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聊聊汽車模型制作在空氣動(dòng)力學(xué)研發(fā)過程中的那些事

2019-09-14 19:56:39·  來源：中國汽研汽車風(fēng)洞技術(shù)  
　
汽車風(fēng)洞作為空氣動(dòng)力學(xué)性能開發(fā)的重要工具，在汽車研發(fā)早期造型設(shè)計(jì)階段，可以通過制作汽車模型進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)較好的空氣動(dòng)力學(xué)性能，這對(duì)整車后期空氣動(dòng)力學(xué)
汽車風(fēng)洞作為空氣動(dòng)力學(xué)性能開發(fā)的重要工具，在汽車研發(fā)早期造型設(shè)計(jì)階段，可以通過制作汽車模型進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)較好的空氣動(dòng)力學(xué)性能，這對(duì)整車后期空氣動(dòng)力學(xué)性能的達(dá)標(biāo)是非常有利的，將大大降低后期的開發(fā)工作量，從總體上節(jié)省主機(jī)廠的開發(fā)時(shí)間和開發(fā)成本。本期將為您介紹汽車模型制作的相關(guān)知識(shí)。
 
在汽車研發(fā)過程中，經(jīng)過設(shè)計(jì)構(gòu)思草圖和效果圖階段，汽車設(shè)計(jì)師會(huì)將選定的設(shè)計(jì)效果圖交給油泥模型師或數(shù)字模型師進(jìn)行汽車縮比模型的制作。
 
縮比模型是設(shè)計(jì)效果圖的立體表現(xiàn)形式，不僅能彌補(bǔ)平面畫面對(duì)車身造型表現(xiàn)所缺少的實(shí)體感，也能用來開展初期的縮比模型風(fēng)洞試驗(yàn)。
縮比模型通常采用3:8、1:4、1:5、1:10、1:20等比例。為了節(jié)約時(shí)間和成本，主機(jī)廠通常會(huì)使用油泥進(jìn)行縮比模型雕塑，因?yàn)橛湍嗄Ｐ透子谛薷?，便于汽車造型的不斷?yōu)化；縮比模型內(nèi)部多使用木胎或其他硬質(zhì)填充物。
油泥模型師進(jìn)行模型細(xì)節(jié)修改
 
比例為1：4的汽車油泥模型
 
在油泥模型制作過程中，汽車設(shè)計(jì)師通常需要全程跟蹤指導(dǎo)，以確保油泥模型能夠符合自己的設(shè)計(jì)意圖。
 
在完成縮比油泥模型制作后，建議有試驗(yàn)條件和實(shí)力的主機(jī)廠進(jìn)行縮比模型風(fēng)洞試驗(yàn)，以進(jìn)行相應(yīng)的汽車造型修改與優(yōu)化。在綜合考慮汽車空氣動(dòng)力學(xué)性能與模型外觀美學(xué)、工藝、結(jié)構(gòu)等因素后，主機(jī)廠會(huì)挑選最具備成功可能性的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全尺寸汽車模型的制作。
 
全尺寸汽車模型的制作是造型設(shè)計(jì)過程中任務(wù)最繁重、最細(xì)致的階段，此項(xiàng)工作應(yīng)取得工程與技術(shù)開發(fā)工程師的密切配合，以保證設(shè)計(jì)概念在技術(shù)上的可行性。全尺寸汽車模型車身表面多使用油泥、碳纖維、玻璃纖維或硬泡沫等材料；其他部位常用的材料包括：各種木料、鋼材、塑料，可借用的各種車身零部件等。
 
在制作全尺寸汽車模型階段，常會(huì)對(duì)原始設(shè)計(jì)概念圖做一些質(zhì)的改進(jìn)，因?yàn)樵谌叽鐥l件下才有可能真實(shí)的檢驗(yàn)、審查各部分的比例、反光等造型效果，以及操縱和上下方便性等；此階段還需要通過風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)造型局部做系列優(yōu)化，使之趨于最佳氣動(dòng)形體。用于風(fēng)洞試驗(yàn)的全尺寸汽車模型通常要求可以體現(xiàn)整車外表面細(xì)節(jié)、發(fā)動(dòng)機(jī)艙及內(nèi)部零部件細(xì)節(jié)、車身底部細(xì)節(jié)、車輪懸架細(xì)節(jié)等。
 
