汽车外饰正向CAS设计的要点及步骤

江淮汽车股份有限公司员工成长路径专业论文题目正向CAS设计的要点及相关步骤单位技术中心姓名黄健昆工号20060777晋升职级技术师指导教师徐志海日期2010年5月5日员工成长路径专业论文（技术类）1目录目录…………………………………………………………………………………1中文摘要……………………………………………………………………………2英文摘要……………………………………………………………………………31引言………………………………………………………………………………4正向CAS设计的必要性和可行性…………………………………………………42正向CAS设计的流程及原则……………………………………………………52.1正向CAS设计的流程…………………………………………………………52.1正向CAS设计的流程…………………………………………………………52.2正向CAS设计的原则…………………………………………………………63正向CAS设计的应用………………………………………结论…………………………………………………………………………………谢辞…………………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………指导教师评语………………………………………………………………………附录………………………………………………………………………………员工成长路径专业论文（技术类）2摘要：在汽车造型设计中数字化技术已经获得了广泛应用，相关学术文章也有不少，但是绝大多数是论述汽车逆向CAS设计的工作。本文有针对性地论述汽车正向CAS设计在造型设计阶段的应用，阐述了汽车正向CAS设计的必要性和可行性，并试图归纳汽车正向CAS设计的要点和相关步骤。关键词：正向CAS设计效果图特征线AliasStudio虚拟仿真样机员工成长路径专业论文（技术类）3Abstract:Thispaperfirstlypresentstheimportanceofoptimaldesigninthecarindustry,describesthefunction,compositionandclassificationofthesuspensionsandanalyzestheformof………………Keywords:CAScar_styleALIASstyling员工成长路径专业论文（技术类）41引言正向CAS设计的必要性和可行性早期的汽车造型设计基本上是按照一种线性的设计流程来进行的。从创意到物理模型、工程设计、产品设计基本都是通过手工来完成。没有仿真设备和软件，一直等到物理模型才能看到造型。近年来，低碳经济要求在制造出物理模型之前进行虚拟仿真样机展现、评审、分析；随着三维软件的广泛使用，汽车设计人员已经完全可以在制造出物理模型之前，通过三维数模对整车及零部件的造型、功能结构进行评审和模拟分析，从而使汽车的研发周期大大缩短，成本也大大降低，资源消耗也大幅降低。伴随着这一趋势，曲面建模也在经历着一场颠覆性的革命。与以往基于油泥模型的点云逆向的曲面建模不同，数字化环境下正向造型设计完全不依赖于实物的点云，所有的操作都将在计算机中依据二维效果图完成。目前它已经成为造型设计流程的一个重要阶段，大有将油泥模型阶段取而代之的趋势。这一阶段称作CAS阶段（CAS是ComputerAidStyle的缩写），三维设计师通过对效果图的理解以及和二维设计师的充分沟通，运用三维软件进行曲面建模，在电脑的显示器上把平面的效果图变成有三维立体空间感的数字模型（下文统称“虚拟仿真样机”），给评审者提供近乎真实的视觉效果，给相关的决策提供依据。与油泥模型相比，CAS数字模型的制作及评审成本更低，周期更短，精度更高，效果也更好。目前三维软件的集成功能越来越强大，可以渲染，可以绘制效果图，甚至可以插入图片。比如AutoDesk公司开发的AliasStudio。