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        汽車造型設(shè)計(jì)油泥模型骨架的設(shè)計(jì)研究及應(yīng)用

        2019-06-11 06:57:14雷邦成韋東林鄧良勇
        時(shí)代汽車 2019年3期

        雷邦成 韋東林 鄧良勇

        摘 要:根據(jù)公司產(chǎn)品戰(zhàn)略方向,研究汽車油泥模型柔性骨架,對(duì)其骨架基準(zhǔn)塊、定位塊,軸向調(diào)整定位塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì),得出一柔性骨架,通過(guò)對(duì)骨架定位塊進(jìn)行調(diào)整固定,保證骨架定位精度要求;通過(guò)對(duì)骨架軸向定位塊調(diào)整固定,滿足各項(xiàng)目車型不同軸距輪距以及各種姿態(tài)(滿載/半載/空載)要求。

        關(guān)鍵詞:柔性骨架;定位塊;基準(zhǔn)塊;軸向調(diào)整

        1 前言

        目前,造型中心在設(shè)計(jì)制作N310,N111,CN200 等項(xiàng)目的內(nèi)外飾油泥模型骨架的過(guò)程中,由于缺乏對(duì)模型骨架的一些研究,只能采取最簡(jiǎn)易的模型骨架設(shè)計(jì)方案,在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中暴露出不少問(wèn)題。

        (1)骨架沒(méi)有準(zhǔn)確定位基準(zhǔn):一旦模型卸下平臺(tái),再上平臺(tái)時(shí)很難找準(zhǔn)加工基準(zhǔn);

        (2)骨架不能拆卸,輪距、軸距無(wú)法調(diào)節(jié),也無(wú)法重復(fù)利用。每次制作新模型都得重新設(shè)計(jì)、制作骨架;

        (3)模型車整車姿態(tài)無(wú)法調(diào)節(jié),不能實(shí)現(xiàn)滿載、半載、空載的狀態(tài)演示;

        (4)內(nèi)飾方面沒(méi)有可供 IP,門板,座椅,方向盤等部件單獨(dú)加工的骨架;

        (5)內(nèi)飾骨架及泡沫依賴供應(yīng)商完成,成本高,造成很多浪費(fèi)。

        為此,模型骨架要具備多平臺(tái)車型共同使用的可調(diào)節(jié)易定位的新型模型骨架,外飾骨架:可進(jìn)行輪距、軸距和車身姿態(tài)的調(diào)節(jié),可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的功能,且進(jìn)行模塊化組合,各個(gè)模塊可拆卸。輪轂骨架:獨(dú)立骨架,便于加工,易于定位。內(nèi)飾骨架平臺(tái):拆卸方便,拼接便捷,各個(gè)部件可單獨(dú)加工,定位快速準(zhǔn)確。儀表臺(tái)加工骨架:IP、Console、方向盤都有單獨(dú)加工的平臺(tái),加工完成后,組裝到內(nèi)飾骨架平臺(tái)上。門內(nèi)飾板骨架平臺(tái):在此平臺(tái)上單獨(dú)加工門內(nèi)飾板,經(jīng)過(guò)定位,連接在內(nèi)飾骨架平臺(tái)上。

        2 油泥模型骨架設(shè)計(jì)

        2.1 外飾模型骨架設(shè)計(jì)

        外飾模型骨架設(shè)計(jì)思路是簡(jiǎn)單,好用,滿足工藝要求,主要工藝為:

        (1)保證后期加工中骨架不與型面發(fā)生干涉;

        (2)設(shè)置輪胎安裝位置,設(shè)計(jì)好車輪安裝附件;

        (3)方鋼要求除銹處理,表面涂一遍底漆,二遍面漆;

        (4)按車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型骨架,預(yù)留快速樣件安裝位置(如前后照燈,霧燈、格柵);

        (5)滿足叉車裝卸起吊要求,確保骨架在后期加工和裝卸運(yùn)輸過(guò)程中不變形,不開(kāi)裂;

