汽車造型設計方法研究與微型轎車的設計開發

王鐸云

武威職業學院 甘肅省武威市 733000

1 我國汽車造型設計的發展變遷

20世紀八十年代改革開放以來，國際知名汽車品牌開始逐漸進入中國市場，促使中國的汽車工業開始飛速發展。但是與國外成熟的汽車制造公司和設計公司相比，中國本土的汽車造型設計水平還存在著巨大差距。因此，國內的汽車造型設計主要分為三個模式：一是完全自主設計開發；二是模仿或引進國外比較成熟的車型設計方案，通過一定的修改成為自己的設計；三是直接引進國外設計生產的成熟車型。在國內汽車設計領域，這三種模式一直處于并存且不斷發展的狀態。

目前，中國汽車產業中從事汽車造型設計的實體主要有四種：一是中國民族自主品牌，其中既有購買國外設計公司產品的外包模式，又有完全自主設計開發的模式，如吉利、奇瑞等；二是獨立的造型設計開發公司，如漢風、同濟同捷等，這些公司主要為某些品牌的汽車設計出謀劃策，或直接參與設計；三是中外合資的設計中心，如一汽大眾，上海大眾等等；最后是一些高校與企業合作成立的研究基地，如武漢理工大學、重慶工學院、同濟大學等。

2 數字化汽車造型設計方法

2.1 CAX技術

CAX技術實際上是綜合多種多樣的計算機輔助技術的統稱。其中，與汽車造型設計關系比較密切有計算機輔助造型（Computer Aided Shape，簡稱CAS）以及計算機輔助設計（Computer Aided Design，簡稱CAD）兩種技術[1]。

汽車造型設計包括產品的概念、外形、布局以及草圖設計，需要提供設計的數字模型。但是，在汽車制造業逐漸數字化的背景下，只具備渲染效果圖進行靜態展示功能的數字模型已經不能滿足設計階段以及后續加工的需要。因此，CAD、CAS技術在幫助改進傳統汽車造型設計流程中變得越來越重要。

通過CAD、CAS技術，設計師在設計階段可以利用3D數據加工設計模型，精確制作出符合原本設計意圖所表達的3D模型，并且能夠有效幫助后續加工流程的開展。目前，雖然世面上有許多為專業設計開發的三維軟件，但除了Alias Studio軟件外，絕大多數都不符合汽車造型設計的需要。因此，這款軟件也成為了國外汽車造型設計中的標準軟件。

2.2 虛擬現實技術

虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR）技術并不是一個新興的技術手段，早在20世紀九十年代初期，國外就有汽車制造商嘗試將其運用在汽車造型設計上[2]。VR技術涉及到眾多不同學科和研究領域的專業技術知識，在誕生初期應用還比較困難。不過在近年來，隨著以CAX為代表的科學技術迅速發展，該技術開始廣泛應用于各大汽車企業的造型設計中，如著名的BMW、Audi、GM、Volkswagen、MG等汽車公司都在汽車造型設計中引入了VR技術，并且取得了令人滿意的成果。

目前，在汽車造型設計中應用最廣泛的VR軟件是RTT。對于汽車造型設計來說，RTT軟件最大的優勢在于強大的實時渲染功能。在設計前期初步確定造型方案或原有車型再設計、車燈等配飾方案評審方面，RTT軟件克服了傳統造型設計展示準備時間長，展示效果不夠理想的缺點，使得設計人員能夠高效地完成初步設計。而在開發階段，RTT軟件能夠在多套不同的設計方案（如車身顏色、材質、輪轂設計等）之間切換進行展示，方便評審人員進行對比研究，從而更有效率地確定最終設計方案。此外，VR技術的應用還能幫助設計師在設計過程中與競爭車型或原有車型之間進行比對，調整設計思路。

2.3 快速成型與CNC加工技術

傳統的汽車造型設計中，手工制作油泥模型耗時較長，且無法反復對模型進行修改，對設計質量產生了很大的影響。因此，汽車公司開始在造型設計過程中引入信息化造型技術，以縮短模型制作時間，提高設計質量。目前，快速加工汽車造型模型主要有兩種方法：CNC數控技術以及快速成型。

在汽車造型設計中，設計師在完成設計草圖后，通過Alias Studio構建一個簡單的數學模型，借助CNC加工技術在銑床上銑出一個油泥模型，加工人員對油泥模型進行少量精刮處理就可以完成初步的實體油泥模型，大大縮短了以往手工制造油泥模型的時間，設計師也可以在這個模型的基礎上對設計方案進行嘗試和修改。若設計方案需要大幅度修改，加工人員也可以利用數控銑床對模型進行局部修改，修改速度以及精度比起手工制作都得到了較大幅度的提高。

快速成型技術是近幾年來才開始出現的一種新興制作技術，與計算機輔助技術以及激光、材料科學、精密機械等高精技術手段關系非常密切[3]。對于汽車造型設計來說，復雜且細節要求較高的小部件，如車燈、格柵等小部件用CNC加工的方式無法滿足細節的需要，而快速成型技術不僅可以滿足設計師單部件外觀以及安裝在模型上整體外觀的評審，也能滿足其他部門對設計方案性能的考察要求。例如，試驗部門可以測試格柵設計方案的進氣量，計算設計方案是否能否達到發動機要求。

3 微型轎車設計流程分析

3.1 市場調查和市場定位分析

汽車造型設計的最終目的是要向市場推廣，面向廣大消費者。因此，在設計階段開始之前進行市場調研工作，針對性地制定設計方案基本方向就顯得十分重要了。市場調查主要包括目標客戶群、目標客戶群預期價位區間、流行元素、主要競爭對手等，有助于使設計方案更符合目標客戶群的要求。設計師在這個階段也可以明確設計方案基本的風格與功能設計思路，把握好整體設計方向。

除此之外，市場調研中對主要競爭對手的分析也十分重要。設計師需要系統、仔細地分析它們的造型和設計思路，分析設計上的優點與不足，針對這些問題在設計方案中做到有的放矢。

3.2 概念（Concept）階段

在經過市場調研階段后，產品的設計風格與設計方向已經基本確定下來了，此時設計部門需要與其他部門進行協商，討論具體設計開發中的要求，例如底盤的尺寸等。概念階段總體上是承接上下兩個設計階段的過程，探討設計方案的可行性。

3.3 設計階段

設計階段主要由三個不同的設計部門完成，分別是外形設計部門、內飾設計部門以及色彩設計部門。在這個階段，外形設計是最重要的設計部分，對整個造型設計過程都起到了決定性的作用。外形設計師需要通過前期的創意草圖、效果圖以及三維模型、小比例油泥模型等設計初步的造型方案，經過多重審核最終選擇一套方案制作成1：1的油泥模型。在1：1油泥模型的基礎上，設計部門與工程部門合作，完成輪轂、車燈等細節部分的設計。至此，整個微型轎車的造型設計階段才算全部完成。

綜上所述，我國微型汽車造型設計起步較晚，在設計理念與設計方法上與國際先進的汽車企業還有著不小的差距。因此，汽車造型設計人員應積極學習國外先進的設計方法，引進設計軟件，提高數字信息化汽車造型設計水平，早日追上國際一流水準。