基于典型断面的汽车造型可行性分析方法

肖晟

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

0 引言

汽车造型可行性分析涉及到的系统有总布置、白车身、内外饰、附件、动力系统和智能驾驶等[1]，而断面就是这些工程系统之间交流的语言。通常整车典型断面数量在30个左右，但在前期对于造型可行性分析的关键断面，只需要其中的14个。完整的造型开发流程会设计3轮CAS面以及2～3轮A级曲面，在CAS初期将人力投入到这些关键断面绘制，可以提早锁定90%以上的造型相关边界，避免这些重大问题遗留到A面阶段。本将按照车头、车侧和车尾的顺序梳理与外观造型强相关的工程断面并阐述分析要点。需要说明的是，本文中所有断面仅为示意作用，与文中车型图片或任何量产车型结构无关；断面编号各主机厂的标准可能不同，本文中的编号仅供参考。

1 前脸造型

从前保险杠至A柱落点之间的区域，对造型设计边界有重要影响的断面有BO01、BO02、BO03和BO04。各断面位置如图1所示。

图1 前部断面编号

1.1 发动机盖锁区域断面（BO01）

BO01断面对于造型的发动机盖高度有决定性作用（图2）。机盖的高度是造型Y0姿态、比例的重点，可以影响整车的设计风格。应在第一轮CAS面设计阶段，与工程部门确认发动机盖可行的高度范围。BO01断面包含的重要信息有：①前端框架高度与发动机盖锁布置位置；②发动机盖分缝位置；③机舱覆盖件搭接位置信息[2]。

图2 BO01断面

造型可行性分析要点如下：①校核发动机盖边界设计的可行性。根据前端框架高度判断发动机盖锁和锁钩的位置，如果锁钩能够以可行的结构断面连接到造型面的发动机盖边缘，无明显干涉和结构错误，则可以判断发动机盖造型可行。②校核前保险杠边界与机舱覆盖件的搭接可行性。机舱覆盖件安装在前端框架上方，其向前延伸出的型面若能够搭接到前保险杆的设计边界，则可以判断造型边界可行。

1.2 前保险杠底部区域断面（BO04）

BO04断面限制前保险杠底部的高度（图3），对前脸整体比例、姿态有明显影响。其绘制的基准是接近角的目标设定值，应在第一轮CAS与工程师沟通确认。BO04断面包含的重要信息有：①基于总布置通过性要求，包含地面线、接近角；②前端框架下边缘位置；③防撞梁位置、防撞梁泡沫厚度和小腿保护梁位置。

图3 BO04断面

造型可行性分析要点如下：①校核造型面是否满足接近角性能目标，同时检查前端框架下边缘是否超出接近角限制；②校核造型面与防撞梁、小腿梁是否预留了足够的安全间隙和泡沫块设计空间。

1.3 雨刮盖板及C点区域断面（BO02）

BO02断面体现C点位置（图4），即发动机盖末端与前挡风玻璃底部的交点。C点Z向高度和X向位移，决定了造型Y0比例姿态及视觉重心，同时影响车内X向空间布置，对车型定位是运动风格还是大乘坐空间有关键影响，应在第一轮CAS开始设计之前输入到造型。BO02断面包含的重要信息有：①基于平台架构的防火墙布置位置，C点位置带宽；②总布置下视野设定范围；③内饰仪表台布置高度、前除霜风道布置位置。

图4 BO02断面

造型可行性分析要点如下：①分析发动机盖的后边缘高度是否合理。基于总布置下视野线校核，通常要求发动机盖高度不能超过下视野，避免驾驶员看到机舱内部。②分析前挡风玻璃落点位置。结合防火墙位置判断前挡风玻璃是否能够以可行的结构断面连接固定到白车身，无明显干涉和结构错误。③分析空调主机（HVAC）与前除霜风道的布置是否可行。基于造型前挡风玻璃的设计位置，反推除霜风道，如果能正常连接到HVAC并且满足出风性能需求，则认为造型可行。

1.4 顶棚、前箱灯位置断面（BO03）

BO03断面对前挡风玻璃的倾角、车高有关键影响。在总布置人体硬点已确定的情况下，通过头部运动空间的设定目标可以判断出造型面的高度，通常需要在Y0位置以及H点位置做2个断面（图5），应在第一轮CAS进行校核。BO03断面包含的重要信息有：①总布置的前上视野要求；②遮阳板与头部包络间隙；③前箱灯的布置空间。

图5 BO03断面

造型可行性分析要点如下：①分析前挡风玻璃与顶盖的分缝位置可行性。由于人体为硬点，应基于头部包络和上视野限制布置，顶棚边界、遮阳板运动与头部包络不宜过近或干涉，进而推导出前横梁应处的位置，判断造型面是否与前横梁能够匹配。②分析前箱灯的布置是否合理，箱灯布置后顶棚的边界是否超过上视野线限制。③校核头部空间是否满足设定目标。基于造型面布置完成结构后，检查结构边界与头部包络之间的距离是否符合定义。

