【正文】 X形、U和雙U形等（見圖21）。圖21 對接接頭的常見破口形式 （單位：mm）兩焊件端面間構(gòu)成300－1350夾角的接頭，稱為角接接頭。根據(jù)坡口型式的不同，分為不開坡口、單邊V形、V形及K形等4種型式(見圖22)。圖22 角接接頭形式 （單位：mm）一焊件端面與另一焊件表面構(gòu)成復(fù)角或近似直角的接頭，稱為T形接頭。其應(yīng)用范圍僅次于對接接頭。根據(jù)坡口形式不同，分為不開坡口、單邊V形、K形和雙U形等4種(見圖23)。圖23 T形接頭形式 （單位：mm）兩焊件部分重疊構(gòu)成的接頭，叫搭接接頭。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和對強(qiáng)度要求不同，分為不開坡口、塞焊2種(見圖24)。圖24 T形接頭形式 （單位：mm）第3章 汽車車身制造發(fā)展趨勢目前車身技術(shù)正朝著輕量化、個性化、人性化、安全化、設(shè)計制造虛擬數(shù)字化、綠色化、氣動最優(yōu)化等方向發(fā)展。 虛擬數(shù)字化虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality簡稱VR)技術(shù)是20世紀(jì)末才興起的一門嶄新綜合性信息技術(shù)，它融合了數(shù)字圖像處理、計算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)等多個信息技術(shù)分支，從而大大推進(jìn)了計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，是計算仿真在更高層次上的延伸和拓展。由于它使用感官組織仿真設(shè)備和真實(shí)或虛幻環(huán)境的動態(tài)模型生成或創(chuàng)造出人能夠感知的環(huán)境或現(xiàn)實(shí)，使人能夠憑借直覺作用于計算機(jī)產(chǎn)生三維仿真模型的虛擬環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一改人與計算機(jī)之間枯燥、生硬和被動的現(xiàn)狀，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使人具有強(qiáng)烈的身臨其境沉浸感、友好親切的人一機(jī)交互性和發(fā)人想象的刺激性。虛擬設(shè)計技術(shù)是通過一個統(tǒng)一的實(shí)體數(shù)字化模型將與產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)集成為三維的、動態(tài)的仿真過程。其目的是在產(chǎn)品設(shè)計階段，借助建模與仿真技術(shù)及時地、并行地、模擬出產(chǎn)品未來設(shè)計制造過程乃至產(chǎn)品全生命周期的各種活動對產(chǎn)品設(shè)計的影響，預(yù)測、檢測、評價產(chǎn)品性能和產(chǎn)品的可制造性等。從而更加有效地、經(jīng)濟(jì)地、柔性地組織生產(chǎn)，增強(qiáng)決策與控制水平，降低由于前期設(shè)計不當(dāng)給后期制造帶來的回溯更改，達(dá)到產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本最小化、產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最大化。它不消耗現(xiàn)實(shí)資源和能量，所進(jìn)行的過程是虛擬過程，所生產(chǎn)的產(chǎn)品也是虛擬的。虛擬設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用無疑將會對車身設(shè)計與制造的VR并不是一個新事物。虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)誕生于20世紀(jì)90年代初期，國外的汽車廠商隨即將其導(dǎo)入到汽車設(shè)計中。在汽車開發(fā)設(shè)計中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，即采用計算機(jī)模擬色彩、質(zhì)感、機(jī)理、陰影、背景、漫游及立體視覺的原理，生成虛擬的1：1的模型效果，可以省去造型設(shè)計階段物理模型的制作，它可以旋轉(zhuǎn)和修改，供觀察、檢驗(yàn)、校核及評審，如圖31所示。從國外多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看，VR的重要功能體現(xiàn)在汽率造型設(shè)計、產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)、市場銷售，以及產(chǎn)品計劃等方面。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展和其在汽輩車身領(lǐng)域中的應(yīng)用，除了采用計算機(jī)生成虛擬汽車外觀造型，并在此基礎(chǔ)上生成可宣綏向CAF．JCAM轉(zhuǎn)化的CAD數(shù)據(jù)模型外，還可以對汽車車身進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計、模態(tài)分析、剛度和強(qiáng)度的計算及校核、復(fù)雜曲面劌頃、拼接及修型，對總體布置、零部件裝配關(guān)系、車內(nèi)人的環(huán)境和動靜態(tài)綜合性能進(jìn)行仿真分析和綜合評價。