《新能源汽车设计基础(第2版)》课件 第7章 产品造型设计

第7章产品造型设计7.1造型草图7.2效果图7.3整车主断面设计（典型断面）7.4油泥模型7.5CAS面及A面设计7.6CAS校核7.7铣削模型7.8色彩与纹理设计整车造型设计是一项重要的设计工作，与工程设计有很大的区别。造型设计简单来说就是美学设计，让产品给用户呈现一种美感的设计工作，给工程设计提供基础；而工程设计主要是根据造型设计方案将产品设计制造出来，两者侧重点不同。目前在行业内，各大汽车企业都很重视产品造型，纷纷建立自己的造型中心。很多造型中心与工程设计中心（一般称为汽车设计研究院或者技术中心）分开，有的造型中心甚至设置在国外。汽车造型工作一般由艺术家或者美术家完成，即造型设计师；汽车工程设计工作一般由工程师完成。图7-1产品透视图为了使量产汽车产品尽可能实现造型设计师的设计意图，在造型工作中，工程师需要给造型设计师输入（Input）产品尺寸、人机方案、功能配置、整车参考主断面等技术要求（见第八章）作为造型设计依据及参考，这个过程称为技术要求输入（Technology

Input-TI）；造型设计师需要与工程师进行持续研究与分析造型方案的可行性，包括工程设计可行性、制造工艺可行性、成本及周期可行性、法规可行性等多方面，才能最终输出（Output）可行的造型方案，这个过程称为可行性分析（FeasibilityCheck-FC）。技术要求输入TI和可行性分析FC这两个过程在整个造型工作工程中至关重要，会随着不同阶段的造型工作持续开展很多轮，一般会持续3-6个月，将会最终体现在量产产品的外形美观度（含内外饰）、产品成本、实用性、驾乘舒适性、使用便利性、售后维护性等多方面，直接影响产品的市场竞争力。7.1造型草图经过前期的产品定义、配置确认等工作后，就可以开始具体的产品设计了，首先需要大致确定产品的造型。产品造型通俗来讲就是汽车的外观、外形，包括大的形面、线条以及局部细节的处理。汽车的造型效果可以说是目前汽车各种评价指标中最重要的一项，也就是汽车的“颜值”。汽车造型效果是否能够得到用户的认可，关系到产品是否能获得成功。最初的造型工作从造型草图开始。目前行业内较多使用ALIAS软件来进行造型设计。7.1.1ALIAS软件介绍ALIAS（AutodeskAlias）是美国Autodesk公司旗下的计算机辅助设计软件（ComputerAidedDesign，即CAD。注：Autodesk公司旗下的另一款设计软件AUTOCAD只是CAD软件的一种，只是更广为人知），具有高自由度的曲面建模能力、实时渲染、材质和纹理应用等功能，可支持产品造型平面草图绘制、3D概念建模、高级曲面造型、可视化展示等造型设计工作。ALIAS软件广泛应用于汽车、航空航天、工业消费品等设计领域，也是目前汽车公司新产品开发中最为常用的造型设计软件。ALIAS软件界面7.1.2概念草图概念草图是造型设计师造型创意的最初表现形式。造型设计师根据产品定义的风格和整车尺寸比例，设计造型创意，纯手工绘制草图或者借助数位板等设备手绘草图。草图一般由粗略的线条组成，大致展现新产品的特征概念即可。草图尽管简单，但却是造型设计的精华，指导后续的造型详细设计。概念草图7.1.2草图更新随着工作的进行，造型设计师会对概念草图进行更新，以优化设计，得到最满意的设计效果。不同的草图，称为版本更新。一般会先设计几个概念草图，以备选择。每个不同的概念草图版本，都会进行更新。7.2效果图根据几个不同创意的概念草图以及配置表，可以进行下一步详细的效果图设计。效果图设计又分为外观效果图和内饰效果图两大部分，外观效果图尤其重要。7.2.1效果图设计根据概念草图及配置，在Alias软件中进行建模，把一些细节通过造型设计体现出来，然后通过软件的渲染等功能，将整体的造型效果展现出来，称为“效果图”。“效果图”能比较直观看到新产品的外观、内饰形状及风格，新产品量产后的效果就是类似于效果图所呈现的感官体验，让人可以提前看到了新产品状态，有的渲染效果很逼真。效果图7.2.2效果图评审之前提到，会设计几个不同的概念草图，用以备选。根据不同的概念草图来设计效果图，就会有几个不同的效果图。为了确定新产品的造型效果，需要组织效果图的评审。效果图的评审会邀请企业决策者、项目领导、各部门同事参加，评审时，会把效果图贴在墙上，对不同的效果图进行投票，选取一个大家都认可的一个效果图。有时在评审时，企业决策者或者项目领导会觉得不同的效果图之间有可以借鉴的设计元素或者有新的想法要求，这时需要造型设计师，根据评审意见，重新设计效果图并评审。经过多轮的评审，最终效果图一般由企业决策者确定。效果图渲染7.2.3AR/VR评审目前很多汽车企业的造型中心是独立的，与工程设计中心（即汽车工程研究院）在地理位置上是分开的，为了提高工作效率，迅速开展阶段性效果图评审及决策，往往会采用AR/VR技术进行远程或者线上评审，如图所示。

