汽车车身模块化设计
魏永豪
湖北汽车工业学院科技学院 车辆工程系,湖北 十堰,4420000
摘要：模块化是处理复杂事物的一种设计思想，现在已经成为一种技术在国 外被广泛应用。模块化设计思想最早应用在电子产品的设计和开发过程中，随后又应用在制造业中，为美国电脑行业和日本制造业带来了丰厚的经济效益。产品的创 新是企业生存的灵魂，它能够使企业不断推出吸引消费者的产品以提高企业的竞争力。在信息社会，随着经济全球化的发展，用户的消费观念不断倾向于多样化、个 性化以及定制化，以致每个企业都在寻求一种解决办法，应对用户需求的不确定性以及这种环境下的创新方法。模块化设计方法能够加快产品的创新速度，能使企业 规避一定的创新风险，降低研发成本，解决用户定制化个性设计。
关键词：模块、模块化设计、汽车车身模块化设计
Modular design of outomotive body
Weiyonghao
Hubei Qichegongyexueyuankejixueyuan Vehicle Engineering Department,Hubei，Shiyan
Abstract：The modular design idea is a kind of complex, has now become a widely used technology in China outside. The idea of modular design has been applied to the design and development of electronic products, which has been applied in the manufacturing industry. It has brought huge economic benefits to the American computer industry and the Japanese manufacturing industry. Product innovation is the soul of enterprise survival, it can make enterprises continue to attract the product to attract consumers to enhance the competitiveness of enterprises. In the information society, with the development of economic globalization, the consumer's consumption ideas are constantly diversified, personalized and customized, so that every enterprise in the search for a solution, to deal with the uncertainty of user needs and the environment of innovation. Modular design method can accelerate the speed of product innovation, can make the enterprise to avoid some of the innovation risk, reduce the cost of research and development, solve the user's customized personalized design.
Key words：module、modular design、Modular design of outomotive body
一、模块化设计
1.1模块化设计概念：（Block-based design）　所谓的模块化设计，简单地说就是将产品的某些要素组合在一起，构成一个具有特定功能的子系统，将这个子系统作为通用性的模块与其他产品要素进行多种组合，构成新的系统，产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列产品。模块化设计是绿设计方法之一，它已经从理念转变为较成熟的设计方法。将绿设计思想与模块化设计方法结合起来，可以同时满足产品的功能属性和环境属性，一方面可以缩短产品研发与制造周期，增加产品系列，提高产品质量，快速应对市场变化；另一方面，可以减少或消除对环境的不利影响，方便重用、升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收和处理。
1.2模块化设计的原理：模块化产品是实现以大批量的效益进行单件生产目标的一种有效方法。产品模块化也是支持用户自行设计产品的一种有效方法。产品模块是具有独立功能和输入、输出的标准部件。这里的部件，一般包括分部件、组合件和零件等。模块化产品设计方法的原理是，在对一定范围内的不同功能或相同功能、不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的顾客定制
的产品，以满足市场的不同需求。这是相似性原理在产品功能和结构上的应用，是一种实现标准化与多样化的有机结合及多品种、小批量与效率的有效统一的标准化方法。
1.3模块化设计的目的：模块化产品设计的目的是以少变应多变，以尽可能少的投入生产尽可能多的产品，以最为经济的方法满足各种要求。由于模块具有不同的组合可以配置生成多样化的满足用户需求的产品的特点，同时模块又具有标准的几何连接接口和一致的输入输出接口，如果模块的划分和接口定义符合企业批量化生产中采购、物流、生产和服务的实际情况，这就意味着按照模块化模式配置出来的产品是符合批量化生产的实际情况的，从而使定制化生产和批量化生产这对矛盾得到解决。
二、汽车车身模块化设计的研究
    2.1汽车车身模块化设计概念：基本汽车的总装是分成9模块化设计的产品举例大模块完成的，前端模块、前保险杠总成、后保险杠总成、车门模块、仪表板总成、座椅、其他内饰件、底盘零件和动力总成模块。 
    在总装车间里，整个总装线的安排，不像一般流水线那样密密麻麻的安插着大量的不同工
位，总装线的工位也比较少，只是把这9个模块按一定的顺序装配到汽车上。而这9个模块的装配就分散在总装线的旁边，错落有秩。工人们先是在分装线上装配好各个模块或总成，然后传到总装线上装配。这样就使得总装线的工位减少，分工清楚，工人劳动强度减轻，装配质量也容易得到控制。
2.2前端模块的分析：我们以前舱的设计来分析模块化设计思想在该车上应用的优点。传统的车身前舱设计，类似于一个框架结构。如图1所示。这些零件焊接在一起，形成了车身前舱。在总装车间，动力总成及底盘零件，空调冷凝器和散热器，前照大灯及各种线束等多种零件都一个一个在不同工位安装
。 
    该车型的前舱设计，散热器横梁不是焊接在白车身上，如图2所示。整个前舱前部都是开口结构。单独设计了一个前端模块，见图3，它上面集成了散热器横梁、前照灯、空调冷凝器及散热器、水箱面罩、发动机罩锁扣等相关零件，在前段模块分装线上装配好后，运送到总装线，以一体化的形式从前舱开口处推入，只用6个螺钉固定在车身上。
  这种模块化的设计，很好的贯彻了装配设计的思想：零件数目少，插入和固定方便，装卸简易，在总装线上几乎不需要特别的工装，极大地减少了装配成本。另一方面从装配质量考虑，由于直接装配在车身上的零件数目少，装配控制点少，对车身焊接要求低，不仅降低成本，更能够提高整车的装配质量。其他各大模块和总成也有类似的设计思想，它们共同作用，保证了整车装配的高质量。而且模块化生产并不需要老式的流水装配线，只需装备较少的机床和机器，因此投资少，工厂的规模少，生产机动灵活，容易适应市场的变
化。
 
三、模块化设计在国际上的应用：在国际上，一些大的汽车公司在模块化设计应用上已经比较成熟。奔驰公司在轿车的模块化设计方面也进行了有益的探索，它的多用途概念车VRC，
是利用车身模块化设计的一个成功实例。多用途概念车在一种基本车身的基础上，发展了四种不同车厢。它可以根据不同需要，分别改装成双门轿车、箱式旅行车、轻型载货车或是敞篷车。 
    如果用户喜欢和全家一起外出，并且带上许多行李，那么他可以拆去轿车的车顶模块，装上旅行车的车顶模块，直立的尾门使车内空间得到最大限度的利用。 
多用途概念车的另一种变型车是轻型载货车。是把基础车身的后座完全折叠放平后，装上另一种带货厢的“上部车身模块”形成的。轻型载货车的驾驶室内可以乘坐两人，后面就是宽敞的货厢。喜爱呼吸新鲜空气的驾驶者，更可以把多用途概念车改成双门四座的敞篷车，由此可见，模块化设计可以满足各方面的需求
参考文献：
[1]童时中，模块化原理设计方法及应用，北京标准出版社.2000.
[2]赵三明，模块化生产：零部件企业将拥有更多话语权，中国工业报.2014
[3]百度百科.模块化设计
[4]百度百科.车身设计

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