聞達(dá)

（一汽- 大眾汽車有限公司）

對于種類繁多的乘用車產(chǎn)品，如何保持產(chǎn)品自身的競爭力，在消費(fèi)者挑剔的眼光中脫穎而出，是每個(gè)整車企業(yè)需要認(rèn)真思考的問題[1-2]。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，提升客戶滿意度，通過借鑒跨國車企經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自身技術(shù)儲備，我國車企從汽車概念開發(fā)到正式批量生產(chǎn)，對于眾多評價(jià)要素，諸如造型表面、色彩、皮紋、人機(jī)工程、批量結(jié)構(gòu)等，均實(shí)現(xiàn)了通過設(shè)計(jì)制造相應(yīng)評價(jià)模型的方式來對其進(jìn)行檢查驗(yàn)證。評價(jià)模型的應(yīng)用可以將產(chǎn)品概念轉(zhuǎn)化為實(shí)際，輔助設(shè)計(jì)者在開發(fā)前期發(fā)現(xiàn)問題，找到優(yōu)化方向，改良設(shè)計(jì)，確認(rèn)方案。因此，文章對于汽車開發(fā)階段的各類評價(jià)模型進(jìn)行了相應(yīng)介紹。

1 評價(jià)模型的種類及作用

1.1 按驗(yàn)證要素分類

根據(jù)驗(yàn)證要素不同，開發(fā)階段的評價(jià)模型主要分為以下5 種。

1.1.1 數(shù)據(jù)控制模型

數(shù)據(jù)控制模型，德語縮寫為DKM（Datan Kontroll Modell）[3]，是采用汽車凍結(jié)造型表面數(shù)據(jù)，按1∶1 的比例制造的靜態(tài)實(shí)體物理模型，用于決策層、造型專業(yè)人員評價(jià)數(shù)據(jù)的光順度、匹配間隙、圓角、面差等，進(jìn)而頒發(fā)對數(shù)據(jù)的批產(chǎn)認(rèn)可，允許批量鋼模及工裝的最終生產(chǎn)。DKM后端局部模型示意圖，如圖1 所示。DKM是架起概念造型與實(shí)體汽車的橋梁，真實(shí)體現(xiàn)了造型表面的數(shù)據(jù)狀態(tài)及質(zhì)量，對汽車的整體尺寸、線條造型、圓角間隙等都有非常直觀的體現(xiàn)。

DKM 對制造精度（零件精度為±0.15 mm，整車精度為±0.4 mm）要求極高，可對汽車表面數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度的檢查評價(jià)及確認(rèn)，DKM的最終驗(yàn)收是產(chǎn)品造型被認(rèn)可的重要標(biāo)志。同時(shí)，DKM也是產(chǎn)品正式批產(chǎn)后質(zhì)量評價(jià)的重要參考依據(jù)。

DKM可根據(jù)內(nèi)外飾評價(jià)區(qū)域進(jìn)行劃分。外飾DKM展示了汽車外部覆蓋件（如側(cè)圍、頂蓋等）及外部附件（如外后視鏡）的數(shù)據(jù)狀態(tài)；內(nèi)飾DKM同理。

1.1.2 色彩展示模型

色彩展示模型（德語簡稱FAKOM）是數(shù)據(jù)優(yōu)化期間，基于造型凍結(jié)里程碑節(jié)點(diǎn)，根據(jù)造型提供的過程表面數(shù)據(jù)而制作的體現(xiàn)內(nèi)飾狀態(tài)的硬質(zhì)樹脂模型，用于決策層對內(nèi)飾件的顏色定義、包覆皮紋、裝飾縫線、氛圍燈效果進(jìn)行評審及驗(yàn)收。FAKOM前端局部模型示意圖，如圖2 所示。FAKOM模型也是按1∶1 的比例設(shè)計(jì)制造的靜態(tài)物理模型，精度要求較DKM 低，樣件沒有批量功能，但具備真實(shí)質(zhì)感，包覆皮紋的厚度、外觀、觸感、縫線等效果都要盡可能與量產(chǎn)狀態(tài)一致。同時(shí)，氛圍燈可以點(diǎn)亮，模擬真實(shí)工作狀態(tài)。裝配好后的FAKOM模型與量產(chǎn)車內(nèi)飾效果幾乎無異，真實(shí)體現(xiàn)了商品車的內(nèi)飾狀態(tài)，方便決策層在產(chǎn)品開發(fā)前期對內(nèi)飾造型進(jìn)行評審確認(rèn)。

FAKOM模型與內(nèi)飾DKM 最本質(zhì)的區(qū)別在于，DKM側(cè)重于尺寸的校核，精度要求高，而FAKOM偏向于美學(xué)的校驗(yàn)，注重感官上的效果，精度可適當(dāng)放寬。

