每一位工程師在因循傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品研制時(shí)统岭，腦海里總會有一些天馬行空的想法适篙，現(xiàn)實(shí)與理想的差距楞虾，讓他們漸漸遺忘了那個(gè)承載著自己科學(xué)家夢想的大膽設(shè)想逊床。但科技的偉大正在于遥喘，它能把這些想法變成現(xiàn)實(shí)泞叉。事實(shí)上，據(jù)稱微軟纯殖、Google等科技巨頭的組織架構(gòu)中嫡决，都有一個(gè)特別的部門，專職負(fù)責(zé)把科幻小說里的東西變成現(xiàn)實(shí)动荚。

今年8月坷疙，安世亞太公司與蘇氏集團(tuán)結(jié)為戰(zhàn)略聯(lián)盟，推出工業(yè)再設(shè)計(jì)新戰(zhàn)略悉通，集合雙方優(yōu)勢資源和能力涕肪，將成熟的工程仿真技術(shù)、工業(yè)品再設(shè)計(jì)方法與精密鑄造工藝結(jié)合坠地，成為安世亞太向深入服務(wù)工業(yè)企業(yè)邁進(jìn)的重要一步弄萨。而其“‘無論產(chǎn)品結(jié)構(gòu)怎樣復(fù)雜皆可制造’為前提的工業(yè)再設(shè)計(jì)”概念和其“仿真引領(lǐng)工業(yè)再設(shè)計(jì)”的氣魄，立即吸引了業(yè)界廣泛關(guān)注圾纤，是噱頭，還是新突破倦逐？為什么是安世亞太恰逢其時(shí)地準(zhǔn)確對話《中國制造2025》譬正？

首先，工業(yè)品再設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)通常有三種渠道：

渠道一檬姥，是基于原始設(shè)計(jì)進(jìn)行分析曾我，通過對結(jié)果的判斷，并利用設(shè)計(jì)者既往經(jīng)驗(yàn)和知識健民，實(shí)現(xiàn)工業(yè)品的再設(shè)計(jì)抒巢。這一方式趨于傳統(tǒng)，對設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)水平的要求較高秉犹；

渠道二蛉谜，是基于原始設(shè)計(jì)結(jié)果和分析結(jié)果，人為對仿真計(jì)算效果進(jìn)行分析崇堵，判斷哪些地方較弱型诚，需要加強(qiáng)；而哪些地方可以進(jìn)一步改進(jìn)鸳劳。因此狰贯，這需要設(shè)計(jì)者有豐富的仿真分析經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累。

渠道三念澜，是基于先進(jìn)手段吼闽，利用拓?fù)鋬?yōu)化、形狀優(yōu)化禾样、尺寸優(yōu)化等技術(shù)驱香，形成最優(yōu)方案揖蜒。這是再設(shè)計(jì)的最佳方式，也是未來實(shí)現(xiàn)正向設(shè)計(jì)的重要突破渠道摇昌。

由此可見泉档，無論選擇任一渠道，若想跳脫傳統(tǒng)設(shè)計(jì)束縛净耍，突破既有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范健需，工程仿真至關(guān)重要，它將引領(lǐng)未來工業(yè)再設(shè)計(jì)進(jìn)程嘉警。安世亞太20年工程仿真技術(shù)的豐富與發(fā)展蕴来，20年多行業(yè)多領(lǐng)域多學(xué)科工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，也將厚積薄發(fā)拼缝，一朝怒放娱局！巨大能量井噴的誘發(fā)者，正是蘇氏集團(tuán)“精密鑄造技術(shù)”咧七。

長期以來衰齐，工業(yè)品的設(shè)計(jì)受制于工藝加工技術(shù)，因此工程師們不會設(shè)計(jì)一個(gè)無法或不值得加工和量產(chǎn)的產(chǎn)品继阻。正因?yàn)榧庸ず桶惭b方面既有的不可突破的障礙耻涛，使得當(dāng)前的產(chǎn)品必須由大量的零部件裝配而成。這種非必要但不得以的裝配形態(tài)瘟檩，對產(chǎn)品的性能抹缕、可靠性、重量墨辛、體積卓研、載重、材料睹簇、動力奏赘、成本、能耗带膀、環(huán)保等方面都具有負(fù)面影響欣慰。蘇氏一體化精密鑄造“無論產(chǎn)品結(jié)構(gòu)怎樣復(fù)雜皆可制造”的創(chuàng)新性工藝釋放了設(shè)計(jì)潛能，為工業(yè)品研制打開了一扇巨大的窗戶诅订，為產(chǎn)品創(chuàng)新和質(zhì)量的提升提供了無限空間氮栏。

