汽車造型特征圓角在造型設(shè)計開發(fā)中的應(yīng)用

邢魚弟 周峰 姜成山

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 汽車特征圓角的定義與造型特征圓角的類別

1.1 汽車造型設(shè)計過程中特征圓角主要包括造型圓角與工程圓角兩類

造型圓角主要是體現(xiàn)造型意圖與價值取向的比例、情感等轉(zhuǎn)承關(guān)系的特征；（圖1）

工程圓角是由工程結(jié)構(gòu)、制造工藝、法規(guī)、材料和人機(jī)等產(chǎn)品應(yīng)用所決定的特征。（圖2）

2 汽車造型特征圓角的構(gòu)成因素分析

2.1 影響造型特征圓角視覺構(gòu)成的三要素分別為：弦長、半徑、夾角。

圖1

圖2

2.2 通過計算機(jī)三維輔助設(shè)計軟件，可以得出造型圓角特征表達(dá)與曲面之間的夾角、弦長、最小R值、連續(xù)性等相關(guān)。（圖3）改變其中任一條件，造型圓角特征外觀隨之變更為更清晰或減弱。這種變化特點(diǎn)能全面應(yīng)對汽車造型設(shè)計在不同部位的特征變化，滿足審美和產(chǎn)品應(yīng)用的需要。如（圖4）所示車身腰線后段特征的漸消是造型特征圓角要素變化的典型視覺體現(xiàn)。

圖3

3 汽車造型特征圓角在研發(fā)項(xiàng)目中的流程與方法

3.1 特征圓角的目標(biāo)設(shè)定

通過車型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對標(biāo)，結(jié)合設(shè)計意圖完成造型外飾特征圓角草版定義文件。（圖5）

圖4

圖5

3.2 由造型項(xiàng)目負(fù)責(zé)人組織車身、內(nèi)外飾、感知、尺寸和法規(guī)等區(qū)域責(zé)任工程師討論并認(rèn)可外飾特征圓角定義。

3.3 數(shù)字設(shè)計師按特征圓角定義目標(biāo)完成特征圓角數(shù)據(jù)設(shè)計發(fā)布給油泥模型區(qū)域進(jìn)行加工、制作。

3.4 造型區(qū)域組織車身、內(nèi)外飾、感知、尺寸和法規(guī)等區(qū)域相關(guān)工程師進(jìn)行校核、評審、確認(rèn)。

3.5 簽署發(fā)布《**項(xiàng)目特征圓角定義文件》，數(shù)據(jù)設(shè)計師按特征圓角定義值進(jìn)行逆向設(shè)計，提交至下游工程區(qū)域進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

3.6 數(shù)字、結(jié)構(gòu)和工藝工程師負(fù)責(zé)驗(yàn)證檢查特征圓角模具樣件掃描數(shù)據(jù)一致性，整理分析產(chǎn)品與設(shè)計數(shù)據(jù)的差異，并形成評價報告。

3.7 設(shè)計數(shù)據(jù)在項(xiàng)目結(jié)束后進(jìn)行數(shù)據(jù)庫歸檔。

4 造型特征圓角數(shù)據(jù)庫樣件開發(fā)

4.1 面對創(chuàng)新型產(chǎn)品造型設(shè)計開發(fā)的需求，不斷滿足設(shè)計團(tuán)隊在美學(xué)、功能、法規(guī)、人機(jī)等多方面的要求。造型特征圓角樣件數(shù)據(jù)庫的開發(fā)，是根據(jù)現(xiàn)有對標(biāo)數(shù)據(jù)庫的支撐對不同曲面夾角、圓角大小的數(shù)值方陣設(shè)計。（圖6、7）

圖6

圖7

4.2 造型特征圓角樣件涵蓋了汽車內(nèi)外飾造型特征圓角構(gòu)成的絕大多數(shù)參數(shù)狀態(tài)，可以極為方便的進(jìn)行設(shè)計與產(chǎn)品（樣車、對標(biāo)車）對比。提前打通造型設(shè)計師、數(shù)字設(shè)計師、結(jié)構(gòu)工程師的溝通障礙，提升造型設(shè)計開發(fā)效率與準(zhǔn)確性，達(dá)成設(shè)計目標(biāo)，保證交付物質(zhì)量。

4.3 鈑金造型特征圓角樣件開發(fā)驗(yàn)證

4.3.1 在某些造型特征條件下模具依據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)加工，可能因材料、工藝的原因不滿足造型設(shè)計意圖，導(dǎo)致產(chǎn)品視覺缺陷。

4.3.2 基于問題引入設(shè)計與產(chǎn)品一致性工作流程閉環(huán)（圖8）

4.3.3 分析圓角問題原因：一個圓角可以用兩側(cè)面的夾角、弦長、圓角半徑來測量。在實(shí)際零件中，無法找到準(zhǔn)確的圓角邊界線，造型圓角是等弦長變圓角，所以很難用上述3個指標(biāo)來衡量圓角質(zhì)量。（圖9）且零件在成形過程中存在減薄率，特別是圓角部位的減薄率會較高，也導(dǎo)致實(shí)際零件的特征圓角存在與設(shè)計意圖的偏差。

4.3.4 設(shè)計、評審造型特征線方案（圖10）體現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計需求。

4.3.5 采用三種不同設(shè)計加工方案驗(yàn)證樣件效果：

a)按照產(chǎn)品數(shù)模加工，即只考慮設(shè)計狀態(tài)。

b)采用零圓角工藝加工。對圓角較平緩的區(qū)域，可能會消褪的特征線由于幾何原因可能不會出現(xiàn)在零件上的特征線，采用零圓角的加工方式。

5 總結(jié)

本文通過造型特征圓角設(shè)計過程中出現(xiàn)的設(shè)計偏差現(xiàn)狀，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫、樣件庫、圓角定義標(biāo)準(zhǔn)一系列輸出，將特征圓角開發(fā)方法貫穿于整個造型設(shè)計項(xiàng)目過程。能夠提升設(shè)計感知質(zhì)量，優(yōu)化并解決造型工程在項(xiàng)目開發(fā)過程中的設(shè)計矛盾，提高設(shè)計效率，滿足產(chǎn)品研發(fā)的創(chuàng)新型要求。

圖8

圖9

圖10