汽车造型特征圆角在造型设计开发中的应用

邢鱼弟　周峰　姜成山

摘 要：汽车造型设计在现有的车型条件下，比例、线条研究对整车审美甚至品牌的影响变得越来越重。产业现状在线条选择、过渡、实现等方面缺乏可供研究参考的经验库及实体库。造型特征圆角应用型研究可满足汽车设计美学和汽车工程的需求，并对造型设计趋势提供可预见性的支撑。

关键词：造型;特征;圆角

1 汽车特征圆角的定义与造型特征圆角的类别

1.1 汽车造型设计过程中特征圆角主要包括造型圆角与工程圆角两类

造型圆角主要是体现造型意图与价值取向的比例、情感等转承关系的特征;（图1）

工程圆角是由工程结构、制造工艺、法规、材料和人机等产品应用所决定的特征。（图2）

2 汽车造型特征圆角的构成因素分析

2.1 影响造型特征圆角视觉构成的三要素分别为：弦长、半径、夹角。

2.2 通过计算机三维辅助设计软件，可以得出造型圆角特征表达与曲面之间的夹角、弦长、最小R值、连续性等相关。（图3）改变其中任一条件，造型圆角特征外观随之变更为更清晰或减弱。这种变化特点能全面应对汽车造型设计在不同部位的特征变化，满足审美和产品应用的需要。如（图4）所示车身腰线后段特征的渐消是造型特征圆角要素变化的典型视觉体现。

3 汽车造型特征圆角在研发项目中的流程与方法

3.1 特征圆角的目标设定

通过车型数据库进行对标，结合设计意图完成造型外饰特征圆角草版定义文件。（图5）

3.2 由造型项目负责人组织车身、内外饰、感知、尺寸和法规等区域责任工程师讨论并认可外饰特征圆角定义。

3.3 数字设计师按特征圆角定义目标完成特征圆角数据设计发布给油泥模型区域进行加工、制作。

3.4 造型区域组织车身、内外饰、感知、尺寸和法规等区域相关工程师进行校核、评审、确认。

3.5 签署发布《**项目特征圆角定义文件》，数据设计师按特征圆角定义值进行逆向设计，提交至下游工程区域进行结构设计。

3.6 数字、结构和工艺工程师负责验证检查特征圆角模具样件扫描数据一致性，整理分析产品与设计数据的差异，并形成评价报告。

3.7 设计数据在项目结束后进行数据库归档。

4 造型特征圆角数据库样件开发

4.1 面对创新型产品造型设计开发的需求，不断满足设计团队在美学、功能、法规、人机等多方面的要求。造型特征圆角样件数据库的开发，是根据现有对标数据库的支撑对不同曲面夹角、圆角大小的数值方阵设计。（图6、7）

4.2 造型特征圆角样件涵盖了汽车内外饰造型特征圆角构成的绝大多数参数状态，可以极为方便的进行设计与产品（样车、对标车）对比。提前打通造型设计师、数字设计师、结构工程师的沟通障碍，提升造型设计开发效率与准确性，达成设计目标，保证交付物质量。

4.3 钣金造型特征圆角样件开发验证

4.3.1 在某些造型特征条件下模具依据产品数据加工，可能因材料、工艺的原因不满足造型设计意图，导致产品视觉缺陷。

4.3.2 基于问题引入设计与产品一致性工作流程闭环（图8）

4.3.3 分析圆角问题原因：一个圆角可以用两侧面的夹角、弦长、圆角半径来测量。在实际零件中，无法找到准确的圆角边界线，造型圆角是等弦长变圆角，所以很难用上述3个指标来衡量圆角质量。（圖9）且零件在成形过程中存在减薄率，特别是圆角部位的减薄率会较高，也导致实际零件的特征圆角存在与设计意图的偏差。

4.3.4 设计、评审造型特征线方案（图10）体现创新设计需求。

4.3.5 采用三种不同设计加工方案验证样件效果：

a）按照产品数模加工，即只考虑设计状态。

b）采用零圆角工艺加工。对圆角较平缓的区域，可能会消褪的特征线由于几何原因可能不会出现在零件上的特征线，采用零圆角的加工方式。

5 总结

本文通过造型特征圆角设计过程中出现的设计偏差现状，进行数据库、样件库、圆角定义标准一系列输出，将特征圆角开发方法贯穿于整个造型设计项目过程。能够提升设计感知质量，优化并解决造型工程在项目开发过程中的设计矛盾，提高设计效率，满足产品研发的创新型要求。

参考文献：

[1]谢龙汉，廖兵.CATIA建模教程（六）——曲面圆角在曲面造型中的应用[J].CAD/CAM与制造业信息化.2017.03.

[2]吴怀军，孙家广，杨长.基于NURBS的多面体圆角过渡算法[J].发清华大学学报（自然科学版）.1997.07.

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