那么，工業(yè)再設(shè)計(jì)具體如何實(shí)現(xiàn) “將設(shè)計(jì)回歸需求本源”和“無論產(chǎn)品結(jié)構(gòu)怎樣復(fù)雜皆可制造”的乡羹？本文中輕型前橋殼再設(shè)計(jì)案例左蛙，清晰完整地展示了從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)到加工制造的全過程，將工業(yè)再設(shè)計(jì)過程完整呈現(xiàn)出來。

一裁甘、 項(xiàng)目背景

驅(qū)動橋殼是底盤中最為主要承載部件艰膀，又是汽車運(yùn)動主要傳力部件，同時(shí)還是驅(qū)動橋其它總成（主減速器区蛹、差速器辫田、半軸等） 的外殼，起到安裝支撐和保護(hù)作用艺挽。驅(qū)動橋殼的剛度嚎论、強(qiáng)度和疲勞壽命是設(shè)計(jì)時(shí)必須加以考慮的重要指標(biāo)。而傳統(tǒng)前橋殼具有多零件麦撵，多焊縫刽肠，多連接的特點(diǎn)。因此產(chǎn)品焊縫強(qiáng)度免胃、螺栓連接強(qiáng)度等都成為影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素音五，而近百個(gè)零部件和焊縫的存在，無疑為產(chǎn)品質(zhì)量的保證帶來巨大壓力羔沙。

某汽車制造企業(yè)在長期研制和大量實(shí)踐后也發(fā)現(xiàn)：一方面躺涝，軍用車輛戰(zhàn)技指標(biāo)中，重量嚴(yán)重制約其作戰(zhàn)使用效率和功能扼雏，減重是設(shè)計(jì)不懈追求的目標(biāo)诞挨；另一方面，設(shè)計(jì)和鑄造水平無法支撐時(shí)呢蛤，用優(yōu)質(zhì)鋼板機(jī)械成型后再焊接為整體部件是前橋殼采用的較好工藝手段，缺陷是設(shè)計(jì)和工藝受限棍郎，無法減重其障，同時(shí)也由于零部件數(shù)量多，焊縫多恃感，還常出現(xiàn)焊接過程變形等問題斜曾。如何能夠?qū)崿F(xiàn)前橋殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的突破，

二侦需、 解決方案

結(jié)合用戶企業(yè)需求南椒，采用工業(yè)再設(shè)計(jì)方法：在精密成型工藝的保證下，利用拓?fù)鋬?yōu)化方法對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化坊蕴，放空設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范限制呐取，從前橋殼結(jié)構(gòu)需求本身出發(fā)，對前橋殼進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)扫觅。精密成型工藝與拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)合拂炉，優(yōu)勢在于：

? 打破束縛，拓廣前橋殼的優(yōu)化空間；

? 利用一體化成型精密鑄造工藝旱婚，生產(chǎn)成形橋殼婉劲，非沖焊橋殼，可以忽略焊接及其它連接的影響针执；

? 在精密鑄造技術(shù)“不論多復(fù)雜都可以制造”的技術(shù)優(yōu)勢保證下便锨，只要合理設(shè)計(jì)即有制造加工可能。

(一) 拓?fù)鋬?yōu)化

拓?fù)鋬?yōu)化一般有三大方法：變厚度法我碟、變密度法及均勻化方法放案，結(jié)合前橋殼結(jié)構(gòu)力學(xué)特性，又包括：剛度怎囚、靜強(qiáng)度卿叽、疲勞與斷裂、固有頻率恳守、振動考婴。無論采用何種優(yōu)化算法、力學(xué)指標(biāo)或試驗(yàn)類型催烘，最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式只考慮到結(jié)構(gòu)的性能沥阱。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)還需要滿足制造工藝、裝配關(guān)系等設(shè)計(jì)要求伊群，需要在拓?fù)鋬?yōu)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考杉，模糊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供的是一個(gè)取值范圍，更利于后續(xù)設(shè)計(jì)舰始。

