【正文】 虛擬產品開發(fā) （ Virtual Product DevelopmentVPD） VPD應用實例 (3)汽車虛擬設計系統(tǒng) 數字化產品開發(fā)應用技術（ Digital Product Development Technology）可定義為基于計算機軟件和硬件環(huán)境，將數字化技術廣泛地應用于產品開發(fā)的整個產品生命周期過程中的實用技術。 虛擬產品開發(fā) （ Virtual Product DevelopmentVPD） VPD應用實例 (1)汽車虛擬試驗系統(tǒng) 汽車虛擬試驗系統(tǒng)主要由輸入模塊、虛擬試驗模塊以及輸出模塊三部分組成。 虛擬產品開發(fā) （ Virtual Product DevelopmentVPD） VPD關鍵技術 虛擬設計的關鍵技術主要體現在以下幾方面： 1)全息產品的建模理論與方法。 工程師完全是在計算機上建立產品模型，對模型進行分析，然后改進產品設計方案，用數字模型代替原來的實物原型，進行分析、試驗、改進原有的設計。 其中，結構分析組件對產品的結構斷面、接頭形式、材料選擇、料厚確定、加強方式等方面進行靜態(tài)、模態(tài)、安全、疲勞等諸多因素的綜合分析和評價，為設計方案提供技術支持。 即產品設計部門不僅要考慮自身的目標，還要考慮整個產品生命周期中從概念形成到產品消亡的所有因素，包括產品質量、目標成本、制造成本和進度計劃，充分利用企業(yè)的一切資源，最大限度地滿足用戶的要求。把精益掛在嘴邊的企業(yè)非常多，成功的例子卻寥寥無幾。 ? 車身內飾裝配模塊。 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)內容 8. 工藝支持 1）沖壓工藝 薄板沖壓過程包含以大位移、大變形為特征的幾何非線性，以塑性變形為特征的材料非線性，以及以接觸摩擦為特征的邊界非線性，其設計計算非常復雜。 本著成本最低的思想，考慮試制方案以及工藝方法。 二維圖類型包括零件圖、總成圖、裝置圖、式樣圖、承認圖和工藝合件圖等。 ****特別注意：確定零件脫模方向和脫模斜度，保證工藝的合理性。 c. 車身焊接總成工藝和精度要求。 f. RPS（ Reference Point System）定位方案：定位元素、初步位置、定位方向和定位尺寸。 **其中整車條件一般涉及發(fā)動機和附件、散熱器、車架、轉向器、輪胎規(guī)格和跳動量、接近角、車身室內操縱部件和隨車工具等 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)內容 2. 車身結構可行性研究 2）提供給車身結構可行性研究的輸入條件 ①產品策劃定義報告，包括產品配置表、車身關鍵硬點尺寸、各總成及部件的主要性能指標、總成目標成本和重量、對標分析報告以及業(yè)主需求等。 ⑩ 對曲面模型進行評審。 CAS模型的輸出格式 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)內容 1. 車身造型 5） 模型制作 這是造型過程中最重要的一個環(huán)節(jié)，對于一些特別重要的車型，在前期還需制作小比例模型；現在由于多采用 VR虛擬表達，可在后期直接制作 1： 1全尺寸模型。 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)內容 1. 車身造型 1）草圖構思（續(xù)） 第六代雅特草圖 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)內容 1. 車身造型 2）效果圖設計 設計師將造型設計用效果圖反映在畫面上，有整車的形狀、色彩、材質及反光效果等，作為開發(fā)人員造型構思和初步選型的參考。 2）完成兩輪驗證樣車的試制和試驗工作。 在設計時，設計師執(zhí)行國家制定的相關法規(guī)和標準，對于出口產品，還必須執(zhí)行國外的標準，如 ISO、 SAE、 JIS、 EEC、 ECE等標準。 EBOM是一種動態(tài)文件，隨著產品開發(fā)的不斷深入而進行不斷的調整，以滿足各部門對實時動態(tài)信息的需求。 7）持續(xù)性控制項目成本，并監(jiān)督項目收益的變化。設計人員根據膠帶圖進行修改和調整后，轎車的輪廓曲線就基本確立了。 