汽车造型设计研究与微型轿车设计开发

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摘要：作为一种便利交通工具，汽车在人们的日常出行中扮演了重要的角色。近年来随着人们生活水平的提高，汽车造型、外观开始成为很多人购车过程中的考量点之一。本文将结合微型轿车设计开发的具体流程，讨论数字化技术在汽车造型设计中的应用。

关键词：汽车造型；数字化；微型轿车；设计开发

1我国汽车造型设计的发展变迁

20世纪八十年代改革开放以来，国际知名汽车品牌开始逐渐进入中国市场，促使中国的汽车工业开始飞速发展。但是与国外成熟的汽车制造公司和设计公司相比，中国本土的汽车造型设计水平还存在着巨大差距。因此，国内的汽车造型设计主要分为三个模式：一是完全自主设计开发；二是模仿或引进国外比较成熟的车型设计方案，通过一定的修改成为自己的设计；三是直接引进国外设计生产的成熟车型。在国内汽车设计领域，这三种模式一直处于并存且不断发展的状态。目前，中国汽车产业中从事汽车造型设计的实体主要有四种：一是中国民族自主品牌，其中既有购买国外设计公司产品的外包模式，又有完全自主设计开发的模式，如吉利、奇瑞等；二是独立的造型设计开发公司，如汉风、同济同捷等，这些公司主要为某些品牌的汽车设计出谋划策，或直接参与设计；三是中外合资的设计中心，如一汽大众，上海大众等等；最后是一些高校与企业合作成立的研究基地，如武汉理工大学、重庆工学院、同济大学等。

2数字化汽车造型设计方法

2.1CAX技术

CAX技术实际上是综合多种多样的计算机辅助技术的统称。其中，与汽车造型设计关系比较密切有计算机辅助造型（ComputerAidedShape，简称CAS）以及计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，简称CAD）两种技术[1]。汽车造型设计包括产品的概念、外形、布局以及草图设计，需要提供设计的数字模型。但是，在汽车制造业逐渐数字化的背景下，只具备渲染效果图进行静态展示功能的数字模型已经不能满足设计阶段以及后续加工的需要。因此，CAD、CAS技术在帮助改进传统汽车造型设计流程中变得越来越重要。通过CAD、CAS技术，设计师在设计阶段可以利用3D数据加工设计模型，精确制作出符合原本设计意图所表达的3D模型，并且能够有效帮助后续加工流程的开展。目前，虽然世面上有许多为专业设计开发的三维软件，但除了AliasStudio软件外，绝大多数都不符合汽车造型设计的需要。因此，这款软件也成为了国外汽车造型设计中的标准软件。

2.2虚拟现实技术

虚拟现实（VirtualReality，简称VR）技术并不是一个新兴的技术手段，早在20世纪九十年代初期，国外就有汽车制造商尝试将其运用在汽车造型设计上[2]。VR技术涉及到众多不同学科和研究领域的专业技术知识，在诞生初期应用还比较困难。不过在近年来，随着以CAX为代表的科学技术迅速发展，该技术开始广泛应用于各大汽车企业的造型设计中，如著名的BMW、Audi、GM、Volkswagen、MG等汽车公司都在汽车造型设计中引入了VR技术，并且取得了令人满意的成果。目前，在汽车造型设计中应用最广泛的VR软件是RTT。对于汽车造型设计来说，RTT软件最大的优势在于强大的实时渲染功能。在设计前期初步确定造型方案或原有车型再设计、车灯等配饰方案评审方面，RTT软件克服了传统造型设计展示准备时间长，展示效果不够理想的缺点，使得设计人员能够高效地完成初步设计。而在开发阶段，RTT软件能够在多套不同的设计方案（如车身颜色、材质、轮毂设计等）之间切换进行展示，方便评审人员进行对比研究，从而更有效率地确定最终设计方案。此外，VR技术的应用还能帮助设计师在设计过程中与竞争车型或原有车型之间进行比对，调整设计思路。

