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官方商城車身正向開(kāi)發(fā)流程
汽車車身除了要有漂亮的外表和與眾不同的個(gè)性特征，同時(shí)還要能安全可靠地行駛，這就需要整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程融入各種相關(guān)知識(shí)，包括車身結(jié)構(gòu)、制造工藝要求、空氣動(dòng)力學(xué)、人機(jī)工程學(xué)等。細(xì)化開(kāi)發(fā)流程與同步開(kāi)發(fā)手段，對(duì)于設(shè)計(jì)出消費(fèi)者認(rèn)可的新車型至關(guān)重要。
汽車車身設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單理解是根據(jù)一款車型的多方面要求來(lái)設(shè)計(jì)汽車的外觀及內(nèi)飾，使其在充分發(fā)揮性能的基礎(chǔ)上藝術(shù)化。汽車車身除了要有漂亮的外表和與眾不同的個(gè)性特征，同時(shí)還要能安全可靠地行駛，這就需要整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程融入各種相關(guān)的知識(shí)：車身結(jié)構(gòu)、制造工藝要求、空氣動(dòng)力學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、工程材料學(xué)、機(jī)械制圖學(xué)、聲學(xué)和光學(xué)知識(shí)。從一個(gè)靈感到最后實(shí)現(xiàn)，需要一系列的步驟。得到市場(chǎng)的認(rèn)可，性能優(yōu)良的內(nèi)“芯”，再加上一襲新衣包裝，才是新車待嫁時(shí)。下面，讓我們看看正向設(shè)計(jì)如何為一款新車設(shè)計(jì)“嫁衣”。
項(xiàng)目策劃
項(xiàng)目策劃包括：項(xiàng)目計(jì)劃、可行性分析、項(xiàng)目決策及組建項(xiàng)目組等幾個(gè)方面。圖1為項(xiàng)目策劃階段的示意圖。
圖1 項(xiàng)目策劃階段示意圖
汽車企業(yè)的產(chǎn)品規(guī)劃部門必須做好企業(yè)產(chǎn)品發(fā)展的近期和遠(yuǎn)期規(guī)劃，具有市場(chǎng)的前瞻性與應(yīng)變能力。項(xiàng)目前期需要在市場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上生成項(xiàng)目建議書，明確汽車形式及市場(chǎng)目標(biāo)?？尚行苑治霭ǎ赫叻ㄒ?guī)分析、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和競(jìng)爭(zhēng)車型、自身資源和研發(fā)能力的分析等。
項(xiàng)目論證要分析與審查論點(diǎn)的可行性和論據(jù)的可靠性與充分性。經(jīng)過(guò)這一階段，要開(kāi)發(fā)一個(gè)什么樣的車型，類似于同行什么等級(jí)的車型，其性價(jià)比方面有哪些創(chuàng)意與特點(diǎn)即展現(xiàn)在我們面前。
項(xiàng)目策劃的最后階段是組建項(xiàng)目組：組建新品開(kāi)發(fā)項(xiàng)目小組、確立項(xiàng)目小組成員的職責(zé)、制定動(dòng)態(tài)的項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃、明確各階段的項(xiàng)目工作目標(biāo)、規(guī)定各分類項(xiàng)目的工作內(nèi)容、計(jì)劃進(jìn)度和評(píng)價(jià)要求。
概念設(shè)計(jì)階段
概念設(shè)計(jì)在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中有著重要地位，因此，新產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)流程再造是新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程再造成敗的關(guān)鍵所在。一個(gè)全新的汽車創(chuàng)意造型設(shè)計(jì)分為以下幾部分：
1. 總體布置草圖設(shè)計(jì)：繪制產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程的總布置圖（如圖2），一方面是汽車造型的依據(jù)；另一方面它是詳細(xì)總布置圖確認(rèn)的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上將產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)具體化，直至完成所有產(chǎn)品零部件的設(shè)計(jì)。
圖2 某車型的總布置草圖
2. 造型設(shè)計(jì)：包含外型和內(nèi)飾設(shè)計(jì)兩大部分。
