计算机辅助造型设计在汽车设计中的作用

第第页计算机辅助造型设计在汽车设计中的作用

1.CAS及A面简介

CAD(ComputerAidedDesign)是与设计相关的领域中大家都熟知的一个概念，泛指计算机帮助设计，它包括在建筑、工程、工业设计等多个领域中计算机帮助设计的工作。

CAID(ComputerAidedIndustrialDesign)是一个比较新奇的概念，主要是指工业设计领域的计算机帮助设计，着重指造型设计领域。由于CAID的介入，使得设计领域在设计方法、设计流程、设计质量、设计效率等方面得到大幅度的进步和改善。

CAS(ComputerAidedStyling)，计算机帮助汽车造型设计，是特指汽车造型计算机帮助设计，具有汽车设计数字化的特点和汽车行业的非常标准。汽车设计有美学上的要求，盼望是新奇的、有创意的、让人眼前一亮的，但同时材料的属性、工程设计、法律法规、加工制造的需求又会对汽车造型有很强的限定，还要考虑到汽车是个高速行驶的产品，要以空气动力学的各项参数作为基础，能够在行驶速度、平稳性、耗油量等找到最好的平衡点。以上的这些需求都要以高品质的曲面为基础去解决，CAS是兼顾了工程、制造、法律法规后对汽车设计创意的在计算机中的表达，具有的高品质曲面是和其他一般CAD产品的区分。

A面——是在汽车造型设计领域中更为专业的概念，它特指在CAS后，确定了设计方案，依据全比例油泥模型逆向建模而成的数字模型。在数字模型的后期阶段，着重解决遗留的工程环节问题(如协作、分缝线位置、质保问题、制造问题等)以及优化曲面质量，使汽车造型曲面达到甚至超过制造要求。

2.CAS在现代汽车设计流程中发挥的作用

汽车开发流程是一个繁复的过程，这里仅从汽车造型设计的角度来阐述。

汽车传统开发流程：车型定位——市场调查定位目标客户群喜好——初期草图绘制——效果图绘制——效果图筛选——胶带图——小比例模型制作——反复调整——全比例模型以及反复调整制作——特征截面图——总布置详图等等。

由于当时计算机的应用尚未普及，所以设计人员要通过几轮的实物模型进行形态的制造、分析、推敲和判断，而实物模型的制造周期比较长，耗费的人力物力财力比较大，汽车开发过程长，费用高，在市场对于开发新车型的速度需求提高以后，传统的开发流程无异已经不能满意要求了，计算机帮助造型设计便成为时代所需。

在计算机应用加入以后，目前国内的汽车造型设计的流程是：

车型定位——市场调查定位目标客户群喜好——初期草图绘制——效果图绘制——效果图筛选——数字化建模筛选出的方案及小比例油泥模型制作——数字化模型渲染，展示，评审，确定目标方案——方案进一步细化，数字模型更新，制作1：1的油泥模型——逆向冻结的全比例模型，进入后期A面数字模型阶段，进行工程、制造协作，建造满意生产和市场质保要求的高质量曲面。

在传统汽车开发流程中，结构设计的验证也需要通过实物模型，包括法律法规的验证，结构刚度的验证，所以除了外饰件以外，内饰各个零件，发动机舱和地板等诸多零件也都需要制作实物模型。在现代的汽车开发流程中，有CAS的加入，省去了大量实物模型所要花费的时间和精力，许多结构设计的验证在有了数字模型以后可以通过CAE在计算机中先行分析，再进行试验，节约了成本。

由于数字模型的加入，降低了实物模型的重要性(但實物模型仍是汽车开发中不可缺少的部分)，用数字模型和实物模型相互印证的方式进行开发，提高了设计研发的质量，增加研发的敏捷性，减削研发成本支出，降低劳动强度和减削人工数量，缩短研发时间，提早了新车上市时间和回收投入成本，对于汽车技术的提升起到了重要的作用。

3.CAS与汽车造型设计的关系

在上一章节的设计开发流程中可以看出CAS是用数字模型对设计的创意表达。在项目立项以后，市场部依据此车型的目标客户群会给出市场定位。设计师依据市场定位如高雅、运动、时尚等以及市场主要竞争车型确定设计方向，进行初期草图绘制，以及进一步效果图的制作。

数字设计师依据效果图进行数字模型的制作，设计师参加数据制作的过程，在数字设计师和设计师的合作下制作出能够精确、完整的表达设计意图的高品质曲面数据。数据制作结束后用渲染软件形成高品质图像，实时影像，并可以结合动画，音乐等，采用投影的方式在大屏幕上展示，快速、方便、直观、生动的展示汽车造型的整体和环节，比较筛选不同方案的优缺点，提取最优方案。

这一过程不仅仅存在于前期CAS阶段，在后期A面阶段也是用这种快捷、方便、直观的方式进行设计评审的。

4.CAS与工程制造的关系

采纳计算机帮助造型设计后，模型数据实现了跟其他设计研发工序的无缝沟通。设计模型数据采纳特定格式发布至共享数据库PDM上，产生项目里唯一的零件号和版本号，工程部门依据设计数据制作工程数据，同时也上传至PDM上，其他相应功能部门如质保、试验、安全、电子电器、发动机等可以在项目里各取所需数据，用分析软件进行工程可行性分析、试验验证、安全法规验证、流体力学分析、人机工程分析等等。

5.CAS与市场推广的关系

传统的新车市场推广过程是待样车完成后，运输到特地的拍摄地点，由专业人员进行实景拍摄。这是一个繁复、耗费巨大运输费、拍摄费的过程。整个过程不仅时间周期相当漫长，而且还要受季节和天气等自然因素限制。CAS介入新车推广以后，使得宣扬与推广变得特别简单。计算机帮助造型过程可以随时出图，轻易渲染，无需传统过程中的运输和实景拍摄。这样便可以大大节省广告拍摄费用，刚氐由设计、试做到制造的.总成本。并且减削了这个过程时间周期，不再受季节天气等因素限制。

CAS介入新车推广以后，既缩短了市场推广的时间周期，又可以节约了总的成本费用。在新车上市前就可以对新车进行充分的宣扬，对新车的销售大有好处。

6.CAS的将来进展趋势

从汽车概念设计的角度看，随着CAD、人工智能、多媒体、虚拟现实等技术的进一步进展，对概念设计过程必定有更深的认识，对概念设计思维的模拟必将达到新的境界。CAD将朝着更加自然的人机交互方式、更加有效的设计手段的方向进展。概念设计的方案也更富有创新性。计算机帮助设计系统是一个人机—体化的智能集成设计系统。

从整个汽车设计与制造的进展趋势看，概念设计作为汽车开发过程中的重要组成部