2.3快速成型与CNC加工技术

传统的汽车造型设计中，手工制作油泥模型耗时较长，且无法反复对模型进行修改，对设计质量产生了很大的影响。因此，汽车公司开始在造型设计过程中引入信息化造型技术，以缩短模型制作时间，提高设计质量。目前，快速加工汽车造型模型主要有两种方法：CNC数控技术以及快速成型。在汽车造型设计中，设计师在完成设计草图后，通过AliasStudio构建一个简单的数学模型，借助CNC加工技术在铣床上铣出一个油泥模型，加工人员对油泥模型进行少量精刮处理就可以完成初步的实体油泥模型，大大缩短了以往手工制造油泥模型的时间，设计师也可以在这个模型的基础上对设计方案进行尝试和修改。若设计方案需要大幅度修改，加工人员也可以利用数控铣床对模型进行局部修改，修改速度以及精度比起手工制作都得到了较大幅度的提高。快速成型技术是近几年来才开始出现的一种新兴制作技术，与计算机辅助技术以及激光、材料科学、精密机械等高精技术手段关系非常密切[3]。对于汽车造型设计来说，复杂且细节要求较高的小部件，如车灯、格栅等小部件用CNC加工的方式无法满足细节的需要，而快速成型技术不仅可以满足设计师单部件外观以及安装在模型上整体外观的评审，也能满足其他部门对设计方案性能的考察要求。例如，试验部门可以测试格栅设计方案的进气量，计算设计方案是否能否达到发动机要求。

3微型轿车设计流程分析

3.1市场调查和市场定位分析

汽车造型设计的最终目的是要向市场推广，面向广大消费者。因此，在设计阶段开始之前进行市场调研工作，针对性地制定设计方案基本方向就显得十分重要了。市场调查主要包括目标客户群、目标客户群预期价位区间、流行元素、主要竞争对手等，有助于使设计方案更符合目标客户群的要求。设计师在这个阶段也可以明确设计方案基本的风格与功能设计思路，把握好整体设计方向。除此之外，市场调研中对主要竞争对手的分析也十分重要。设计师需要系统、仔细地分析它们的造型和设计思路，分析设计上的优点与不足，针对这些问题在设计方案中做到有的放矢。

3.2概念（Concept）阶段

在经过市场调研阶段后，产品的设计风格与设计方向已经基本确定下来了，此时设计部门需要与其他部门进行协商，讨论具体设计开发中的要求，例如底盘的尺寸等。概念阶段总体上是承接上下两个设计阶段的过程，探讨设计方案的可行性。

3.3设计阶段

设计阶段主要由三个不同的设计部门完成，分别是外形设计部门、内饰设计部门以及色彩设计部门。在这个阶段，外形设计是最重要的设计部分，对整个造型设计过程都起到了决定性的作用。外形设计师需要通过前期的创意草图、效果图以及三维模型、小比例油泥模型等设计初步的造型方案，经过多重审核最终选择一套方案制作成1：1的油泥模型。在1：1油泥模型的基础上，设计部门与工程部门合作，完成轮毂、车灯等细节部分的设计。至此，整个微型轿车的造型设计阶段才算全部完成。综上所述，我国微型汽车造型设计起步较晚，在设计理念与设计方法上与国际先进的汽车企业还有着不小的差距。因此，汽车造型设计人员应积极学习国外先进的设计方法，引进设计软件，提高数字信息化汽车造型设计水平，早日追上国际一流水准。

参考文献：

[1]景春晖，张晶.汽车造型设计空间研究[J].机械设计，2016（7）：121-124.

[2]李祥文.论换代背景下的汽车造型设计策略与方法[J].武汉理工大学学报（社会科学版），2016，29（2）：308-313.

[3]周涛.3D打印技术在汽车造型设计中的应用研究[J].山东工业技术，2017（19）：122-123.

作者:王铎云 单位:武威职业学院