設(shè)計(jì)階段包含創(chuàng)意草圖和效果圖設(shè)計(jì)：在這一過(guò)程中，要比較競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品，拓寬思路，勾畫出多種效果圖，再?gòu)闹羞x擇較為滿意的幾種效果圖，供專家小組評(píng)審。圖3、4分別為造型設(shè)計(jì)階段的草圖與效果圖。創(chuàng)意的過(guò)程需全面融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制造的要求，這個(gè)階段要進(jìn)行多方面的評(píng)審與修改，直到最后確定效果圖方案。
圖3 前期設(shè)計(jì)草圖
圖4 設(shè)計(jì)方案效果圖
3. 油泥模型制作階段
概念設(shè)計(jì)的最后階段是制作油泥模型：制作3~5個(gè)1：4油泥模型，制作小比例模型主要是為了節(jié)約成本及時(shí)間。對(duì)外觀評(píng)審后，選定其中一個(gè)制作1：1油泥模型；根據(jù)總布置圖構(gòu)建1：1的主模型線圖，接下來(lái)制作1：1的油泥模型。在制作油泥模型的過(guò)程中，還需要組織多次總布置驗(yàn)證，各領(lǐng)域的問(wèn)題都要考證造型的合理性，直到最后的油泥模型凍結(jié)。
圖5 外型油泥模型
圖6 內(nèi)飾油泥模型
產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程階段
油泥模型凍結(jié)后，就全面進(jìn)入到了產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段。產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程是汽車自主創(chuàng)新開(kāi)發(fā)中最為重要的一步，它貫穿整個(gè)汽車開(kāi)發(fā)的全過(guò)程，包括整車總體布置、汽車工程分析、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析、具體總成與零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)以及它們之間的相關(guān)協(xié)調(diào)工作。這一階段耗時(shí)最長(zhǎng)，如果撇開(kāi)后期的設(shè)計(jì)改進(jìn)時(shí)間不算，一般需要1年左右的時(shí)間。
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，有必要讓供應(yīng)商提前介入，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)做得更經(jīng)濟(jì)、合理。要充分利用現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的手段，加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)程，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。利用三維軟件對(duì)產(chǎn)品零部件進(jìn)行裝配，做各種斷面與干涉檢查，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸準(zhǔn)確無(wú)誤；利用有限元分析軟件對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元模擬分析，產(chǎn)品性能模擬分析要達(dá)到合格水平。
1. 整車總布置設(shè)計(jì)
在前面總布置草圖的基礎(chǔ)上，細(xì)化總布置設(shè)計(jì)，精確地描述各部件的尺寸和位置，為各總成和部件分配準(zhǔn)確的布置空間，確定各個(gè)部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)形式、特征參數(shù)、質(zhì)量要求等條件。主要的工作包括：發(fā)動(dòng)機(jī)艙詳細(xì)布置圖、底盤詳細(xì)布置圖，內(nèi)飾布置圖、外飾布置圖以及電器布置圖（如圖7）。
圖7 整車總布置圖
圖8 車身造型三維數(shù)據(jù)
2. 車身造型三維數(shù)據(jù)生成
油泥模型完成后，使用專門的三維測(cè)量?jī)x器（ATOS）對(duì)油泥模型進(jìn)行測(cè)量，生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)，工程師根據(jù)點(diǎn)云使用汽車A面制作軟件來(lái)構(gòu)建外表面（如圖8）。車身造型數(shù)據(jù)完成后，通常要用這些數(shù)據(jù)來(lái)重新銑削一個(gè)樹(shù)脂模型（如圖9），目的是驗(yàn)證車身數(shù)據(jù)。
圖9 重新銑削一個(gè)樹(shù)脂模型
3. 主斷面設(shè)計(jì)
主斷面設(shè)計(jì)作為車身設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作，被越來(lái)越多的車身設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)認(rèn)可，通過(guò)主斷面設(shè)計(jì)可以前瞻性的將車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案呈現(xiàn)出來(lái)，最大限度地指導(dǎo)詳細(xì)設(shè)計(jì)（如圖10）。
