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      摘要 : 隨著中國汽車市場競爭加劇，顧客對于汽車品質(zhì)提出更高的要求，無論從外觀、內(nèi)飾，智能網(wǎng)聯(lián)化、綜合能耗、聲噪指標(biāo)都有新的訴求。作為汽車研發(fā)部門，東風(fēng)汽車技術(shù)中心已初步具備仿真、色彩、驗證模型設(shè)計及主模型加工能力。汽車內(nèi)外飾驗證臺架設(shè)計及開發(fā)主要解決整車開發(fā)前期設(shè)計方案是否合理和裝配驗證是否干涉的作用。本文通過東風(fēng)自主轎車內(nèi)外飾驗證臺架 X53 項目設(shè)計與開發(fā)過程，對今后該類工程模型自制工作做了有益的探索。

     內(nèi)外飾驗證臺架是為了在 ET0 前驗證車身內(nèi)外飾件結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，驗證汽車零件結(jié)構(gòu)，驗證裝配可行性，驗證 DTS 制作的工程驗證模型。通過內(nèi)外飾驗證臺架，不僅能夠進行零件裝配驗證，同時能夠進行感知質(zhì)量評價，在 ET0 階段作為車身內(nèi)外飾件檢具，驗證設(shè)計結(jié)構(gòu)作為標(biāo)準(zhǔn)白車身，安裝 RP 件或 ET0 件進行人機驗證。

 

 

     采用鋼管骨架，5166 代木為型面材料，表層加工厚度 30mm 以上。采用鋼板底座，底板厚度要求 15mm 以上，檢具本體采用可加工樹脂板材為型面材料。型面輪廓材料為 5166 代木，其性能要求 : 密度≥ 1.2g/cm3, 硬度邵氏 D ≥ 75,線性熱膨脹系數(shù) (10-6m/℃ ): ≤ 35。定位面及支撐面材料采用 SK5 或相當(dāng)材料，其結(jié)構(gòu)必須采用可拆卸式結(jié)構(gòu)，不允許采用膠水粘結(jié)。

 

   

     坐標(biāo)線 :0.05mm; 無搭接裝配要求的全部形狀 :±0.30mm; 有搭接裝配要求的形狀 :±0.15mm; 支承及定位公差 :±0.1mm; 對稱形狀的不對稱度 :0.20mm; 左 / 右檢具的不對稱度 :0.30mm; 最大加工刀痕深度 :0.05mm;非功能孔目測刻度 :±0.30mm; 用銷規(guī)檢查的一般功能孔位置度 :±0.15mm; 用銷規(guī)檢查的重要功能孔位置度 :±0.10mm; 一般輪廓對齊處 :±0.30mm; 重要輪廓對齊處 :±0.15mm; 某一產(chǎn)品的特性偏離上述規(guī)范時，檢具的公差可采用 1/4 準(zhǔn)則，在產(chǎn)品圖紙上針對某一特別產(chǎn)品特性標(biāo)注公差的 1/4 可用作檢具制造公差。

 

   

     UG（Unigraphics NX） 是 Siemens PLMSoftware 公司出品的一個產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段。Unigraphics NX 針對用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計的需求，提供了經(jīng)過實踐驗證的解決方案。本次設(shè)計使用的設(shè)計和編程軟件為 UGNX12 版本。

     長 =（車頭最前位置 - 前輪眉邊界）-30mm（柔性板厚度），考慮不同車型在柔性骨架上的通用 ; 寬 = 右側(cè)前保安裝面 - 左側(cè)前保安裝面 ;高 = 前格柵下邊界 100mm 處-前保下邊界100mm 處 -30mm（柔性板厚度）選取最低高度為柔性骨架，針對高度高的車型可在柔性板和模型間增加墊塊。

   

    后保設(shè)計方案使用柔性安裝板。柔性安裝板為 30mm 厚度鋁合金板，均布直徑 10mm 銷孔，孔間距為 50×50mm，安裝板尺寸參考骨架本體尺寸 ; 連接方式 : 骨架與柔性板之間使用螺栓緊固連接 ; 柔性板與模型之間通過柔性板上銷孔使用螺栓和銷等方式連接。

 

 

