汽车模块化设计的应用与发展

收蔫日期：瑚２—０ｒ７—３１
３ 装配设计原则与非模块化设计的 缺点
３．１装配设计原则 装配设计ＤＦＡ（ＤｅｓｉｇＩＩ Ｆｏｒ Ａｓ８ｅｍｂｌｙ）是模块
化设计思想提出的理论基础之一。爱因斯坦曾说 过：“最好的设计是最简单易行的”。装配设计的 原则就指出：第一要把零件数减少到最少；第二要 考虑零件装卸的简易性；第三要考虑最优的联接 方式等。装配设计认为装配总成本是零件数、装 配简易性及再定位数目的函数，如果能够降低装 配的零件数，装配总成本相应会下降。模块化设 计思想很好地体现了装配设计原则。在总装配 时，没有数量众多的单件，它们都事先装配好在各 个模块中，模块之间联接设计简易可靠，装配简单 方便，成本大大下降。 ３．２非模块化设计的缺点
厢式货车作为耗油大户，其节能与否已直接影响到我国整体的能源消耗水平，国家对此高度重视。由于汽车轻量化对节能增效的巨大意义，国际各 大汽车生产商都在尽可能的情况下减轻车身质量。汽车的轻量化设计技术已经成为目前汽车研究领域的研究热点之一。
由于货车的使用条件十分恶劣，受力状况非常复杂。骨架应有足够的弯曲刚度，以使装在其上的有关机构之间的相对位置在汽车行驶过程中保持不 变并使车身的变形最小；骨架也应有足够的强度，以保证其有足够的可靠性与寿命。骨架刚度不足会引起振动和噪声，也使得汽车的乘坐舒适性、操作 稳定性及某些机件的可靠性下降。因此，如何设计出满足使用要求的轻量化骨架成了一项具有挑战性的工作。
汽车模块化设计的应用与发展
邱国华 （泛亚汽车技术中心有限公司）
【摘要】 文章论述了模块化设计的概念和优点，介绍了模块化设计在当今国内汽车开发中的应用，以及
模块化设计在国外的新发展。
【主题词】 汽车设计模块发展
１ 引言
市场用户的需求变化促使汽车制造商不断地 设计开发新车型。但传统的汽车设计思想是基于 单一车型有大规模产量基础上的，无法满足市场 日益变化的不同需求。因此，要求汽车设计理念 和汽车设计方法不断更新和发展。本文介绍先进 的模块化设计思想在国产车型中的初步应用，结 合装配设计原则讨论模块化设计的优点，并论述 了模块化设计在国外的新发展。
戴姆勒一克莱斯勒提出的一种分块的方法是 将整车分成４个模块：前端模块、乘客单元、车顶 模块和后端模块（见图４）。每个模块分别单独制 造，包括所有的附加于模块上的零部件，仅仅在生 产的最后阶段，才将这些模块按设定的接口快速 地结合在一起。这种全新的制造方式，最大的好 处是在一个车型范围内可以有很多的变形车，极 大地降低成本。据戴姆勒一克莱斯勒的粗略估 算，将会降低多达３０％的研发、制造、物流等综合 成本。各大模块可以在整车厂生产，也可以由供 应商提供，当最终将在整车厂装配在一起。
本文所要研究的内容是如何开发一个三层架构的计算机辅助系统，简化工程师的工作，将他们和复杂的虚拟模拟程序隔离开，让他们能够使用一个 相对简单的用户界面提供所需要的输入数据，服务端将负责管理这些提交到服务器的任务，调用相应的虚拟模拟模块进行计算，然后将计算得到的结果 ，例如文本文件，图表，数据表单等发送到相应用户在服务器的存储位置，用户可以利用该系统下载到相应的文件帮助自己完成测试和研发的工作而不 需要关心后台的实现。而使用虚拟模拟软件进行模块开发的工程师也可以随时修改替换原有的模块，调整用户的输入等，所有的修改都是与用户无关的 。这样开发者和使用者都可以统一的利用这个计算机辅助系统进行他们自己相应的工作，而将一些如任务分配，远程调用，文件传输等复杂的细节交给 计算机辅助系统来处理。这就大大的提高了工作的效率，同时也解决了虚拟模拟在公司内推广使用最大的障碍。本文首先阐述了系统的架构结构，然后 结合在公司中应用中出现的问题，分数据库，前端界面和服务器设计三个部分详细阐述如何在系统开发中解决这些问题。本系统可以应用于各种虚拟模 拟，对于虚拟模拟的推广应用有着一定的借鉴意义，目前该系统已在公司亚太区开始应用，反映良好。
