汽車造型設(shè)計(jì)方法研究與微型轎車的設(shè)計(jì)開發(fā)

王鐸云

武威職業(yè)學(xué)院 甘肅省武威市 733000

1 我國汽車造型設(shè)計(jì)的發(fā)展變遷

20世紀(jì)八十年代改革開放以來，國際知名汽車品牌開始逐漸進(jìn)入中國市場，促使中國的汽車工業(yè)開始飛速發(fā)展。但是與國外成熟的汽車制造公司和設(shè)計(jì)公司相比，中國本土的汽車造型設(shè)計(jì)水平還存在著巨大差距。因此，國內(nèi)的汽車造型設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)模式：一是完全自主設(shè)計(jì)開發(fā)；二是模仿或引進(jìn)國外比較成熟的車型設(shè)計(jì)方案，通過一定的修改成為自己的設(shè)計(jì)；三是直接引進(jìn)國外設(shè)計(jì)生產(chǎn)的成熟車型。在國內(nèi)汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域，這三種模式一直處于并存且不斷發(fā)展的狀態(tài)。

目前，中國汽車產(chǎn)業(yè)中從事汽車造型設(shè)計(jì)的實(shí)體主要有四種：一是中國民族自主品牌，其中既有購買國外設(shè)計(jì)公司產(chǎn)品的外包模式，又有完全自主設(shè)計(jì)開發(fā)的模式，如吉利、奇瑞等；二是獨(dú)立的造型設(shè)計(jì)開發(fā)公司，如漢風(fēng)、同濟(jì)同捷等，這些公司主要為某些品牌的汽車設(shè)計(jì)出謀劃策，或直接參與設(shè)計(jì)；三是中外合資的設(shè)計(jì)中心，如一汽大眾，上海大眾等等；最后是一些高校與企業(yè)合作成立的研究基地，如武漢理工大學(xué)、重慶工學(xué)院、同濟(jì)大學(xué)等。

2 數(shù)字化汽車造型設(shè)計(jì)方法

2.1 CAX技術(shù)

CAX技術(shù)實(shí)際上是綜合多種多樣的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的統(tǒng)稱。其中，與汽車造型設(shè)計(jì)關(guān)系比較密切有計(jì)算機(jī)輔助造型（Computer Aided Shape，簡稱CAS）以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，簡稱CAD）兩種技術(shù)[1]。

汽車造型設(shè)計(jì)包括產(chǎn)品的概念、外形、布局以及草圖設(shè)計(jì)，需要提供設(shè)計(jì)的數(shù)字模型。但是，在汽車制造業(yè)逐漸數(shù)字化的背景下，只具備渲染效果圖進(jìn)行靜態(tài)展示功能的數(shù)字模型已經(jīng)不能滿足設(shè)計(jì)階段以及后續(xù)加工的需要。因此，CAD、CAS技術(shù)在幫助改進(jìn)傳統(tǒng)汽車造型設(shè)計(jì)流程中變得越來越重要。

通過CAD、CAS技術(shù)，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)階段可以利用3D數(shù)據(jù)加工設(shè)計(jì)模型，精確制作出符合原本設(shè)計(jì)意圖所表達(dá)的3D模型，并且能夠有效幫助后續(xù)加工流程的開展。目前，雖然世面上有許多為專業(yè)設(shè)計(jì)開發(fā)的三維軟件，但除了Alias Studio軟件外，絕大多數(shù)都不符合汽車造型設(shè)計(jì)的需要。因此，這款軟件也成為了國外汽車造型設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)軟件。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡稱VR）技術(shù)并不是一個(gè)新興的技術(shù)手段，早在20世紀(jì)九十年代初期，國外就有汽車制造商嘗試將其運(yùn)用在汽車造型設(shè)計(jì)上[2]。VR技術(shù)涉及到眾多不同學(xué)科和研究領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)知識(shí)，在誕生初期應(yīng)用還比較困難。不過在近年來，隨著以CAX為代表的科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，該技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于各大汽車企業(yè)的造型設(shè)計(jì)中，如著名的BMW、Audi、GM、Volkswagen、MG等汽車公司都在汽車造型設(shè)計(jì)中引入了VR技術(shù)，并且取得了令人滿意的成果。

目前，在汽車造型設(shè)計(jì)中應(yīng)用最廣泛的VR軟件是RTT。對(duì)于汽車造型設(shè)計(jì)來說，RTT軟件最大的優(yōu)勢在于強(qiáng)大的實(shí)時(shí)渲染功能。在設(shè)計(jì)前期初步確定造型方案或原有車型再設(shè)計(jì)、車燈等配飾方案評(píng)審方面，RTT軟件克服了傳統(tǒng)造型設(shè)計(jì)展示準(zhǔn)備時(shí)間長，展示效果不夠理想的缺點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)人員能夠高效地完成初步設(shè)計(jì)。而在開發(fā)階段，RTT軟件能夠在多套不同的設(shè)計(jì)方案（如車身顏色、材質(zhì)、輪轂設(shè)計(jì)等）之間切換進(jìn)行展示，方便評(píng)審人員進(jìn)行對(duì)比研究，從而更有效率地確定最終設(shè)計(jì)方案。此外，VR技術(shù)的應(yīng)用還能幫助設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中與競爭車型或原有車型之間進(jìn)行比對(duì)，調(diào)整設(shè)計(jì)思路。