安世亞太工程專家和仿真專家崇棠，結(jié)合多年的專業(yè)領(lǐng)域工程咨詢和服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，基于他們對企業(yè)產(chǎn)品和客戶需求的充分了解惶芒，制定詳細(xì)拓?fù)鋬?yōu)化方案：使用GENESIS Structural Optimization工具燎匪，對前橋殼進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使得剛度下降赠搓，位移增大购畴，但根據(jù)QC/T 534-1999《汽車驅(qū)動橋臺架試驗(yàn)評價(jià)指標(biāo)》的規(guī)定，剛度和強(qiáng)度指標(biāo)依舊在可通過的范圍內(nèi)验沮。拓?fù)鋬?yōu)化可行铣才，減重50%。

GENESIS前橋殼靜強(qiáng)度的拓?fù)鋬?yōu)化模型圖

(二) 仿真分析與試驗(yàn)

基于拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果牡增，安世亞太專業(yè)仿真技術(shù)專家對前橋殼模型進(jìn)行了完整全面的仿真分析和方案比對旱樊。組合應(yīng)用Space Claim和ANSYS軟件，進(jìn)行結(jié)構(gòu)和幾何前處理肢椅。按照QC/T 533-1999《汽車驅(qū)動橋臺架試驗(yàn)方法》規(guī)范要求讽椿，進(jìn)行邊界條件脱每、載荷計(jì)算。并通過材料影響分析朗涩，前橋殼由材料鑄鋼替換為鑄鋁（ZL114A）忽孽。

在進(jìn)行臺架試驗(yàn)邊界約束影響分析時(shí)，采用簡支支撐邊界條件谢床。這是汽車驅(qū)動橋臺架試驗(yàn)通常采用的約束情況兄一，并進(jìn)行了現(xiàn)場臺架試驗(yàn)。

圖：簡支約束

圖：現(xiàn)場試驗(yàn)识腿，采用簡支約束出革。

(三) 精密成型

借助SIIC技術(shù)，采用精密成型工藝渡讼，把幾十個(gè)鋼板材零件焊接的前橋殼本體集成骂束，用熔模精密鑄造整體成型為1個(gè)鋁質(zhì)零件，實(shí)現(xiàn)前橋殼的輕量化設(shè)計(jì)和制造成箫。

此外展箱，需要強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)前橋殼整體強(qiáng)度分析結(jié)果蹬昌，精密鑄造工藝能夠在鑄造過程中混驰，通過材料密度、厚度等皂贩，調(diào)整前橋殼不同位置的強(qiáng)度捣柿，進(jìn)而有效保證了前橋殼的整體強(qiáng)度和質(zhì)量。

三拘挡、 客戶價(jià)值

目前市場上普通前橋殼由多達(dá)上百個(gè)零部件構(gòu)成疚都，即使悍馬前橋總成，最終也包含40多個(gè)零部件掌社。國內(nèi)某汽車制造企業(yè)晨瀑，甚至曾投入數(shù)億資金，力圖縮減前橋殼零部件數(shù)量酒妄，減少焊縫，但最終也并未達(dá)到預(yù)期效果巍也。

因此蜜硫，該項(xiàng)目成功打破了我國汽車前橋殼設(shè)計(jì)和研制的傳統(tǒng)束縛，避免了前橋殼由于零部件數(shù)量多兵蟹、焊縫多等可能帶來的諸多質(zhì)量隱患谚碌，通過一體化成型技術(shù)，將零部件數(shù)量化零為一笆抱，提高了前橋殼的整體強(qiáng)度广料。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)和精密成型工藝加工制造，新的前橋殼整體重量減輕了60%左右。按照每個(gè)前橋節(jié)省材料費(fèi)250元 艾杏，我國汽車年產(chǎn)量在3000萬臺以上計(jì)算韧衣，每年僅汽車行業(yè)就能節(jié)省材料費(fèi)用數(shù)十億元。

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