Ａｂ８ｔｒａｃｔ
Ｃｏｎｃｅｐｔ ａｎｄ ａｄＶａｎｔａｇｅ ｏｆ ｍｏｄｕｌ盯 ｄｅｓｉｇｎ ａｓ ｗｅＵ ａｓ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｌｌｅ ｄｅｖｅｌ叩ｍｅｎｔ ｏｆ ｄｏｍｅ８ｔｉｃ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｉ８ ｐ舱∞ｎｔｅｄ ｉｎ ｔｌＩｉ８ ｐａｐｅｒ．Ｎｅｗ ｄｅＶｅｌｏｐ－ ｍｅｎｔ ｉｎ ｔｌＩｅ ｍｏｄｌｌｌ缸ｄｅ８ｉｇｎ ａｂｍａｄ ｉ８ ａ１８０ ｄｉ８ｃｕｓｓｅｄ．
3.学位论文 王其光 翼展车厢有限元分析与轻量化设计 2007
翼展式厢式货车车厢骨架是重要的承载件，它的质量也占货车整车整备质量的三分之一左右。车厢骨架的轻量化设计对减轻汽车的质量有着非常重 要的意义。本文就是通过对翼展式厢式货车车厢骨架有限元的分析计算，寻求切实可行的车厢骨架轻量化途径。
有限元法已经成为现代汽车设计的重要工具之一，与传统的设计方法相比，它的优势在于提高汽车产品的质量、降低产品开发与生产制造成本，提 高汽车产品在市场上的竞争力。为了促进厢式货车车厢设计水平的提高，保证整车在市场上的竞争能力，必须将厢式货车车厢有限元分析技术提高到战 略的高度上来。
该车型的总装是分成９大模块完成的，前端 模块、前保险杠总成、后保险杠总成、车门模块、仪 表板总成、座椅、其它内饰件、底盘零件和动力总 成模块。
在总装车间里，整个总装线的安排，不象一般 流水线那样密密麻麻地安插着大量的不同工位， 而是以各个模块或总成分区，在总装线旁边布置 了多个分装线。工人们先是在分装线上装配好各 个模块或总成，然后传送到总装线上装配。这样 就使得总装线工位减少，分工清楚，工人劳动强度 减轻，装配质量也容易得到控制。 ４．２前端模块的分析
万方数据
传统非模块设计，即使能很好地控制设计偏 差和零件制造偏差，但由于整车装配零件多，装配 过程偏差还是难以控制，这就限制了整车装配质 量的提高。
４ 模块化设计在当今国内车型中的 应用
第一阶段的模块化设计已经不是停留在设计 师们头脑中的概念了，在国外，它已经直接应用在 大批量定制生产的车型中。在国内最近投放市场 的某款车型中，我们已经看到了该车型模块化设 计思想的初步应用以及带来的好处。 ４．１模块的组成
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万方数据
汽车模块化设计的应用与发展
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邱国华 泛亚汽车技术中心有限公司
上海汽车 SHANHAI AUTO 2002，(11) 1次
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1.学位论文 何先卫 基于UG的虚拟车身数字化模型应用研究 2003