這不僅避免了汽車車身設(shè)計傳統(tǒng)模式(油泥模型一尺度模型一實(shí)車模型一模線樣板—模具)參數(shù)不確定性和移型誤差，而且將使汽車車身設(shè)計變得更為快捷、體現(xiàn)方式多樣和修型更加方便，大大縮短了汽車新產(chǎn)品的開發(fā)周期、降低了投資成本、提高汽車產(chǎn)品質(zhì)量。因此，將CAD／CAE／CAM數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)直接和完全轉(zhuǎn)換，建立一種數(shù)字化汽車車身——虛擬樣機(jī)設(shè)計制造方法具有十分廣闊的應(yīng)用前景。圖32所示為數(shù)字化轎車車身樣機(jī)。 圖31 汽車開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí) 圖32 數(shù)字化轎車車身樣機(jī) 氣動最優(yōu)化汽車的空氣動力學(xué)性能不僅直接地影響汽車的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性、安全性、舒適性等性能，還影響著汽車的外觀款式及審美的流行趨勢。在汽車尤其是轎車車身造型設(shè)計過程中力求取得最佳的空氣動力學(xué)性能是非常有意義的，隨著人們對汽車性能要求的不斷提高，車輛的氣動特性日益受到汽車制造業(yè)的重視，可以說，汽車空氣動力特性是決定汽車在市場競爭中能否取勝的重要性能。在汽車空氣動力學(xué)研究中，目前主要有兩種方法，一種是取用風(fēng)洞實(shí)測的方法，它能使汽車運(yùn)行實(shí)際工況，但是造價高、耗資大，對財力、規(guī)模要求甚高，在一般的經(jīng)濟(jì)條件下無法進(jìn)行。第二種方法是應(yīng)用CFD研究汽車外圍流場．所需費(fèi)用少，周期短。 輕量化隨著全球生態(tài)環(huán)境的惡化和能源的日益緊缺，很多國家開始重視能源及環(huán)保的議題，并制定了相關(guān)法令。輕量化、環(huán)?；厥?、節(jié)約能源已是全球汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。有關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，若汽車整車質(zhì)量降低10％，燃油效率可提高6％～8％。汽車車身約占汽車總質(zhì)量的30％，空載情況下，約70％的油耗用在車身質(zhì)量上，因此車身的輕量化對減輕汽車自重，提高整車燃料經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。同時，輕量化還將在一定程度上帶來車輛操控穩(wěn)定性和一定意義上碰撞安全性的提升，車輛行駛時顛簸會因底盤重量減輕而減輕，整個車身會更加穩(wěn)定；輕量化材料對沖撞能量的吸收，又可以有效提高碰撞安全性。因此汽車輕量化已成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的一項(xiàng)關(guān)鍵性研究課題。汽車輕量化的技術(shù)內(nèi)涵是：采用現(xiàn)代設(shè)計方法和有效手段對汽車產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，或使用新材料在確保汽率綜合性能指標(biāo)的前提下，盡可能降低汽車產(chǎn)品自身重量，以達(dá)到減重、降耗、環(huán)保、安全的綜合指標(biāo)。汽車輕量化技術(shù)包括汽車結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計和輕量化材料的使用兩大方面。一方面汽車輕量化與材料密切相關(guān)；+另一方面，優(yōu)化汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計也是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的有效途徑。與汽車自身質(zhì)量下降相對應(yīng)，汽車輕量化技術(shù)不斷發(fā)展，主要表現(xiàn)在：1)輕質(zhì)材料的使用量不斷攀升，鋁合金、鎂合金、鈦合金、高強(qiáng)度鋼、塑料、粉末冶金、生態(tài)復(fù)合材料及陶瓷等的應(yīng)用越來越多。2)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和零部件的模塊化設(shè)計水平不斷提高，如采用前輪驅(qū)動、高剛性結(jié)構(gòu)和超輕懸架結(jié)構(gòu)等來達(dá)到輕量化的目的，計算機(jī)輔助集成技術(shù)和結(jié)構(gòu)分析等技術(shù)也有所發(fā)展。3)汽車輕量化促使汽車制造業(yè)在成形方法和連接技術(shù)上不斷創(chuàng)新。 個性化全球的汽車工業(yè)從多元化進(jìn)入到了個性化時代，為了適應(yīng)這種趨勢，廠家越來越多地在同一個平臺上開發(fā)出多款車型，有針對性地滿足不同消費(fèi)者的審美情趣和文化品位。弱化過去尊貴、氣派、身份體現(xiàn)的設(shè)計思維，“以人為本、量身訂做”，把一個冰冷的精密機(jī)械賦予文化內(nèi)涵，讓轎車成為多彩個性載體。事實(shí)上，中國消費(fèi)者在經(jīng)歷了量的消費(fèi)時代和質(zhì)的消費(fèi)時代后，帶有感性色彩的個性消費(fèi)理念將逐漸占據(jù)上風(fēng)。如今具有高收入、高學(xué)歷、高信息量的消費(fèi)者，不再把消費(fèi)視為一種對商品或勞務(wù)的純消費(fèi)活動，也不再安于被動地接受企業(yè)經(jīng)營者單方面的誘導(dǎo)，而是要求作為參與者，與企業(yè)一起按照消費(fèi)者新的生活意識和消費(fèi)需求開發(fā)能與他們產(chǎn)生共鳴的個性化商品。