ALIAS軟件在汽車外飾零部件造型中的運用

易于新

【摘 要】隨著消費者對汽車造型需求的不斷變化，汽車造型設計流程逐步演化為以CAD等數字工具為中心的流程。ALIAS因其出色的NURBS建模能力，在汽車設計中發揮著至關重要的作用。文章列舉了ALIAS軟件的使用方法，并結合東風柳州汽車有限公司某車型格柵設計中出現的一些問題案例對格柵設計要點進行了介紹，為ALIAS軟件在汽車外飾零部件設計的運用提供借鑒與幫助。

【關鍵詞】ALIAS；造型；格柵

【中圖分類號】U469.72 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）02-0096-04

1 汽車造型簡介

汽車的外觀造型一直是吸引銷售者購買的重要因素，汽車產品這種“外觀決定購買”的現象逐漸超過其他工業商品，而且這種傾向正呈逐年上升的趨勢。隨著消費者需求的多樣化，用戶對造型的關注程度不斷增大，高品質、時代感強（由汽車造型帶給人的直觀感受）成為消費者選購汽車的重要因素。如何順應消費者的需求，快速開發出理想的車輛外觀造型，是各個汽車廠商面臨的挑戰。然而，通常車型的開發需要3年的時間，因此為了不錯過市場，縮短開發周期成為汽車生產廠商必然的選擇。在這樣的形勢下，各公司采取了眾多措施縮短開發周期。為了提高與設計同時進行的造型具體化（模型制作及圖形顯示）的效率，從原來的以實體模型為中心的開發流程轉變為采用CAD等數字工具，形成以數字模型為中心的開發流程。

CAD的全稱為計算機輔助設計，指的是利用計算機軟件進行數字模型設計。目前，汽車行業的造型設計主要使用ALIAS，其全名是Autodesk Alias Studio Tools，它建立在為工業設計流程服務的基礎上，從概念草圖到概念模型，從二維三維交互技術到虛擬評審，從精準數字模型到傳遞至下游工程軟件進行結構設計，涵蓋了工業設計流程的每個環節。ALIAS的優勢如下：{1}有曲面設計的高自由度；{2}使用與下游工程軟件（CATIA，UG）通用的Nurbs算法（Nurbs指的是軟件中進行建模的曲線和曲面的表達法），因此它可以與下游CAD軟件進行數據傳輸。ALIAS巧妙地將藝術和工程連接起來，使設計、創意、生產一元化，成為全球工業設計師的設計利器。那么，我們在汽車造型設計中該如何運用ALIAS，在實際過程中又該注意哪些問題？本文結合工作實踐對這一問題展開探討。

2 ALIAS軟件在汽車外飾零部件造型中的運用

2.1 ALIAS軟件在汽車外飾零部件造型中的運用原則

2.1.1 工作流程

傳統的工業產品設計流程：造型規劃—先行造型—生產造型。造型規劃階段，領導層明確產品的商品性能及市場定位。先行造型階段，以造型規劃為基礎，提出造型創意解決方案。生產造型階段，解決造型方向后，開始啟動以生產和銷售為目的的準備工作。與其他工業產品相比，汽車造型設計開發周期長、投資較大、使用范圍廣且條件苛刻。但汽車造型的開發也是在這個大的框架下運作的，其中造型階段的數字模型的設計工作主要由ALIAS軟件承擔。

2.1.2 造型原則

（1）韻律美，造型表面的光影講究平順、過渡自然。曲面控制點排列工整美觀，不能有突變等影響曲面質量的問題（如圖1所示）。

（2）簡約美，當一個NURBS曲面可以用One Span表達出的時候，堅決不要過多的Span；一個特征在可以用單曲面表達出的時候，也不要使用過多的曲面。

（3）造型意圖完整性，很多曲面設計師都存在一個誤區，他們太在意精簡原則，總想把模型做得盡量精簡，甚至不惜犧牲造型。要知道，曲面工程師應該首先滿足造型，在造型完美的基礎上再談精簡。