圖10 主斷面圖
4. 白車身設(shè)計(jì)
汽車車身工程是目前世界汽車工業(yè)中研究最活躍、發(fā)展最迅速的一個(gè)領(lǐng)域。汽車白車身是汽車其他零部件的載體，是以“鋼結(jié)構(gòu)”為主的支撐部件，它是一個(gè)復(fù)雜的體系，其零部件數(shù)量眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本約占整車的40%~60%，通常有300~500多個(gè)形狀復(fù)雜的薄板沖壓零件（如圖11），在55~75個(gè)工位上大批量、快節(jié)奏地焊接而成。
圖11 某轎車白車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
轎車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以車身造型設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)進(jìn)行車身強(qiáng)度設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)，以期最終找到合理的車身結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計(jì)過(guò)程的統(tǒng)稱，其設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)系到車身內(nèi)外造型能否順利實(shí)現(xiàn)和車身各種功能是否能正常發(fā)揮。所以，它是完成整個(gè)車身開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須兼顧造型設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)應(yīng)充分考慮諸如結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、防塵隔噪性能以及制造工藝等多種設(shè)計(jì)要求。優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以充分保證汽車整車質(zhì)量的減小，進(jìn)而達(dá)到改善整車性能、降低制造成本的目的。
完成車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先需要明確車身整體的承載形式，并對(duì)其做出載荷分析，以便能使載荷在整個(gè)車身上分配合理。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步做出局部載荷分析，確定各梁的結(jié)構(gòu)形式和聯(lián)接方式。因通常轎車存在使用目的和級(jí)別上的不同，故常常會(huì)產(chǎn)生具體結(jié)構(gòu)上的差異，最終導(dǎo)致它們?cè)诠δ芎蛢r(jià)格上的差別。總之，車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)涉及到多方面因素的綜合工程設(shè)計(jì)問(wèn)題，常成為車身設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中的難點(diǎn)。
5. 內(nèi)外飾工程設(shè)計(jì)
（1）內(nèi)飾件設(shè)計(jì)
轎車的內(nèi)飾件設(shè)計(jì)包括：轎車車廂的隔板、門內(nèi)裝飾板、儀表板總成、扶手、地毯等零部件和材料。相對(duì)于車上其他部件而言，雖然它們對(duì)車輛的運(yùn)行性能沒(méi)有什么影響，但其面目一覽無(wú)遺，代表了整部車子的形象，孰優(yōu)孰劣，決定著轎車的聲譽(yù)、檔次以及人們的選擇意向。另外，對(duì)于轎車來(lái)講，雖然內(nèi)飾件只是一些輔助性的零配件，但它們要承擔(dān)起減振、隔熱、吸音和遮音等功能，對(duì)轎車的舒適性起到十分重要的作用。
（2）外飾件設(shè)計(jì)
汽車外飾件設(shè)計(jì)包括：前后保險(xiǎn)杠、散熱器罩、前后外擋泥板、擾流板、玻璃、車門防撞裝飾條、行李架、天窗、后視鏡、車門機(jī)構(gòu)及附件以及密封條。
6. 工程分析階段
在國(guó)外，很多大汽車設(shè)計(jì)公司建立高性能的計(jì)算機(jī)輔助工程分析系統(tǒng)，其專業(yè)CAE隊(duì)伍與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)同步地廣泛開(kāi)展CAE應(yīng)用，在指導(dǎo)設(shè)計(jì)、提高質(zhì)量、降低開(kāi)發(fā)成本和縮短開(kāi)發(fā)周期上發(fā)揮著日益顯著的作用。CAE應(yīng)用于車身開(kāi)發(fā)上成熟的方面主要有：剛度、強(qiáng)度（應(yīng)用于整車、大小總成與零部件分析，以實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)）、NVH分析（各種振動(dòng)、噪聲，包括摩擦噪聲、風(fēng)噪聲等）、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析等；而車輛碰撞模擬分析、金屬板件沖壓成型模擬分析、疲勞分析和空氣動(dòng)力學(xué)分析的精度有進(jìn)一步提高，并已投入實(shí)際使用，完全可以用于定性分析和改進(jìn)設(shè)計(jì)，大大減少了這些費(fèi)用高、周期長(zhǎng)的試驗(yàn)次數(shù)；虛擬試車場(chǎng)整車分析正在著手研究。此外，還有焊裝模擬分析、噴涂模擬分析等。
