汽車正向研發的五大階段及四大製造工藝

作者：由 Mowork協同製造發表于文化時間：2019-02-20

導語：

很多人有疑問，國內的很多車型都是抄襲的，為什麼還需要那麼多研發人員，研發過程為什麼還需要那麼多時間？在此跟大家講述國內一個車企造車的故事，然後你就會明白，造車真不是很簡單的。

想當年這家企業剛進入汽車業，就誇下了“2010年做到中國第一，2015年做到世界第一”的“豪言壯語”。於是舉全公司之力，完全自主設計了一款車型，樣品完成後，廣邀其全國經銷商對這款車進行評價，99%的經銷商都太“震驚”了，這車也能賣，他們對這款車沒有點滴資訊？好在這家公司做出了很英明的決定，沒有把此款車型投向市場。

很快這幾公司認識到模仿是必須經歷的過程，從copy 到change再到design，這也是日韓汽車走過的過程。此後，此公司做出了一個戰略選擇，他們開始了大力copy工作，copy的車型從A00級車到C級車，從MPV到SUV一共十幾款車，而且這麼多車型的研發工作基本上都是同時進行的，並再次提出了一年研發3—4款車型的“豪言壯語”。但是他們沒有認識到copy並不是那麼簡單，同樣copy也需要積累的

。

當他們把他們copy的第一款車拿到車展的時候，業內的人都笑了，太粗糙了吧？這個車型只會把自己的品牌永遠的毀掉。但是這款車連模具都開了，繼續向市場推廣，還是廢掉重來？這可是好幾億。這個時候，這家企業真正意識到“模仿也不是個簡單的活”，他們立即停止了對賓士等車型的仿製工作，全部精力投入到一款A級車的研發中來，他們用幾個億RMB和三年的時間，買了一個重要的教訓。

給大家講述這個故事的目的是說明

：汽車研發是一個很複雜的系統工程，甚至需要上千人花費幾年的時間才能完成；一款汽車從研發到投入市場一般都需要5年左右的時間。不過隨著技術的不斷進步，研發的週期也在縮短，當然，我們說的是正向設計，事實上很多國內的廠家都是逆向設計，但即使是逆向設計同樣也需要很多的時間。我們可以仿製別人的外觀，但是我們無法仿製別人的工藝，我們依然需要進行大量的機構分析、材料分析、力學分析等，依然需要去試製、測試、檢測等等，這些研發的過程是無法省略的。

不同的汽車企業其汽車的研發流程略有不同，下面講述的是正向開發的一般研發流程：

一．市場調研階段

一個全新車型的開發需要幾億甚至十幾億的大量資金投入，如果不經過很細緻的市場調研可能就會“打水漂”了；現在國內有專門的市場調研公司，汽車公司會委託他們對國內消費者的需求、喜好、習慣等做出調研，明確車型形式和市場目標，即價格策略，很多車型的失敗都是因為市場調研沒有做好。譬如：當年雪鐵龍固執地在中國推廣兩廂車，而忽視了國人對“三廂”的情有獨鍾，致使兩廂車進入中國市場太早，失去了佔領市場的機會。

二．概念設計階段

概念設計主要分三個階段：

總體佈置、造型設計、製作油泥模型。

1．總體佈置（草圖）

總佈設計是汽車的總體設計方案，包括：車廂及駕駛室的佈置，發動機與離合器及變速器的佈置、傳動軸的佈置、車架和承載式車身底板的佈置、前後懸架的佈置、制動系的佈置、油箱、備胎和行李箱等的佈置、空調裝置的佈置。

2．造型設計（手繪草圖）

在進行了總體佈置草圖設計以後，就可以在其確定的基本尺寸的上進行造型設計了。包括外形和內飾設計兩部分。設計草圖是設計師快速捕捉創意靈感的最好方法，最初的設計草圖都比較簡單，它也許只有幾根線條，但是能夠勾勒出設計造型的神韻，設計師透過大量的設計草圖來儘可能多的提出新的創意。這個車到底是簡潔、還是穩重、是復古、還是動感都是在此確定的。

