刘丽佳

上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州市 545007

1 引言

汽车造型开发是空气动力学、人机工程学、结构力学、材料力学、美学、色彩学等互相约束的一门设计学科。所以必须将造型设计与工程设计协同开发，才能将美学与科学完美结合，设计出性能优越、造型新颖的汽车外观，才能在激烈的汽车行业竞争中立于不败之地。然而在汽车造型开发过程中，由于涉及到项目开发策略、成本控制、企业制造水平、结构要求、强制性法规等等，很大程度的限制了造型创意设计的发挥，两者间不可避免出现冲突问题，造成循环反复，延误整个项目的开发节点。为此，我们需要将造型设计与工程设计协同开发，及时、准确的为造型设计师准备相应的工程区域限制模型，使造型创意开发在有效的工程模型框架中进行，使两者达到平衡统一。

图1 总布置纵向控制图

2 造型设计与工程设计协同开发模式

2.1 工程设计对造型设计的影响因素

2.1.1 造型设计效果图阶段影响因素

（1）市场前期输入对造型设计的约束性

市场输入需体现市场定位、产品策略、竞争优势、成本定位及产品配置等，对造型的设计风格有很大的影响。

（2）总布置参数、控制线及项目开发策略对造型设计的约束性

效果图设计阶段，总布置参数定义、关键截面、项目平台共用及借用策略等对整车造型姿态有很大约束性。参数需要体现整车长、宽、高、假人坐姿、C 点位置、接近角、离去角、离地高度、前后上下视野、头部空间、肩部空间、臀部空间、窗台线高度等等，总布置需要纵向（如图1）、横向控制线（如图2）的形式输入给造型创意设计师。同时项目需要给出平台共用及借用策略。

上述工程输入对设计师在效果图设计阶段对整车外观姿态的把握起到至关重要的作用。

2.1.2 整车性能对造型设计的影响

（1）整车风阻

整车风阻大小对整车油耗的高低起到很重要的决定性作用。项目开发前期，整车性能要对影响油耗的各项指标分配比例，制定出整车风阻系数的目标值[1]。要根据造型数据进行CFD（计算流体动力学）模拟分析（如图3），CFD模拟分析可以清晰、直观了解汽车周围空气的流动状况，作为可以降低汽车风阻系数的理论依据，供造型创意师进行造型设计优化时借鉴。在造型设计阶段，还必须进行比例模型或是整车模型的风洞试验，以便更准确、真实的测出整车风阻系数，更有效的了解汽车在实际路况环境气流中的情况，提供更准确、更真实的造型设计优化方向。同时汽车风阻系数带来的更改，对工程区域整车参数设定，整车布置、结构等等也是一项挑战，工程区域内部在风阻改进策略上也要进行多轮的讨论，解决工程内部间的冲突，制定更改方案，保证给造型输入准确的设计优化方向。

（2） 安全策略

项目初期需定义整车过星级目标，列举出强制性法规，CAE需制定相应的安全策略。如行人保护、前后部低速碰撞、正面碰撞对IP要求、侧面碰撞对侧门及门饰板的要求等等，量化的安全距离要求对造型大面有很大影响。

（3）散热性能

性能前期需确定整车散热率目标值，对格栅开口率进行计算，或是采用导流板等形式。项目前期选定借用散热器规格，总布置布置散热器位置、前防撞梁位置，输入到造型。造型前保密封区域尽量多的布置在前防撞梁区域，格栅开口尽量增大，以保证散热性能。

整车散热性能对前保区域外观造型及格栅细节的造型处理上有很大影响。

2.1.3 工程结构设计对造型设计的影响

（1）平台共用件及借用策略

如果借用原平台开发新车型，平台借用件策略需要提前输入给造型区域。前舱布置、车架前后防撞梁、纵梁等平台共用件会对造型创意发挥有很大的约束性。

图2 总布置横向控制图

图3 CFD模拟分析图

（2）工程截面

工程截面设计分为典型截面和设计执行截面，两者是工程结构开发的基础。典型截面反馈工程结构形式、结构性能优劣、结构设计尺寸链等。设计执行截面反馈分块区域零件的搭接匹配形式、间隙段差、翻边圆角等信息，主要用于后期进行造型分缝、调整DTS时使用。工程截面设计从最初选定本项目参考截面开始，到选定单一主题后开始截面开发设计及相关评审，一直到造型开发完成。可以说，截面是至始至终贯穿于整个造型开发的始终，通过截面设计推算精确的尺寸链，无数次精推细推结构尺寸链，分析布置可行性，在解决造型与工程开发冲突问题中是功不可没的。工程结构形式的定义从强度、刚度、成本、配合可靠性、工艺实现性上考虑，会对造型创意的发挥影响很大。