     內(nèi)外飾驗證臺架驗證門總成使用單邊一側(cè)進行驗證，設(shè)計為左側(cè)前門，B 面保留完整鈑金面。玻璃導(dǎo)軌、B 面和 A 面一體式加工，玻璃導(dǎo)軌外表面加厚 10mm。模型上保留大小 20×20mm的加工基準(zhǔn)，門前后各一處。參考車身門鈑金保留車身內(nèi)飾件和后視鏡等安裝點，安裝點處布置金屬鑲塊，內(nèi)嵌于模型內(nèi)。玻璃單獨加工，水切處設(shè)置螺栓孔用于固定。前門分別設(shè)置三處擰緊在側(cè)圍上的銷孔，上端兩處下端一處，鎖緊方向為正 Y 向 ; 并預(yù)留相應(yīng)的銷控墊板結(jié)構(gòu)。為便于門的拆遷，將鉸鏈處 A 面門板作為附件，單獨安裝在門板主體上。

 

   

     后門主體骨架是 “口” 形，加上橫豎兩條加強筋，另焊接兩根連接骨架與車門模型上端連接，連接骨架位置和間距按車門尺寸均布。骨架前段焊接與鉸鏈連接的安裝鐵塊，后方無鎖扣結(jié)構(gòu)。骨架與代木主體之間采用糊狀代木連接，無螺栓等連接結(jié)構(gòu)。主體框架距離鈑金邊界距離≥ 110mm。模型避讓門板主體骨架外邊界距離≥ 5mm。材料 45 鋼，厚度 5mm ，20×40mm管材焊接而成 。車門開啟角度以設(shè)計輸入為準(zhǔn)。

   

     尾門結(jié)構(gòu)設(shè)計包含 : 模型設(shè)計及骨架設(shè)計。模型設(shè)計 : 參考尾門內(nèi)外鈑金數(shù)據(jù)、預(yù)留與骨架鉸鏈安裝點、預(yù)留尾門飾板安裝點，與側(cè)圍配合安裝點，基準(zhǔn)塊布置 ; 骨架設(shè)計 : 與頂蓋處鉸鏈骨架連接，預(yù)埋加強鋼管骨架，尾門支撐桿處骨架 ; 尾門本體模型設(shè)計結(jié)合內(nèi)外鈑金數(shù)據(jù)設(shè)計成一體。

     臺架主體骨架通過鉸鏈與尾門骨架連接 （; 參考數(shù)據(jù)撐桿安裝點高度，開啟角度 77° - 開啟角度 90°）尾門模型內(nèi)預(yù)埋鋼管與尾門鉸鏈及支撐桿骨架連接 ; 保留飾板以及尾燈安裝點，安裝點布置銷套 ; 尾門模型主體通過左右兩側(cè)邊定位銷限位 ; 尾門模型鈑金翻邊單獨加工并與主體粘貼 ;設(shè)計四個基準(zhǔn)塊 30×30mm，位置左右對稱均布。

 

     型面 : 以鈑金面為基礎(chǔ)，人的腳部踩踏區(qū)域設(shè)計為平面。數(shù)控加工 : 將前排座椅間隙和人的腳部踩踏區(qū)域與整體切分開，其 他區(qū)域一體式加工或者拆分為 2 個大塊加工。定位 : 在中部區(qū)域開槽與骨架匹配 + 螺栓定位。材料使用 : 主體采用密度 1.2g/cm3 的代木 ; 所有安裝孔位制作金屬鑲套 ; 前排座椅間隙和人的腳部踩踏區(qū)域采用密度 0.2g/cm3 的 PU，厚度約 30mm。

   

 

     駕駛員側(cè)完整結(jié)構(gòu)，副駕駛側(cè)只有骨架支撐結(jié)構(gòu) , 結(jié)構(gòu)必須采用可拆卸式結(jié)構(gòu)，不允許采用膠水粘結(jié)。中間為鋼骨架，周邊采用高密度代木（密度 >1.2g/cm3）制作。安裝的孔位和定位采用實車狀態(tài)，安裝孔位必須鑲嵌金屬機構(gòu)保證拆卸換裝及強度。外觀不是重點項，連接結(jié)構(gòu)可以從 A 面打孔進行連接。

 

