利用三维工程设计软件的客车车身造型设计.doc

利用三维工程设计软件的客车车身造型设计科技论坛中国科技信息2005年第17期CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONSep.2005利用三维工程设计软件的客车车身造型设计Utilizepassengertrainautomobilebodyshapedesigningofthree-dimensionalengineeringdesignsoftware朱宝杰中通客车控股股份有限公司252000ZhuBaojie(ZhongtongBusHoldingCo.LiaochengShandong252000)摘要:随着信息化和数据化为主要特点的三维设计手段广泛应用于客车设计领域,引发了客车技术领域更为广泛和深刻的技术革命.本文基于三维工程设计软件对客车车身造型设计提出了改进.关键词:三维工程设计软件;客车;车身造型设计Abstract:Turnwithinformationizationanddatamainthree-dimensionofcharacteristicdesignmeansapplypassengertraindesignfieldextensively,havecausedmoreextensiveanddeepertechnicalrevolutionofthetechnologicalfieldofpassengertrain.Thisarticlehaveproposedimprovingtheautomobilebodyshape-designingofpassengertrainbecauseofthethreedimensionalengineeringdesignsoftware.KeyWords:Three-dimensionalengineeringdesignsoftware;Passengertrain;Automobilebodyshapedes嘻nlng:车身作为客车两火总成之-,在客车J二业中占有非常重要的地位.一个总体设计优良的客车品牌,其外形一定能吸引顾客.一部客车的底盘生存周期一般在10年左右,而车身的生存周期只有35年.因此,车身设计是客车制造中工怍量大,工序多,周期长,耗资巨大的部分.车身研制和生产技术技术水平,已代表了客车工业的相当技术水平.客车车身造型设计是客车车身设计的首要技术环节,一个企业没有高水平的车身研制和生产技术,就难以在竞争中取胜.车身造型设计包括:绘制彩色效果图,建车身三维模型.造型设计是车身决策的依据,是细化设计的基础.成功的造型设计4q黾可以得到美观的造型效果,还可以得到精确的车身表面数学模型,可以得到拉伸,大板块的冲压件,减少摸具数量;f1II造难度,降低客车高速行驶时侧风稳定性,可以提供有效乘载空间,提高乘坐舒适性.造型设计周期占车型开发周期的1/3,缩短车身造型设计周期可以提高车型开发速度,因此造型设计的水平直接影响整车的设计制造,销售,使用等各个方面,对车型开发起着至关重要的作用.1,传统的客车车身造型设计的缺点开发周期长;工怍量大,劳动强度大;精度低.2,现行客车车身设计2.1现行客车车身设计首先是市场调研,确定计划,技术前提和设计任务书.设计师进行计算机辅助车身总布置设计.任明确了开发所需要的造型风格,美学特点及空气动力学特性的基础上,造型师利用计算机辅助绘图或造型系统绘制车身效果图和建立车身三维几何模型,然后用计算机模拟风洞试验,进行修改.通过数控机床加工1:5软材料模型,进行风洞试验.模型通过评审后,在计算机内进一步建立产品模型,进行一系列性能分析,做出定型决策后,加工出1:1的主模型,然后进行样车试验和详细设计.由此可见,现行车身设计缩短了车型开发的周期,提高了设计精度和质量,实现了并行设计,减轻了设计者的劳动强度.2.2现行客车车身造型设计的优点2.2.1可以直接在计算机内进行车身表面建模,可以省去大量的模型制作和图形手工绘制时间,缩短了设计周期,同时也节省了大量的费用.2.2.2能保证设计精度.