淺談汽車(chē)燈具設(shè)計(jì)

劉熙 井珍珍 連煜華

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和科技水平的快速發(fā)展，在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的態(tài)勢(shì)下，新光源、新技術(shù)的不斷創(chuàng)新和應(yīng)用，極大地推動(dòng)了汽車(chē)燈具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展，它由全封閉前照燈發(fā)展到光纖導(dǎo)光系統(tǒng)、由鹵素?zé)襞莅l(fā)展到LED光源模塊，發(fā)生了翻天覆地的變化，在汽車(chē)燈具的設(shè)計(jì)與制造應(yīng)用過(guò)程中，涉及光學(xué)、電子、電器、材料等多項(xiàng)技術(shù)，在產(chǎn)品、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)等方面體現(xiàn)出其自身的發(fā)展趨勢(shì)。為此，要在此前提下關(guān)注對(duì)汽車(chē)燈具的設(shè)計(jì)和制造應(yīng)用研究，更好地提升汽車(chē)燈具的設(shè)計(jì)應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：燈具;設(shè)計(jì);光源;新技術(shù);工藝

0 引言

隨著現(xiàn)代燈光技術(shù)的不斷提高，人們對(duì)汽車(chē)燈具的設(shè)計(jì)要求越來(lái)越高，設(shè)計(jì)要完美呈現(xiàn)功能和美學(xué)結(jié)合，這樣才能在行業(yè)中保持競(jìng)爭(zhēng)力，現(xiàn)代的汽車(chē)燈具因?yàn)槠?chē)設(shè)計(jì)不僅減少了生產(chǎn)周期，同時(shí)也提高了汽車(chē)燈具生產(chǎn)技術(shù)水平和質(zhì)量;本文從汽車(chē)燈具的前期設(shè)計(jì)到后期的工程制造，對(duì)現(xiàn)代燈具設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和闡述，探討了現(xiàn)代汽車(chē)燈具設(shè)計(jì)新技術(shù)、新工藝、新設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)檢驗(yàn)要求標(biāo)準(zhǔn)。

1 燈具類(lèi)別和法規(guī)要求是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)要求

我們知道，汽車(chē)燈具被賦予了車(chē)輛安全功能性部件的特性，各種燈具的結(jié)構(gòu)和性能要求都具有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性，就比如汽車(chē)前照燈中近光和遠(yuǎn)光的功能主要是提供道路照明功能，其中近光在滿足地面照度的同時(shí)還需滿足不能對(duì)其它車(chē)輛正常行駛造成眩目，遠(yuǎn)光需照的遠(yuǎn)且足夠亮，主要用于高速行駛。那么其主要的結(jié)構(gòu)配光單元，是為了實(shí)現(xiàn)這一性能目標(biāo)為主導(dǎo)方向的設(shè)計(jì)活動(dòng)，無(wú)論燈具的結(jié)構(gòu)如何復(fù)雜或者如何簡(jiǎn)單，都不能偏離了燈具的這一性能指標(biāo)，比如前照燈法規(guī)包括配光性能法規(guī)要求和外部安裝規(guī)定要求，配光性能的基本形式實(shí)驗(yàn)范圍界定要求。

2 汽車(chē)燈具設(shè)計(jì)

2.1 后尾燈：霧燈、倒車(chē)燈、位置燈、置動(dòng)燈面積

后燈中以要求最高的后霧燈為例：最小60*70的尺寸（或相同面積）;如果是扁長(zhǎng)形則要求50*80;（燈泡P21W+紅色燈玻，燈體材料ABS+PC），考慮到耐熱，其他燈若使用P21W/PY21W燈泡的尺寸也是相同的，后位置燈配光要求低，一般不限尺寸，回復(fù)反射器有效面積：大于2500mm^2;深度：倒車(chē)燈，燈玻是光面時(shí)（反射鏡配光光），燈體側(cè)壁深度<90;其他燈：燈玻是光面時(shí)（反射鏡配光），燈體側(cè)壁深度<120。

2.2 配光鏡與燈殼的密封粘接設(shè)計(jì)

汽車(chē)配光鏡與燈殼之間的密封粘接有不同的方式，以前組合燈為例，考慮其材質(zhì)為配光鏡PC、燈殼PP，無(wú)法實(shí)施熱板焊接和摩擦焊接，因而采用熱熔膠粘接、冷硅膠粘接、PU膠粘接等方式，而不可采用玻殼焊接、超聲波焊接等方法。后組合燈則主要采用熱板焊接和摩擦焊接的方式，然而摩擦焊接盡管具有顯著的粘接優(yōu)勢(shì)，然而其成本極其昂貴，因而難以推廣性應(yīng)用。在前組合燈殼粘膠槽設(shè)計(jì)之中，要使配光鏡粘膠筋位于燈殼膠槽的中間，如果存在偏差則會(huì)形成空隙而導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)水，影響燈具的正常使用。因此，要在燈殼膠槽內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)凸筋，并確保燈殼膠槽底部與配光鏡的間隙在設(shè)計(jì)值之內(nèi)，避免膠槽內(nèi)部膠料空缺的現(xiàn)象。在膠槽的底部還要設(shè)計(jì)導(dǎo)R角，轉(zhuǎn)角處要設(shè)計(jì)成圓角，燈殼壁保持在<20?的傾斜角度并保證底部面的水平狀態(tài)。配光鏡段差尺寸要<0.2mm，粘膠筋厚度要>3mm，并保持R>70的轉(zhuǎn)折部，并使卡榫結(jié)構(gòu)和螺絲鎖緊結(jié)構(gòu)相咬合。在高位制動(dòng)燈，測(cè)轉(zhuǎn)向燈，牌照燈的焊接筋的設(shè)計(jì)之中，通常選取PMMA、PC、PC+ABS、ABS的材料，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)主要包括有：燈具互熔接高度>1mm、焊接后間隙>2.5mm，并要控制好熔筋尺寸，確保燈具的密封性。

