王艷

摘要：提出了一種全新的快速建模方式——以自上而下、快速迭代相結(jié)合的建模方法，通過明確數(shù)字孿生各階段的迭代范圍、顆粒度以及通過二次開發(fā)構(gòu)造模型骨架具體實(shí)現(xiàn)這種建模思想，同時(shí)還利用構(gòu)造模型庫及二次開發(fā)等方式實(shí)現(xiàn)模型的復(fù)制，最終實(shí)現(xiàn)了數(shù)字孿生建模效率和質(zhì)量的提升，為汽車制造行業(yè)構(gòu)建數(shù)字孿生模型提供了一種新的解決方案。

關(guān)鍵詞：數(shù)字孿生；快速建模；Catia

2023年新能源車突飛猛進(jìn)，乘聯(lián)會(huì)預(yù)計(jì)今年國內(nèi)新能源車銷量有望突破850萬輛，占比總銷量約34%。隨著傳統(tǒng)汽車的大力入局及新勢力的繼續(xù)加碼，在日趨白熱化的競爭中，新能源車在各個(gè)方面不斷創(chuàng)新。

自從汽車批量化生產(chǎn)以來，汽車白車身生產(chǎn)工藝必須經(jīng)歷沖壓及焊接兩個(gè)工藝，白車身往往由400個(gè)左右鈑金件及200個(gè)左右其他螺母、螺栓等小零件組成。而一體化壓鑄則直接由熔化的金屬液灌注、整形和冷卻成型。將上中下游的工藝直接變?yōu)橐粋€(gè)單件的管控，省去了以往在物流、尺寸等方面人力、物力的投入，可以說是對(duì)傳統(tǒng)工藝的降維打擊。本文結(jié)合一體化壓鑄嘗試及研究進(jìn)行相應(yīng)總結(jié)。

技術(shù)特點(diǎn)分析

一體化壓鑄工藝一般是將鋁液通過一個(gè)或多個(gè)澆注口注入到壓室內(nèi)，通過加壓快速充滿模具型腔，通過壓力使其冷卻形成鋁鑄件。該工藝的興起主要得益于電動(dòng)化后輕量化材質(zhì)鋁的規(guī)?；瘧?yīng)用，以及免熱處理鋁材的商用帶來的復(fù)雜鑄件的精度大幅提升。綜合對(duì)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其主要優(yōu)缺點(diǎn)如下。

結(jié)構(gòu)部位及分析

1.應(yīng)用部位選擇

綜合上述一體化壓鑄工藝的特點(diǎn)，其在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、承載力大及共用化高的部位應(yīng)用更有優(yōu)勢。

由于上車體對(duì)于承載力的要求并不突出，造型的變化帶來共用性不高，決定暫不應(yīng)用。而下車體則較為適合，分析下車體承載部分主要分為前車架區(qū)域、門檻區(qū)域及后車架區(qū)域，考慮門檻等截面結(jié)構(gòu)簡單及適應(yīng)軸距長短的變化，優(yōu)先使用輥壓等工藝更加適合。而對(duì)于前車架區(qū)域及后車架區(qū)域，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)械性能要求高且更適合平臺(tái)化共用。故決定在上述兩個(gè)部位采用一體化壓鑄工藝，即在白車身上的發(fā)艙和后地板區(qū)域。

2.發(fā)艙區(qū)域

發(fā)艙區(qū)域最初計(jì)劃是將縱梁、輪罩及前圍全部集成為一個(gè)壓鑄件。如下圖所示：

但經(jīng)過詳細(xì)分析，主要考慮動(dòng)力總成的多元化，如燃油、純電及混動(dòng)的選擇，白車身對(duì)于艙體內(nèi)部的空間大概率會(huì)有變化。同時(shí)前圍板區(qū)域由于造型的變化也會(huì)有一定變化。故綜合考慮將方案變更為左右兩側(cè)分別開發(fā)?；诖饲疤幔C合技術(shù)難度及成本考慮，本次車型制定單側(cè)三個(gè)鑄件的設(shè)計(jì)方案，如圖2所示。

鑄件采用SPR、FDS、螺接及結(jié)構(gòu)膠等連接工藝。

3.后地板區(qū)域

后地板區(qū)域?qū)⒖v梁、輪包及中部連接板統(tǒng)一設(shè)計(jì)為一個(gè)鑄件。并將后車架的安裝點(diǎn)均設(shè)計(jì)在該鑄件上，利于安裝精度及后期的平臺(tái)化設(shè)計(jì)。

鑄件同樣采用SPR、FDS、螺接及結(jié)構(gòu)膠等連接工藝。

相關(guān)工藝參數(shù)

1.材質(zhì)及機(jī)械性能

本次鑄件產(chǎn)品主體材料暫定選用C611。機(jī)械性能要求為屈服強(qiáng)度120Mpa以上，抗拉250Mpa以上，延伸率10%以上。指定的面硬度要求達(dá)到70HRB。對(duì)于鑄件上的螺紋套，就其頂出強(qiáng)度可達(dá)到30KN-80KN以上，具體由螺紋尺寸及產(chǎn)品要求所定。

2.表面處理

相比以往沖壓板材，鑄件表面有一層脫模劑。對(duì)于涂膠面需要激光清洗。同時(shí)脫模劑的選擇需要能夠滿足涂裝工廠的清洗工藝，以滿足電泳效果。具體收集部分關(guān)鍵表面參數(shù)如下表：

3.尺寸精度

一體化壓鑄由于將多個(gè)零件集成為一個(gè)零件，即將原先的總成公差直接降低為單件公差。同時(shí)采用了CNC機(jī)加工工藝，對(duì)部分高精度尺寸又進(jìn)行了公差等級(jí)的提升。一體化鑄件的尺寸公差具體見下表。

結(jié)語

一體化壓鑄工藝具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但其對(duì)白車身產(chǎn)品的影響并不限于輕量化、成本、周期等，而是對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝的顛覆性變化。作為新興工藝，各大車企相繼推出自己的一體化壓鑄生產(chǎn)線。據(jù)悉一體化壓鑄下車體，甚至是整個(gè)白車身骨架構(gòu)想已經(jīng)在某些車企及設(shè)備廠家中進(jìn)行研討，新的變革已經(jīng)悄然發(fā)生。

最近國家有關(guān)部門將新能源汽車行業(yè)定義為我國的優(yōu)勢行業(yè)，相信在中國速度的加持下，在未來我們會(huì)看到更多富有創(chuàng)新性的好產(chǎn)品。