在我國(guó)，CAE技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)上的應(yīng)用也很廣泛，提高了設(shè)計(jì)的效果和效率。
樣車試制和試驗(yàn)階段
1. 樣車試制階段
樣車試制是驗(yàn)證與完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)過(guò)程。樣車的試制要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行，要能夠切實(shí)反映產(chǎn)品的本來(lái)面貌，以便發(fā)現(xiàn)真實(shí)存在的問(wèn)題。盡管現(xiàn)在擁有先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段，包括工程計(jì)算、工程仿真與模擬等，但樣車的試制和相關(guān)試驗(yàn)是一定要進(jìn)行的，因?yàn)楫a(chǎn)品的諸多細(xì)節(jié)問(wèn)題在設(shè)計(jì)階段是無(wú)法提供全面的數(shù)據(jù)，并加入工程計(jì)算體系的。目前的車身試制手段主要有中熔點(diǎn)、鑄鐵簡(jiǎn)易模、工序件等。
2. 樣車試驗(yàn)階段
試驗(yàn)要嚴(yán)格按照國(guó)家相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，真實(shí)地出具相應(yīng)的試驗(yàn)報(bào)告，為產(chǎn)品的確認(rèn)與修改提供依據(jù)，為今后產(chǎn)品的正式投產(chǎn)鋪平道路。在樣車試制階段，設(shè)計(jì)人員要經(jīng)常跟蹤產(chǎn)品的試制工作，清楚了解現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)展情況并及時(shí)處理可能出現(xiàn)的問(wèn)題，這對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)修改十分有利。產(chǎn)品的測(cè)試報(bào)告反映產(chǎn)品的現(xiàn)實(shí)狀況，是今后該新車型上目錄的重要依據(jù)，要符合國(guó)家法規(guī)與各項(xiàng)強(qiáng)制性檢查與試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（如圖12、13）。
圖12 道路試驗(yàn)
圖13 碰撞試驗(yàn)
生產(chǎn)準(zhǔn)備階段
這一階段包括產(chǎn)品工裝的設(shè)計(jì)與制造、產(chǎn)品檢查與調(diào)試設(shè)備的準(zhǔn)備、工裝夾具的驗(yàn)證、生產(chǎn)線的調(diào)試等。生產(chǎn)準(zhǔn)備的全面完成將一直持續(xù)到試生產(chǎn)乃至批量生產(chǎn)階段。在進(jìn)行樣車試制的同時(shí)，要著手進(jìn)行相關(guān)的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。車身開(kāi)發(fā)，從某種意義上講不容許產(chǎn)品設(shè)計(jì)有重大的修改，所以從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的開(kāi)始，每一步都必須考慮成熟。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門不斷地向生產(chǎn)準(zhǔn)備部門提供設(shè)計(jì)文件的同時(shí)，生產(chǎn)準(zhǔn)備方面也可根據(jù)自身的專業(yè)設(shè)計(jì)要求與產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員及時(shí)溝通，這將對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)準(zhǔn)備起到共同的促進(jìn)作用。
批量生產(chǎn)
這一階段主要聯(lián)合供應(yīng)商進(jìn)行質(zhì)量控制，將新車的整車質(zhì)量打造得盡善盡美，為新車的上市做好準(zhǔn)備。
目前，中國(guó)的自主品牌在追趕國(guó)外先進(jìn)水平，開(kāi)發(fā)的程序與手段大同小異，如何在這條道路上加快我們追趕的速度，細(xì)化開(kāi)發(fā)流程與同步開(kāi)發(fā)手段無(wú)疑是我們的有效方法。
