摘 要

本文开展了一款小型电动车的设计，进行了初步的设计计算，详细探讨了涂装工艺在汽车模型制作上的应用过程以及涂装工具、涂装材料、涂装效果。介绍了3D打印技术，通过比较各种主要的3D打印材料，包括尼龙玻纤、耐用性材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、橡胶等材料的性能、表面质量和成本，最终选用了液态光敏树脂材料。

文本的最大特色是将3D打印技术和汽车涂装技术相结合，为3D打印技术应用于汽车造型设计进行了探索，实现了汽车造型色彩设计的个性化和实物化。

关键字：3D打印；汽车涂装；模型；造型

Abstract

This paper has carried out the design of a small electric vehicles, has carried on the preliminary design and calculation, coating process are discussed in detail on the car model of the application process and coating tools, coating materials, coating effect. 3D printing technology is introduced, through comparison of various major 3 d printing materials, including nylon glass fiber, durable nylon material, gypsum, aluminum, titanium, stainless steel, rubber and other material performance, surface quality and cost, and finally choose the liquid photosensitive resin material.

The best feature of this text is the combination of 3D printing technology and car coating technology. 3D printing technology used in the design of automobile modeling was carried out to explore. The personalized and in-kind of automobile modeling color design has been realized.

Key Words：3D printing; automobile coating; model；styling

目录

第1章绪论 1

1.1 3D打印技术 1

1.2汽车涂装 2

第2章材料和工具 3

2.1打印材料选择 3

2.2涂装工具准备 4

第3章设计计算 7

3.1基本参数的确定 7

3.2电机的选择 7

3.2.1电机峰值功率及额定功率匹配 7

3.2.2电机最高转速和额定转速匹配 8

3.3电池组数量与容量选择 10

3.3.1电池的基本参数 10

3.3.2电池组数量的选择 10

3.3.3续航里程的计算 11

3.4模型车计算 11

第4章模型设计与总体布置 13

4.1底盘建模 13

4.2车轮的设计 14

4.3转向机构设计 14

4.4动力系统布置 15

第5章模型喷涂 17

5.1喷涂工艺路线分析 17

5.2打磨 18

5.2.1初次打磨 18

5.2.2中间打磨过程 18

5.2.3最后打磨 19

5.3上水补土 19

5.3.1初次水补 19

5.3.2二次水补 21

5.4上底漆 21

5.4.1一次底漆 21

5.4.2二次底漆 22

5.5上面漆 23

5.5.1一次面漆 23

5.5.2 二次面漆 23

5.6上光油和消光漆 24

5.7抛光 25

5.8总装 26

小结 27

参考文献 28

致谢 29

第1章 绪论

随着社会的不断进步，人们对于购买的商品越来越追求个性化和定制化，汽车也不例外。但是现在汽车行业开发一款新车往往需要几年时间，且流水线式的生产模式也不能满足用户私人订制的需求，只能是大规模机械的生产一样的产品，这就造成了厂商无法及时响应用户的需求。怎样跟随时代潮流，快速满足用户需求，是一个企业长久生存必须考虑的问题。而要想低成本短时间内生产一辆汽车，在以前看来几乎是不可能的事情，但是随着3D打印技术以及个性化的涂装工艺的出现，这个问题似乎出现了解决的办法。

3D打印技术是一项快速成型技术，它可以将粉末状或者液体状的材料通过“打印”的方式加工成想要的零件^[1]。3D打印机可以生产任意形状的三维零部件。理论上只要打印机够大，就可以生产足够大的零件。而传统的生产模式是先制造模具，然后加工毛坯，之后进行各种切削加工，每个零部件从毛坯到成品少则一二十个工序，多则上百个，这就极大的增加了制造成本，且不可能随心所欲制造想要的各种形状的零件^[2]。而汽车的零部件大都是有着复杂曲面或者结构的零件，3D打印技术恰恰可以在这上面发挥自己得天独厚的优势，从而为汽车的私人订制提供了可能性^[3]。

涂装是汽车生产过程中的一个重要步骤。早期，涂装只是为了保护汽车表面和零部件不被腐蚀^[4]。但是随着社会的发展，现如今人们对于汽车的外观有了更加多样化的要求，不仅仅是汽车的外形，更包括汽车外表的颜色。可以看到，国外很早就放开了汽车的改装，人们可以随意变更汽车的颜色，可以添加想要的图案和形状^[5]。虽然国内并没有放开限制，但是要看到，这是未来的发展方向。汽车厂商的涂装生产线一般比较复杂，不适合用于个性化涂装，而社会上的改装店价格又比较贵，怎样简化生产工艺，降低成本是探索个性化涂装的一部分内容。

总之，汽车工业的发展方向一定会朝个性化的方向发展,本文将通过制作一辆概念模型车来探索3D打印技术和涂装工艺在个性化生产过程中的应用，以及如何实现降低成本并控制零件质量的目标。

1.13D打印技术

3D打印技术又被称为“增材制造技术”，最早是由美国麻省理工学院在上世纪九十年代发明的^[6]。它的原理是：将通过电脑软件设计的三维数字化模型导入到3D打印设备中，3D打印机中装有可用于粘结的金属或者塑料粉末材料，在电脑的控制下，一层一层将材料铺在面板上，同时将粘结剂喷在固定位置，将一部分材料粘接起来，这样叠加成为设计的三维物体^[7]。正是由于3D打印技术的独特成形原理，使得它在制造业领域掀起了一场化时代的革命^[8]。

目前3D打印技术已被广泛应用于珠宝，建筑，汽车，航空航天,时装等领域^[9]。近些年大多数科研院校对3D打印技术的研究多集中在材料库的拓展，成形过程的控制以及设备的更新换代上^[10]。然而由于成本和设备的限制，3D打印技术在汽车行业的应用主要集中在快速样件的开发，汽车模具复杂型腔的制造以及汽车零部件的轻量化制造上，并没有实现大规模的使用^[11]。但各大汽车厂商对该技术的投入却一直在增加，也证明该项技术确实是最有发展前景的技术，文本将通过对各种3D打印材料的对比，选择出适合用于模型制作的材料。

1.2汽车涂装

涂装是将涂料涂于被清洁的物体表面，经干燥成膜的一种工艺^[12]。汽车艺术涂装不仅仅起到对车身底盘和零部件的保护作用，更是一种汽车文化的表现形式。其最早起源于20世纪30年代在巴黎举行的世界第一场拉力赛车比赛，当时主要是以贴纸的形式，国内的汽车艺术涂装出现在20世纪80年代^[13]。目前，与欧美等发达国家相比，我国汽车涂装总体上已经和世界先进水平接轨但发展很不均衡，往往是最先进的涂装线和最落后的同时存在；就汽车涂装技术水平而言，独资和合资优于自主，轿车优于商用车、卡车和客车，整车优于总成和零部件；汽车涂装相关行业自主创新能力和水平比较落后^[14]。