设计的模型在计算机内以精确的数学模型的表达形式存储,在后续的各设计,分析和制造阶段都能使用,并能通过网络使所有设计者共享,并且没有数据传递误差.2.2.3利用CAD系统的渲染,仿真功能,设计结果可以逼真的形象在高质量的显示器上展现出来,较好地体现设计者的意图,利用各种曲线曲面质量评价功能,设计者可以对设计结果进行细致的评估,以保证车身外形设计的高质量.22.4使用计算机进行车身表面的描述,可以在必要的后续结构和工艺,工程分析完成并对模型做_r必要改型之后再定型,因此可以尽量避免车身设计过程中类似重新定型这样的大反复.2.2.5在原有的设计基础上,改型和换型比较容易,在进行变型车的设计时,可以节省大量的时间和资金.2.2.6可以减轻设计者的劳动强度,改善工作环境和条件.2,3现行客车车身造型设计存在的问题CAD/CAM技术虽已经在国内车身造型设计得到应用,但对造型设计没有给予足够的莺视,住设计过程中侧重结构设计而忽略.造犁设计的重要性.造型设计和结构设计应当协调,统一.23.1由于计算机内直接进行车身外表面三维几何造型的设计技术要求高,国内许多厂家仍用手工制作油泥模型,用三坐标测量仪测得数据后,再在计算机内建立车身数学模型,使进Ll的先进造型软件准以发挥效益,已成为计算机辅助车身设计的瓶颈问题.2.32不能满足造型设计从数学模型到实物模型的快速响应要求,需要研究车身模型的CAD/CAM/CAPP一体化技术.2.3.3目前通用的CAD/CAM软件缺乏串通和衔接,数据传递不方便.这样就使开发周期增加,产品数据唯一性差,不利于并行工程的实施.3,客车车身造型设计的改进国外在:十世纪八十年代中期就开始将CAD(ComputerAidedDesign)技术运用于客车造型设计中,以弥补传统客车造型设计方法的不足,并且获得了显着的经济效益.目前,国外各大客车生产厂都投入了大量的人力物力对该技术进行研究.各客车公司任技术的应用虽然不同,但都具有以下两个共同点:采用某一软件或自行开发的造型软件进行车身概念造型设计:采用某一大型通用CAD软件,具有强大的三维造型功能,及其自由曲线,曲面造型编辑功能和渲染功能.国内在车身造型设计方面还是l乇要沿用传统l00一的设计方法,虽然已经引进丁许多先进的造型软件,但缺乏fJ主设计和开发新车型的能力.为了缩小与外之间的差距,有必要采用先进的造型技术,逐步取代传统的造型设计方法,以提高设计水平和设计效率.首先,将给定的总布置数据输入三维工程设计软件工怍站,建立三维总布置图:从造型师的概念草图巾提取特征线输入,在三维总布置图上对输入的特祉曲线进行3D特征线图;用特征曲线作为控制线生成车身曲面模型,在此过程中做局部或整车的渲染(Shadii1g),将模型细化,完成车身外表面的建模工作.仔此阶段可以同步进行内饰设计,利用三维人体模型对车身部空间进行校核,检验驾驶员的盲区,视野和空间结构的合理性.对模型进行反复修改和完善;如果模型需要较大的改动,可以直接对三维工程设计软件中的模型进行修改,如此反复修改直至最后定型,将三维工程设计软件中最终得到的数学模型作为主模型,作为后续详细设计的基础.利用三维工程设计软件的数控加工技术,编制数控加工程序,铣削出缩4,1:L例(1:5或1:10)软材料.实物模型;通过风洞试验或用CFD(计算机流体力学分析软件)代替风洞,对模型进行空气动力学分析;当结果不满意时,可以对计算机内的数学模型进行修改,也呵以手工对实物模型进行局部修改,利用二标测量仪采集数据并反馈到三维工程设计软件中对数学模型进行修改,如此反复,得到满足空气动力学要求的缩比实物模型;采用同样步骤,最终获得全尺寸实物模型,结束整个造型设计过程.由此可见,这种车身造型设计充分发挥了三维工程设计软件的自由造型功能和数控加工技术,几乎所有的造型设计L:作都可以住计算机上完成,利用三维工程设计软件强大的CAD/cAM/CAE功能可以进行后续的结构设计,分折和模具设计,加