2.3 快速成型與CNC加工技術(shù)

傳統(tǒng)的汽車造型設(shè)計(jì)中，手工制作油泥模型耗時(shí)較長，且無法反復(fù)對(duì)模型進(jìn)行修改，對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量產(chǎn)生了很大的影響。因此，汽車公司開始在造型設(shè)計(jì)過程中引入信息化造型技術(shù)，以縮短模型制作時(shí)間，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。目前，快速加工汽車造型模型主要有兩種方法：CNC數(shù)控技術(shù)以及快速成型。

在汽車造型設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師在完成設(shè)計(jì)草圖后，通過Alias Studio構(gòu)建一個(gè)簡單的數(shù)學(xué)模型，借助CNC加工技術(shù)在銑床上銑出一個(gè)油泥模型，加工人員對(duì)油泥模型進(jìn)行少量精刮處理就可以完成初步的實(shí)體油泥模型，大大縮短了以往手工制造油泥模型的時(shí)間，設(shè)計(jì)師也可以在這個(gè)模型的基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行嘗試和修改。若設(shè)計(jì)方案需要大幅度修改，加工人員也可以利用數(shù)控銑床對(duì)模型進(jìn)行局部修改，修改速度以及精度比起手工制作都得到了較大幅度的提高。

快速成型技術(shù)是近幾年來才開始出現(xiàn)的一種新興制作技術(shù)，與計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)以及激光、材料科學(xué)、精密機(jī)械等高精技術(shù)手段關(guān)系非常密切[3]。對(duì)于汽車造型設(shè)計(jì)來說，復(fù)雜且細(xì)節(jié)要求較高的小部件，如車燈、格柵等小部件用CNC加工的方式無法滿足細(xì)節(jié)的需要，而快速成型技術(shù)不僅可以滿足設(shè)計(jì)師單部件外觀以及安裝在模型上整體外觀的評(píng)審，也能滿足其他部門對(duì)設(shè)計(jì)方案性能的考察要求。例如，試驗(yàn)部門可以測試格柵設(shè)計(jì)方案的進(jìn)氣量，計(jì)算設(shè)計(jì)方案是否能否達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)要求。

3 微型轎車設(shè)計(jì)流程分析

3.1 市場調(diào)查和市場定位分析

汽車造型設(shè)計(jì)的最終目的是要向市場推廣，面向廣大消費(fèi)者。因此，在設(shè)計(jì)階段開始之前進(jìn)行市場調(diào)研工作，針對(duì)性地制定設(shè)計(jì)方案基本方向就顯得十分重要了。市場調(diào)查主要包括目標(biāo)客戶群、目標(biāo)客戶群預(yù)期價(jià)位區(qū)間、流行元素、主要競爭對(duì)手等，有助于使設(shè)計(jì)方案更符合目標(biāo)客戶群的要求。設(shè)計(jì)師在這個(gè)階段也可以明確設(shè)計(jì)方案基本的風(fēng)格與功能設(shè)計(jì)思路，把握好整體設(shè)計(jì)方向。

除此之外，市場調(diào)研中對(duì)主要競爭對(duì)手的分析也十分重要。設(shè)計(jì)師需要系統(tǒng)、仔細(xì)地分析它們的造型和設(shè)計(jì)思路，分析設(shè)計(jì)上的優(yōu)點(diǎn)與不足，針對(duì)這些問題在設(shè)計(jì)方案中做到有的放矢。

3.2 概念（Concept）階段

在經(jīng)過市場調(diào)研階段后，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)風(fēng)格與設(shè)計(jì)方向已經(jīng)基本確定下來了，此時(shí)設(shè)計(jì)部門需要與其他部門進(jìn)行協(xié)商，討論具體設(shè)計(jì)開發(fā)中的要求，例如底盤的尺寸等。概念階段總體上是承接上下兩個(gè)設(shè)計(jì)階段的過程，探討設(shè)計(jì)方案的可行性。

3.3 設(shè)計(jì)階段

設(shè)計(jì)階段主要由三個(gè)不同的設(shè)計(jì)部門完成，分別是外形設(shè)計(jì)部門、內(nèi)飾設(shè)計(jì)部門以及色彩設(shè)計(jì)部門。在這個(gè)階段，外形設(shè)計(jì)是最重要的設(shè)計(jì)部分，對(duì)整個(gè)造型設(shè)計(jì)過程都起到了決定性的作用。外形設(shè)計(jì)師需要通過前期的創(chuàng)意草圖、效果圖以及三維模型、小比例油泥模型等設(shè)計(jì)初步的造型方案，經(jīng)過多重審核最終選擇一套方案制作成1：1的油泥模型。在1：1油泥模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)部門與工程部門合作，完成輪轂、車燈等細(xì)節(jié)部分的設(shè)計(jì)。至此，整個(gè)微型轎車的造型設(shè)計(jì)階段才算全部完成。

綜上所述，我國微型汽車造型設(shè)計(jì)起步較晚，在設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)方法上與國際先進(jìn)的汽車企業(yè)還有著不小的差距。因此，汽車造型設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，引進(jìn)設(shè)計(jì)軟件，提高數(shù)字信息化汽車造型設(shè)計(jì)水平，早日追上國際一流水準(zhǔn)。