数字化技术在汽车设计制造中的应用
摘要
关键词
数字化技术;汽车设计;汽车制造
正文
现阶段,计算机技术以强劲的势头发展,在社会各行业中实现应用。在汽车设计制造领域应用数字化技术,可实现精确的数值模拟和仿真分析,对于推动汽车生产质量提升,实现汽车性能升级,为汽车设计带来全面视角具有良好意义。这一技术改变了传统阶段,设计师依靠手绘图纸,实体模型验证,所造成的时间浪费,同时,有效降低了设计环节的成本。因此,探究数字化技术应用于汽车设计制造具有重要意义。
一、数字化技术在汽车设计制造中的应用价值
(一)有助于提高汽车生产质量
数字化技术具有高精准度、高分析效率的特性,能够较高实现信息处理结果准确性,将其应用于汽车设计与制造领域,有助于提升汽车生产质量。具体而言,第一,在数字化技术的支持下,数控机床、机器人等先进的设备可实现对汽车制造过程精准化控制,其依据预设参数,完成零部件的加工和装配,通过保障精度使得零部件能够达成汽车设计与制造要求标准。第二,数字化检测技术与传统人工检测相比,极大限度降低漏检和误判的风险。汽车设计与制造企业通过机器视觉、自动化检测线等数字化技术,能够在设计、制造汽车的过程中进行动态监测,同时利用图像识别、数据分析等手段,对检测数据进行收集和分析,及时检测出不合格产品,更好地保证汽车生产质量。
(二)提高设计与制造效率
数字化技术可实现汽车生产工序的改进,利用数字化控制生产流程,能够显著改变传统工作模式,因此,能够有效提升汽车设计与制造的效率。具体而言,第一,汽车设计师可借助CAD绘图软件以及虚拟现实技术,通过计算机模拟的三维空间,测试现有的构思方案,这一环节避免了实体模型制作与修改过程中,所需要消耗的时间成本以及经济成本,有效把控设计周期。第二,汽车制造企业还可借助数字化管理系统,如ERP、MES把控生产进度,从而保障整个生产流程的高效运转。第三,汽车制造企业借助自动线、智能控制技术等数字化技术,精准把控汽车生产过程,促使从汽车零部件加工到整车装配达标,保障生产线实现高效运转。通过数字化技术精确执行制造流程,减少人工错误,提高汽车制造自动化水平。
(三)提升汽车制造企业竞争力
现阶段,国内车市竞争依旧保持激烈态势,汽车制造企业采取大数据分析、云计算等数字化技术能够及时改变生产计划,从而提升自身竞争力。具体而言,第一,汽车制造企业依托数字化技术,获取市场数据,有效把握市场客户需求以及消费者偏好,从而能够设计出契合市场需求的汽车生产方案,满足市场客户期待。在大数据技术的支持下,可以帮助车企占据市场先机,实现自身稳定经营。第二,随着数字化技术在汽车制造与设计的广泛应用,一方面,数字化营销和服务手段,能够给予购车客户更为优质和个性化服务,让顾客拥有便捷、高效的购车用车体验。另一方面,精细的制造生产流程能够把控汽车生产品质,提供给客户质量卓越、性能稳定的汽车产品,从而赢得消费着的认可。这些均有助于提升汽车制造企业的竞争力,使得应用数字化技术的汽车制造企业能够在市场中占据优势地位。
二、数字化技术应用于汽车设计制造的原则
(一)科学性原则
科学性作为数字化技术的特征,汽车设计制造应用数字化技术应遵循科学性原则,树立科学理念。具体表现为,汽车设计人员在开展设计时,应对技术要求、数字化特点加以明确,选择合适的数字化技术,采集和处理数据,同时,充分了解提升汽车制造质量的因素,避免出现生产线停滞、生产效率降低等问题,提高科学研究的效率和准确性,实现汽车设计环节数字化技术科学性应用。
(二)实用性原则