當然，如果是逆向設計，則就不需要這個過程了，把別人的車型直接進行點陣掃描，然後在計算機中進行造型勾畫就行了。

3. 製作油泥模型

隨著計算機的應用，草圖繪製完成後，可以用使用各種繪圖軟體製作三維電腦資料模型（這種模型能夠直接將資料輸入5軸銑削機，銑削出油泥模型），看到更加清晰的設計表現效果，然後進行1：5的油泥模型製作。

完成小比例油泥模型製作後，進行評審，綜合考慮各種因素：美學、工藝、結構等，OK後進行1：1的油泥模型製作。

傳統的全尺寸油泥模型都是完全由人工雕刻出來的，這種方法費時費力而且模型質量不能得到很好的保證，製作一個整車模型大約要花上3個月左右的時間，現在隨著技術的進步，各大汽車廠家的全尺寸整車模型基本上都是由5軸銑削機銑削出來的，這種方法制作一個模型只需要1個月甚至更少的時間。

三、工程設計階段（數模構建）

在完成造型設計後，開始進入工程設計階段，工程設計是一個對整車進行細化設計的過程，各個總成分發到相關部門分別進行設計開發。

工程設計階段主要包括以下幾個方面：

1. 總佈置設計

在前面的總佈置草圖上，進行細化，精確各部件的尺寸和位置。確定各部件的詳細結構、特徵引數及質量要求。包括：發動機艙、底盤、內飾、外飾及汽車電器等佈置圖。

2．車身造型資料

在油泥模型完成後，使用三維測量儀器對油泥模型進行測量，測量生成的資料稱為點雲，工程師根據點雲使用曲線軟體比如Catia、UG imageware等來構建汽車產品的外形。

“模仿”的車型則是，把別人的產品直接進行三維測量，形成“點雲”資料，然後根據點雲進行汽車產品的外形。

“點雲”資料（一些零亂的點）：

根據“點雲”進行曲面構建：

3．發動機工程設計

一般新車型的開發都會選用原有成熟的發動機動力總成，然後針對新車型的特點及要求，對發動機進行佈置，並進行發動機匹配，這一過程一直持續到樣車試驗階段，與底盤工程設計同步進行。

4．白車身工程設計

白車身的設計工作是在車身造型結構基礎上進行的，所謂的白車身指的是車身結構件以及覆蓋件的焊接總成，包括髮動機罩、翼子板、側圍、車門以及行李箱蓋在內的未經過塗裝的車身本體。白車身是保證整車強度的封閉結構。譬如；我們經常提及的豐田“GOA”車身。

這些部件依然使用三維數模軟體來見構建，譬如UG、CATIA等，並進行材料的選擇，工藝性分析、焊接、裝配等分析。

5．底盤工程設計

底盤包括：傳動系統、行駛系統、轉向系統、制動系統設計。主要工作包括：尺寸、結構、工藝功能及引數方面的定義、計算，根據計算資料完成三維數模；然後根據三維數模進行模擬試驗及零部件的樣品的製作；根據三維圖完成設計及裝配圖。

6．內外飾工程設計

這些部件很多汽車公司不是自己製作，而是由配套生產廠家來做的。

內飾件主要設計包括儀表板、方向盤、座椅、安全帶、安全氣囊、地毯、側壁內飾件、遮陽板、扶手、車內後視鏡等。

外裝件的主要設計包括前後保險槓、玻璃、車門防撞裝飾條、進氣格柵、行李架、天窗、後視鏡、車門機構及附件以及密封條。

這些部件同樣可用“逆向設計”，但是相應的材料分析、結構分析、樣品試製等工作還是省不下的。

7．電器工程設計

電器工程負責全車的所有電器設計，包括雨刮系統、空調系統、各種儀表、整車開關、前後燈光以及車內照明系統。

經過以上各個總成系統的設計，工程設計階段完成，最終確認整車設計方案。此時可以開始編制詳細的產品技術說明書以及詳細的零部件清單列表，驗證法規。確定整車效能後，將各個總成的生產技術進行整理合成。

