胡紫隆 袁天硕
长城汽车股份有限公司保定技术研发分公司 河北省保定市 071000
摘要：数字化是未来制造行业的发展趋势，其在汽车制造领域的应用已经十分广泛。通过数字化设计、分析，可以提高汽车设计水平，改善原有的生产模式，提高汽车产品设计与研发效率，同时可以提前做好仿真模拟，减少汽车制造风险。未来数字化技术的发展还将变得更精细、更多元化，从而推动汽车行业实现更大发展。
关键词：数字化；汽车制造；数据信息；模型
数字化技术主要是指利用计算机系统、数据库、多媒体等技术，通过信息的获取与处理，在结合实际生产的基础上进行产品外观以及结构的设计，并且能模拟出产品的性能以及生产制造的流程。我国的汽车制造行业已经进入了全新的发展阶段，新能源汽车的出现颠覆了传统汽车制造的模式，对汽车设计、制造等技术有了更高的要求。将数字化技术应用于汽车设计制造中，能有效缩短汽车研发的时间，降低汽车研发和制造成本，提高汽车生产质量。尤其是对于汽车设计制造逐渐向精密化和复杂化方向发展的背景下，通过数字化技术构建真实工厂的虚拟现实仿真，能对汽车各个零部件以及整体运行的生产进行全生命周期管理，包括设计、制造、装配、质量控制和检测等各个环节，数字化技术在汽车设计制造中的应用具有非常重要的意义。
1数字化技术在汽车设计制造中的应用优势
汽车设计制造是一项系统而复杂的工程，汽车中的零部件数量和种类较多，每个零部件的设计和质量都对整个汽车的性能和质量有直接或间接的关系，汽车设计制造是一项科学性较强的工作。数字化技术的应用基于计算机技术，这项技术能将复杂的整体进行分解和细化，然后将其转化为数据，在计算机技术的基础上，将这些几何数据构建成汽车模型，在模型中能直观了解到汽车的结构以及各个零部件的参数，同时还能对模型进行修改和调整，以确保各项参数能使汽车的性能最优化。由于汽车制造是一项较为复杂的工程，因此企业的综合实力会对设计制造水平有一定的影响。有些企业可能没有办法完成一些精度高、难度大的生产任务。而将数字化技术应用于汽车设计制造中，适当地提高容错率，综合各种外部因素，结合企业的实际生产能力来调整设计方案，可有效降低企业的成本，并且保证设计方案的可靠性，为提高汽车企业的生产制造水平创造有利的条件。
2数字化技术在汽车设计制造中的应用
2.1数字化技术在汽车设计中的应用
（1）逆向工程技术的应用。在汽车设计与制造中，数字化技术的应用主要体现在逆向工程技术的应用上，逆向工程技术是将多种技术糅合在一起产生的，主要用于产品的改造和仿制，是数字化技术应用的关键部分。在使用逆向工程技术进行汽车设计时，首先要对可用的数据信息进行分析，制作出自由曲面，再对其进行反求设计、实体设计，从而得到所需的模型产品。在数字化技术的应用过程中，科学处理数据资料，在此基础上进行设计，形成可以满足多种需求的自由曲面，随后将这一曲面输入到相关的反求程序中，就可以完成汽车设计中的反求工序。整体上来讲，逆向工程技术的应用可以大大提高汽车设计效率，对汽车的设计方案进行检测，看其是否合理。
目前，逆向工程技术在激光快速成型中有十分广泛的应用，在汽车设计过程中，通常会通过油泥模型来进行创作，为了设计出更好的作品，需要采集制作好的油泥模型信息，应用非接触式三坐标测量技术。
（2）非接触式三坐标测量技术。非接触式三坐标测量技术在我国的汽车设计中是必需的操作环节，对于提高汽车的设计品质和汽车性能都有十分重要的作用。
非接触式三坐标测量技术可以获取汽车模型的三维数据，通过专门的三坐标测量机来获取专业的数据，但是不需要对汽车模型进行接触，所以提高了测量的适用性，可以对大多数的实体进行测量，还可以节省测量时间。通常情况下，在进行具体设计时，设计人员会结合自身的设计理念和产品的设计目的，这个过程中往往需要采用油泥塑造形式，通过非接触式三坐标测量技术可以获得准确的坐标信息，精准设计模型，因为传统的测量方法不能保证所获取的坐标信息的真实性和精准性，而该技术可以很好地解决这一问题，有效地减少了弱音噪点，尤其是在尖角或者边角处，减少弱音噪点可以提高汽车的性能；同时，非接触式三坐标测量技术所对应的软件系统可以及时分析各种数据信息，从而优化设计方案。
2.2数字化技术在汽车制造中的应用
数字化技术的优势体现在汽车制造的方方面面，不仅可以提高产品质量，还能提高汽车企业的生存效率，降低生产成本。以汽车模型制造为例，利用数字化技术可以对汽车模型数据进行更改，尤其是对于比较复杂的曲面，通过数字化技术的设计，可以简化加工工作，降低成本，同时提高产品的精度。在汽车模具设计过程中，利用数字化技术对模具进行全面检测，发现模具中存在的问题和隐患，并且利用数据分析计算方法，灵活地处理复杂的曲面，将复杂的数据变得更加简单、清晰，实现对汽车模具的质量控制，解决汽车模具制造过程中的各种问题。当前汽车模具生产中最关键的是工件和刀具的设计，工件和刀具的精准度直接影响汽车的性能，通过数字化技术将已经计算和验证的模具数据输入到计算机系统中，利用计算机软件对模具模型进行加工，打磨原材料和毛坯，提高模具设计的准确性。与此同时，数字化技术在汽车模具制造中也可以发挥监控作用，对模具的加工状态进行全面、有效的监控，根据加工的实际情况来调整加工状态，确保模具加工过程顺利。
2.3计算机仿真技术在汽车工程中的应用
（1）基于MATLAB/Simulink的仿真技术的应用。该技术主要是用于预测汽车的性能、能量消耗以及汽车零部件的效率，对于汽车制造有非常重要的作用。该仿真技术可以有效模拟汽车运行时的状态以及各种逻辑结构，开发测试车辆控制器。利用该技术还可以根据实际情况来搭建平台，使仿真结果更加直观地输出。仿真过程中信息的流动主要有两种形式：前向仿真和后向仿真。前者的数据流方向和实际的能量流动相同，也就是将驾驶人员的需求作为仿真的起点，从而更加真实地反映出系统的运行情况。后向仿真主要是将数据流的方向与实际的能量流动方向相反，反映出系统的静态特性。
（2）硬件在环仿真分析技术。该技术最初是应用在比较复杂的结果开发与测试上，即应用数学模型来描述仿真系统，然后利用虚拟的运行环境进行模拟，其中最大的特点就是仿真过程是实时的。硬件在环仿真分析技术将物理仿真和数学仿真的优势结合起来，有效地规避了这两种仿真方式的缺陷，即使没有车辆，也可以对整车或者车辆的零部件进行仿真，从而评价汽车各个部件的组合，使汽车的结构更加合理。硬件在环仿真分析技术的应用可以缩短汽车的设计、研发周期，在测试汽车结构和性能的过程中也不必使用实际的硬件情况，从而有效地降低了车辆的研发成本。
3结束语
在我国进行产业结构调整和转型的时代背景下，汽车制造行业也面临着重要的变革。数字化技术在汽车行业的应用是时代发展的必然趋势，也科学技术与实践生产相结合的重要产物。数字化技术在汽车设计制造中的应用，取代了传统的生产模式，有效改善了汽车设计制造的性能和质量，是我国汽车产业实现可持续发展的重要途径。
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