这就为汽车正向造型设计提供了软件支持。那么我们怎么利用“插入图片”这一技术来变革传统的曲面建模？这种变革称“正向CAS设计”。员工成长路径专业论文（技术类）52正向CAS设计的流程及原则2.1正向CAS设计的流程2.1.1研发中心造型设计流程经过这几年宾悦、同悦、和悦、悦悦等车型的研发，造型设计流程基本完善。图1为研发中心正向造型设计流程。图1从图中我们可以看出CAS模型阶段处于物理模型阶段之前。也就是说，先有虚拟仿真样机才有物理模型。2.1.2正向CAS设计流程经过M209、重卡、N721等车型的研发，正向CAS设计流程基本完善。图2试图归纳技术中心正向CAS设计流程。员工成长路径专业论文（技术类）6图22.2正向CAS设计的原则逆向CAS模型的面要求无限拟合点云；同样，正向CAS模型的造型要求无限拟合效果图。这是总原则，实现这个总原则有以下三个分原则：2.2.1CAS模型的神韵与效果图的神韵一样因为效果图是设计师把想象的造型及其阴影关系绘制在平面中，或多或少跟实物有一些偏差。所以，当遇到这种情况时，要保证CAS模型的神韵与效果图的神韵一样。2.2.2CAS模型的比例无限拟合效果图的比例在设计造型特征线、分缝线和零部件的时候，比例一致性及其重要，只有比例一致的时候才能保证CAS模型的神韵与效果图的神韵一样。员工成长路径专业论文（技术类）73数字化环境下汽车正向造型设计的应用3.1正向CAS设计的概述正向CAS设计是没有点云的情况下，根据效果图和设计师的要求在计算机中运用三维设计软件建立数字化虚拟仿真样机的模型。如果说汽车制造是一个很多部件组合起来的很复杂很繁琐的过程，那么CAS设计也是由很多曲面（部件）组合起来的很复杂很繁琐的过程。下文中以我公司的一款在研产品的外饰前脸造型改型设计实践为例，采用目前国内外汽车造型设计业界应用最为广泛的AliasStudio作为平台软件，详细论述汽车正向CAS设计的要点和步骤。3.2汽车正向造型设计的要点及其步骤3.2.1设计输入1、设计任务输入根据项目管理部的计划要求，开展**车型正向CAS设计。2、效果图输入根据多轮次公司领导的评审，最终确定一款造型效果图，有两幅图，分别为前45度视图、前视图。图片如下：图3图43、总布置输入必须有以下几个关键参数：1）、前悬长度输入：如果是新车型开发，需要提供总长总宽、白车身总高；坐标原点位置以及姿态角。2）、发动机舱需要的最小空间输入：提供一个“黑匣子”，该“黑匣子”包括车身所需要的尺寸。3）、关键断面输入。4）、灯具需要的最小空间输入、脱模角以及安装方向等。以上输入既需要数据输入也需要提供纸质签字报告。这样才能保证这些输入是严谨的，避免后期不必要地重复设计CAS模型。员工成长路径专业论文（技术类）8重点注意事项：1）、总布置必须牵头，把所有数据要求统一汇总后输入造型部。2）、数据之间不能有矛盾；否则题目无解。比如：发动机舱需要的最小空间不能与前悬长度相矛盾。3）、造型部收到输入，必须第一时间验证，确保题目有解；如果题目无解，立刻反馈，让结构工程师作出解释和更正输入。人员配备：结构工程师5-6名、造型总监1名图5Y=418mm截面线图6Y=705mm截面线3.2.2确定主辅视图纵观效果图中的45度视图与前视图，发现45度视图更全面地表达造型特征的相互关系；所以应该以45度视图为主，前视图为辅。重点注意事项：不要弄错了主辅视图，否则本末倒置。人员配备：效果图工程师1名、CAS工程师1名、造型总监1名。3.2.3识别造型特征及其关系需要与效果图设计师沟通，充分识别效果图造型特征及其关系。有以下几点：1、识别效果图的神韵：比例很协调、稳重中有轻盈、粗放中有纤细。2、关键造型特征线：从A柱两边的线条分别延伸到引擎盖以及翼子板上，形成凸形弧线与凹形弧线相呼应。3、呼应关系：1）格栅侧边界与引擎盖特征线几乎平行呼应；2）格栅上倾斜造型特征线与格栅侧边界平行呼应；3）保险杠倾斜特征线与引擎盖特征线几乎平行呼应；4）前大灯主体部分的边界近似平行四边形；5）雾灯侧面与前大灯侧面几乎平行呼应；6）保险杠的肩膀与侧面防擦条肩膀呼应；员工成长路径专业论文（技术类）97）中网侧边界与保险杠特征几乎平行呼应。