        (6)強(qiáng)度要求承重2T以上,骨架質(zhì)量在0.5~0.8T,模型骨架加工后總質(zhì)量在1.2~2T。

        (7)外飾基礎(chǔ)骨架,軸距調(diào)節(jié)范圍200mm,輪距調(diào)節(jié)范圍100mm,整車姿態(tài)調(diào)節(jié)范圍100mm;

        (8)外飾基礎(chǔ)骨架定位孔三個(gè)方向可調(diào);

        (9)骨架定位安裝精度高,便捷;

        (10)支撐座累計(jì)精度±0.1mm,保證車身離地高度大于或等于450mm;

        (11)加工基準(zhǔn)塊單塊調(diào)試公差±0.1mm,整體調(diào)試公差±0.2mm。

        2.1.1 整體骨架設(shè)計(jì)

        根據(jù)設(shè)計(jì)工藝要求,采用方鋼120*120*5和方鋼100*50*3mm為骨架基架,如圖1所示。加工油泥設(shè)備均為三軸或五軸銑床,模型均放平板平臺(tái)加工,主流的定位是支撐柱定位或方箱定位,由于模型較重,選擇支撐柱定位較方便。為滿足模型在整個(gè)造型階段及各個(gè)車型之間的切換,定位和模型移動(dòng)做一些輔助設(shè)計(jì):

        (1)見(jiàn)圖1②中所示,骨架兩端有可拆卸兩吊耳略低于模型前保下檐,主要用于加工定位時(shí)兩端叉車時(shí)用,見(jiàn)圖1③拖架用于模型長(zhǎng)途移動(dòng)叉車模型裝車,這兩者作用避免叉車與模型碰撞。同時(shí)吊耳和托架與基架是螺栓連接,當(dāng)模型在評(píng)審時(shí)均可拆卸,保證評(píng)審效果;

        (2)見(jiàn)圖1④基座,分別由基準(zhǔn)塊,軸距調(diào)整塊、輪距調(diào)整塊、汽車姿態(tài)(滿載/半載/空載)和輪胎安裝座組成,見(jiàn)圖2分解圖所示,塊與塊之間分別有間距50螺孔和長(zhǎng)50腰型槽組合調(diào)節(jié),軸距調(diào)節(jié)范圍200mm,輪距調(diào)節(jié)范圍100mm,整車姿態(tài)調(diào)節(jié)范圍100mm。根據(jù)目前在研項(xiàng)目的中車型的參數(shù)尺寸,制作四種基本平臺(tái)骨架,就可以滿足四種區(qū)間的軸距,1200-1400mm,2400-2600mm,2600-2800mm,2800-3000mm,為公司不同平臺(tái)項(xiàng)目提供外飾油泥模型骨架;見(jiàn)圖2。

        2.1.2 支撐座設(shè)計(jì)

        支撐座是模型在整個(gè)加工過(guò)程中起到安裝定位作用,其設(shè)計(jì)的合理性關(guān)鍵到模型加工的表面質(zhì)量和精度,一個(gè)汽車造型的設(shè)計(jì)完成大小經(jīng)過(guò)十幾次,模型的加工大小也有十幾次,定位便捷性,加工一致性非常重要,為滿足其要求,支撐座作如圖3設(shè)計(jì):

        (1)圖3中b所示為底座,設(shè)計(jì)為凸形,下端中間為銷孔與平臺(tái)或過(guò)渡板連接固定,上端與套筒連接;

        (2)由于設(shè)備高度方向加工受限和每種車型的離地間隙不一樣,為使模型有效加工,如圖3中c所示為設(shè)計(jì)加長(zhǎng)套筒,套筒設(shè)計(jì)有100mm、50mm、30mm,20mm不同尺寸,根據(jù)其姿態(tài)疊加直致最佳加工狀態(tài);

        (3)如圖3中d所示采用直徑70mm鋼球連接底座與骨架,它主要起到自動(dòng)找正,方便定位,保證精度;

        (4)圖3中e所示為調(diào)節(jié)底座,在骨架制作過(guò)程中,由于加工,裝配等誤差,骨架與鋼球接觸如存在間隙,影響模型的精度。當(dāng)出現(xiàn)時(shí)分別松開(kāi)連接板螺栓,使其板能自由活動(dòng),待調(diào)整完成后將其鎖死。