有時(shí)主機(jī)廠還需要最終把內(nèi)外模型合并成能真實(shí)感受、考察實(shí)車內(nèi)外造型的“概念樣車”（Mock-up），甚至裝上動(dòng)力總成和一些底盤件，以便對(duì)運(yùn)動(dòng)中的車身外形進(jìn)行考察和展出。
 
在制作了全尺寸汽車模型或Mock-up的基礎(chǔ)上，就可以進(jìn)行造型方案的最終審定，如獲通過，則標(biāo)志著車身造型“凍結(jié)”。至此造型階段全部完成，汽車研發(fā)進(jìn)入工程設(shè)計(jì)階段。
汽車模型底部細(xì)節(jié)
 
傳統(tǒng)的汽車模型制作方法有兩種。第一種方法是完全由油泥模型師進(jìn)行人工雕刻完成模型制作，這樣以來，一些汽車外型的細(xì)節(jié)必須用造型粘土來解決。這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且無法保證模型尺寸和質(zhì)量，據(jù)統(tǒng)計(jì)完全通過人工雕刻制作一個(gè)整車模型大約需要3個(gè)月左右的時(shí)間，因此這種方法目前已不被大多數(shù)主機(jī)廠所采用。
 
第二種方法，由數(shù)字模型師通過3D軟件將汽車設(shè)計(jì)效果圖變成3維數(shù)字模型，或通過3D掃描將修改過的汽車模型變成3維數(shù)字模型，然后再通過CNC（計(jì)算機(jī)數(shù)字控制）銑床銑削出基本模型，此時(shí)再由油泥模型師根據(jù)設(shè)計(jì)師的要求對(duì)銑削所得模型進(jìn)行局部修改。這種二合一的方法制作一個(gè)整車模型只需要1個(gè)月甚至更少的時(shí)間。
 
近年來，汽車模型的制作方法發(fā)生了巨大變化。CNC銑床與3D打印機(jī)的配合使用，使得模型制作過程更加經(jīng)濟(jì)、模型細(xì)節(jié)更加精確。比如：汽車模型底盤、散熱器格柵、后視鏡、輪罩以及保險(xiǎn)杠等都可以通過3D打印機(jī)快速生產(chǎn)。3D打印機(jī)制作的汽車部件可以更加充分的展示造型細(xì)節(jié)，從而大大提高造型評(píng)價(jià)的直觀性和準(zhǔn)確性，更有助于工程師對(duì)造型做出正確、快速的判斷。
 
如今，3D打印機(jī)已成為汽車模型制作技術(shù)領(lǐng)域的重要工具。盡管購買高質(zhì)量的3D打印機(jī)相當(dāng)昂貴，但由于汽車模型部件的制作節(jié)省了大量時(shí)間，更多主機(jī)廠在權(quán)衡之下還是會(huì)選擇購置。
3D打印機(jī)生產(chǎn)的輪輞蓋
 
3D打印機(jī)生產(chǎn)的后視鏡
 
3D打印機(jī)生產(chǎn)的散熱器格柵
 
展  望
隨著國內(nèi)風(fēng)洞試驗(yàn)資源不斷增多，汽車模型的使用率和需求率都會(huì)進(jìn)一步增大，如何快速、高效的完成汽車模型的生產(chǎn)制作也將成為行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)問題。隨著3D打印技術(shù)的不斷成熟，汽車模型的制作更加快捷和便利，在汽車研發(fā)早期，使用汽車模型進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)也必將成為更多主機(jī)廠的選擇?？梢灶A(yù)見的是，新車型的研發(fā)速度和空氣動(dòng)力學(xué)性能都將大大提升！
 
建在重慶的中國汽研汽車風(fēng)洞中心2019年中投入使用后，將具備汽車模型制作的軟硬件能力，將為廣大客戶提供從模型制作到風(fēng)洞試驗(yàn)再到氣動(dòng)性能優(yōu)化提升的一體化技術(shù)服務(wù)，敬請(qǐng)期待！ 
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