目前，對模型仿真程度的要求越來越高，車輪一般那會用真輪胎和真輪輞，燈具和一些附件一般也都是實物或高仿真物。 車身結構可行性研究的輸出以二維方案圖和三維數據的形式表達，綜合體現結構、材料、工藝（制造工藝和裝配工藝）等方案信息，是后續(xù)工程設計的指導性文件。 ⑥所遵循的相關標準法規(guī)。 ④ HVAC（ Heating Ventilation Air Conditioner）分析，即加熱、通風和制冷性能分析，主要進行空調性能分析和空調風道分析。 應避免存在撞車時可能導致駕駛員或乘員受傷的凸出物。 H 確定是否為運動件，是否需要進行運動校核。 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)內容 4. 二維圖設計 零件圖，要求能體現零件的材料、材料標準、技術要求、工藝要求和試驗要求，制件的外廓尺寸、配合尺寸、裝配尺寸和脫模方向。 合理配置試制資源。 孔與孔、孔與邊緣的最小尺寸設計指導 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)內容 8. 工藝支持 2）焊接工藝 焊接是白車身生產過程中最重要的工藝，主要焊接工藝有點焊、凸焊、 CO2氣體保護焊和螺柱焊等，其中以點焊最為普遍。 現代車身設計方法 性能設計 精益設計 并行工程 性能設計 傳統(tǒng)的產品設計是以經驗設計為主的結構設計，以滿足功能要求為第一位。 精益設計 豐田的管理思想主要包含以下幾個方面 : 在汽車研發(fā)設計上，以顧客為導向，積極研究適合顧客需要的產品，合理引導消費者消費觀念，尊重各地域的汽車消費差別，積極順應時代要求，向高新技術拓展。 所謂“集成”是指在信息集成的基礎上，更強調過程的集成，過程集成需要優(yōu)化和重組產品的開發(fā)過程，組織多學科專家隊伍，在協同工作環(huán)境下，齊心協力，共同完成設計任務； 所謂“并行”是指一個以上的事件在同一時刻或同一時段內發(fā)生，以此來減少整個設計過程的時間。 并行工程（ CEConcurrent Engineering） 2）設計方案的并行 并行工程的核心是使產品開發(fā)人員在設計過程中盡早地考慮產品生命周期中的所有因素，解決好產品的 T、 Q、 C 難題，即以最快的上市速度 T(Time to Market)、最好的質量Q(Quality)、最低的成本 C(Cost)來滿足市場的不同需求和社會可持續(xù)發(fā)展的需求。 VPD是由從事產品設計、分析、制造、仿真和支持等各合作的各科人員網絡所組成。 6）產生虛擬環(huán)境的工具集，一般包括所需要的軟件支撐系統(tǒng)以及能接受各種信息的高性能傳感器。 以 CAE為核心的仿真驅動設計技術的應用使得整車制造中新產品開發(fā)周期大為縮短，同時也使得以往設計中的一些經驗性的知識可以以量化的形式出現，使得產品的開發(fā)效率更高。它需具有完整的功能，包括集成的造型、可視化、功能性檢測、產品結構和配置管理等功能，為數據管理、信息傳遞和決策過程三大領域提供方案。 現在，從結構的剛度分析、強度分析和疲勞壽命分析，到整車動力學分析、被動安全與乘員保護分析， CAE分析幾乎涵蓋了汽車性能的所有方面。 （ 5）虛擬化 包括虛擬環(huán)境的建立，還包括虛擬環(huán)境下產品的表達，虛擬產品裝配模型和虛擬產品模型分析，進而發(fā)展到產品的虛擬制造（ VM）和虛擬企業(yè)（ VE）等。與物理試驗相比，虛擬試驗可以更容易、更經常和更有效地實現。 車身開發(fā)項目組一般由技術管理人員、造型人員、工程設計人員、工程分析人員、電氣人員、整車人員、工藝人員、產品數據管理人員、二次開發(fā)供應商等跨專業(yè)多學科成員組成。 并行工程（ CEConcurrent Engineering） 1）開發(fā)流程的并行（續(xù)） 由于在傳統(tǒng)的設計過程存在大量的設計修改，返工系數的值通常超過 2。徹底貫徹成本低減，持續(xù)改善，通過一些基本的員工定律和創(chuàng)意性的活動，規(guī)范員工基本行為，提高員工素養(yǎng)，激發(fā)員工創(chuàng)造性和活力。使日本進入了世界汽車大國的前列，并于 1979年奪取了世界汽車產量的冠軍，一直持續(xù)了十五年之久。 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)內容 8. 