汽车制造企业采取数字化技术的出发点在于推动汽车行业发展,满足消费者实际产品的需要,所以,应遵循实用性原则,提升汽车制造质量。汽车的实际生产涉及众多环节,过程十分复杂,且这些环节对于汽车产品效果产生直接影响。而应用数字化技术可需充分考虑这些因素,降低人为因素造成的错误,使设计方案符合实际情况。另外,汽车制造企业为了保障自身在竞争中的优势地位,还应控制汽车制造成本,从而提升汽车产品的竞争实力,在市场获取较高的份额。
三、数字化技术在汽车设计制造中的具体应用
(一)数字化仿真技术
数字化仿真技术可实现仿真模拟,有效提升汽车制造水平。关于数字化仿真技术可根据实际情况搭建平台,实现过程模拟,促使仿真结果直观输出,从而实现对产品性能的预测。数字化仿真技术可被应用于汽车生产制造全过程。在早期汽车概念设计阶段,汽车制造工作人员可以利用数字化仿真技术进行车身结构仿真分析,另外,也可以模拟不同速度下的碰撞场景,进行车体碰撞安全方面的仿真测试,对于汽车自身结构强度以及保护性能进行评估,保障汽车质量。在零部件制造过程中,数字化仿真技术还可以虚拟出零部件外部环境不同时的工作情况,进而推测零件性能和应用年限。例如,工作人员对发动机缸体开展热应力仿真测试,合理推测发动机缸体在高温高压下反应,从而基于分析结果,对于零部件结构进行优化设计,从而降低零部件出现裂纹的概率。又如,在数字化仿真技术的支持下,对于不同参数的温度场变化进行仿真,不断进行优化。对于那些曲面复杂的零件,仿真分析加工过程,提升零件精确度。汽车制造完成后,还可应用虚拟现实技术,通过实现汽车数字化,让驾驶测试人员进行仿真驾驶,感受汽车的振动、噪音,获取仿真驾驶体验,给予车性能进行评价,降低研发风险。
(二)非接触式测量技术
非接触式测量技术作为数字化技术的一种。指的是利用激光、光学技术进行汽车零部件的测量。在非接触测量技术的支持下,汽车制造工作人员可不接触被测量零部件,即可实现对汽车零部件尺寸的精确测量,能够有效避免因手工接触所造成的测量误差,从而提升零部件整体制造水平。关于非接触式测量技术可划分为两类,即结构光扫描技术和摄影测量技术。关于结构光扫描技术是一种三维扫描技术,可创建物理对象的3D渲染,投影仪将光线投射在待测物体上,对于汽车制造而言,可投射在零部件表面,通过捕获零部件表面的光图案的扭曲情况,完成零部件三维坐标的计算,精准设计模型。关于摄影测量技术,以数字摄影测量为原理,其主要应用摄影测量仪完成零部件拍摄,完成零部件表面纹理额测量,计算零部件三维坐标。另外,由于该技术具备更高的自动化水平,可实现数据信息的及时汇总,利用处理程序完成测量数据修正。激光扫描作为非接触测量技术的重要方法,使用激光扫描能够完成汽车零部件内外表面的测量,实现三维模型的创建,这一方法的优点在于快速、精准测量,有助于推进汽车生产效率提升。综上所述,汽车制造企业有效应用这一数字化技术,有助于提升汽车设计制造质量。
(三)逆向工程技术生产效率
逆向工程又被称之为反求设计,在数字化技术的支持下,可通过对现有汽车模型的几何形状和尺寸测量,实现逆向分析和重构设计。逆向工程技术被应用产品修复、复制及改进,一方面,可提升汽车设计和制造效率,缩短汽车制造周期,有助于汽车制造企业快速响应市场变化。另一方面,汽车制造企业通过逆向工程技术,实现对现有汽车产品分析,发现市场需求,从而明确制造方向,从而提升客户满意度。
逆向工程技术可实现物理模型的数字化、CAD模型的重构和制造过程的优化。在逆向工程技术的支持下,汽车制造企业可利用3D扫描仪等设备,将现有零部件转化为数字模型;也可以将物理模型转化为CAD模型;也可以实现制造过程优化,从而降低造成成本,提升制造效率。具体而言,在逆向工程技术的支持下,可优化发动机性能以及复刻与修复损坏的零部件。关于优化发动机性能。发动机存在油耗高、尾气排放不达标的问题。汽车制造企业在完成发动机关键参数测量后,可以有效利用CAD软件和其他数字化工具,构建三维模型,对三维模型进行测试,仿真分析。汽车制造企业利用逆向工程技术对于各个设计方案下发动机工作状况进行模拟,例如,针对VVT发动机存在转速过高的问题,可实现优化发动机结构。汽车制造企业对于使用过程中损坏的零部件,可利用逆向工程技术获取损坏零部件的数据信息,通过数字化模型验证和测试,保障替换零部件的生产质量。