1.1.3 人機(jī)工程模型

人機(jī)工程模型（德語簡稱為SIKI 模型）為內(nèi)飾乘員艙模型，用來檢查總布置方案和人機(jī)工程操作性，由方案總布置小組及經(jīng)理人員從人機(jī)工程學(xué)角度對乘員艙內(nèi)的操控按鈕及元件進(jìn)行評價(jià)，從而獲得對設(shè)計(jì)方案的認(rèn)可。

SIKI 模型根據(jù)過程表面數(shù)據(jù)按1∶1 比例設(shè)計(jì)制造，主要用來評價(jià)駕乘人員的空間舒適感和人機(jī)操作便利性。根據(jù)輸入要求不同，SIKI 的部分樣件（如換擋桿、安全帶、后備箱等）可機(jī)械活動(dòng)，但不具備實(shí)際電器功能。坐在SIKI 模型內(nèi)部，仿若置身于一個(gè)真實(shí)的駕駛艙內(nèi)，可以真切體驗(yàn)空間大小，感受是否擁擠，也可觸碰按鈕開關(guān)，評價(jià)位置設(shè)計(jì)是否合理。

1.1.4 數(shù)據(jù)檢查模型

數(shù)據(jù)檢查模型，德語縮寫為DCM（Design Check Modell），是根據(jù)未凍結(jié)的車身鈑金結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，按1∶1的比例設(shè)計(jì)制作，外飾部分進(jìn)行簡化，用于檢驗(yàn)樣件的安裝及匹配的功能模型。DCM 車身模塊模型示意圖，如圖3 所示。DCM 是一款鋁合金制造的“標(biāo)準(zhǔn)白車身”，通過安裝最新狀態(tài)零件，整體上從尺寸精度、固定方式、間隙感受以及外形輪廓等方面評價(jià)車身范圍安裝件的開發(fā)狀態(tài)，以便決策開發(fā)方案和變化點(diǎn)。

圖3 數(shù)據(jù)檢查模型（DCM）車身模塊模型示意圖

DCM是靜態(tài)模型，模擬的白車身具備部分機(jī)械和電器功能，包含大部分內(nèi)外飾的安裝點(diǎn)及部分內(nèi)外飾的簡化模塊，用以驗(yàn)證開發(fā)階段零件的匹配性，也會(huì)用于零部件的拆裝評價(jià)。

1.1.5 動(dòng)態(tài)造型體驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

動(dòng)態(tài)造型體驗(yàn)?zāi)Ｐ停抡Z縮寫為DEF（Design Erlebnis Fahrzeug），是根據(jù)造型表面數(shù)據(jù)按照1∶1 的比例設(shè)計(jì)制造的整車外飾造型模型，并能以小于50 km/h的速度在室外行駛。其用于決策層從不同角度對整車外飾造型及車身比例在行進(jìn)過程中的狀態(tài)進(jìn)行評價(jià)和認(rèn)可，是具備行駛功能的造型體驗(yàn)車。

1.2 按評價(jià)范圍分類

評價(jià)模型按照評價(jià)范圍可分為整車模型與局部模型。整車模型要求反映整個(gè)汽車的全部數(shù)據(jù)狀態(tài)或功能要求，可以是外飾也可以是內(nèi)飾；局部模型要求反映汽車局部區(qū)域零件的數(shù)據(jù)狀態(tài)或功能，雖然展示范圍有限，但應(yīng)用非常普遍。

整車模型的制作范圍較大，制作成本很高，當(dāng)決策層發(fā)現(xiàn)整車模型的某個(gè)區(qū)域并不美觀或者功能不符合要求時(shí)，會(huì)根據(jù)需要有針對性地制造一個(gè)此區(qū)域的局部模型來進(jìn)行二次評審。如果對某一區(qū)域設(shè)計(jì)思路較多，想法不能確定，需要進(jìn)行實(shí)物對比才能敲定最優(yōu)方案，這樣就需要對多個(gè)版本數(shù)據(jù)制作多個(gè)局部模型，供決策層比較分析。

按驗(yàn)證要素分類的5 種模型中，除DEF（只能是整車模型）外，其余均可以設(shè)計(jì)為整車模型或局部模型。

2 模型的組成

DKM、FAKOM模型、SIKI 模型的組成相似，包括骨架、樹脂樣件、車輪夾具、批量件以及各種用于調(diào)整裝配的標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)件。其中，骨架作為核心在內(nèi)部支撐起整個(gè)模型，各種零件按一定順序依次裝配到骨架上。

DCM由鋁合金鑄造的車身鈑金件、安裝點(diǎn)鋼制鑲塊和裝配工具件組成。

DEF 由量產(chǎn)車平臺、內(nèi)層車身鈑金、玻璃鋼框架、樹脂材料涂層和裝配工具件組成。

3 評價(jià)模型的設(shè)計(jì)

