新車型的研發是一個非常復雜的系統工程,研發流程包括管理、設計、組織等方方面面的輔助流程,本文主要向大家介紹汽車研發中的核心流程,也就是專業的汽車設計開發流程,這一流程的起點為項目立項,終點為量產啟動,主要包括5個階段:
一、方案策劃階段
通過市場調研對相關的市場信息進行系統的收集、整理、紀錄和分析,可以了解和掌握消費者的汽車消費趨勢、消費偏好和消費要求的變化,確定顧客對新的汽車產品是否有需求,或者是否有潛在的需求等待開發,然后根據調研數據進行分析研究,總結出科學可靠的市場調研報告,為企業決策者的新車型研發項目計劃,提供科學合理的參考與建議。
汽車市場調研包括市場細分、目標市場選擇、產品定位等幾個方面。項目可行性分析是在市場調研的基礎上進行的,根據市場調研報告生成項目建議書,進一步明確汽車形式以及市場目標。在完成可行性分析后,就可以對新車型的設計目標進行初步的設定,設定的內容包括車輛形式、動力參數、底盤各個總成要求、車身形式及強度要求等。
將初步設定的要求發放給相應的設計部門,各部門確認各個總成部件要求的可行性以后,確認項目設計目標,編制最初版本的產品技術描述說明書,將新車型的一些重要參數和使用性能確定下來。
二、概念設計階段
概念設計階段開始后就要制定詳細的研發計劃,確定各個設計階段的時間節點;評估研發工作量,合理分配工作任務;進行成本預算,及時控制開發成本;制作零部件清單表格,以便進行后續開發工作。概念車設計階段的任務主要包括總體布置草圖設計和造型設計兩個部分。
1.總體布置草圖
總體布置草圖也稱為整體布置草圖、整車布置草圖。繪制汽車總布置草圖是汽車總體設計和總布置的重要內容,其主要任務是根據汽車的總體方案及整車性能要求提出對各總成及部件的布置要求和特性參數等設計要求;協調整車與總成間、相關總成間的布置關系和參數匹配關系,使之組成一個在給定使用條件下的使用性能達到最優并滿足產品目標大綱要求的整車參數和性能指標的汽車。而總體布置草圖確定的基本尺寸控制圖是造型設計的基礎。
總體布置草圖的主要布置內容包括:車廂及駕駛室的布置,主要依據人機工程學來進行布置,在滿足人體的舒適性的基礎上,合理的布置車廂和駕駛室。發動機與離合器及變速器的布置、傳動軸的布置、車架和承載式車身底板的布置、前后懸架的布置、制動系的布置、油箱、備胎和行李箱等的布置、空調裝置的布置。
2.造型設計
在進行了總體布置草圖設計以后,就可以在其確定的基本尺寸的基礎上進行造型設計了。汽車的造型設計現在已經成為汽車研發中至關重要的環節,包括外形和內飾設計兩部分。而造型設計過程也分為設計和模型制作兩個階段。汽車造型設計師根據要設計的車型,首先收集同類車型的圖片資料,對同類車型進行造型上的比較,根據這些車型在市場上的受歡迎程度,總結出目前的流行的一些設計趨勢以及時尚元素,作為設計的主題或關鍵詞。比如簡潔、復古、前衛等詞語。
設計階段包括設計草圖和設計效果圖兩個階段,設計草圖是設計師快速捕捉創意靈感的最好方法,最初的設計草圖都比較簡單,它也許只有幾根線條,但是能夠勾勒出設計造型的神韻,設計師通過設計大量的草圖來盡可能多的提出新的創意。每個設計師都會對少數幾個自己認為比較好的草圖進行完善,包括繪制多個角度的草圖,進一步推敲車身的形體,突出造型特征等等。下面是菲亞特BRAVO設計草圖,我們可以看出最初的草圖形體是比較簡練的,只強調部分的特征線。而后來的深入設計草圖則比較完整的表達了車身的整個形態。
三、工程設計階段
在完成造型設計以后,項目就開始進入工程設計階段,工程設計階段的主要任務就是完成整車各個總成以及零部件的設計,協調總成與整車和總成與總成之間出現的各種矛盾,保證整車性能滿足目標大綱要求。工程設計就是一個對整車進行細化設計的過程,各個總成分發到相關部門分別進行設計開發,各部門按照開發計劃規定的時間節點分批提交零部件的設計方案。工程設計階段主要包括以下幾個方面:
1. 總布置設計