工藝支持 3 ）涂裝工藝 在電泳涂底漆時，要考慮電泳液的充分流動，因此需要在白車身的某些部位開設一些工藝孔，來保證在電泳過程中，液體的充分浸泡和及時排出。 產品設計人員和制造工藝人員一起并行協同工 作，對產品設計、工藝和制造等上下游各方面同時進行考慮和并行交叉設計，及時交流信息，使各種問題及早暴露，并共同加以解決，這樣使產品開發(fā)時間大大縮短，同時新產品的質量得以提高、成本得以降低。 在造型階段，還需要進行空調系統(tǒng)的初步結構布置、參數分析以及外流場空氣動力學分析。 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)內容 3. 三維結構設計 3）外飾結構設計 前保險杠總成的設計步驟 : 詳細結構設計：根據結構方案圖、表面間隙圓角圖、保險杠模型以及線圖等條件，進行詳細的三維數據設計。 ③被動安全性：為保證駕駛員與乘員的安全，要在儀表板上的適當位置合理配置吸能材料，并考慮安全氣囊的安裝和爆發(fā)。 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)內容 3. 三維結構設計 1）白車身結構設計 在造型凍結后，根據車身的線圖模型數據，確定車身的結構分塊形式，包括頂蓋與前風窗、頂蓋與側圍、頂蓋與后圍、側圍與后圍、側圍與前圍、地板與前圍、側圍與車門、側圍總成以及后圍總成的主要結構斷面。 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)內容 2. 車身結構可行性研究 3）車身結構可行性研究的輸出 ④三維結構設計方案，應體現以下信息： a. 零件最大輪廓線、外形特征線和體現工藝性的結構分塊線。 ③人機工程布置。 ⑤ 對主曲面進行光順檢查。 CAS設計過程中需要考慮的法規(guī)項目和結構控制條件 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)內容 1. 車身造型 4） CAS設計 CAS模型要準確地表達輪廓線、特征線以及曲面間的相互關系；表面順暢，曲面結構簡潔、準確。 根據目前同類車型的對標情況，總結出造型的發(fā)展趨勢，并結合假想用戶的審美情趣，確定主要的造型元素和風格。 根據試驗對象的不同 車身試驗 整車試驗 白車身試驗 系統(tǒng)試驗 零部件試驗 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)階段 5. 產品試驗 根據試驗對象的制造狀態(tài)不同， 車身試驗 A樣車（件）試驗 B樣車（件）試驗 C樣車（件）試驗 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)階段 5. 產品試驗 根據試驗驗證目的的不同， 車身試驗 性能試驗 可靠性試驗 ? 試驗類型不同，試驗項目、試驗依據、試驗規(guī)范和評價準則也不盡相同?，F代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)階段 3. 技術設計 技術設計是在汽車造型評審通過并凍結后進行的結構方面詳細的設計工作。 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)階段 5. 產品試驗 產品試驗是產品驗證的重要環(huán)節(jié)。 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)內容 1. 車身造型 2. 車身結構可行性研究 3. 三維結構設計 4. 二維工程圖設計 5. CAE計算及驗證 6. 車身試制 7. 車身試驗 8. 工藝支持 9. 綠色設計 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)內容 1. 車身造型 車身造型主要包括以下幾方面的工作： 1）草圖構思 2）效果圖設計 3）膠帶圖設計 4） CAS設計 5）模型制作 6）模型測量 7）線圖設計 現代車身產品開發(fā)流程 車身產品開發(fā)內容 1. 車身造型 1）草圖構思 在產品策劃階段，根據產品的前期定位、市場需求和技術描述，從造型角度進行創(chuàng)意構思和造型定位。 進行 CAS建模需要提供效果圖、三視圖、