陳向靡

[摘 要]近年來，數(shù)字化技術(shù)廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中，其科學(xué)、高效、系統(tǒng)化的特性不斷簡(jiǎn)化著生產(chǎn)過程，也提高了生產(chǎn)效率。在競(jìng)爭(zhēng)越發(fā)激烈的汽車制造業(yè)，如何提高核心競(jìng)爭(zhēng)力已成為企業(yè)需要考慮的重點(diǎn)問題。數(shù)字化技術(shù)在改善產(chǎn)品質(zhì)量、提升產(chǎn)品性能等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。實(shí)現(xiàn)汽車設(shè)計(jì)制造中的數(shù)字化，不僅需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)理念，轉(zhuǎn)換技術(shù)模式，同時(shí)要對(duì)數(shù)字化技術(shù)有深入地了解。數(shù)字化技術(shù)將不僅帶動(dòng)汽車設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的改變，也將為人們的生活帶來巨大的變化。

[關(guān)鍵詞]汽車設(shè)計(jì)；數(shù)字化；制造

中圖分類號(hào)：D622 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）25-0013-01

前言：汽車制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程在一定程度上反映一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的現(xiàn)代化進(jìn)程。我國(guó)很早以前就將汽車生產(chǎn)作為國(guó)家發(fā)展的重點(diǎn)，在過去的幾十年間，我國(guó)汽車制造業(yè)實(shí)現(xiàn)了從無到有以及不斷發(fā)展的過程，汽車生產(chǎn)技術(shù)水平也在發(fā)生著日新月異的變化。我國(guó)在提升產(chǎn)量的同時(shí)，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、設(shè)備以及管理手段的提升。本文通過對(duì)數(shù)字化技術(shù)在汽車生產(chǎn)與制造中應(yīng)用介紹，分析了目前汽車行業(yè)常見的數(shù)字化技術(shù)以及信息系統(tǒng)，以推動(dòng)我國(guó)汽車設(shè)計(jì)制造的發(fā)展，提升行業(yè)水平。

1. 數(shù)字化技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用概況

1.1 數(shù)字化技術(shù)的概念

數(shù)字化技術(shù)利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體技術(shù)等，進(jìn)行信息獲取、信息處理，并與實(shí)際生產(chǎn)需求相結(jié)合，進(jìn)行產(chǎn)品外觀及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、性能的模擬以及生產(chǎn)制造，以生產(chǎn)出符合需求的產(chǎn)品。在此過程中，計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)發(fā)揮了重要的作用。例如，數(shù)據(jù)庫(kù)中的交互圖形系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)快速計(jì)算和數(shù)據(jù)分析處理。計(jì)算機(jī)輔助軟件的開發(fā)和使用可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可視化和便捷化。數(shù)字化技術(shù)能夠有效縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間、降低產(chǎn)品開發(fā)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，在今天產(chǎn)品制造日益精密化、復(fù)雜化的環(huán)境下，具有十分重要的意義。在企業(yè)的數(shù)字化體系建設(shè)過程中，包含著設(shè)計(jì)與生產(chǎn)平臺(tái)的構(gòu)建，以及評(píng)審體系的建立，涉及范圍廣、部門多，且一定程度上取決于公司運(yùn)行和管理的結(jié)構(gòu)。因此，實(shí)現(xiàn)汽車設(shè)計(jì)制造中的數(shù)字化，需要對(duì)企業(yè)進(jìn)行全方面的考量，從而企業(yè)提升開發(fā)能力和核心競(jìng)爭(zhēng)力。

1.2 數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于汽車設(shè)計(jì)制造時(shí)遵循的原則