        2.1.3 泡沫制作

        根據(jù)數(shù)據(jù)大致粘接泡沫,如圖4中a所示,泡沫粘接要牢固,塊與塊之間不存在縫隙,防止敷油時(shí)斷裂,多余部分用鐵熱絲切割。

        2.2 內(nèi)飾模型骨架設(shè)計(jì)

        內(nèi)飾骨架這主要是指半倉(cāng)(前倉(cāng))內(nèi)飾骨架,在內(nèi)飾模型制作中,一般車企前期只做半倉(cāng)骨架,以減少制作周期,其工藝要求為:

        (1)骨架設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理;

        (2)各模塊可拆卸和快速安裝,保證其位置和加工精度;

        (3)整體模型可自由移動(dòng);

        (4)骨架方鋼要求除銹處理,表面涂一遍底漆,二遍面漆;

        2.2.1 整體骨架設(shè)計(jì)

        根據(jù)模型骨架工藝設(shè)計(jì)要求,內(nèi)飾骨架分為IP、門板、CONSOLE和底座等大件之間是相互獨(dú)立,安裝后又是一個(gè)整體,在個(gè)體之間要保證加工,安裝精度,保證各加工基準(zhǔn)在同一坐標(biāo)完成,其加工,裝配工藝是否設(shè)計(jì)合理是保證其精度。而模型制作過(guò)程中各模塊拆解加工,安裝很多次,結(jié)構(gòu)如圖5所示,模型制作完成后進(jìn)行封板,美觀大方,具體如下:

        (1)基座設(shè)計(jì),如圖6所示,為保證其剛度,采用方鋼80*80*3焊接框架,四角裝萬(wàn)向輪,IP、B 柱安裝定位塊和限位塊,當(dāng)各模塊制作完成后全部安裝在此基座。

        (2)IP骨架設(shè)計(jì)在整個(gè)前倉(cāng)骨架設(shè)計(jì)中是最重要的,因各個(gè)模塊均以此為基準(zhǔn)加工,裝配,精度要保證,其包括安裝基準(zhǔn)塊,叉車專用耳座,木板安裝塊,加工基準(zhǔn)調(diào)整螺栓,門板安裝角鏈,方向盤安裝塊,具體結(jié)構(gòu)如圖7所示,加工基準(zhǔn)螺栓在裝配時(shí)需要三坐標(biāo)設(shè)備標(biāo)稱坐標(biāo)直到設(shè)計(jì)值,方向盤底座根據(jù)車型需求調(diào)整姿態(tài),門板角鏈采T型帶孔銷連接,安裝拆卸方便。

        (3)門板和CONSOLE設(shè)計(jì),這兩個(gè)模塊設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,方便加工和裝配。門板主要用40*40*3方鋼焊接,加上角鏈和加工基準(zhǔn)螺栓,CONSOLE為1200*300*18鋼板,如圖8所示。

        2.2.2 骨架封板和泡沫制作

        內(nèi)飾骨架封木板主要是在評(píng)審時(shí)起到美觀,又起到粘接泡沫時(shí)牢固,粘接泡沫木板與骨架采用自攻螺釘連接,其余均用強(qiáng)力圓環(huán)磁鐵連接,完成后用泡沫粘貼劑把造型數(shù)據(jù)大致形狀。

        3 油泥模型骨架應(yīng)用

        3.1 外飾骨架模型加工應(yīng)用

        3.1.1 骨架姿態(tài)調(diào)整

        模型骨架好比汽車底盤,它的姿態(tài)直接影響到汽車模型外觀評(píng)審,前期開(kāi)發(fā)過(guò)程中根據(jù)總布置要求參數(shù)進(jìn)行調(diào)整其姿態(tài),如某車型輪距為2700mm,選基本平臺(tái)骨架2600-2800mm,并根據(jù)總布置要求姿態(tài)(滿載/半載/空載)調(diào)整離地高度,軸距,輪距,骨架姿態(tài)調(diào)校完成。