四、樣車試驗階段

工程設計階段完成以後進入樣車試製階段試驗階段。

樣車的試驗包括兩個方面：效能試驗和可靠性試驗。效能試驗，顧名思義，主要是對一些功能性的測試，看其是否符合設計要求；可靠性試驗，主要驗證汽車的強度及耐久性。汽車的試驗形式主要有風洞試驗、試驗場測試、道路測試、碰撞試驗等。

1．風洞試驗

在油泥模型階段就已進行初步的試驗了，這個涉及到空氣動力學方面的科學；樣品製作好後會作進一步測試！

2．試驗場測試：

很多汽車企業都有自己的試驗場，試驗場的不同路段分別模擬不同路況，有沙石路、雨水路、搓板路、爬坡路等等。

3．道路測試

道路測試是樣車試驗最重要的部分。通常要在各種不同的區域環境中進行，在我國北到黑龍江南到海南島都有進行道路測試，以測定在不同氣候條件下車輛的行駛效能以及可靠性。路試是比較複雜的，包括各種條件下的路試（高速路、沙塵路、水泥路、冰雪路等等）。

4．碰撞試驗

碰撞試驗主要測試汽車的結構強度，在新車上市前，企業要經過N多次測試，據說卡羅拉上市前撞了100多輛車。測試主要是利用人體模型，透過各種感測器考察碰撞對人體模型的傷害，並有針對性地進行加強設計。

試驗階段完成以後，新車型基本得到確認，然後進入小批次試製階段。

五、量產階段：

投產啟動階段的包括制定生產流程鏈，各種生產裝置到位、生產線鋪設等等。投產啟動階段大約需要半年左右的時間，在此期間要反覆的完善衝壓、焊裝、塗裝以及總裝生產線，在確保生產流程和樣車效能的條件下，開始小批次生產，進一步驗證產品的可靠性，確保小批次生產3個月產品無重大問題的情況下，正式啟動量產。下面我們將詳細介紹汽車製造的四大工藝：

1．衝壓工藝：

衝壓是所有工序的第一步。先是把鋼板在切割機上切割出合適的大小，這個時候一般只進行衝孔、切邊之類的動作，然後進入真正的衝壓成形工序。每一個工件都有一個模具，只要把各種各樣的模具裝到衝壓機床上就可以衝出各種各樣的工件，模具的作用是非常大的，模具的質量直接決定著工件的質量。

2．焊裝工藝：

衝壓好的車身板件區域性加熱或同時加熱、加壓而接合在一起形成車身總成。在汽車車身製造中應用最廣的是點焊，焊接的好壞直接影響了車身的強度。所以很多廠家在說自己的車身結構的時候會特強調自己是“鐳射焊接”。在國內大部分生產廠家還是人工焊接，這當然是為了節省成本。

3．塗裝工藝：

塗裝有兩個重要作用，第一車防腐蝕，第二增加美觀。塗裝工藝過程比較複雜，技術要求比較高。主要有以下工序：漆前預處理和底漆、噴漆工藝、烘乾工藝等，整個過程需要大量的化學試劑處理和精細的工藝引數控制，對油漆材料以及各項加工裝置的要求都很高，因此塗裝工藝一般都是各公司的技術秘密。

4．總裝工藝：

總裝就是把車身、發動機、變速器、儀表盤、車燈、座椅等各零件安裝組合到一起。裝配工藝的水平直接影響到汽車的效能，我們會看到有些汽車扳金的接縫比較均勻，而有些汽車扳金接縫不均勻，這都是與裝配工藝關係比較大的。

20世紀90年代底興起的組合單元化，即模組化裝配方式的採用使得總裝生產線上的工序得到簡化，生產線縮短，成本大幅度降低。一般的總裝車間主要有四大模組，即前圍裝配模組、儀表板裝配模組、車燈裝配模組、底盤裝配模組。經過各模組裝配和各零部件的安裝後再經過車輪定位、車燈視野檢測等檢驗調整後整輛車就可以下線了。