汽车设计开发全过程详解

不同的汽车企业其汽车的研发流程略有不同，下面讲述的是正向开发一般研发流程：

一．市场调研阶段

一个全新车型的开发需要几亿甚至十几亿的大量资金入，如果不经过很细致的市场调研可能就会“打水漂”了；现在国内有专门的市场调研公司，汽车公司会委托他们对国内消费者的需求、喜好、习惯等做出调研，明确车型形式和市场目标，即价格略，很多车型的失败都是因为市场调研没有做好。譬如：当年雪铁龙固执的在中国广两厢车，而忽视了国人对“三厢”的情有独钟，致使两厢车进入中国市场太早，失去了占领市场的机会。

二．概念设计段

概念设计主要分三个阶段：总体布置、造型设计、制作油泥模型。

1．总体布置（草图）

总布设计是汽车的总体设计方案，包括：车厢及驾驶室的布置，发动机与离合器及变速器的布置、传动轴的布置、车架和承载式车身底板的布置、前后悬架的布置、制动系布置、油箱、备胎和行李箱等的布置、空调装置的布置。

2．造型设计 （手绘草图）

在进行了总体布置草图设计以后，就可以在其确定的基本尺寸的上进行造型设计了。包括外形和内饰设计两部分。设计草图设计师快速捕捉创意灵感的最好方法，最初的设计草图都比较简单，它也许只有几根线条但是能够勾勒出设计造型的神韵，设计师通过大量的设计草图来尽可能多的提出新的创意。这个车到底是简洁、还是稳重、是复古、还是动感都是在此确定的。

当然，如果是逆向设计，则就不需要这个过程了，把别人的车型直接进行点阵扫描，然后在计算机中进行造型勾画就行了。

3. 制作油泥模型

随着计算机的应用，草图绘制完成后，可以用使用各种绘图软件制作三维电脑数据模型（这种模型能够直接将数据输入5轴铣削机铣削出油泥模型），看到更加清晰的设计表现效果，然后进行1：5的油泥模型制作。

完成小比例油泥模型制作后，进行评审，综合考虑各种因素：美学、工艺、结构等，OK后进行1:1的油泥模型制作。

传统的全尺寸油泥模型都是完全由人工雕刻出来的，这种方法费时费力而且模型质量不能得到很好的保证，制作一个整车模型大约要花上3个月左右的时间，现在随着技术的进步，各大汽车厂家的全尺寸整车模型基本上都是由5轴铣削机铣削出来的，这种方法制作一个模型只需要1个月甚至更少的时间。

三、工程设计阶段 （数模构建）

在完成造型设计后，开始进入工程设计阶段，工程设计是一个对整车进行细化设计的过程，各个总成分发到相关部门分别进行设计开发。

工程设计阶段主要包括以下几个方面：

1. 总布置设计

在前面的总布置草图上，进行细化，精确各部件的尺寸位置。确定各部件的详细结构、特征参数及质量要求。包括：发动机舱、底盘、内饰、外饰及汽车电器等布置图。

2． 车身造型数据

在油泥模型完成后，使用三维测量仪器对油泥模型进行测量，测量生成的数据称为点云，工程师根据点云使用曲线软件比如Catia、UG imageware来构建汽车产品的外形。

“模仿”的车型则是，把别人的产品直接进行三维测量，形成“点云”数据，然后根据点云进行汽车产品的外形。

“点云”数据（一些零乱的点）：

根据“点云”进行曲面建：

3．发动机工程设计

一般新车型的开发都会选用原有成熟的发动机动力总成，然后针对新车型的特点及要求，对发动机行布置，并进行发动机匹配，这一过程一直持续到样车试验阶段，与底盘工程设计同步进行。

4．白车身工程设计

白车身的设计工作是在车身造型结构基础上进行的，所谓的白车身指的是车身结构件以及覆盖件的焊接总成，包括发动机罩、翼子板、侧围、车门以及行李箱盖在内的未经过涂装的车身本体。白车身是保证整车强度的封闭结构。譬如；我们经常提及的丰田“GOA”车身。

这些部件依然使用三维数模软件来见构建，譬如UG、CATIA等，并进行材料的选择，工艺性分析焊接、装配等分析。

5．底盘工程设计

底盘包括：传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统设计主要工作包括: 尺寸、结构、工艺功能及参数方面的定义、计算，根据计算数据完成三维数模；然后根据三维数模进行模拟试验及零部件的样品的制作；根据三维图完成设计及装配图。