汽車逆向設(shè)計(jì)全程解析與案例講解
眾所周知，車身的開(kāi)發(fā)它需要大量資金的積累、技術(shù)的積累、人才的積累。我國(guó)汽車業(yè)尚沒(méi)有形成很強(qiáng)的研發(fā)能力，很多專家認(rèn)為：過(guò)去多年我們走的開(kāi)發(fā)思路，一是完全自主開(kāi)發(fā)，一切從零開(kāi)始，這種開(kāi)發(fā)思路實(shí)踐證明不成功，因?yàn)槲覀儧](méi)有那么大規(guī)模支持，更沒(méi)有那么多的技術(shù)、管理積累；二是圖省事，簡(jiǎn)單"拿來(lái)主義"，購(gòu)買技術(shù)，這樣技術(shù)永遠(yuǎn)掌在別人的手里，不可能形成自主開(kāi)發(fā)能力。
逆向工程技術(shù)就是迅速解決提升我們汽車車身研發(fā)水平重要手段之一。我們提升汽車自主開(kāi)發(fā)能力，趕上世界水平唯一的辦法，必須采取站在巨人的肩膀上，要消化、吸收、改進(jìn)、創(chuàng)新。韓國(guó)、曰本都曾經(jīng)走這條路，他們不是簡(jiǎn)單的把別人的車拿來(lái)裝配，而是真正地消化、吸收，通過(guò)消化、吸收學(xué)習(xí)，縮短與世界水平的差距，逐步培養(yǎng)起自己的自主開(kāi)發(fā)能力，因此成為今天的汽車開(kāi)發(fā)世界強(qiáng)國(guó)。
逆向工程技術(shù)正是消化、吸收先進(jìn)技術(shù)重要方法之一，尤其在車身開(kāi)發(fā)方面，逆向工程技術(shù)是送我們走上巨人肩膀的強(qiáng)大武器。我們福田公司車身開(kāi)發(fā)人員正是利用這先進(jìn)技術(shù)開(kāi)展了歐曼重卡車身的研發(fā)，并取得了成功。
一、逆向設(shè)計(jì)的概念
逆向工程（ReverseEngineering-RE）是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的一種描述。
在工程技術(shù)人員的一般概念中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)從無(wú)到有的過(guò)程，即設(shè)計(jì)人員首先在大腦中構(gòu)思產(chǎn)品的外形、性能和大致的技術(shù)參數(shù)等，然后通過(guò)繪制圖紙建立產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型，最終將這個(gè)模型轉(zhuǎn)入到制造流程中，完成產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)制造周期。這樣的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程我們稱為“正向設(shè)計(jì)”過(guò)程。逆向工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以認(rèn)為是一個(gè)“從有到無(wú)”的過(guò)程。簡(jiǎn)單地說(shuō)，逆向工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)就是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品模型，反向推出產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（包括設(shè)計(jì)圖紙或數(shù)字模型）的過(guò)程。從這個(gè)意義上說(shuō)，逆向工程在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已經(jīng)很久了。早期的船舶工業(yè)中常用的船體放樣設(shè)計(jì)就是逆向工程的很好實(shí)例。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，特別是數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于測(cè)量數(shù)據(jù)的產(chǎn)品造型技術(shù)成為逆向工程技術(shù)關(guān)注的主要對(duì)象。通過(guò)數(shù)字化測(cè)量設(shè)備（如坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、激光測(cè)量設(shè)備等）獲取的物體表面的空間數(shù)據(jù)，需要利用逆向工程技術(shù)建立產(chǎn)品的三維模型，進(jìn)而利用CAM系統(tǒng)完成產(chǎn)品的制造。因此，逆向工程技術(shù)可以認(rèn)為是將產(chǎn)品樣件轉(zhuǎn)化為三維模型的相關(guān)數(shù)字化技術(shù)和幾何建模技術(shù)的總稱。逆向工程的實(shí)施過(guò)程是多領(lǐng)域、多學(xué)科的協(xié)同過(guò)程。
作為一種新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)以及消化、吸收先進(jìn)技術(shù)的重要手段,逆向工程和快速原型技術(shù)可以勝任消化外來(lái)技術(shù)成果的要求。它們的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)模式,大大縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間周期,提高產(chǎn)品研發(fā)的成功率。