        3.1.2 模型加工定位

        由于模型骨架、支撐支架和平臺(tái)定位銷的孔加工誤差,為保證過(guò)定位,多次加工一致性和減少建立加工坐標(biāo)系時(shí)間,如圖5所示,骨架球形定位安裝板b、c,d螺栓稍擰松,安裝能前后左右活動(dòng)。安裝板a固定,b、c,d安裝板可調(diào),定位采用球形具有自找軸心,避免過(guò)定位同時(shí),骨架安裝板、定位球、支撐座和定位銷為同心軸,為模型加工精度提供了必要條件,見(jiàn)圖9。

        3.2 內(nèi)飾骨架模型加工應(yīng)用

        當(dāng)內(nèi)飾模型數(shù)據(jù)確定后,輸入骨架模型,對(duì)骨架模型移動(dòng)與造型數(shù)據(jù)互不干涉。內(nèi)飾模型加工按模塊進(jìn)行,由于設(shè)備的原因,一般情況借助工裝夾具完成定位,首先是用設(shè)備對(duì)加工基準(zhǔn)找齊;第二用壓塊固定。

        3.3 模型加工工藝方法

        3.3.1 泡沫加工

        泡沫模型制作主要是為減少油泥用量,降低模型制作成本,其工藝為:

        (1)檢查:查看泡沫粘貼余量,太多用手鋸或熱鐵絲切割;

        (2)粗銑:按造型數(shù)據(jù)0余量加工;

        (3)過(guò)切加工:30mm-50mm造型數(shù)據(jù)負(fù)方向加工;

        (4)加熱固化:用加熱槍對(duì)泡沫表面烘烤,使其表面固化。

        3.3.2 模型加工

        油泥敷制關(guān)系到模型表面質(zhì)量,在外飾模型毛坯敷40mm~60mm油泥,為保證模型表面質(zhì)量,油泥敷制堅(jiān)實(shí),層與層之間要壓緊、壓實(shí),防止產(chǎn)生氣泡。

        汽車工業(yè)油泥不沾手、不收縮,比目結(jié)土更干凈精密,精密度高微溫可軟化塑形或修補(bǔ),對(duì)加工刀具硬度要求不高,一般用普通高速鋼刀具,但對(duì)溫度敏感,加工時(shí)刀具高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱,精加工采用單刃球形銑刀。同時(shí)生成高質(zhì)量的數(shù)控加工軌跡是加工油泥模型關(guān)鍵步驟之一,設(shè)置合理的銑削加工參數(shù),確定適宜的加工方式,是生成數(shù)控加工文件的前提,在油泥模型的具體加工加工過(guò)程中,根據(jù)油泥的特點(diǎn),汽車油泥模型表面要求和加工工藝分析如下:

        (1)大面檢查油泥增減,可先使用直徑20mm的球形銑刀進(jìn)行加工;

        (2)為提高加工速度,可先使用直徑20mm的球形銑刀進(jìn)行粗加工;

        (3)使用10mm的球形銑刀進(jìn)行精加工;

        (4)格柵等間隙較小加工面使用3mm或5mm球形銑刀清理未完成精加工;

        (5)使用10mm的球形銑刀進(jìn)邊界加工;

        (6)使用尖刀加工分縫線。

        4 結(jié)論

        4.1 創(chuàng)新之處

        (1)綠色可持續(xù),新型模型骨架經(jīng)過(guò)清洗后,可以重復(fù)使用。

        (2)響應(yīng)迅速,造型表面發(fā)生變化,可以更快的做出響應(yīng),適應(yīng)公司未來(lái)發(fā)展的需要。

        (3)改變公司依賴供應(yīng)商來(lái)做模型的狀況,實(shí)現(xiàn)完全自主。

        4.2 研究成果

        (1)新的油泥模型骨架平臺(tái),支持外飾、內(nèi)飾實(shí)現(xiàn)全油泥制作,且響應(yīng)迅速。

        (2)快速便捷的定位策略,縮短制造周期。

        基金項(xiàng)目:廣西柳州市科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目(2017AF10101)

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