6．内外饰工程设计

这些部件很多汽车公司不是自己制作，而是由配套生产厂家来做的。

内饰件主要设计包括仪表板、方向盘、座椅、安全带、安全气囊地毯、侧壁内饰件、遮阳板、扶手、车内后视镜等。

外装件的主要设计包括前后保险杠、玻璃、车门防撞装饰条、进气格栅、行李架、天窗、后视镜、车门机构及附件以及密封条。

这些部件同样可用“逆向设计”，但是相应的材料分析、结构分析、样品试制等工作还是省不下的。

7．电器工程设计

电器工程负责全车的所有电器设计，包括雨刮系统、空调系统、各种仪表、整车开关、前后灯光以及车内照明系统。

经过以上各个总成系统的设计，工程计阶段完成，最终确认整车设计方案。此时可以开始编制详细的产品技术说明书及详细的零部件清单列表，验证法规。确定整车性能后，将各个总成的生产技术进行整理合成。

四、样车试验阶段

工程设计阶段完成以后进入样车试制阶段试验阶段。

样车的试验包括两个方面：性能试验和可靠性试验性能试验，顾名思义，主要是对一些功能性的测试，看其是否符合设计要求；可靠性试验,主要验证汽车的强度及耐久性。汽车的试验形式主要有风洞试验、试验场测试、道路测试、碰撞试验等。

1．风洞试验

在油泥模型阶段就已进行初步的试验了，这个涉及到空气动力学方面的科学；样品制作好后会作进一步测试！

2．试验场测试

很多汽车企业都有自己的试验场，试验场的不同路段分别模拟不同路况，有沙石路、雨水路、搓板路、爬坡路等等。

3．道路测试

道路测试是样车试验最重要的部分。通常要在各种不同的区域环境中进行，在我国北到黑龙江南到海南岛有进行道路测试，以测定在不同气候条件下车辆的行驶性能以及可靠性。路试是比较复杂的，包括各种条件下的路试（高速路、沙尘路、水泥路、冰雪路等等）。

4．碰撞试验

碰撞试验主要测试汽车的结构强度，在新车上市前，企业要经过N多次测试，据说卡罗拉上市前撞了100多辆车。测试主要是利用人体模型，通过各种传感器考察碰撞对人体模型的伤害，并有针对性地进行加强设计。

试验阶段完成以后，新车型基本得到确认，然后进入小批量试制阶段。

五、量产阶段

投产启动阶段的包括制定生产流程链，各种生产设备到位、生产线铺设等等。投产启动阶段大约需要半年左右的时间，在此期间要反复的完善冲压、焊装、涂装以及总装生产线，在确保生产流程和样车性能的条件下，开始小批量生产，进一步验证产品的可靠性，确保小批量生产3个月产品无重大问题的情况下，正式启动量产。下面我们将详细介绍汽车制造的四大工艺：

1．冲压工艺：

冲压是所有工序的第一步。先是把钢板在切割机上切割出合适的大小，这个时候一般只进行冲孔、切边之类的动作，然后进入真正的冲压成形工序。每一个工件都有一个模具，只要把各种各样的模具装到冲压机床上就可以冲出各种各样的工件，模具的作用是非常大的，模具的质量直接决定着工件的质量。

2．焊装工艺

冲压好的车身板件局部加热或同时加热、加压而接合在一起形成车身总成。在汽车车身制造中应用最广的是点焊，焊接好坏直接影响了车身的强度。所以很多厂家在说自己的车身结构的时候会特强调自己是“激光焊接”。在国内大部分生产厂家还是人工焊接，这当然是为了节省成本。

3．涂装工艺

涂装有两个重要作用，第一车防腐蚀，第二增加美观。涂装工艺过程比较复杂，技术要求比较高。主要有以下工序：漆前预处理和底漆、喷漆工艺、烘干工艺，整个过程需要大量的化学试剂处理和精细的工艺参数控制，对油漆材料以及各项加工设备的要求都很高，因此涂装工艺一般都是各公司的技术秘密。

4．总装工艺：

总装就是把车身、发动机、变速器、仪表盘、车灯、座椅等各零件安装组合到一起。装配工艺的水平直接影响到汽车的性能，我们会看到有些汽车扳金接缝比较均匀，而有些汽车扳金接缝不均匀，这都是与装配工艺关系比较大的。

20世纪90年代底兴起的组合单元化，即模块化装配方式的采用使得总装生产线上的工序得到简化，生产线缩短，成本大幅度降低。一般的总装车间主要有四大模块，即前围装配模块、仪表板装配模块、车灯装配模块、底盘装配模块。经过各模块装配和各零部件的安装后再经过车轮定位、车灯视野检测等检验调整后整辆车就可以下线了。