我們經(jīng)常聽到個性化一詞，個性化已經(jīng)成為了商業(yè)炒作的常用詞，而對于設(shè)計師而言，真正的個性化必須滿足消費(fèi)者、企業(yè)、社會的綜合要求，個性化設(shè)計是一項(xiàng)系統(tǒng)的社會工程，也可以說是設(shè)計師與社會大眾之間的一種交流和對話，設(shè)計所針對的主要不是個體，甚至也不是少數(shù)人，而是擁有相似個性需求的消費(fèi)群體。個性化是一個過程的概念，化的中文解釋是性質(zhì)和形態(tài)改變。個性化設(shè)計就好比是化學(xué)反應(yīng)過程，化學(xué)反應(yīng)過程需要特定的科學(xué)方法、操作流程，結(jié)合特定的外在條件，產(chǎn)生出合適的反應(yīng)物。而外形的個性化即由市場的細(xì)分、企業(yè)定 圖33 個性化轎車位、個性設(shè)計和消費(fèi)者認(rèn)知這四部分內(nèi)容組成的綜合系統(tǒng)化設(shè)計過程。隨著汽車制造工業(yè)日益走向成熟，消費(fèi)者在購車時將慢慢削弱對汽車包裝的關(guān)注，而是日益關(guān)注汽車設(shè)計中內(nèi)在的人性化成分。人性化的概念，是以人機(jī)工程學(xué)為基礎(chǔ)的汽車結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計，最主要方面并非在于看得見的“小玩意”，而是在汽車的安全保障以及基本的結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計上的完善，這才是最根本的人性化。人機(jī)工程學(xué)，在美國有人稱之為人類工程學(xué)“Human Engineering”，人因工程學(xué)“HumanFactors”，在歐洲有人稱之為“Ergonomics”，生物工藝學(xué)、工程心理學(xué)、應(yīng)用實(shí)驗(yàn)心理學(xué)以及人體狀態(tài)學(xué)等。人機(jī)工程學(xué)就是運(yùn)用人體測量學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、生物力學(xué)以及工程學(xué)等學(xué)科的研究方法和手段，綜合地進(jìn)行人體結(jié)構(gòu)、功能、心理以及力學(xué)等問題研究的一門新興的邊緣學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，為人機(jī)工程學(xué)的研究與應(yīng)用注入了新的活力。圖33所示為個性化轎車。特別是近幾年來，隨著計算機(jī)軟硬件技術(shù)的日新月異，計算機(jī)圖形學(xué)、計算機(jī)輔助設(shè)計、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人機(jī)工程學(xué)的理論與方法已發(fā)生了質(zhì)的飛躍，計算機(jī)輔助人機(jī)工程已經(jīng)成為了國內(nèi)外專家學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。圖3圖35所示為汽車人性化設(shè)計。在汽車設(shè)計中．人機(jī)工程學(xué)中的“人”主要是指駕駛員員及乘客，其中駕駛員最為關(guān)鍵；“機(jī)”指汽車及汽車內(nèi)的緊急救助機(jī)構(gòu)；“環(huán)境”是指車內(nèi)環(huán)境和車外環(huán)境。汽車車身設(shè)計則是要以人(駕駛員、乘客)為中心，從人體生理、心理和人體運(yùn)動出發(fā)，研究布置和設(shè)備等方面如何適應(yīng)人的需要。在國外，人機(jī)工程在汽車車身內(nèi)部布置中的應(yīng)用越來越廣泛和成熟。SAE和EEC是在國際上被廣為采用的兩種標(biāo)準(zhǔn)，日本在這方面也制定了自己的標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)關(guān)于人機(jī)工程的研究起步較晚，但也做了一些工作，如：對人體模型的測量統(tǒng)計和分析，公布了中國成年人人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)等，這些對中國人機(jī)工程的研究起到一些推動作用。圖34 人性化設(shè)計 圖35 人性化設(shè)計 綠色化隨著人類社會環(huán)保意識的增強(qiáng)，綠色設(shè)計已成為車身設(shè)計的新趨勢。過去那種以消耗大量能源和資源為代價的，以純粹視覺化來表達(dá)對權(quán)利、流動、速度的追求而不斷推出新奇、夸張、大而昂貴的汽車已風(fēng)光不再。新技術(shù)、新材料、新工藝為汽車造型的綠色設(shè)計提供了廣闊的前景。綠色設(shè)計(Green DesignGD)，也可稱為環(huán)境設(shè)計(Design for EnvironmentDFE)、生態(tài)設(shè)計(Ecological DesignED)、生命周期設(shè)計(Life Cycle DesignLCD)或環(huán)境意識設(shè)計(Environment Conscious DesignECD)。其基本思想是在產(chǎn)品設(shè)計階段就要考慮對環(huán)境的影響因素和預(yù)防污染的措施，從起源就重視產(chǎn)品可能對環(huán)境產(chǎn)生的影響，而非等產(chǎn)品及其工藝已對環(huán)境產(chǎn)生不良后果后再采取防治措施，