當(dāng)今，各個(gè)行業(yè)越來(lái)越注重產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)，以此來(lái)吸引顧客，最終在商業(yè)上取得成功。這點(diǎn)在消費(fèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中體現(xiàn)的尤為突出。特別是手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、汽車等行業(yè)。
二、順、逆向工程在設(shè)計(jì)流程中的比較與分析
逆向工程，顧名思義與順向工程的設(shè)計(jì)流程不同，其過(guò)程是依靠已經(jīng)存在的零件或是產(chǎn)品原型的表面所得到的資料來(lái)建立3DCAD模型，而不是透過(guò)設(shè)計(jì)圖。
圖1：兩個(gè)設(shè)計(jì)流程的主要差別在于傳統(tǒng)的順向工程是概念設(shè)計(jì)、產(chǎn)品規(guī)范到產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖，而逆向工程則是由測(cè)量到的資料來(lái)反推得到3DCAD模型。
如圖1所示，其兩個(gè)設(shè)計(jì)流程的主要差別在于傳統(tǒng)的順向工程是概念設(shè)計(jì)、產(chǎn)品規(guī)范到產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖，而逆向工程則是由測(cè)量到的資料來(lái)反推得到3DCAD模型。順向的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)程序是設(shè)計(jì)師依據(jù)產(chǎn)品企劃時(shí)所定的規(guī)劃與設(shè)計(jì)構(gòu)想，繪制草圖及效果圖，并且依據(jù)效果圖制作手工模型，或以建構(gòu)CAD幾何模型，最后進(jìn)行NC或RP（RapidPrototype）的加工程序。然而導(dǎo)入逆向工程設(shè)計(jì)程序后，設(shè)計(jì)師仍是依據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)企劃時(shí)所定的規(guī)范與設(shè)計(jì)構(gòu)想，但效果圖或精細(xì)描繪則已不是必備的程序了，取而代之的將是直接運(yùn)用逆向工程對(duì)PU泡沫或油土模型進(jìn)行點(diǎn)資料掃描，并交由CAD系統(tǒng)進(jìn)行編修與重建，最后進(jìn)行NC或RP的加工程序，從開(kāi)發(fā)角度看，這個(gè)流程中可以明顯發(fā)現(xiàn)順、逆向工程的差異如圖2所示。
圖2
單純?nèi)鞒棠嫦蚬こ虝?huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題：資料量大、調(diào)取數(shù)據(jù)麻煩、曲面定位（Location）、曲面的連續(xù)性控制等。采用混合式設(shè)計(jì)流程，僅需要對(duì)修改部分作局部逆向工程快速重建、從而能縮短整個(gè)設(shè)計(jì)制造的程序。如圖3所示。
圖3
三、逆向設(shè)計(jì)的基本流程
圖4 汽車設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)際流程
逆向工程是將實(shí)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃AD模型的數(shù)字化技術(shù)、幾何模型重建技術(shù)和產(chǎn)品制造技術(shù)的總稱，逆向工程是汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的新方式。目前基于CAD/CAM系統(tǒng)的數(shù)字掃描技術(shù)為實(shí)物逆向工程提供了有力的支持，在進(jìn)行數(shù)字化掃描、完成實(shí)物的3D重建后，通過(guò)NC加工就能快速地制造出模具，最終注塑得到所需的產(chǎn)品，通過(guò)逆向工程技術(shù)，在消化、吸收先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立和掌握自己的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)，進(jìn)行產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，是提高汽車設(shè)計(jì)能力和制造效率的捷徑。
