汽車造型特征圓角在造型設計開發中的應用

邢魚弟　周峰　姜成山

摘 要：汽車造型設計在現有的車型條件下，比例、線條研究對整車審美甚至品牌的影響變得越來越重。產業現狀在線條選擇、過渡、實現等方面缺乏可供研究參考的經驗庫及實體庫。造型特征圓角應用型研究可滿足汽車設計美學和汽車工程的需求，并對造型設計趨勢提供可預見性的支撐。

關鍵詞：造型;特征;圓角

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造型意圖與價值取向的比例、情感等轉承關系的特征;（圖1）

工程圓角是由工程結構、制造工藝、法規、材料和人機等產品應用所決定的特征。（圖2）

2 汽車造型特征圓角的構成因素分析

2.1 影響造型特征圓角視覺構成的三要素分別為：弦長、半徑、夾角。

2.2 通過計算機三維輔助設計軟件，可以得出造型圓角特征表達與曲面之間的夾角、弦長、最小R值、連續性等相關。（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。這種變化特點能全面應對汽車造型設計在不同部位的特征變化，滿足審美和產品應用的需要。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。

3 汽車造型特征圓角在研發項目中的流程與方法

3.1 特征圓角的目標設定

通過車型數據庫進行對標，結合設計意圖完成造型外飾特征圓角草版定義文件。（圖5）

3.2 由造型項目負責人組織車身、內外飾、感知、尺寸和法規等區域責任工程師討論并認可外飾特征圓角定義。

3.3 數字設計師按特征圓角定義目標完成特征圓角數據設計發布給油泥模型區域進行加工、制作。

3.4 造型區域組織車身、內外飾、感知、尺寸和法規等區域相關工程師進行校核、評審、確認。

3.5 簽署發布《**項目特征圓角定義文件》，數據設計師按特征圓角定義值進行逆向設計，提交至下游工程區域進行結構設計。

3.6 數字、結構和工藝工程師負責驗證檢查特征圓角模具樣件掃描數據一致性，整理分析產品與設計數據的差異，并形成評價報告。

3.7 設計數據在項目結束后進行數據庫歸檔。

4 造型特征圓角數據庫樣件開發

4.1 面對創新型產品造型設計開發的需求，不斷滿足設計團隊在美學、功能、法規、人機等多方面的要求。造型特征圓角樣件數據庫的開發，是根據現有對標數據庫的支撐對不同曲面夾角、圓角大小的數值方陣設計。（圖6、7）

4.2 造型特征圓角樣件涵蓋了汽車內外飾造型特征圓角構成的絕大多數參數狀態，可以極為方便的進行設計與產品（樣車、對標車）對比。提前打通造型設計師、數字設計師、結構工程師的溝通障礙，提升造型設計開發效率與準確性，達成設計目標，保證交付物質量。

4.3 鈑金造型特征圓角樣件開發驗證

4.3.1 在某些造型特征條件下模具依據產品數據加工，可能因材料、工藝的原因不滿足造型設計意圖，導致產品視覺缺陷。

4.3.2 基于問題引入設計與產品一致性工作流程閉環（圖8）

4.3.3 分析圓角問題原因：一個圓角可以用兩側面的夾角、弦長、圓角半徑來測量。在實際零件中，無法找到準確的圓角邊界線，造型圓角是等弦長變圓角，所以很難用上述3個指標來衡量圓角質量。（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，也導致實際零件的特征圓角存在與設計意圖的偏差。

4.3.4 設計、評審造型特征線方案（圖10）體現創新設計需求。

4.3.5 采用三種不同設計加工方案驗證樣件效果：

a）按照產品數模加工，即只考慮設計狀態。

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

5 總結

本文通過造型特征圓角設計過程中出現的設計偏差現狀，進行數據庫、樣件庫、圓角定義標準一系列輸出，將特征圓角開發方法貫穿于整個造型設計項目過程。能夠提升設計感知質量，優化并解決造型工程在項目開發過程中的設計矛盾，提高設計效率，滿足產品研發的創新型要求。

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