效果图VR评审AR（AugmentedReality，增强现实），如图所示，是一种将虚拟信息与现实世界相互融合的技术，把虚拟对象带入到现实世界中，通过听、看、触摸虚拟信息，来增强对物理世界的感知。它具有三大特征：虚实结合、实时交互、沉浸式体验。AR观赛功能VR（VirtualReality，虚拟现实），通过各种技术在计算机中创建一个虚拟世界，用户可以沉浸其中，使用视觉、听觉、触觉、嗅觉等感觉来感知这个虚拟世界，并能与其中的场景、物品、甚至虚拟人物等进行交互。虚拟现实（VR），看到的场景和人物全是假的，是把你的意识代入一个虚拟的世界。增强现实（AR），看到的场景和人物一部分是真一部分是假，是把虚拟的信息带入到现实世界中，VR设备如图所示。

VR设备（VR头盔、手柄）效果图确定后，为了使造型创意最大程度的呈现在量产产品上，后续的CAS面及油泥模型的设计需要参考整车典型断面，以满足工程设计的要求。整车典型断面主要是规定白车身及内外饰件的主要部位的结构形式、搭接关系、间隙设定、主要控制尺寸、生产工艺、人机工程、法规等各方面的信息，数量一般有50-80个左右。通过典型断面的分析，可以确定车身的主体结构，同时典型断面也是后期工程分析的重要基础。整车典型断面的数量及位置根据整车造型、配置，采用的结构形式和做典型断面阶段的不同也略有不同，可根据具体车型可适当调整，原则上要定义出所有主要部件的安装配合关系，定义各部分的典型结构，最终才能达到能够确定除局部过渡部分外的三维数模的效果。7.3整车主断面设计（典型断面）典型断面位置图剖切位置应选择在具有代表性的梁、柱、密封结构、附件安装结构和复杂搭接位置等处。如开闭件、灯具、车门的铰链、门锁、限位器安装处、A柱、B柱、C柱、上边梁、门槛、门框、顶棚等位置。由于车身的对称性，通常只做一侧断面，对称侧有与其不同处附加视图等特别说明。不同部位的典型断面通过不同的部位代号或者数字来表示，有时同一部位需要几个不同具体位置的断面来展现，需要在部位代号或者数字后加字母或者数字，比如上图中的01A和01B分别表示的就是前顶盖横梁Y0（Y坐标为0）处断面和前顶盖横梁遮阳板处断面。断面设计可参考博奇、A2mac1等竞品数据公司的逆向数据资源。博奇、A2mac1竞品数据7.4油泥模型为评估造型设计方案效果图的实际效果，造型设计师会进行油泥模型的制作。油泥是一种可塑性极强的工业黏土，主要用于雕塑、工艺品等的模型制作，具有久置不变质、可循环使用、不粘手、可精雕细啄的特点。7.4.1油泥模型制作油泥模型，是指根据一定的比例（目前行业内基本都采用1：1），通过油泥及辅助材料来制作车辆造型的模型。油泥模型因为造型效果好和表现真实而被广泛应用。分为外造型油泥模型和内造型油泥模型。制作油泥模型类似于一个雕塑作品的过程，由造型设计师手工完成。油泥与橡皮泥类似，但要求更高，主要成分是滑石粉、凡士林、工业用蜡等。首次制作油泥模型时，为方便工作，造型设计师可先根据整车基本参数及造型设计风格完成一个初版的CAS，先根据整车尺寸，搭建一个油泥的骨架，为使油泥模型与CAS数据一致，一般会将架子搭建在三坐标测量仪上；然后将油泥涂抹到木质或者钢制骨架上，利用铲子、刮片等工具对油泥进行塑造，边制作边通过三坐标测量仪核对模型及精细雕琢，慢慢完成汽车外形及内部造型模型。油泥模型加工及雕琢油泥模型7.4.1油泥模型制作按照1：1实际尺寸制作的油泥模型，可以搭配上实际的转向盘、轮胎、座椅等零件，以评价汽车整体内外造型的效果。对于不同阶段的油泥模型，通过扫描仪扫描生成的点云，制作成不同阶段的CAS面，用于可行性分析（FC）。多关节扫描仪和手持式扫描仪点云7.4.2油泥模型冻结内外造型油泥模型经过多次的评审以后，会形成一个最终版的造型效果，此时称为油泥模型冻结。对应冻结版的油泥模型，会有一版造型A面（即终版的CAS），此时造型设计工作也基本结束了，接下去主要是工程设计阶段。油泥模型冻结7.5CAS面及A面设计最终效果图确定后，需要将二维的效果图转化为三维的设计数据，即开始内外CAS面的设计。CAS（ConceptASurface）是指汽车初步造型面，有外造型和内造型之分；A面是指更为精细的造型面。CAS面在汽车造型A面发布之前，用于初步展示汽车内、外部造型的数字模型称为CAS面。CAS面主要是用于造型可研阶段进行法规要求、造型效果、工程设计、生产制造的校核以及油泥模型的制作。A面是造型设计完成的一个交付物，精度满足设计要求，用于产品造型设计冻结。7.5.1外CAS设计外造型的CAS称为外CAS，主要是指汽车整个外表面的造型。根据外造型的效果图，造型设计师根据产品定义和整车参数进行建模，此时的设计已经开始接合产品定义的要求进行设计，而不只是造型创意或者概念设计了。外CAS发布后，各专业部门要对外CAS进行工程设计、法规等方面的校核，确保造型符合设计要求。外CAS的设计会有几个过程，并会进行油泥模型（下文会做介绍）的制作，进过几轮评审，最后确认终版外造型。外CAS面7.5.2内CAS设计内造型的CAS称为内CAS，主要是指乘员舱内的造型。根据内造型的效果图，造型设计师同样进行建模，形成内CAS。内CAS发布后，各专业部门也要对内CAS进行工程设计、法规等方面的校核。内CAS的设计同样会有几个版本，并会进行油泥模型的制作及评审，最后确认终版内造型。内CAS面7.5.3A面设计A面是CAS面设计的产物，是造型设计的最终成果。CAS面达到A面的标准及通过造型评审后，A面就完成了。汽车设计曲面可以分为A、B、C三个级别。A级曲面，即A面，要求最高，影像评定不可以出现变异，对于车身来说，一般指车身外表可见件及内饰可见件，如顶盖，发动机罩外板，翼子板、保险杠及内饰仪表板等部件。B级是指地板等大型不可见件。C级主要是结构支撑件，如支架等。根据高等数学理论分析，