針對(duì)數(shù)字化技術(shù)的特點(diǎn)，汽車設(shè)計(jì)制造應(yīng)遵循兩個(gè)原則：科學(xué)性和實(shí)用性。科學(xué)性主要體現(xiàn)在汽車設(shè)計(jì)方案中，設(shè)計(jì)者需對(duì)汽車制造技術(shù)要求、數(shù)字化技術(shù)要點(diǎn)以及影響制造效果的因素全面了解，使數(shù)數(shù)字化技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)生產(chǎn)中得到最大化利用。除了設(shè)計(jì)方法的科學(xué)化，設(shè)計(jì)理念和精神、設(shè)計(jì)手段等都要遵循科學(xué)方法，只有將數(shù)字化技術(shù)貫穿到汽車的實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)中，才能更好的發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)行業(yè)新技術(shù)的探索和研發(fā)。實(shí)用性原則建立在汽車的實(shí)際生產(chǎn)情況上，由于汽車實(shí)際制造車間較科研場(chǎng)所來說比較簡(jiǎn)陋，生產(chǎn)能力較為落后，因此，一些精度高、難度大的生產(chǎn)任務(wù)難以實(shí)現(xiàn)。因此，為了使設(shè)計(jì)方案盡可能滿足實(shí)際生產(chǎn)能力，數(shù)字化技術(shù)的容錯(cuò)率應(yīng)適度提高，并充分考慮影響設(shè)計(jì)方案的外部因素。此外，企業(yè)堅(jiān)持實(shí)用性能夠避免不必要的投入，最大限度保證技術(shù)可靠性和經(jīng)濟(jì)性，提高汽車生產(chǎn)制造水平，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

1.3 數(shù)字化技術(shù)之于汽車設(shè)計(jì)制造的意義

數(shù)字化技術(shù)對(duì)于汽車設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)具有十分重要的意義。數(shù)字化技術(shù)較傳統(tǒng)制造技術(shù)具有許多優(yōu)勢(shì)。首先，數(shù)字化技術(shù)的分散性和獨(dú)立性能夠?qū)?fù)雜整體分解化、詳細(xì)化，并轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，方便查找及實(shí)用。其次，數(shù)字化技術(shù)建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，因此能夠進(jìn)行個(gè)幾何數(shù)據(jù)的計(jì)算，同時(shí)可以對(duì)模型進(jìn)行和修正。例如，力學(xué)、聲波等信息通過計(jì)算、建模的步驟，可以將具體信息直觀的反映出來，且易于修改。此外，由于數(shù)字化技術(shù)大量使用信息系統(tǒng)，因此廣泛使用于汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)等需要數(shù)據(jù)處理和融合、數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)選擇的環(huán)節(jié)。未來信息計(jì)算的發(fā)展也將帶動(dòng)汽車數(shù)字化水平的提高，汽車設(shè)計(jì)制造過程的現(xiàn)代化將是汽車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2.數(shù)字化技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)制造中的具體應(yīng)用

2.1 數(shù)字化技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

數(shù)字化技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車新產(chǎn)品的開發(fā)，其中逆向工程技術(shù)最為常見。逆向工程技術(shù)將多種技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，常用于產(chǎn)品的快速改造或仿制，是新技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。在使用中，根據(jù)可用數(shù)據(jù)信息，制作出自由曲面并對(duì)其進(jìn)行反求設(shè)計(jì)，和實(shí)體設(shè)計(jì)，從而得到所需模型產(chǎn)品。目前，逆向工程技術(shù)廣泛應(yīng)用于激光快速成型中。在汽車設(shè)計(jì)中，由于設(shè)計(jì)師常通過油泥模型制作進(jìn)行構(gòu)思創(chuàng)作，因此需要對(duì)制作好的油泥模型進(jìn)行信息采集，這時(shí)可以采用非接觸式三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)。該技術(shù)主要通過三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)獲汽車模型的三維數(shù)據(jù)信息。由于其不需要接觸，因此能夠適用于大多數(shù)測(cè)量實(shí)體，并節(jié)省測(cè)試時(shí)間。在汽車模型的測(cè)量中，除了以上部分，還需對(duì)數(shù)據(jù)噪聲點(diǎn)進(jìn)行處理，避免尖角或邊沿對(duì)數(shù)據(jù)的影響。此外，數(shù)字化技術(shù)還常用于汽車覆蓋模具尤其是拉伸模型的設(shè)計(jì)。通過對(duì)覆蓋模件的三維模型設(shè)計(jì)，配以部分優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)模件的構(gòu)建。以拉延筋為例，通過構(gòu)建二維特征曲線得到拉延筋曲面，將其與光滑曲面相連接，從而得到所需模件，可以大大提升設(shè)計(jì)效率，提高設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性。