重点注意事项：1、引擎盖特征线是决定全局的关键；2、保险杠肩膀与倾斜特征形成三面交汇；3、看似平行的边界几乎有微弱的“V”型夹角。人员配备：效果图工程师1名、CAS工程师2-3名、造型总监1名。3.2.4分工安排以及介入时间根据造型特征合理分工和确定介入的时间点，是提高效率的推手。分工安排如下：1、该CAS模型主工程师介入：因为引擎盖特征线是决定全局的，而且发动机舱的结构硬点已经布置好了，不可改变，所以引擎盖的大面和特征线必须首先建立。并且只能一个CAS工程师承担。2、CAS模型辅工程师介入：主工程师完成引擎盖的大面、特征线、与保险杠之间分缝线的设计后，辅工程师（1名）可以依此开展保险杠CAS模型建立。3、待主工程师确定灯具以及格栅的边界后，辅工程师（2名）可以介入，分别进行格栅以及灯具内部的CAS模型建立。4、待中网边界、雾灯边界确定后，可以再介入1名辅工程师设计中网以及雾灯格栅的内部细节。重点注意事项：1、引擎盖与保险杠之间的分缝线需要尽快确定。2、引擎盖特征线是决定全局的关键，而前大灯的造型好坏对整个CAS造型起重要作用。人员配备：效果图工程师1名、CAS工程师3-4名、造型总监1名。3.2.5大面设计及造型特征构建大面设计的合理性会直接影响造型和后面设计的工作量。造型特征构建的好不好会直接影响该虚拟仿真样机造型的神韵。次序如下：1、把透视的效果图导入软件AliasStudio2009的camera视图中。效果图中的有效部分尽量大，这样既保证有效部分都看见，并且造型特征最清晰。2、根据总布置的坐标原点的位置和总长总宽总高输入设计一个长方体。该长方体的就确定了该车的总体大小，原则上该车的部位不能超出该长方体的面。如图7、图8所示。3、设置zoom,使该长方体的广角和景深与效果图一致。4、设置BookMarks，记录该zoom广角和景深。记录与前45度视图对齐的视角为zoom1，如图9所示；记录与前视图对齐的视角为zoom2。5、构造关键Nurbs曲线和关键Nurbs曲面。CAS的关键Nurbs曲线和关键Nurbs曲面与汽车制造过程的关键生产线和关键模块相似。CAS设计过程中，构建漂亮的关键Nurbs曲线和关键Nurbs曲面会使整个过程事半功倍，反之，会使整个过程事倍功半。见图的Nurbs曲线的曲率。此正向CAS设计中，引擎盖上表面和翼子板上表面是关键Nurbs曲面。它们的型员工成长路径专业论文（技术类）10面以及关系如图10所示。6、确定关键造型特征线。在本案例中，引擎盖的造型特征线是关键。它不仅决定前格栅和前大灯的位置，而且决定保险杠造型特征线的位置，保险杠造型特征线又决定了前雾灯和中网的位置。此外，它的上端是顺着A柱内边线过来的，另一端根据它所在前视图的比例确定：约从侧面往中间走到1/4处的位置，这过程中随时用BookMarks回到zoom1或者zoom2，验证它是否都对齐，如果不能都对齐则需要权衡一下他们之间哪个位置的造型更优。这是无限拟合与权衡的过程。如图11、图12所示。这条关键造型特征线后，前格栅侧边界、前大灯内边界、保险杠造型特征线都可以根据它的位置以及比例关系确定。7、确定高光区域和斑马纹走势。保证高光区域和斑马纹走势合理。如图13、图14所示。8、合理处理面的搭接。造型特征决定大面的搭接，比如：保险杠三面交汇特征必须先接好倾斜面，后接肩膀面；前围红线倒角必须扎入倾斜面里，逐渐消失。如图15、图16所示。至此，大面及关键造型特征线设计完毕。如图17所示。重点注意事项：1、根据侧围以及不变动部分作为参考来调整zoom的广角和景深。2、一定要运用BookMarks，记录该zoom广角和景深。3、看似平行的线，一定要以不平行来制作；4、中间的线条最好往下走一些，略呈“U”型。5、逐渐展开或者逐渐收缩的线条，要用