(四)零部件设计制造
汽车零部件设计制造环节作为汽车制造的核心环节,主要包括发动机和传动系统。关于发动机,发动机是汽车的动力装置,作为整个汽车的核心部件,对于汽车的稳定运行起直接作用。其设计制造水平展现了汽车制造水平。发动机结构十分复杂。汽车制造企业通过数字化技术,可实现对自动化机床的精准掌控,从而保障发动内部实现精细化。另外,对于缸筒、活塞,利用数字化技术的数控加工手段深度加工,提高发动机制造质量。
关于汽车传动系统,涉及驱动桥和传动轴两个部件。通过数字化技术可实现驱动桥零部件制造质量的提升,完成驱动桥结构的整体设计和优化,从而保障机床加工效果。传动轴是传递动力的重要部件,是一个高转速、少支承的旋转体,其主要实现发动机动力的传送,使得汽车产生驱动力。传动轴的动平衡至关重要,因此,设计传动轴时,需参考承载质量标准,进而选择传动轴型号。在数字化技术的支持下,可实现对传动轴利用状况的准确估量,依托CAD软件或其他3D建模软件,建立三维模型,将数字模型导入控制系统,保障传动轴设计方案正确性。
四、数字化技术在汽车设计制造中的发展趋势
(一)技术应用与创新发展
在汽车制造领域,实现技术创新有助于为消费者提供更好地服务以及实现汽车产业的可持续发展。例如,虚拟仿真技术已成为汽车设计师主要应用工具,可实现设计周期的压缩,市场竞争力的提升。随着虚拟仿真技术的持续发展,将不断向智能化迈进。又如,在设计阶段,随着人工智能技术的不断发展,可实现深度数据分析,在质检与故障预警方面发挥潜力。同时,依赖机器视觉,借助高精度识别与定位技术发展自动化装配,优化生产流程,推动汽车制造智能化升级,为实现个性化生产奠定技术支撑。
(二)市场规模扩大
随着数字化技术在汽车设计制造应用的不断推广,有效促使市场规模呈现扩展趋势。随着一系列政策的颁布、市场需求扩展的背景下,汽车市场规模呈现出扩展趋势。这预示汽车产业链也将焕发生机。对于大型汽车制造企业而言,可根据自身所具有的资金优势和技术优势,引领自身实现转型,采用数字化战略,有效控制汽车生产成本。建立共享数据资源,推动供应链上下游企业转型,发挥自身在行业的领军作用,为中小型汽车制造企业提供合作契机。
(三)供应链协同与一体化
在深度融合数字化技术的支持下,汽车制造企业可优化配置资源,增加供应链的响应速度,有效减少资源浪费,为企业开辟更多的合作模式,实现供应链生态体系的高效运作。另外,汽车制造业对数字化技术的不断应用,不断向产供销一体化拓展。随着数字化平台的构建,企业能够更为准确地获取市场动态,进而调整生产计划,合理控制库存。一体化的生产模式有效扩展服务模式,加强了消费者与企业的粘性,提成了顾客满意度。
结语
随着数字化技术应用于汽车设计制造领域的不断深入,汽车也将不断向智能化方向发展,进而达成消费者期待。在数字化技术的支持下,智能高效的特性贯彻于汽车概念设计到成品展示的所有环节,极大限度提升了汽车设计与制造效率。数字化技术为汽车行业的发展带来了良好的机遇,推动汽车行业向可持续方向发展。随着数字化技术的深入研究,汽车制造行业将会推出更加智能、环保汽车产品,为消费者提供更好的服务体验。
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