崔士斌

（天津一汽夏利汽车股份有限公司产品开发中心）

CAS（Computer Aided Styling）即计算机辅助造型，是利用计算机软件技术根据相关输入条件（包括二维效果图及总布置等）快速构建三维造型曲面数据，作为后续造型推敲及工程结构的重要参考，是新的汽车设计流程中的重要一环。传统开发流程一般是由效果图直接进入油泥模型制作，缺少充分与有效的工程分析，给后期开发带来较大风险。文章以CAS 作为研究新型开发流程的切入点，从CAS 如何介入开发流程，有效开展数据构建进行剖析，形成一套新型开发流程。

1 汽车开发流程

与传统开发流程相比较，新的开发流程在效果图完成后进入CAS 阶段，制作CAS数据，使工程与造型能够更加紧密地融入开发流程中，极大地提高流程开发效率，减少开发过程中的失误，如图1 所示。

2 CAS在新型开发流程中的应用

2.1 CAS构建平台的选择

CAS 构建平台即构建CAS数据的软件操作环境，快速与高效的数据构建工具和工作方式是一个成熟的构建平台必不可少的。此外，该构建平台还需要具备足够的分析和验证工具以保证数据的准确性，能够虚拟呈现汽车产品的真实效果以及与工程构建平台良好的转化接口。文章采用的汽车造型CAS数据构建软件Alias Automotive 以NURBS 为数据核心，同时支持BEZIER 数据结构的软件操作环境。软件界面综合了曲线建模、直接建模以及两者相结合的混合建模工作思路，使操作者可以根据不同的使用习惯定制适合自己的个性化操作方式。精确的公差预定义以及与CATIA，PROE，ICEM 等工程数据平台的无损转换接口，保证了数据构建的准确性及数据传导的稳定性。同时，强大的渲染功能结合虚拟设备能够实时呈现产品在不同场景下的真实效果，在开发初期为设计师及决策者准确把握产品发展方向及定位提供有效参考。

2.2 前期输入条件的收集

前期输入条件主要包括车型的一些设计硬点、人机布置、体现结构及工艺的典型断面、二维效果图。

2.2.1 总布置图

总布置图体现了整车的布置方案及整车姿态，是汽车开发中的重要输入条件。轿车车身的总布置以驾驶员为中心，首先根据车的形式及踵点位置确定驾驶员座椅的位置及尺寸，画出其各调节功能下的各个可能位置；再确定眼椭圆和R 点，进而确定仪表板的位置，以及上下左右各方向视野；然后用人体模型确定方向盘安装角度，定出方向盘下边缘至座垫表面、靠背的距离，进而画出操纵手柄、按钮、旋钮及拉钮的位置；最后确定前风窗玻璃的安装角度及其上下左右支柱、地板及顶盖的位置[1]。

2.2.2 创意效果图

二维效果图是造型设计师根据总布置图以及在对消费者需求调查分析的基础上，汲取各种灵感和发散思维，运用各种流行元素绘制出的满足审美及车型定义要求的平面图，是进行CAS数据构建的重要输入条件，如图2 所示。

2.2.3 主断面设计

主断面是造型可行性分析的重要依据，包含着车身结构、部件之间的安装关系、关键的配合间隙和面差。典型主断面在CAS 制作的初期作为造型初期的重要输入条件，要求CAS数据对其严格遵守，这样才能充分保证后期工程的可行性，避免不必要的失误或者反复。

2.2.4 其他输入条件

一些工程及工艺要求（比如拔模方向、拔模角度、成型工艺、行业标准和法规等）也是必不可少的输入条件。前期输入条件的充分性及准确性是后期CAS数据制作效率及下游工程结构制作的重要前提和保障。

2.3 CAS数据的构建

CAS数据的构建要求快速和准确，能够完整体现二维效果图的重要造型特征；同时，CAS数据的构建应该控制在输入条件所限定的范围内。构建CAS数据的过程中，需要与设计师和工程技术人员积极交流，及时进行检查和验证，使其同时满足审美与工程条件。

2.3.1 构建空间曲线

搭建三维空间曲线，体现造型特征，如图3 所示，将三维空间曲线与二维效果图对比，互相修正，达到完美的视觉效果。适度对特征曲线进行曲率分析，以保证造型特征的光顺流畅性。严格控制特征曲线的质量，在为修改曲线提供方便的同时也保证了造型曲面的构建。

在搭建三维空间曲线的过程中，可以通过巧妙搭配与合理运用CURVES，CURVE，EDIT，TRANSFORM，OBJECT EDIT 等工具来提升工作效率，优化造型特征。

2.3.2 构建造型曲面

三维曲线框架搭建完成后进入构建造型曲面阶段，曲面构建是对空间曲线特征的延伸和丰富。空间曲线特征控制的范围内包含着无数可能的造型曲面，每一个细微调整都会产生一种造型曲面，每种造型曲面又都存在一定程度的视觉差异。运用美学的观点分析二维效果图，观察造型光影效果，并且查找各个特征的相对位置关系，通过调整控制点等曲面基本元素，找到最能体现创意效果的造型曲面。在满足造型效果的同时，还需要不断结合前期输入条件进行造型曲面的校核，使CAS数据同时满足造型与工程的要求，如图4 所示。

构建造型曲面可使用Draft，Square，Rail，Trim，Extend，Align 等工具，与创建特征曲线相同，构建造型曲面时也需要合理并有效地发挥每个工具以及工具组合的重要作用，快速且高效地完成造型曲面的创建。

2.4 CAS数据的检查和反馈

CAS数据的检查和反馈贯穿于CAS 的整个阶段，是减少后期油泥模型及工程结构制作出现失误与反复的重要手段，是流程快速推进的必要保证。一般情况下，需要先后完成3 版CAS数据，每一个版本完成后都会发放到各相关部门进行详细检查。数据检查完成和集中反馈后进行CAS数据的修改，解决之前出现的问题。数据完成后，造型设计师和工程师要对CAS数据进行确认，对包括人机布置、工程工艺、边界硬点及曲面特征光顺性等各方面进行严格细致的检查，如图5所示。

2.5 与下游流程的衔接

CAS数据是制作三维实体模型的主要输入条件，既可以使用快速成型设备或者铣床进行CAS数据的实体化，也可以在CAS数据上提取一些重要特征线的坐标数据作为参考，提供给油泥模型师进行手工制作。

汽车三维实体模型，作为汽车造型的交付物，在汽车设计的不同阶段有着不同的意义，但共同点是采用实体模型的方式，将造型的比例关系、体量感和造型创意展现在用户面前，给人真实的视觉冲击，以供造型决策[2]。

此时，工程结构部门的工作可以同步进行。在CAS数据的基础上，工程师进行初步的结构制作。相关的SE（同步工程）活动，如生技、制造、品保、采购及供应商等也可以利用CAS数据进行各种模拟检查，积极与主机厂进行沟通，做到问题点的及早发现与预防。

3 结论

现代汽车产业越来越强调平台化与集成化，车型的更新换代更多地体现在基于成熟平台的车身造型的推陈出新。传统汽车流程已经很难适应当前高效与快速的研发速度，新的汽车设计流程尤其是CAS 设计的引进，极大地提高了车型研发效率，减少了失误和反复。整车企业需要顺应时代趋势，适应市场发展要求，及时调整发展方向，采用先进技术才能够在竞争中得以生存并最终走向强大。