虚拟现实(VirtualReality简称VR)技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，是计算仿真在更高层次上的延伸和拓展。虚拟现实技术 利用计算机生成一种模拟环境，实现用户与该环境直接进行自然交互。汽车设计采用虚拟现实技术能够加快设计和开发过程，缩短产品研发时间，降低 开发成本。目前虚拟现实技术在汽车方面的应用研究主要集中在虚拟原型可视化、虚拟设计、虚拟装配、虚拟试验这几个方面。本文在讨论了虚拟现实 技术的发展及国内外研究现状，并深入分析了虚拟现实技术在汽车设计中应用的基础上，提出了一个基于UG平台上的车身虚拟造型系统，该系统借助于 UG软件强大的曲面、实体造型功能以及二次开发功能，良好的输入输出界面、交互工具，很好的虚拟环境效果来实现车身的三维虚拟概念造型、虚拟装 配。根据汽车虚拟造型的实际需要，在UG平台上进行了二次开发，设计开发了车身表面光顺处理模块，使车身表面具有更好的光顺效果，同时开发了数 据传输模块，读取UG数据库中的实体数据，实现UG数据库中数据与外界的交互传输。
上海汽车
接装配在车身上的零件数目少，装配控制点少，对 车身焊接要求低，不仅降低成本，更能够提高整车 的装配质量。其它各大模块和总成也有类似的设 计思想，它们共同作用，保证了整车装配的高质 量。
５ 模块化设计的新发展
上述车型的设计只是模块化设计的刚刚起 步，它只是在目前车型基础上对总装装配零件开 始了模块化设计，同时局部改进了车身设计，但却 还未从整车结构层面上考虑模块化设计。也就是 说还未达到模块化设计的第二阶段。目前国外一 些汽车公司，面对竞争日趋激烈的市场以及变型 车生产成本极其昂贵的现实，已经开始考虑整体 化的模块设计，以满足消费者对有独特风格时尚 车型要求的增长，使他们可以按照“菜单”，选择自 己喜欢的模块配置，然后按他们的需求生产出各 式各样的车型。
相反的，按照传统非模块化设计思想设计汽车， 当油漆完成后的白车身运送到总装线后，几乎大部分 零件都是以单件形式由工人在长长的流水线上一件 一件装到车身上。这种装配方式，一方面造成工位很 多，使得总装车间的流水线布置得相当长，占地面积 大，成本升高；另一方面因为单件太多，在紧张的工作 环境中容易错装或漏装零件，特别是在多种车型共线 的情况下，更容易发生质量事故。
４
我们以前舱的设计来分析模块化设计思想在 该车上应用的优点。传统的车身前舱设计，类似 于一个框架结构，如图１所示。这些零件焊接在 一起，形成了车身前舱。在总装车间，动力总成及 底盘零件，空调冷凝器和散热器，前照大灯及各种 线束等多种零件都一个一个在不同工位安装。
该车型的前舱设计，散热器横梁不是焊接在 白车身上，如图２所示，整个前舱前部是开口结 构。单独设计了一个前端模块，见图３，它上面集 成了散热器横梁、前照灯、空调冷凝器及散热器、 水箱面罩、发动机罩锁扣等相关零件，在前端模块 分装线上装配好后，运送到总装线，以一体化的形 式从前舱开口处推入，只用６个螺钉固定在车身
图４藏一克公司提出的分块图
６ 小结
技术的发展是永无止境的。我国的汽车工业 正处在引进国外技术促进自身发展的时期，我们 不仅要引进国外的先进生产技术，而更应着眼于 跟进当今世界汽车先进开发技术，关注新的设计 理念，并结合我国的实际情况，为尽早形成我国汽 车与世界同步的研发水平而努力。模块化设计思 想，正是我们应该积极关注的一项先进开发技术。
２模块化设计的定义
所谓模块化设计，是指设计时把整车按功能 分成几大独立的模块，每个模块上集成多个零件 或总成，各个模块之间的联接是固定的，不会因为 其中零件或总成的变化而改变，在装配时以模块 为基础装配。模块化设计的第一阶段，是总装装 配零件的模块化；第二阶段，要达到整车层面上的 整体模块化设计。