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汽车平台化是以规模生产来降低开发成本、缩短制造周期的一种集成化应用技术，是从开发设计阶段到生产制造过程中的一整套体系。汽车平台化主要是为了降低设计成本、零部件采购成本、生产管理成本而采用通用化设计的理念。将产品模块化、通用化能以更低的设计成本实现更多产品类型的开发和生产。如图1所示，汽车设计平台化的理想策略是在保证产品差异性的同时，实现汽车部件最大可能的通用性。目前汽车的平台化设计主要是指车架和底盘设计平台化，即一个平台的车系中是在一个车架和底盘平台上进行设计。同一平台的车架和底盘结构形式基本相同，只是整车造型有一些变化。现在整车平台化设计的程度越来越高，同一平台上可能有几种或十几种车型。![]()
图1 汽车理想平台化策略统一基准定位策略（common datum locating strategy，CDLS）是车身精度控制过程中的重要内容，用于保证零部件在设计、制造、检测过程中的定位一致性。定位基准系统设计是车身精度控制过程中的重要内容，产品设计基准要求从产品开发阶段到批量生产阶段保证基准的一致性。总成中的定位基准应体现在其单件的定位基准中，保持基准点的继承性。随着汽车设计平台化的进一步发展，架构思路的出现为汽车开发提供了更为广泛和灵活的产品规划方式。如果按照平台战略，由于产品的外形、布置有较大差异，SUV、MPV和轿车等车型难以共平台开发，架构思路的出现避免了一系列新平台各自为政的情况，使资源得到合理的整合。由于架构战略有共同的功能及其性能的前瞻性，使规划部门更早地着手前期规划，让人员、经费及硬件尽早到位。以比较小的代价解决了共平台策略车型缺少变化的问题，在同一架构的指导下，不同平台所衍生的不同性能的车型给顾客提供了更多选择，节省了开发费用[4]。如图2所示，架构平台化车型包含了架构共用件、系列拓展件和全新开发件，在无法做到同平台的情况下，平台之间共架构的设计理念还能缩减工程开发和制造投资的费用，缩短同架构车型开发周期和降低风险。得到验证的工程方案可应用于该架构中任意一款车型，且售后的反馈将使同架构所有车型的产品质量或性能获得提升。![]()
图2 架构平台化示意图一般架构平台化伴随着新材料、新技术的应用而得到升级。随着新能源汽车快速发展，汽车轻量化的目标推动铝基材料和一体式压铸技术革新，国内核心主机厂对一体化压铸技术进行了拓展开发。图3所示为某车身架构简图，基于前后车体一体化压铸技术和电池车身一体化技术（cell to body，CTB），减少车身300多个零件，整车扭转刚度超过40 000 N⋅m/（°），车内结构安全性能提升50%。这是传统钢制车身无法达到的目标，优秀的车身架构给新能源车运动性能打下了基础，新的架构还优化了生产线结构，降低了工艺复杂性，提高了整车产品质量。现阶段成本达到可控目标，随着车型的迭代和大批量供应，将来综合成本接近甚至低于目前钢制焊接车身。![]()
图3 架构简图汽车制造（工艺）平台化是以产品平台化为基础，为最大程度降低工艺规划成本、提高工艺柔度而将多品种、多车型用相似的工艺方法、相近的工艺流程、同一工艺装备进行兼容性柔性生产，解决多品牌、多车型柔性共线痛点，适应小批量、多品种需求，最大程度利用生产线产能，最大程度节省工艺装备投资，缩短工艺规划设计周期，降低备件生产储运等成本，减少设备切换，提高生产效率和产品制造质量。制造平台化要求体现到对应CDLS设计中，工艺制造基准是焊装夹具和总装装配的定位点信息，在参考焊装和总装工艺需求的同时，需要参考零件各个特征的功能和冲压特征制定。如图4所示，任何刚体在空间坐标系中存在6个自由度，沿X/Y/Z轴的平动和绕X/Y/Z轴的转动，可以通过定位基准Z1/Z2/Z3/Y1/Y2/X1控制刚体的空间6个自由度，称为3-2-1定位原则。车身钣金件根据零件的大小及刚度特点，一般选用“N-2-1”原则，即主定位应优先选用孔，在零件无孔可供选用的情况下，可选形状及尺寸稳定的平面作为定位面。定位孔所在表面应平行/垂直于车身坐标系，非刚性零件（如前地板总成）必须增加辅助定位。平台化CDLS基准体系必须满足一致性、连续性和继承性三原则。![]()
图4 空间坐标系基准一致性是CDLS设计的核心要求，是实现制造平台化的关键要求。零件基准的设计流程是由白车身到分总成再到单件逐级制定完成。如图5所示，机舱总成和底板总成都有自身基准（A、B、C），在自身基准定位下形成下车体总成，下车体总成延续机舱前纵梁上的基准点，同时延续后地板总成后纵梁上的基准点，形成下车体总成的基准点。A基准是前大梁分总成的主基准点，同时是前车体总成和白车身总成的主基准；B基准是前大梁分总成的辅助基准，同时是副车架的固定点。![]()