在前面總布置草圖的基礎上,深入細化總布置設計,精確的描述各部件的尺寸和位置,為各總成和部件分配準確的布置空間,確定各個部件的詳細結構形式、特征參數、質量要求等條件。主要的工作包括發動機艙詳細布置圖、底盤詳細布置圖,內飾布置圖、外飾布置圖以及電器布置圖。
2. 車身造型數據生成
車身或造型部門在油泥模型完成后,使用專門的3維測量儀器對油泥模型進行測量,測量的數據包括外形和內飾兩部分。測量生成的數據稱為點云,工程師根據點云使用汽車A面制作軟件,比如Alias、IceM-surface、Catia等來構建汽車的外形和內室模型。在車身造型數據完成以后,通常要使用這些數據來重新銑削一個模型,目的是驗證車身數據是否有錯誤。這個模型通常使用代木或者高密度塑料來進行加工,以便日后保存。
3.發動機工程設計
一般新車型的開發都會選用原有成熟的發動機動力總成,發動機部門的主要工作是針對新車型的特點以及要求,對發動機進行布置,并進行發動機匹配,這一過程一直持續到樣車試驗階段,與底盤工程設計同步進行。
4.白車身工程設計
所謂白車身指的是車身結構件以及覆蓋件的焊接總成,包括發動機罩、翼子板、側圍、車門以及行李箱蓋在內的未經過涂裝的車身本體。白車身是保證整車強度的封閉結構。白車身由車身覆蓋件、梁、支柱以及結構加強件組成,因此該階段的主要工作任務就是確定車身結構方案,對各個組成部分進行詳細設計,使用工程軟件比如:UG、CATIA等完成3維數模構建,并進行工藝性分析完成裝配關系圖及車身焊點圖。
5.底盤工程設計
底盤工程設計的內容就是對底盤的4大系統進行詳細的設計,包括:傳動系統設計、行駛系統設計、轉向系統設計以及制動系統設計。主要工作包括:
(1)對各個系統零部件進行包括尺寸、結構、工藝、功能以及參數等方面的定義
(2)根據定義進行結構設計以及計算,完成3維數模
(3)零部件樣件試驗
(4)完成設計圖和裝配圖
其中傳動系統的主要設計內容為離合器、變速器、驅動橋,行駛系統的主要設計內容為懸架設計,轉向系統的主要設計內容為轉向器以及轉向傳動機構的設計,制動系統的設計內容包括制動器以及ABS的設計。
6.內外飾工程設計
汽車內外飾包括汽車外裝件以及內飾件,因其安裝在車身本體上也稱為車身附屬設備。外裝件的主要設計包括前后保險杠、玻璃、車門防撞裝飾條、進氣格柵、行李架、天窗、后視鏡、車門機構及附件以及密封條。內飾件主要設計包括儀表板、方向盤、座椅、安全帶、安全氣囊、地毯、側壁內飾件、遮陽板、扶手、車內后視鏡等。
7.電器工程設計
電器工程負責全車的所有電器設計,包括雨刮系統、空調系統、各種儀表、整車開關、前后燈光以及車內照明系統。
經過以上各個總成系統的設計,工程設計階段完成,最終確認整車設計方案。此時可以開始編制詳細的產品技術說明書以及詳細的零部件清單列表,驗證法規。確定整車性能后,將各個總成的生產技術進行整理合成。
四、樣車試驗階段
工程設計階段完成以后進入樣車試制和試驗階段,樣車的試制由試制部門負責,他們根據工程設計的數據,根據試驗需要制作各種試驗樣車。樣車的試驗包括兩個方面:性能試驗和可靠性試驗。性能試驗,其目的是驗證設計階段各個總成以及零部件經過裝配后能否達到設計要求,及時發現問題,做出設計修改完善設計方案?煽啃栽囼灥哪康氖球炞C汽車的強度以及耐久性。各種試驗如試驗場試驗、道路測試、風洞試驗、碰撞試驗等。試驗應根據國家制定的有關標準逐項進行,不同車型有不同的試驗標準。根據試制、試驗的結果進行分析總結,對出現的各種問題進行改進設計,再進行第二輪試制和試驗,直至產品定型。
五、投產啟動階段
投產啟動階段的主要任務是進行投產前的準備工作,包括制定生產流程鏈,各種生產設備到位、生產線鋪設等等。在試驗階段就同步進行的投產準備工作包括,模具的開發和各種檢具的制造。投產啟動階段大約需要半年左右的時間,在此期間要反復的完善沖壓、焊裝、涂裝以及總裝生產線,在確保生產流程和樣車性能的條件下,開始小批量生產進一步驗證產品的可靠性,確保小批量生產3個月產品無重大問題的情況下,正式啟動量產。