局部验证模型在汽车设计中应用研究
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摘 要：文章阐述了局部验证模型在汽车设计中应用研究。强调了在现代汽车造型设计在前期开发中，局部验证模型验证在造型开发中意义，模型设计加工和流程介绍。
关键词：汽车;造型设计;模型设计
中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2019）10-84-03
Abstract： In this paper， we expatiates the purpose and attention of table top model using in vehicle design and emphasize the important of using this process control in design styling verification and assembling deviation and choosing direction.
Keywords： Vehicle; styling verification; model design
CLC NO.： U462 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2019）10-84-03
引言
随着中国汽车客户越来越成熟，各大汽车厂商也在加大对整车研发的投入。当汽车的客观性指标（汽车性能、配置、可靠性质量）逐步变成业界的标准后，主观性指标（服务和感知质量）将逐步成为竞争要点。感知质量作为车辆主观性指标的一个重要指标，越来越被各大汽车公司所关注。感知质量一般指顾客通过“看，听，摸，闻”等感知手段对汽车产品品质及特性进行主观的评价。视觉感知质量最主要表现之一就是零件间匹配关系好坏。零件之间匹配关系——特别是一些运动零件和周边零件配合关系好坏会影响到前期造型走向，中期零件模具研发，后期制造装配等各个环节。
1 局部验证模型作用和目的
1.1 局部验证模型作用
在整车研发中前期，计算机辅助发挥了巨大作用。虽然计算机在整车研发中起了很大作用，但是由于计算机虚拟评估局限性，计算机数模中表现各零件间的视觉感知匹配效果和实际视觉效果存在着差异。仅通过计算机CAD，设计阶段数模无法客观还原实际产品零件装配视觉效果，很多零件配合视觉问题往往是在样车下线以后才暴露出来，后期为了纠正，优化零件间匹配关系而发生模具更改费用不计其数，大大延长整车研发周期和增加整车研发成本。
汽车造型局部验证模型验证方法来补充计算机研发能力上不足之处。该方法已被证明能真实反映实车零件间配合关系，能有效还原设计意图，模拟零件装配，制造偏差导致不良结果，帮助研发人员在前期能够充分识别和验证视觉感知类问题，开拓研发人员设计思路，给出解决方案，保证整车造型设计精准和零件匹配良好视觉感知。
1.2 局部验证模型目的
在項目中前期，通过制作模型获知汽车各关键配合区域的零部件间匹配关系理论视觉状态，发现当前设计中关于造型，间隙的问题以及工程潜在问题，同时加入调节机构，通过对配合位置进行调节，在工程零件结构尚未设计完成的情况下，模拟各零件间的间隙视觉效果，通过对零件间隙效果实物化，可以在研发早中期设计阶段及时发现数模中忽略或难以判定问题，判断间隙，面差和零件背部结构设计合理性，发现工程断面潜在问题等。
2 局部验证模型设计介绍
2.1 局部验证模型概念简介
根据模型所处的开发阶段不同，制作精度要求和模型零件结构也不同，通常采用多种材质和多种加工工艺相结合的模型制作方法。目前加工材质多采用油泥，代木，ABS和铝合金等，常用加工工艺有CNC 加工，SLA快速成型以及硅胶模等。具体采用何种材料和加工工艺，可以根据设计不同阶段，模型不同功能以及模型零件不同结构，灵活组合。
2.2 局部验证模型开发简介
2.2.1 设计和工程输入
设计和工程输入对局部模型评审效果起着决定性作用，根据整车开发项目时间不同，不同阶段不模型要求，输入也不尽相同。设计最主要输入是造型A面质量，这里所说A面质量，主要指面的完整性，如面上造型特征，圆角大小，翻边角度和长度，面是否能缝合等。工程输入主要是指零件间间隙，面差定义，零件背部结构，滑块线位置等，这些输入直接影响了模型是否能真实模拟实车状态。
2.2.2 局部模型虚拟设计
局部模型虚拟设计主要是指在取得一定设计和工程输入情况下，运用UG等设计软件，在计算机里结合两种输入，做出虚拟模型。在零件设计时，根据选择加工工艺特性，设计好零件定位基准和安装结构，避免零件过定位。在完成模型设计后，根据工程输入尺寸公差范围，在计算机里模拟零件尺寸偏差，避免零件在装配和模拟安装偏差中发生干涉和行程不够。
2.2.3 实物加工
在虚拟环境中完成设计和运动模拟后，可以交付给加工中心加工，通常经过以下几个步骤：
（1）材料工艺选择
根据各方面要求，主要考虑加工精度，时间和成本，来选取适合材料和工艺。目前常用模型加工材料有：代木，ABS，铝合金和亚克力。加工精度来说（这里是指仅考虑材料本身特性所能达到精度）;铝合金和代木本身加工精度最高，ABS其次，亚克力稍差。工艺选择主要是指常用工艺CNC 加工，SLA快速成型以及硅胶模，其中CNC 加工精度最高，但时间和成本比较高。
（2）零件搭料
这里搭料主要是指对于大零件，加工原料无法满足要求，需要通过拼接来实现搭尺寸，影响搭料主要因素就是模型背部结构设计，（如调节要求，减重要求等）另外对于搭料所产生拼接缝大小也有要求;通常要求缝大小控制在0.75mm，有特殊要求的话要求控制在0.5mm。
（3）编程加工
在完成以上步骤时，可以运用一些常规软件编程加工，如UG 、 CATIA、CAD等，这里主要说一下注意点，编程时注意走刀路径一致，方向相同。加工时，换刀时，加工面尽量选择在背面，避免接到痕落在A面 上。加工A面时考虑到喷漆影响，可以适当对设计A面轮廓进行偏置，一般推荐值为0.05mm。
（4）零件装配
在完成各部件加工以后，根据造型颜色输入对加工零件A面进行碰漆，孔销，定位面和基准面严禁喷漆。装配时根据设计安装定位关系进行装配，注意薄壁零件安装（如前后盖包边），如果安装不小心，很容易薄壁件造成断裂，导致模型报废。装配完成后， 根据零件设计尺寸偏差进行模型调整，保证验证实物验证模型能满足设计要求。
（5）模型测量
在完成零件装配以后，通过逆向扫描技术，将实物模型空间坐标点和虚拟模型坐标点位置，通过基准面进行拟合，校核实物表面和数模设计A面差异。
2.2.4 模型验收
模型验收主要看比对虚拟和实际差异。主要关注以下几点：
（1）加工零件表面质量，如零件表面接缝大小，接刀痕和换刀痕位置是否落在表面上。
（2）零件进行安装时结构是否可靠，拆装和紧固是否有干涉。
（3）零件调整量，是否满足设定调节要求，移动是否方便并且移动时无干涉。
（4）查看测量报告，确认加工误差处于要求范围之内。
3 结束语
局部验证模型在精度和真实性方面的发展还在不断继续，在保证精度的前提下，如何增加零件模型设计位置调整功能以体现工程误差对外观造型的影响;如何实现真车的使用功能，比如四门两盖的开闭合以评审零件不同状态对造型的影响;实物模型材料是否能在材质表现上更接近真车，这些都是局部验证模型正在研究的课题。
参考文献
[1] 侯红玲.代木材料的切削性能试验研究.工具技术，2009，43（4）：P21 -22.
[2] 高建远.汽车造型设计实物验证模型材料选用应用研究，应用技术，2011（10）： P53.
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