2 侧面造型

从A柱落点到C柱末端位置，对造型设计边界有重要影响的断面有SL11、SL35、SL47、SL19、SL28、SL32、SL20、SL29、SL33、SL26和SL27[3]，位置如图6所示。

图6 侧面断面编号

2.1 轮眉区域断面（SL11和SL35）

SL11和SL35断面体现轮眉与轮胎的位置关系（图7）。轮眉与轮胎的Z向间隙越小、轮胎Y向越靠外，造型外观上感知车辆的姿态越稳重和高级，所以外观设计需要尽量减小Z向的间隙值和轮胎内陷轮眉的Y向值。由于前轮包含转向包络，而后轮仅垂直方向跳动，前轮眉满足要求后，后轮眉如果跟随前轮眉间隙设计，一般情况下可以满足需求。因此通常以前轮为主要校核点，SL11断面应在第一轮CAS设计开始之前输入造型。SL11和SL35断面包含的重要信息有：①前后轮胎跳动包络；②轮眉钣金包边或轮眉护板的断面形式。

图7 SL11断面

造型可行性分析要点如下：①校核轮眉边界与轮胎包络的安全距离是否符合设定值；②轮眉结构是否尽量压缩断面以尽量减小轮眉与轮胎的间隙。

2.2 A柱障碍角位置断面（SL47）

SL47断面表达A柱截面的大小（图8）。A柱障碍角对A柱的X向前后位置有较大影响，A柱越靠近人体，A柱障碍角会越大。A柱障碍角还会影响A柱外饰、内饰的粗细，应在第一轮到第二轮CAS面设计时间内解决。SL47断面包含的重要信息有：①A柱障碍角设定目标范围；②A柱腔体截面、护板安装空间。

图8 SL47断面

造型可行性分析要点如下：①分析造型A柱位置是否满足A柱障碍角要求，至少应该满足视野法规；②分析A柱腔体截面设计是否合理，避免腔体过大或安装空间冗余导致的视野性能减弱和造型不合理。

2.3 头部空间相关断面（SL19、SL28和SL32）

SL19、SL28和SL32这3个断面结构相似（图9），分别体现前、中、后3排乘客的头部空间与造型面的关系，中间包含了多个系统的设计边界，设计周期长。如果发生变更，将影响侧面玻璃型面和顶盖型面，导致造型CAS大面积重做，对项目设计进度有极大影响。因此需要尽早开展造型面的头部空间校核并锁定边界，在第一轮CAS研讨清楚。这3个断面包含的关键信息有：①根据车型性能目标设定的头部包络和头空限制边界[4]；②顶棚结构、天窗结构形式、车身腔体设计、侧气帘、线束、管路、拉手布置等结构信息。

图9 SL19、SL28和SL32断面

造型可行性分析要点如下：①分析头部空间。基于侧向头空和垂直方向头空，做出结构布置断面，检查A面边界是否与结构布置断面产生干涉。②分析结构断面合理性。检查结构布置是否产生空间浪费，安全距离是否冗余。应将结构空间尽量压缩，布置紧凑，以增大头部空间和保证造型比例美观。

2.4 水切、肩部空间相关断面（SL20、SL29和SL33）

SL20、SL29和SL33这3个断面分别对应前、中、后排乘客的肩部空间与内饰护板的关系（图10），对侧面玻璃位置有关键影响。如果发生变更，将导致整个侧面造型数据重建，影响项目进度，因此需在CAS设计开始前输入此边界。这3个断面包含的关键信息：①根据车型性能目标设定的肩部空间限制边界；②门钣金腔体空间与内饰护板安装空间；③水切断面形式。

图10 SL20断面

造型可行性分析要点如下：①校核肩部空间。基于肩部空间限制绘制内饰护板位置，推导出玻璃面的位置，并检查是否超出造型的玻璃面。②分析结构断面合理性，检查护板的安装结构和钣金腔体的截面大小，是否产生空间浪费，应尽量保证乘坐空间和造型比例。

2.5 边梁、侧裙板区域断面（SL26、SL27）

SL26和SL27断面的对应前门和后门门槛处的结构形式（图11）。不同的门饰板或裙板安装结构会对造型裙边的边界产生影响，应在第一轮CAS至第二轮CAS之间，造型确认裙板方案后尽快进行校核。这2个断面包含的关键信息有：①车身侧边梁的位置；②车门结构形式；③内饰护板、门槛位置和臀部空间。