由于各類評價(jià)模型的功能作用及精度要求不同，所以設(shè)計(jì)方法也各異。

3.1 DKM的設(shè)計(jì)

DKM的骨架設(shè)計(jì)是整個(gè)模型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，骨架根據(jù)需要可設(shè)計(jì)為一體化鑄鋁或方鋼焊接形式；不論采用哪種形式，均需要滿足以下4 點(diǎn)要求：

1）骨架整體結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，加強(qiáng)梁設(shè)計(jì)合理，具備足夠的強(qiáng)度、剛度，以防止變形。

2）綜合造型表面數(shù)據(jù)考慮整體尺寸（長×寬×高），合理選取各大型零件（包括側(cè)圍、前后保險(xiǎn)杠、前蓋等）安裝定位點(diǎn)；合理布局骨架內(nèi)部結(jié)構(gòu)，預(yù)留裝配空間。

3）合理布置測量建系點(diǎn)，保證樣件裝配過程中始終有足夠數(shù)量的點(diǎn)位用于建系，同時(shí)需要注意測頭打點(diǎn)時(shí)不會(huì)與骨架干涉。

4）設(shè)計(jì)完成后，需要對骨架承重形變進(jìn)行仿真分析。需要注意的是，骨架的設(shè)計(jì)質(zhì)心要盡量接近骨架的幾何中心，骨架沿中心對稱的區(qū)域質(zhì)量也要均衡，避免加載零件后發(fā)生傾斜。

DKM的零件設(shè)計(jì)即根據(jù)得到的表面光順數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)單件背部裝配結(jié)構(gòu)。因?yàn)榱慵g的匹配間隙是DKM評價(jià)的重點(diǎn)，所以需要將每個(gè)零件單獨(dú)拆分出來進(jìn)行設(shè)計(jì)。大多數(shù)模型零件通過銑削實(shí)現(xiàn)，因此零件設(shè)計(jì)要充分考慮選材合理性和銑削可行性；極個(gè)別零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，銑削成本較高或不能實(shí)現(xiàn)，需要采用SLA，F(xiàn)DM，SLS 等3D 打印工藝制作。3D 打印的材料成本極高，零件設(shè)計(jì)在保證必要強(qiáng)度的前提下要注意減輕質(zhì)量。另外，零件設(shè)計(jì)要盡量保持單件的獨(dú)立性，使其可在裝配本體上獨(dú)立拆裝，不影響其它單件。

3.2 FAKOM模型的設(shè)計(jì)

FAKOM模型的骨架設(shè)計(jì)與內(nèi)飾DKM類似，一般采用方鋼焊接形式。但由于FAKOM模型側(cè)重效果的展示，所以骨架復(fù)雜程度大大降低，去掉了一部分加強(qiáng)結(jié)構(gòu)及零件的導(dǎo)向、調(diào)整結(jié)構(gòu)，屬于簡化版的DKM 骨架。現(xiàn)階段，F(xiàn)AKOM模型骨架已逐漸由方鋼焊接過渡為鋁型材拼接形式，這樣不僅簡化了制作工藝，節(jié)約了成本，而且縮短了模型制造周期。鋁型材骨架具備輕便、靈活、制作快捷的特點(diǎn)，在骨架制作方面優(yōu)勢十分明顯。除精度要求高的DKM外，簡易的局部FAKOM模型、SIKI 模型均可以用鋁型材骨架做為內(nèi)部支撐。

FAKMO 模型的零件設(shè)計(jì)原則與DKM 基本一致，但由于不對裝配精度、圓角間隙做過高要求，故可對部分零件做合并簡化，銑出假縫即可，對顏色不同的部位進(jìn)行遮蔽噴漆。需要注意的是，F(xiàn)AKOM模型會(huì)涉及皮紋的包覆，被包覆的零件需要單獨(dú)拆件，常用皮紋（包括海綿）的厚度一般為1～6 mm，要根據(jù)皮紋厚度對零件A 面設(shè)置合理的過切量。

3.3 SIKI 模型的設(shè)計(jì)

SIKI 模型的骨架設(shè)計(jì)與FAKOM模型類似，但需要另外追加一些批量件安裝結(jié)構(gòu)，比如后排座椅安裝點(diǎn)、安全帶卷軸固定結(jié)構(gòu)等。同F(xiàn)AKOM模型一樣，由于裝配精度較DKM低，所以骨架也在逐漸由方鋼焊接向鋁型材拼接形式轉(zhuǎn)變。

SIKI 模型的零件設(shè)計(jì)在FAKOM模型的基礎(chǔ)上進(jìn)一步簡化，無功能要求的部分可設(shè)計(jì)為一體，進(jìn)行整體銑削。如門護(hù)板總成，除雜物兜、門扣手、門窗按鈕由于無法整體銑削需要單獨(dú)拆件外，其余零件均可合成一體。