（4）有先有后。在幾個曲面交匯的地方，需要設計師判斷出倒角的先后順序。不同的順序，造型效果也不一樣（如圖2所示）。

2.2 ALIAS軟件模塊介紹（如圖3所示）

（1）工具盤。工具盤是ALIAS軟件中使用頻率最高的模塊，大部分的工具都在工具盤內。

（2）工具架。工具架用于放置常用工具，可按照本人操作習慣來配置自己的工具組合，以提高工作效率。

（3）菜單欄。菜單欄是軟件系統功能的一部分，包含文件操作、編輯、布局、界面、層編輯和系統參數設定等菜單。

（4）控制面板。控制面板可以對操作對象進行編輯，在不同的工作環境下有不同的控制面板選項。

（5）軟件工作窗口。軟件工作窗口是執行建模、設定材質、渲染等操作命令的區域。

（6）命令行。進行具體操作時，命令行有相關命令的提示。

3 通過項目解析ALIAS軟件在汽車外飾零部件造型中的運用

本文以東風柳州汽車有限公司研發的一款產品（某年度車型）的外飾前格柵設計為實例，詳細介紹ALIAS軟件在汽車外飾零部件造型中的運用。

3.1 數字模型設計前的準備工作

前期的準備工作包括軟件的設置和設計輸入。

3.1.1 軟件設置

（1）ALIAS軟件非常人性化，除了默認的設置以外，曲面設計師還可以依照自己的喜好和習慣設置一套自己的界面，它包括自定義工具架和自定義快捷鍵。設計師使用自己熟悉的界面與快捷鍵，可以大大提高工作效率。

（2）設置與CAD系統匹配的工作環境。請參見“Preferences”>“Construction Option”的“Construction Presets”部分。

3.1.2 設計輸入

設計輸入包括效果圖輸入和總布置輸入，兩者必不可少。

（1）效果圖。效果圖能告訴我們汽車格柵的形狀、特征、色彩、材質、分塊等，它能表達設計師的創意，趨向于感性。效果圖要求透視準確，形面表達清晰（如圖4所示）。

（2）總布置輸入。總布置輸入趨于理性，它準確地告訴我們汽車格柵的進氣量要求、外部突出物法規要求、造型表面離內部結構的距離等，這些輸入是嚴謹的，它將一個產品的基本功能訴求明確給造型設計師。但在理性和感性碰撞過程中，造型難免要做出一定的妥協。

（3）電器相關輸入。有些車型需要前置攝像頭，造型設計師需要考慮攝像頭的布置。

3.2 基礎面制作

3.2.1 導入效果圖和斷面圖

除了正視效果圖，造型設計師還應該提供側視和俯視的效果圖。

（1）我們把效果圖分別導入軟件的Front（camera）、Left（camera）視圖中。調整圖片的底色，使之與軟件的背景色融合，方便辨認，并調整效果圖尺寸，使有效部分在工作區域顯示合理。

（2）導入某車型車身數模，調整效果圖畫布大小和位置，使之盡可能地與車身貼合（如圖5所示）。

（3）調整好畫布后，將車身、車尾部、前擋玻璃等不必要的曲面刪除，只留下對手件的部分曲面，提高計算機運行速度。

（4）觀察效果圖，理解效果圖的比例。從正視和側視2個角度，綜合分析格柵有多少個零部件，以及每個小部件、線條的前后空間位置，然后建立基礎面。

3.2.2 基礎大面的制作

基礎大面如同高樓大廈的基石一樣，承載著上面的結構與重量。所有的造型細節特征都是在基礎曲面上搭建而成。

（1）觀察原車數模和效果圖發現，格柵的左、右部分是對稱的，我們只需要做一半，然后使用鏡像功能就可以完成整個制作。

（2）根據總布置所給的數據和效果圖的特征關系做出基礎面。畫出斷面線，根據斷面線制作Square曲面（如圖6所示）。

3.3 曲面質量的判斷及A級曲面構建的要領

由于大面是所有造型細節特征的基礎，所以對于大面的質量檢查必不可少。

一般而言，曲面模型分為A，B，C 3類。大體上可以理解如下：C是初級，較少考慮工程，主要目的在于滿足設計師的造型創意，也可稱為CAS面；B介于A和C，是造型和工程相互妥協和斗爭的產物；A為凍結版A級曲面，其滿足了造型意圖、曲面質量檢查、工藝、工程結構等要求。