“点连续”是C类曲面，切线连续是B类曲面，曲率连续是A类曲面。点连续也称为G0连续；切线连续也称为G1连续；曲率连续也称为G2连续，将产生光滑的曲面。A面7.6CAS校核各阶段的内外CAS面及后期的A面都需要各专业工程师的校核，同时将校核结果与造型设计师一起讨论确认并制定修改方案，这个过程就是前文提到的可行性分析（FC）。参与校核的工程设计专业主要是总布置、车身及、内外饰、电器（含智能驾驶）、制造工艺等。由于造型工作主要涉及的主要是上部车体（含车身覆盖件、前后灯具、仪表台、座椅、内饰等），因此主要工作为下部车体（也称平台）的专业（如底盘、动力、三电等）参与较少。7.7铣削模型油泥模型完成后，可以很好的观察整车的造型效果。但是油泥模型不能移动，为了更好的展示和推广，汽车企业一般会制作1:1的铣削模型。7.7.1铣削模型介绍在油泥模型冻结以后，会有一版A面数据，将数据输入数控加工中心，就可以加工出汽车铣削模型。A面数据其实是一个三维模型，通过设计软件完成，目前汽车行业最常用的软件就是CATIA。在一些大型汽车展上，会见到一些概念车的模型，那些模型就是铣削模型。7.7.2铣削模型功能铣削模型可以更逼真的展示汽车造型效果，且便于运输，因此应用较多。一般主要是展现概念车的外形，有的车灯还能发亮一段时间；有时少数铣削模型具有内部结构，方便观众打开车门观察汽车内部。车展上的铣削模型7.8色彩与纹理设计油泥模型、CAS面及A面主要是设计产品的形面，汽车产品实际的色彩、表面观感需要进行专门的色彩与纹理设计。色彩与纹理设计缩写为CMF，C代表颜色（Colour），M代表材质（Material），F代表表面处理（Finishing）。颜色是人类感知视觉的基本元素，材质是产品的物理特性，表面处理是产品的视觉和触感效果。CMF设计将三者有机地融合在一起，在主要完成产品的美学功能外，同时也满足功能需要，使产品的性能和材料质感更好地结合，以提高产品的用户体验和市场竞争力。7.8色彩与纹理设计CMF设计有如下特点：1.与用户需求紧密相关。CMF设计是从用户角度出发的，旨在满足用户对美感和功能性的