一般情況下，SIKI 模型安裝的批量件需要實(shí)現(xiàn)以下功能：座椅位置能夠正常調(diào)節(jié)；車門采用批量鉸鏈及限位器，可實(shí)現(xiàn)車門張角限位作用；前后安全帶實(shí)現(xiàn)功能；通過彈簧或氣撐模擬制動(dòng)踏板力；中扶手可垂直打開，便于查看儲物盒空間，同時(shí)，可通過支撐桿模擬中扶手的不同高度位置；轉(zhuǎn)向盤具備高度調(diào)節(jié)功能；換擋桿可模擬在不同擋位時(shí)的空間位置。

3.4 DCM的設(shè)計(jì)

DCM分為車身模塊和車門模塊。

車身模塊又分為前、中、后3 個(gè)模塊。1）前部模塊在汽車A 柱之前，由方鋼焊接而成，配合安裝鋼板，用于檢查匹配前保險(xiǎn)杠總成、前大燈總成、前蓋、翼子板等汽車前端零件的批量結(jié)構(gòu)。2）車身主體結(jié)構(gòu)在B 柱后側(cè)約200 mm 處較為平順的區(qū)域一分為二，分成中部與后部模塊，前后側(cè)圍通過臺階搭接，采用定位銷與螺栓定位鎖緊。分為兩體除了便于銑削，還方便車型后續(xù)小改款而延伸到DCM模型的局部變更，獨(dú)立模塊更利于拆換。中部與后部模塊都是將白車身的內(nèi)外鈑金合并，設(shè)計(jì)為一體，把內(nèi)外飾件的安裝孔單獨(dú)摳出，設(shè)計(jì)為大量鋼制鑲塊，通過兩釘兩銷固定在鋁合金車身上。車身主體結(jié)構(gòu)用于檢查匹配車頂內(nèi)飾總成、衣帽架總成、后蓋總成等汽車中后部零件的批量結(jié)構(gòu)。

車門模塊由門外鈑金模塊、門內(nèi)鈑金模塊及大量裝配鑲件組成。內(nèi)外鈑金模塊以特定形式鎖緊后通過鉸鏈固定在小車上，鉸鏈設(shè)計(jì)與實(shí)車一致，如圖4 所示。門外板模塊要部分掏空（保留防撞梁結(jié)構(gòu)，以加強(qiáng)整體強(qiáng)度），方便內(nèi)部樣件安裝操作，車門內(nèi)外鈑金模塊要依實(shí)際鈑金型面適當(dāng)加厚，一般加厚6～8 mm。車門作為獨(dú)立模塊，匹配安裝在車門上的零件時(shí)，可直接在小車上裝配；匹配車門周邊零件時(shí)，需將車門安裝到車身模塊上。

圖4 數(shù)據(jù)檢查模型（DCM）車門模塊示意圖

3.5 DEF的設(shè)計(jì)

DEF 模型的評價(jià)聚焦于外飾造型，設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容是對汽車外觀作出更改，但同時(shí)又要保留車輛自身的駕駛屬性。一般設(shè)計(jì)方法為：保留量產(chǎn)車平臺及動(dòng)力總成，將外層鈑金去除，按新版外飾造型向汽車內(nèi)側(cè)偏置15～20 mm，制作玻璃鋼或碳纖維框架，最后在框架外側(cè)涂覆聚氨酯材料進(jìn)行整車銑削，如圖5 所示。

圖5 動(dòng)態(tài)造型體驗(yàn)?zāi)Ｐ停―EF）涂覆后效果

DEF 只需駕駛側(cè)車門具備開啟功能即可，對其他車門不做功能要求，只體現(xiàn)造型即可。

4 結(jié)論

各類評價(jià)模型在乘用車開發(fā)流程中發(fā)揮著重要作用，幫助決策層在不同維度對產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查確認(rèn)。由于評價(jià)內(nèi)容不同，功能需求各異，不同模型的設(shè)計(jì)方法也各有特色。即使針對同一種模型，根據(jù)客戶輸入的不同信息，也要適當(dāng)?shù)卦黾踊蚝喕O(shè)計(jì)，具體問題具體分析，重點(diǎn)體現(xiàn)的要做詳細(xì)，輔助評審的盡可能簡化，以節(jié)省人力，降低成本。由于在整個(gè)開發(fā)過程中，造型表面會(huì)不斷經(jīng)過數(shù)據(jù)優(yōu)化，在特殊情況下，會(huì)要求在單一模型上體現(xiàn)其它模型的評價(jià)內(nèi)容，比如，在SIKI 模型上展示一些內(nèi)飾零件的氛圍燈效果，這就需要在對應(yīng)位置增加設(shè)計(jì)。因此，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過程中要全面考慮各種問題。