逆向工程的簡(jiǎn)單過(guò)程是：利用數(shù)字化掃描設(shè)備掃描實(shí)體模型，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，利用逆向工程軟件處理獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，行程曲線、曲面、實(shí)體模型，對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行修正，形成最終的三維模型。相比正向建模，逆向工程建模的速度更快，效率更高。逆向工程隊(duì)對(duì)計(jì)算機(jī)處理器、內(nèi)存和顯卡的性能有綜合要求，特別是要保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理，必須配置較高的內(nèi)存和性能強(qiáng)大的顯卡。
1、逆向工程的結(jié)構(gòu)體系
逆向工程系統(tǒng)主要由三部分組成:產(chǎn)品實(shí)物幾何外形的數(shù)字化、CAD模型重建、產(chǎn)品或模具制造。逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)是據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和模型的重建。
逆向工程流程圖
(1)數(shù)據(jù)采集
數(shù)據(jù)采集是逆向工程的第一步,其方法的得當(dāng)直接影響到是否能準(zhǔn)確、快速、完整地獲取實(shí)物的二維、三維幾何數(shù)據(jù),影響到重構(gòu)的CAD實(shí)體模型的質(zhì)量,并最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量。
圖6 數(shù)據(jù)采集
(2)數(shù)據(jù)處理
對(duì)于獲取的一系列點(diǎn)數(shù)據(jù)在進(jìn)行CAD模型重建前,必須進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、噪聲濾除、平滑、對(duì)齊、歸并、測(cè)頭半徑補(bǔ)償和插值補(bǔ)點(diǎn)等處理。
圖7 運(yùn)用CATIA軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理
(3)模型重建
將處理過(guò)的測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入CAD系統(tǒng),依據(jù)前面創(chuàng)建的曲線、曲面構(gòu)建出原型的CAD模型。
圖8 重新建模
簡(jiǎn)單理解汽車逆向設(shè)計(jì)流程：拿到實(shí)物產(chǎn)品----進(jìn)行產(chǎn)品公析抄數(shù)------抄數(shù)機(jī)進(jìn)行抄數(shù)數(shù)據(jù)文件STL格式-----Surfacer或Geomagic進(jìn)數(shù)據(jù)處理格式為igs------進(jìn)行Pro/E等三維軟件中進(jìn)行繪圖，當(dāng)今主要流行的三維CAD軟件如UG、IMAGEWARE、CATIA、I-DEAS、Pro/Engineer。
四、實(shí)例講解
（一）逆向工程技術(shù)及其在福田重卡車身開(kāi)發(fā)中應(yīng)用
數(shù)據(jù)處據(jù)工作流程：對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理→拼合掃描點(diǎn)云→以點(diǎn)云產(chǎn)生初步的表面→對(duì)雜訊點(diǎn)進(jìn)行處理、刪除→根據(jù)處理后的點(diǎn)云以及零件特征，進(jìn)行零件三維曲面、結(jié)構(gòu)重建，得到零件的三維數(shù)學(xué)模型和線架構(gòu)圖。下面以福田重卡前圍某零件為例說(shuō)明。
圖9 拼合后的掃描點(diǎn)云圖10掃描點(diǎn)云生成初步的表面
圖11 刪除雜訊點(diǎn)后的掃描點(diǎn)云
圖12 根據(jù)點(diǎn)云建立零件的三維數(shù)學(xué)模型和線架構(gòu)
文中主要針對(duì)目前設(shè)計(jì)流程布局規(guī)劃合理性進(jìn)行了探討。結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目中所遇到的障礙和問(wèn)題，提出順、逆向工程相結(jié)合的觀點(diǎn)，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期的目的。順、逆向工程的結(jié)合不僅可以解決設(shè)計(jì)流程中的設(shè)計(jì)與實(shí)體模型互動(dòng)問(wèn)題，也為設(shè)計(jì)師的概念發(fā)散提供了一個(gè)可靠的實(shí)物平臺(tái)。在后續(xù)研究中，將更多考慮新興技術(shù)，非接觸掃描技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。在整個(gè)設(shè)計(jì)流程中，將虛擬與現(xiàn)實(shí)之間的時(shí)時(shí)互動(dòng)作為一個(gè)應(yīng)用重點(diǎn)。部分取代現(xiàn)有實(shí)體模型，從而進(jìn)一步縮短研發(fā)周期。提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。來(lái)源：騰訊汽車
