和昌静、李宣宏

（上汽通用五菱汽车股份有限公司 545007)

0 引言

随着汽车工业的飞速发展，各大汽车品牌要想不断提高市场占有份额，就必缩短研发时间，快速推出新车型。计算机软件技术的发展，极大地提高了汽车造型设计的效率。目前CAS（Concept A Surface）设计在汽车设计中发挥着举足轻重的作用，同时也是汽车设计流程中前期造型阶段的关键路径。由于国内的汽车设计工程起步较晚，多数汽车设计与制造公司在汽车造型设计之初，忽略了对汽车造型特征进行大量工程可行性的研究，而工程可行性分析是为汽车造型服务的，是决定新造型能否工程化的一项重要且基础的工作。在全新的车型项目开发过程中，典型截面设计工作涉及从造型CAS面到车身3D结构设计完成的全过程，是造型前期工程可行性分析的重要手段。

1 前期造型设计

在项目进行中，几乎所有的项目都存在时间和资源相对匮乏的问题，而且普遍包含多次评审和修改。一般来说，CAS 基本体现造型的意图，通过评审的CAS 一般都有较好的视觉效果。如果后期制作A 面的时候发现前期的工程可行性有较为严重的错误，那势必会推翻原有造型，这将对项目产生较大影响，并造成较大的资源浪费。按照传统汽车设计的一般流程，基本上可以描述如下[1]：制作效果图，经过评审，再根据效果图制作油泥模型，在油泥模型上反复修改调整至造型认可，评审通过后，将油泥模型逆向进行结构设计（图1）。

图1 传统汽车设计流程

可以看出，在传统流程中，前期工程分析较少，可以预见后期开发会存在较多分析，从而导致开发周期延长，这与较短时间内推出新车型的市场要求产生巨大矛盾。而随着计算机技术推动三维设计软件的发展，在三维设计软件中可以快速表达较为复杂的形态，从而优化流程，提高效率，缩短开发周期，特别是大量工程介入时，降低了后期开发的风险。

目前造型前期阶段的汽车设计流程可以描述为：制作效果图，通过评审；制作CAS和实物模型，在CAS和实物模型上不断修改至造型认可；通过评审后制作A面，在此期间同时进行着工程科可行性分析（图2）。

图2 造型前期汽车设计一般流程

工程可行性分析贯穿整个前期造型设计流程，工程可行性分析的强弱直接影响到造型的品质。一般来说，如果后期制作A 面的时候发现前期的工程可行性有较为严重的错误，势必推翻原有造型，这将对项目产生较大影响，并且造成较大的资源浪费[2]。可以看出，工程可行性分析的准确性非常重要。

2 典型截面特性

典型截面是指体现整车关键部位的零件结构形式、搭接关系、主要控制尺寸、装配、人机工程和法规等各方面，典型断面是代表本项目特殊要求及其平衡结果的工程技术要求集合，用于指导造型开发和工程师零件设计[3]。典型截面的数量和位置在设计前要确定下来，以尽量完整的表达整车重要结构关系为准。一般汽车关键典型截面数量，会根据不同主机厂设计要求有所不同，具体位置以某车型为例，部分典型截面如图3所示。

典型断面有以下特性[4]。

（1）表达连接方式：包含车身钣金及内饰板连接方式。

（2）继承性：断面可沿用以往的断面或局部修改，也可参考标杆样车截面特征。

（3）可运用性：主要体现在2个方面：第一，自身的尺寸、结构及连接方式；第二，典型断面在整车中的位置，以及与其他典型断面的关系[5]。

（4）位置有可变性：它直接联系外部尺寸和内部尺寸，影响到是否能通过视野要求和法规要求，决定了乘员上下车的方便性，这部分工作是前期布置的重中之重。当典型断面位置确定以后，能够保证总布置关于内外部尺寸、视野、法规及人机工程方面都符合要求。

图3 典型截面示意图

3 典型截面对前期造型的影响

通常按照GVDP(全球整车开发) 流程，从项目初期背景研究完成，具有制造可行性的数模发布阶段，通常需要24个月。而实际操作中，主机厂为了抢占市场先机，常常压缩项目造型周期至18个月甚至12个月。因此，现今汽车造型部门面临的压力非常大，同样验证工程可行性的时间也很短。一般情况，工程设计条件最大程度约束车型的开发目标及设计方向，而这些工程设计条件的限制，会经常与车型的造型设计出现大规模冲突。从而导致汽车造型在CAS设计与工程设计阶段不断循环，反复修改，这不仅浪费了人力和物力，延误汽车上市时间，而且影响设计质量，甚至因不断的修改，失去原创意造型的美观性和独特性。

要想在造型初期就满足前期工程的设定目标和边界限制，典型断面是最有效的手段。因为典型断面能够把工程结构要求、法规要求、人机工程要求及工艺要求等有效结合起来。下面本文将结合Y0截面和第二排乘员头空横向截面，来分析典型截面与造型可行性进行研究。

Y0断面是指通过整车坐标Y=0的典型断面，它包含图4中的T13A、T13F、T04A、T01A、T03A和T26A等典型截面。该截面的前期工程设计目标有：前悬架、后悬架、轴距、离地间隙、整车高度、接近角、离去角、乘员坐姿、头部空间及前后上下视野等。

第二排乘员头空横向截面是指通过第三排人体H点的Y向断面，它包含如图5中的T22A、T05C、T02C等典型截面。该截面包含的前期工程设计目标有：肩部空间、臀部空间、横向头部空间、腰线高和侧围离地间隙等。

图4 Y0断面

图5 第二排乘员头空横向断面

结合汽车在出厂销售前必须通过汽车产品强制性项目检验，在汽车造型阶段需要完成如下强制标准检验报告[6]：驾驶员前方视野要求；整车外廓尺寸要求；汽车牌照板及其位置要求；整车外部照明装置要求；护轮板空间要求；后视镜安装要求；视野要求；汽车外部凸出物要求。

Y0断面和第二排乘员头空横向截面集中体现了驾驶员前方视野要求、整车外廓尺寸要求、汽车牌照板及其位置要求、护轮板空间要求和视野要求。通常情况下，在定义了整车参数目标后，工程可以根据典型截面的可继承性来实现最初版本的车型典型截面，结合各个区域的典型截面，组合成为不同的断面要求。这样既可节省一定的设计时间，又可以参考对标车型特点来实现设计目标。

比如，造型根据最初版的典型截面，集合Y0断面、第二排乘员头空横向断面以及其他断面限制要求作出最初版CAS面，工程进行详细校核典型断面是否能满足定义目标。满足定义要求则可进行实物模型制作，若不满足则工程和造型进行技术讨论，在最终确定后可确定出造型A面。在此过程中，造型和典型截面相互制约完成以上汽车产品强制性项目检验，以达到最终符合要求。

4 结束语

前期造型的工程可行性分析研究，为整车前期开发阶段的设计工作提供较为有效的帮助，提高汽车造型设计的准确性、高效性和动态性。通过典型截面特性对造型的约束，再结合相关强制性法规，典型截面直接介入成为工程可行性分析方法。可以避免因造型阶段考虑不周全所产生的结构问题与生产制造问题，为汽车开发赢得宝贵时间，大大缩短汽车开发周期。