图5 前大梁分总成CDLS设计架构车型在开发时考虑采取一致的制造体系，CDLS从设计到制造必须坚持三原则，满足产品的功能需求、制造工艺和质量控制要求，涉及架构开发、产品设计、工艺工装设计、模具检具开发、检测质量控制以及制造现场需求等各个区域，因此必须建立CDLS开发流程，如图6所示。![]()
图6 CDLS开发流程尺寸工程师根据车身工艺方案和架构车身数据设计CDLS，包含制造平台化工装工艺设备等要求约束的孔径、坐标等信息。在CDLS设计时需结合产品结构设计，还需考虑工装、检具的可操作性、制造空间等信息，保证工装和检具的制造可行性。设计完成后组织各区域进行联合评审，制定的定位方案不能随意变动，一旦确认采用，贯穿整个生产和测量过程。为了保证CDLS的权威性，评审后的方案需公司级别的技术委员会批准并发布。传统CDLS采用二维图纸发布，尺寸工程师根据二维图纸制定检测表和检具，如果开发三维检测点需要工程师根据二维图纸在零件数模上重新制作，过程反复较多。随着架构平台化车型开发要求，三维检测点逐渐取代二维检测点，智能化检测（三坐标或蓝光扫描）逐渐取代传统检具人工检测。前期设计的检测点文件与后期智能化测量使用需求不能快速结合，如果项目和零件多会影响工作效率，该问题目前尚无替代手段，因此急需解决。在三维分析软件里处理零件扫描测量数据时，需手工输入零件检测点信息（含点位置名称、公差等），每个零件都要重做，工作量大，因此根据二维CDLS设计的三维检测点不能直接被导入使用，存在重复工作和信息资源浪费。基于上述难点，研发了PDM系统——TcAE-UG系统，TcAE为数据管理系统，UG为三维设计软件。NX Open是UG-NX软件集成的开发API的工具集，用户可利用该工具集和NX软件的开放架构灵活便捷地开发自定义的应用功能，自动完成设计过程中的一些重复繁琐任务，将设计人员从这些工作中解放出来，包括对多种语言和框架提供支持的通用二次开发API工具包和原生界面编辑工具（Block UI Styler）可用来设计NX风格对话框。以下采用UG Open C++面向对象的程序编程接口实现三维CDLS开发，采用了动态链接库（dynamic link library）技术，通过使用应用向导开发相应程序，最终生成CDLS.dll文件。动态链接库通过映射到其他应用程序中运行，实现三维CDLS开发功能，如图7所示。![]()
图7 TcAE-UG工作环境调用CDLS.dll流程工具的主要功能是在三维产品上快速标识用于设计测量夹具时所需的定位基准信息及快速生成详细的定位基准分布二维图。该工具包括以下功能项：创建CDLS基准、链接CDLS基准、显示基准名称、生成CDLS二维图、CDLS信息列表、创建图框模板，如图8所示。![]()
图8 CDLS 工具包菜单该命令的主要功能是标识三维产品的定位信息，包括定位的位置、类型、方式、控制方向、参考的孔或销的尺寸等信息，并生成一个特征点，该点被赋予上述属性，为后续生成定位基准分布二维图做准备，其主要操作步骤如下。（1） 设定工作部件：将需要创建基准点特征的组件设为工作部件。选取基准类型：点击菜单中的“创建CDLS基准”（见图8），弹出图9所示的对话框，在基准类型处的下拉菜单中选择所需的类型，所选的选项不同，界面内容会随之变化。![]()
图9 创建CDLS基准对话框（2）选取孔类型：如果在图9选取的基准类型是“孔/轴”，则还需在下拉选项中选取孔的类型。（3）选取面或边：在NX图形显示区内选取面或边，如图10所示，选取圆柱面后，在圆柱面轴线显示了一个高亮点及一个矢量。![]()
图 10 CDLS基准面或边选择（4）获取几何中心：如果需要获取异形孔或方形孔的中心，需勾选图9中的“拟合到几何中心”复选框，然后再选取孔的边即可。（5）生成矢量轴：如果在创建基准点的同时需要标示该点的矢量，则需要将图9中的“创建矢量方向”复选框勾选上。设计完成后，可以从UG直接导出三维检测点且带有必要的属性信息（检测点名称、名义值、UK、公差、匹配说明孔径等），并以一定的格式输出检测点图框，如图11和表1所示。输出的结果可供三坐标测量编程、智能化测量和数据分析软件直接使用，适应智能化检测需求。开发的三维CDLS提高了三坐标和蓝光扫描编程效率、扫描测量报告模板设计效率，并有效保证检测点一致性。![]()
图11 某车型前大梁总成CDLS三维检测点表1 某车型前大梁总成CDLS检测点 ( mm )
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