     內(nèi)外飾驗證臺架試制分為以下幾個階段 : 第一階段為骨架制作，包含骨架設(shè)計、下料切割、拼料焊接、熱處理、安裝孔和基準(zhǔn)面機加、骨架檢測和防銹處理等 ; 第二階段為內(nèi)外飾驗證臺架分總成主體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ; 第三階段為零部件制作及裝配，根據(jù)設(shè)計圖紙要求制作分總成的毛坯，主要零件采用數(shù)控加工進行，做好每個分總成相應(yīng)的裝配基準(zhǔn)，制作完成后對應(yīng)主骨架的基準(zhǔn)進行相應(yīng)位置的裝配工作 ; 第四階段為檢測，檢測零件表面、整車姿態(tài)、定位安裝孔位、間隙面差。主要工藝制作流程按照以下順序進行 : 骨架設(shè)計→骨架確認(rèn)→骨架焊接→骨架加工→骨架檢測→數(shù)據(jù)處理→毛坯制作→粗加工→ NC 加工→分總成與骨架裝配→五軸加工→車身附件 NC 加工→樣件修配→組配→評審→噴漆→組配。

 

     數(shù)控編程的精度按照規(guī)范要求，其中 A 面精度≤ 0.3mm，切削的最大殘留高度≤ 0.02mm，DTS 檢測值公差≤ 0.2mm，相應(yīng)編程參數(shù)應(yīng)與此對應(yīng)。數(shù)控編程使用公差參照 GB/T 1804一般公差未注公差的線性和角度尺寸的公差和GB/T 1184 形狀和位置公差未注公差值進行設(shè)定。粗加工，切削步距設(shè)定為所使用刀具直徑的1/4，例如 φ20mm 球刀切削間距設(shè)定為 5mm。精加工切削間距設(shè)定為所使用刀具直徑的 1/40。例如 φ20mm 的球刀取切削間距設(shè)定為 0.5mm。模型編程坐標(biāo)系建立包括坐標(biāo)原點選擇和坐標(biāo)軸確定，數(shù)控機床坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)為右手笛卡坐標(biāo)系，確定模型在機床上的裝夾方向和相對位置。模型整體數(shù)控加工的編程按照 EQCY-5044 汽車驗證模型設(shè)計規(guī)范定義的設(shè)計基準(zhǔn)編制。使用編程軟件 NX12.0， 數(shù)控加工設(shè)備JOBS 五軸加工中心和馬迪克斯五軸加工中心。

     為保證整個驗證臺架制作順利、有序、按時完成，在骨架制作完成、零件裝配完成及交付之前三個階段進行驗收安排。第一次驗收為骨架驗收，需檢測骨架的定位孔及定位面的尺寸精度及后處理狀態(tài)，提供熱處理報告及實際尺寸與數(shù)據(jù)尺寸對照表，檢測全過程必須有技術(shù)人員一直在場 ; 第二次驗收是零件裝配完成之后，確認(rèn)型面質(zhì)量、樣件質(zhì)量等滿足設(shè)計功能要求 ; 第三次驗收是在整車驗證臺架檢測后進行，確認(rèn)內(nèi)外飾驗證臺架外觀、尺寸是否滿足要求并整改到位達(dá)到設(shè)計零件互換要求，采用三坐標(biāo)打點檢測，檢測總點數(shù)不得少于 500 點，測點排布原則 : 功能敏感區(qū)加密點數(shù)，在過渡區(qū)減少點數(shù)。

 

 

     經(jīng)過此次項目制作，增強了技術(shù)中心制作工程類模型的能力。主要體現(xiàn)在 : 提高了內(nèi)外飾驗證臺架的設(shè)計能力 ; 通過自制縮短數(shù)控加工制作時間 ; 有效驗證了汽車前期研發(fā)出現(xiàn)的各類問題，加快了整車研發(fā)的試制周期，在國內(nèi)汽車模型制造領(lǐng)域具有實用和推廣價值。

     與國際先進模型制造企業(yè)相比，國內(nèi)模型制作的能力已經(jīng)接近國外先進水平，但是由于起步較晚，專業(yè)性積累較少，在現(xiàn)場調(diào)試數(shù)據(jù)的反饋、搜集、整理并重新融入設(shè)計再應(yīng)用環(huán)節(jié)尚有一定的差距，各個模塊數(shù)據(jù)庫的建立還處在比較初級的階段，隨著今后經(jīng)驗的積累，將逐步縮小與國外先進技術(shù)差距，高端工程類模型制造能力會不斷加強。