2.3 光學(xué)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的前照燈自由曲面反射鏡設(shè)計(jì)是利用大型工作站的UG、CATIA等大型三維CAD軟件以及針對(duì)光學(xué)系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)的軟件包，用光源成像和照度模擬來(lái)設(shè)計(jì)。在CAD系統(tǒng)中，應(yīng)用二次開(kāi)發(fā)工具建立光路的反射與折射模型，將三維軟件中自由曲面的數(shù)據(jù)微分成n塊小的曲面，當(dāng)被微分的小曲面足夠多時(shí)，每塊小的曲面可以近似成小的平面。這樣就可算出光源（燈絲）經(jīng)小的曲面反射后在屏幕成像的區(qū)域。同時(shí)，根據(jù)光源模型，也可計(jì)算該區(qū)域的照度。經(jīng)n塊小的曲面的模擬疊加后，就可模擬光源整個(gè)自由曲面經(jīng)反射作用后在屏幕上的成像狀況和照度分布。在CAD系統(tǒng)中建立成像和照度模擬工具，開(kāi)發(fā)具有針對(duì)性的二次軟件包，對(duì)傳統(tǒng)自由曲面的配光設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)尤其重要。它能幫助車(chē)燈光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員對(duì)自己的設(shè)計(jì)及其設(shè)計(jì)結(jié)果作快速的反應(yīng)，極大地縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間和周期，并提供修改思路，使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控自己的設(shè)計(jì)效果，適時(shí)做出相應(yīng)調(diào)整來(lái)達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)?，F(xiàn)代的車(chē)燈光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為先進(jìn)。

3 設(shè)計(jì)方活

3.1 燈具設(shè)計(jì)效果圖

根據(jù)整車(chē)的設(shè)計(jì)風(fēng)格和設(shè)計(jì)要求來(lái)構(gòu)思部件的設(shè)計(jì)，使燈具的設(shè)計(jì)與整車(chē)是相合符合的，起到畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用，燈具效果圖展現(xiàn)各個(gè)功能燈的清晰結(jié)構(gòu)、位置、大小，同時(shí)要表現(xiàn)出各個(gè)燈發(fā)光的效果。

3.2 燈具設(shè)計(jì)爆炸圖

燈具爆炸圖的作用是圖解說(shuō)明各個(gè)構(gòu)件，裝配示意圖，非常明確地傳達(dá)出燈具各個(gè)細(xì)節(jié)之間的關(guān)系，細(xì)節(jié)的形態(tài)，細(xì)節(jié)的大小、材質(zhì)，用于指導(dǎo)數(shù)據(jù)師構(gòu)建三維數(shù)據(jù)，同時(shí)用于指導(dǎo)后期模型難制作。

3.3 燈具設(shè)計(jì)效果圖評(píng)審

設(shè)計(jì)師根據(jù)整車(chē)造型，設(shè)計(jì)繪制燈具效果，整理成報(bào)告，組織設(shè)計(jì)評(píng)審，確定最終適合整車(chē)設(shè)計(jì)的燈具設(shè)計(jì)，確定好的效果圖，根據(jù)1：1大小，打印帖在整車(chē)上，同整車(chē)一起評(píng)審。

3.4 燈具與車(chē)身的設(shè)計(jì)

汽車(chē)燈具與車(chē)身之間要保持良好的契合性，要充分考慮燈具與車(chē)身之間的間隙、面差等數(shù)值，必須使之在設(shè)計(jì)規(guī)定范疇之內(nèi)，預(yù)留足夠的間隙、面差值，保證燈具的完好性，避免變形破裂而出現(xiàn)滲水的現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)活動(dòng)是生產(chǎn)制造企業(yè)的前置環(huán)節(jié)，其高效性和準(zhǔn)確性的需求是現(xiàn)代精益生產(chǎn)的主要目標(biāo)，不斷適應(yīng)市場(chǎng)的需求，不僅僅是對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)要素的特征進(jìn)行有效分析和準(zhǔn)確分類(lèi)，同時(shí)也需要建立簡(jiǎn)單、實(shí)用、易操作的設(shè)計(jì)管理模式和設(shè)計(jì)檢查體系，以確保設(shè)計(jì)過(guò)程中各個(gè)要素間有機(jī)的結(jié)合、相互促進(jìn)，形成良好的設(shè)計(jì)體系。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁海志，劉東靜，陸翰等.LED汽車(chē)燈具防霧裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].汽車(chē)電器，2017（12）：48-49.

[2]周貴.LED前組合燈透鏡組件的工藝性論證實(shí)例[J].輕工科技，2017（09）：54-55.

[3]毛普元.新型汽車(chē)燈具的防霧設(shè)計(jì)探討[J].汽車(chē)與駕駛維修（維修版），2018（03）：18-20.