2.2 數(shù)字化技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用

在汽車制造中，數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)不僅體現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量上，還體現(xiàn)在企業(yè)的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本上。數(shù)字化技術(shù)能夠?qū)ζ嚹Ｐ瓦M(jìn)行數(shù)據(jù)更改，尤其是復(fù)雜的曲面，能夠有效簡(jiǎn)化加工工作，降低成本，同時(shí)提高產(chǎn)品精度。企業(yè)對(duì)數(shù)字化系統(tǒng)的建立能夠改善企業(yè)整體生產(chǎn)狀況，提升生產(chǎn)水平，而具體工件和刀具的數(shù)字化使用則對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率有著重要的意義。刀具和工件的科學(xué)化是汽車數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵。將確立好的模型參數(shù)輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，通過刀具對(duì)工件毛坯、原材料等進(jìn)行加工。采用這種方法，可以實(shí)現(xiàn)加工過程的科學(xué)測(cè)量，同時(shí)可以檢測(cè)加工狀態(tài)，并對(duì)緊急狀況及時(shí)采取措施。除此之外，數(shù)字化技術(shù)還常見于刀具軌跡的設(shè)置中，由于汽車制造道具走向多樣，因此針對(duì)不同生產(chǎn)要求，應(yīng)選擇合適的刀具軌跡。目前較為常用的為平行切法，采用這種方法不僅可以實(shí)現(xiàn)加工質(zhì)量的最大化，同時(shí)操作難度較低，能夠縮短生產(chǎn)周期，減小企業(yè)成本。實(shí)際生產(chǎn)過程中，針對(duì)可能出現(xiàn)的球頭銑刀運(yùn)動(dòng)過大的情況，要及時(shí)進(jìn)行參數(shù)處理，同時(shí)對(duì)基本參數(shù)如坐標(biāo)系進(jìn)行檢查，以保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定和高效化。

2.3 數(shù)字化技術(shù)在汽車評(píng)審體系中的應(yīng)用

汽車評(píng)審體系的數(shù)字化技術(shù)主要體現(xiàn)在評(píng)審模型構(gòu)架上。企業(yè)的數(shù)字化評(píng)審體系應(yīng)包含四個(gè)部分，分別是產(chǎn)品造型、零部件開發(fā)、總布置、整車分析和制造工程。后兩種為評(píng)審過程的重點(diǎn)。在此過程中，通過創(chuàng)建數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)汽車評(píng)審的直觀性和統(tǒng)一性。定義模數(shù)成熟度要求，將不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)模數(shù)成熟度差異化。例如模具制造要求最終的三維模型，而計(jì)算機(jī)輔助分析等后續(xù)工作則對(duì)模數(shù)要求不高，能夠反映相關(guān)特征即可。此外，規(guī)范數(shù)據(jù)發(fā)布流程，是評(píng)審工作的基礎(chǔ)。將重要節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)凍結(jié)，保證下游系統(tǒng)數(shù)據(jù)使用的可靠性，保證評(píng)審工作的順利進(jìn)行。

3 結(jié)語：

數(shù)字化已成為汽車行業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)字化技術(shù)已逐漸應(yīng)用于設(shè)計(jì)和制造的各個(gè)環(huán)節(jié)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)以及軟件等的革新推動(dòng)著汽車生產(chǎn)與制造業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的發(fā)展。高質(zhì)量、高效率的數(shù)字化生產(chǎn)逐漸取代原有的生產(chǎn)模式，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)研發(fā)體系也得到了有效的提升。我國(guó)的汽車制造數(shù)字化水平還有很大的發(fā)展空間，未來將有更多的先進(jìn)技術(shù)投入到實(shí)際設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中，將推動(dòng)汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)更大的進(jìn)步。

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