2.1.4 工艺制造对造型设计的影响

工艺能力反应了公司整体的制造水平，由于平台柔性共线生产问题，生产设备投放成本及生产线布置问题，都会成为对制造能力的约束，对一些新型创意外观、新型结构形式的可实现性都具有一定的制约性。

如冲压问题，受到冲压车间机床设备的最大冲压深度、机床最大尺寸、工序排布问题等等，在开发设计过程中对造型大面特征深度、零件分块形式、造型特征线尤其是造型浅特征线的实现影响非常大，要经过很多轮工艺成形性分析、实物验证、评估才能保证最终实物零件与造型设计达到一致，实现创意意图。如车身焊接问题是否可以有成本或场地进行激光拼焊，造型分缝位置是否影响到包边时零件的放置、是否对生产节拍有影响等等，都会对造型意图的实现有很大的影响。

2.1.5 国家强制性法规及企业设计标准对造型设计的影响

行人保护等安全性法规、视野法规、灯具布置法规、牌照灯布置法规、护轮板法规、内部凸出物法规、外部凸出物法规、A柱障碍角、上下车便利性、进出性 、内空要求、碰撞要求等等对造型姿态、面特征的设计都具有很大的约束性。

2.1.6 项目开发成本对造型设计影响

项目开发初期，项目规划部会进行车型定位、售价，从而给出开发成本预算。成本上控制会影响到新颖创意设计的实现，如新结构、套色方案、色彩、皮纹、面料的选择、灯具设计等等，在整车的外观、品质上对造型设计开发会有很大影响。

2.2 造型设计与工程设计协同开发实现方法

2.2.1 创建工程区域限制模型开发流程

创建“工程区域限制模型”流程，根据造型发布数据点，分阶段制定“工程区域限制模型”内容，并按照造型区域项目开发计划及时输入工程区域限制模型。

每个阶段工程区域限制模型不断进行填补，是从粗到细，不断细化的过程。从一个数据发布点结束到另一个数据发布点前，造型区域都要向工程区域搜集工程准则，将各区域工程准则组合起来完成各区域对造型约束的工程区域限制模型。输入造型创意设计、数据设计前的工程区域限制模型必须是内部无冲突的、准确的。工程区域限制模型的输入与创意的修改、数据的修改同步进行。但在数据发布点前停止工程准则的搜集，留给造型区域足够时间去消化工程输入对造型创意方案带来的影响。

好处：按照项目开发计划，有计划的搜集工程准则输入，有计划的输出工程区域限制模型，保证工程区域限制模型输入输出的及时性，对造型开发计划节点的控制起到重要作用。

2.2.2 完成工程区域限制模型制作

工程区域限制模型”是将工程区域如VI、BE、EI、HAVC、CAE等区域输入的工程准则集成起来，发现、解决工程区域内部彼此间冲突的准则，形成全面的、准确的、无冲突的工程区域限制模型输入到造型区域，支持造型区域完成更满足工程可实现性的造型面，也是造型数据检查的依据。通常可根据整车内饰、外饰区域进行分块制定工程区域限制模型清单，每一条工程区域限制模型列出相关区域需要反馈的工程准则，然后组合完成限制模型制作。

工程准则包括典型截面、借用件数模、安全包络限制、总布置人机限制模型、安全策略、相关法规等等。

好处：保证工程区域限制模型输入的准确性、全面性，避免造型设计反复。

2.2.3 输入工程区域限制模型并支持完成造型设计

工程区域限制模型输入造型设计师、数据设计师。并由造型工程师（造型与工程之间沟通协调，具有工程背景岗位）解释工程区域限制模型中工程设计硬点，从而加深设计师、数据师对工程限制的认知，帮助造型设计师及数据师制定、优化更改方案，为造型与工程找到平衡点，保证造型设计可以在工程约束的框架中实现创意意图。

对工程区域限制模型输入的讨论必须由造型设计师、数据设计师、油泥模型师三者同时在场。设计师从全局及细节上把握工程输入对原有造型创意的影响，数据师是从数据质量的角度评估对造型数据大面的影响，模型师则是根据创意师和数据师的共同评估，将最终的方案体现到模型上。如工程输入可接受，造型区域可选择性的进行正向或是逆向设计，正向即由创意师提供更改效果图，由数据师在造型数据上进行调整，完成数据后由模型师编程进行模型加工，这种方法对工程的约束把控更加精准。当然也可以逆向，逆向即由创意师、模型师在1：1整车油泥模型旁，模型师按照设计师的意图进行手工刮改模型，这种方法更加直观的帮助造型设计师把握、控制整车造型，当然由于是手工刮改，刮改量不易控制，对工程约束的把控上会有偏差。

好处：保证造型设计方案体现更多的真实性、可实现性。

3 结语

造型设计与工程设计协同开发是造型设计开发过程中必不可少且非常有效的开发模式，对避免造型设计反复、提高造型设计质量、保证项目开发进度起到重要而积极的作用。