（1）本文主要討論的是曲面質量的定義。質量達到了A級的曲面應滿足如下條件：①曲面控制點排列工整美觀，不能有突變、異形等影響曲面質量的問題；②如果是貝賽爾（Bezier）曲面，控制點不應超過7×7；如果是有理B樣條（Nurbs）曲面，控制點不應超過6×6；③曲面高光、斑馬紋走勢、各部分特征滿足設計師要求；④高斯均勻變化無折皺、撕裂現象；⑤各連續面之間的精度達到了預期的指數，其中包含了G0（Position），G1（Tangency），G2（Curvature）；⑥曲率梳順暢，在對稱處（Y=0）要求G3連續；⑦數據完整，無多面、少面、碎面、重復面和處理不完整曲面的現象。

（2）那么如何構建高質量的曲面？ALIAS軟件是以NURBS作為曲線技術核心，即高質量的曲面依靠的是高質量的曲線。高質量的曲線繪制原則如下：①用最少的元素來描繪想要的形狀（如圖7所示）。②優化CV和Hull的分布。CV點的分布要間隔均勻，在曲線上沒有過度分布的CV點（在區率變化急劇的地方要多安排一些CV點，如圖8所示）。③曲線的曲率變化呈現出加速或減速的特點（如圖9所示）。

3.4 細節特征的推敲

ALIAS軟件設計的是三維立體數模，在細節方面的制作需要抓住關鍵性曲線仔細推敲。例如，一根特征線在A視角給人感覺良好，但是換到B視角可能就會給人感覺比較別扭。因此，需要不斷地調節特征曲線和曲面上的CV點，以達到在各個視角都滿意的狀態。

注意事項：一定要從多視角抓好效果圖上各個特征之間的比例關系，特別是機蓋和前保都是沿用件，新設計的格柵線形要注意與沿用件的呼應關系。這里可以使用Non Proportional View Scale Set工具進行驗證。

效果圖畢竟是二維空間，很多細節需要在數字模型推敲。推敲過程中遇到相互矛盾或者不能實現的地方，應該與效果圖設計者充分討論，找出正確的解決方案。制作數模的正確順序為先做大面，然后檢查，再做細節特征，檢查并觀察和效果圖的匹配度，最后倒角（如圖10所示）。

3.5 渲染及評審

將設計完成的數模和原車身數模均導入Key Shot（如圖11所示），渲染文件并請造型總監和公司領導進行評審，并記錄評審意見，以便后期修改。

4 數據傳輸至下游部門

造型工作結束后，數模就會傳輸至下游工程部門進行結構設計，曲面設計師的工作就完成了。在數據傳輸前，除了檢查曲面質量，曲面設計師還應該對數據做一輪縫合檢查。

使用“Surface Edit”>“Stitch”>“Shell Stitch”，可以將曲面縫合，也就是創建實體模型。在縫合過程中會識別出超出指定公差的曲面邊界。曲面設計師可在轉換數據之前解決這些問題（縫合之前應當先保存原始數模）。

應當注意的是，不進行縫合處理的數模，將以NURBS幾何體的形式傳輸到下游CAD。如果縫合了幾何體，則該幾何體將與拓撲信息一起傳輸到下游CAD。

5 結語

本文列舉了ALIAS軟件的使用方法，并結合東風柳州汽車有限公司某車型格柵設計中出現的一些問題，對格柵設計要點進行了介紹，希望以上內容能對初涉ALIAS軟件的設計師有一定的幫助。

參 考 文 獻

[1]黃健昆.基于Alias2015的S60后排座椅A面設計[J].汽車科技，2016（）.

[2]樊紅亮.汽車工程手冊——造型與車身設計篇[M].北京：北京理工大學出版社，2010.

[3]魏強.Autodesk Alias Studio汽車實踐手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[責任編輯：陳澤琦]