图11 SL26断面

造型可行性分析要点如下：①门护板、裙板造型面与结构布置空间。应优先讨论确定门外板结构形式，即有裙板设计，或是无裙板设计（门缝延伸到底部）；然后根据确定的结构形式，检查造型面是否与侧边梁预留了足够的结构空间。②内饰门槛与门护板的搭配关系。主要用于指导内饰设计边界，检查成员臀部空间是否符合性能目标。

3 尾部造型

C柱位置以后区域，对造型边界有重要影响的断面有：SL38、SL43、RB01、RB02和RB03，位置如图12所示。

图12 尾部断面编号

3.1 D柱区域汽撑杆位置断面（SL38）

SL38断面对尾部轮廓比例在Y方向有重要影响（图13），同时也会影响侧窗玻璃弧度，导致整个侧面变更，应在第一轮CAS到第二轮CAS期间研讨清楚。SL38断面包含的关键信息有：①D柱腔体截面及尾门撑杆的布置空间；②后侧视野限制边界。

图13 SL38断面

造型可行性分析要点如下：①尾门撑杆布置可行性。分析撑杆布置空间是否与造型A面产生干涉，是否影响D柱腔体设计。②后侧方视野。根据布置断面检查后侧方视野是否满足目标值以及法规。

3.2 尾门开口边界断面（SL43）

SL43断面主要表达尾门开口的宽度性能目标（图14），并依据止口位置推断尾门分缝的位置。由于尾门分缝位置将影响尾部宽度和尾灯的分件比例，应重点关注避免影响尾灯设计进度，在第一轮CAS到第二轮CAS期间研讨清楚。SL43断面包含的关键信息有：①尾门开口限制面；②尾门分缝位置。

图14 SL43断面

造型可行性分析要点：造型尾门分缝位置是否满足尾门的开口宽度目标。

3.3 尾门顶部断面（RB01）

RB01断面对造型Y0有关键影响（图15），甚至决定了车型的定位。设计师通常希望汽车尾部下溜以利于造型美观性和风阻，但内部又需要保证乘客的头部空间，涉及多部门的分析校核。因此需要提前组织分析，在第一轮CAS时将设计边界锁定以确定整车风格。RB01断面包含的关键信息有：①头部空间目标值设定包络；②天窗、顶棚结构形式；③天线安装位置；④尾门铰链位置和尾门分缝位置；⑤尾翼结构形式，尾门上部腔体断面；⑥后上视野目标值限制面，尾门护板结构空间，线束布置空间；⑦高位制动灯结构形式。

图15 RB01断面

造型可行性分析要点如下：①分析造型面的高度可行性。根据头部空间目标值布置顶棚截面后，判断所需空间是否与造型面干涉。②分析尾门分缝位置。根据尾门开起包络，铰链布置空间和头部空间，推导出尾门分缝应处的位置。③分析顶棚尾部型面高度合理性。根据后上视野限制边界，布置内饰护板、高位制动灯和尾翼，并检查是否与造型面有干涉。

3.4 尾窗下边界断面（RB02）

RB02断面用于判断尾窗底部的边界位置（图16），影响尾部造型的纵向视觉比例关系，同时影响尾灯的高度位置，应在第一轮CAS到第二轮CAS期间研讨清楚。RB02断面包含的关键信息有：①后下视野目标值边界；②后雨刮安装位置，内饰护板边界；③尾窗下边界。

图16 RB02断面

造型可行性分析要点如下：检查造型后挡风玻璃下边界可行性，根据后雨刮、内饰护板布置位置，检查造型面的后挡玻璃边界是否满足后下视野的目标值。

3.5 后保险杠底部边界断面（RB03）

RB03断面用于判断造型面的后保险杠下边界位置（图17），以及后悬长度边界，应在CAS设计开始之前就输入造型。RB03断面包含的关键信息有：①离去角目标值边界；②后防撞梁位置；③尾门槛高度和尾门分缝位置。

造型可行性分析要点如下：①检查造型面的通过性是否符合目标值；②检查后防撞梁布置空间是否与造型面干涉；③校核尾门分缝位置。后门槛高度涉及人机便利性，由性能目标值提供，依据此边界推导出外饰尾门分缝，并检查造型面是否符合结构边界。

图17 RB03断面

4 结束语

本文提炼出的14处关键断面，旨在提高造型开发项目的工程可行性分析效率。造型项目经理或数模设计主管应在设计前期的相应阶段，向工程提出这些断面的优先绘制需求，并组织断面合理性的研讨[5]。为了保证项目进度，应避免将这些关键断面的争议问题遗留到项目后期，导致引起大面积的设计变更。

需要注意的是，造型可行性分析的前提和宗旨，是保证造型意图的落地，而不是简单地通过更改造型来满足工程要求。良好的产品设计应在造型美观性和产品性能之间取得平衡，工程师和设计师都需要为客户对于外观品质的需求做出努力。