汽车造型设计流程

第二节汽车造型设计的工作内容第三节汽车造型设计团队的构成与职责第一节汽车研发流程第四节汽车造型设计流程中的验收里程碑节点第五节汽车造型设计流程详解第一节汽车研发流程汽车造型设计流程属于汽车开发流程中的一部分，如图４￣１所示。第二节汽车造型设计的工作内容一、二维造型设计１.实物模型实物模型包括小比例模型(ｓｃａｌｅｍｏｄｅ，通常有１∶１０、１∶４或１∶５等几种比例)，１∶１全尺寸模型(ｆｕｌｌｓｉｚｅｍｏｄｅｌ，与实车大小一致)，实物模型是造型验收和评审的重要依据。目前来讲，油泥模型(ｃｌａｙｍｏｄｅｌ)是大部分汽车厂商在汽车造型设计过程中运用最多的实物模型，如图４￣４所示。第二节汽车造型设计的工作内容２.数字模型数字模型(ｄｉｇｉｔａｌｍｏｄｅｌ)是在电脑中运用三维建模软件进行构建和设计的虚拟模型，如图４￣５所示。按照数字模型的构建方法可以分为:正向建模及逆向建模。正向建模是直接根据二维方案及图纸构建三维模型；逆向建模是根据对实物模型进行表面扫描得到的点云来构建三维数字模型。第二节汽车造型设计的工作内容三、色彩及装饰设计色彩及装饰设计(ｃｏｌｏｒ＆Ｔｒｉｍ)主要包含汽车内、外饰的色彩，汽车内饰中的面料、皮革、装饰条、塑料件、金属等可触及材质的表面花纹及图案的设计和搭配。这部分工作以内饰区域工作为主，主要由色彩及装饰设计师来完成，色彩与面料的样板如图４￣６所示。第二节汽车造型设计的工作内容四、小结这三部分工作是按照顺序先后进行的，但因为各部分工作都是相互关联和相互影响的，所以很多时候会同时开展。其中，三维设计工作是汽车造型设计中最为核心的部分，而在这个设计过程中，油泥模型的制作会占据大部分时间。相对来说，二维造型设计工作与三维造型设计工作联系更为紧密，而颜色与装饰设计工作相对较为独立。第三节汽车造型设计团队的构成与职责一个完整的汽车造型设计团队主要包含:造型设计总监、外饰造型设计团队、内饰造型设计团队、数字模型团队、实物模型团队、色彩及装饰设计团队、造型设计管理团队。以上是目前全球各大汽车品牌设计部门或者独立汽车造型设计公司的基本组织架构情况，如图４￣７所示。第三节汽车造型设计团队的构成与职责(１)造型设计总监是整个设计团队的管理者，也是设计团队的核心，主要工作是对设计理念、设计方向、设计准则、设计质量进行把握与控制。(２)外饰造型设计团队主要职责:外饰造型设计；外饰细节造型设计，如车灯造型、轮辋造型等；对外饰实物及数字模型制作的造型控制。汽车外饰设计草图如图４￣８所示。第三节汽车造型设计团队的构成与职责(３)内饰造型设计团队主要职责:内饰造型设计；内饰细节造型设计，如座椅、人机交互设计；对内饰实物及数字模型制作的造型控制。汽车内饰设计草图如图４￣９所示。第三节汽车造型设计团队的构成与职责(４)实物模型团队主要职责:油泥模型制作；硬模型制作；模型展示；模型扫描。实物模型制作过程如图４￣１０所示。第三节汽车造型设计团队的构成与职责(５)数字模型团队主要职责:正向建模；逆向建模；虚拟现实可视化技术应用。数字模型的渲染如图４￣１１所示。第三节汽车造型设计团队的构成与职责(６)色彩及装饰设计团队主要职责:内外饰色彩设计与定义；内外饰塑料件花纹设计与定义；内饰面料、皮革、装饰条等材质设计与搭配。色彩与装饰设计过程如图４￣１２所示。(７)造型设计管理团队主要职责:造型设计项目管理与协调，设计战略管理。第四节汽车造型设计流程中的验收里程碑节点按照目前技术水平，一款全新开发车型从研发到量产问世，需要３~５年时间，而造型设计工作正是前期重要环节且贯穿车型开发始终，主要在研发过程中的前１~２年时间完成，其具体设计流程如图４￣１３所示。第四节汽车造型设计流程中的验收里程碑节点在造型设计期间，通常会设定以下验收节点，称之为里程碑节点:(１)造型设计开始:造型设计工作启动；(２)造型设计设想:造型二维设计方案评审、数字模型展示，展示方案数量ｎ个，ｎ≥６；(３)造型设计筛选:小比例外饰模型实物评审、数字模型展示，展示模型数量ｎ个，ｎ≥４；(４)造型设计选择:１∶１内外饰实物模型评审，展示模型数量各ｎ个，ｎ≥３；(５)造型设计确定:１∶１内外饰实物模型评审，展示模型数量各２个；(６)造型设计决定:１∶１内外饰实物模型评审、数字模型展示，模型数量各１个；(７)造型设计冻结:１∶１内外饰实物模型评审、数字模型展示、色彩及装饰方案展示，展示模型数量各１个；(８)表面数据验收:用于生产制造的表面三维数据以及根据表面制作的工程结构三维数据验收；(９)色彩及装饰方案确定:一系列相关方案评审、实物样车样件展示。第四节汽车造型设计流程中的验收里程碑节点目前在汽车开发过程中，通常还会引入并行工程(ＣｏｎｃｕｒｒｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ)，即各个环节采取同时并举方式。并行工程的应用可以提高设计可行性、缩短开发周期、加速产品上市时间。在汽车造型设计工作过程中，有很多外部造型输入条件，其中最主要的是市场定位及需求信息、工程技术要求两方面，在实际工作中，工程设计可以与造型设计同时进行，从而确保最后的造型满足工程要求、并可实现量产；造型设计各个环节也可以同时进行，如图４￣１４所示。第五节汽车造型设计流程详解一、二维造型设计流程二维造型设计是汽车造型设计工作中的第一步，持续时间从造型设计开始到造型冻结，如图４￣１５所示。１.造型开始→造型设想这个过程是外型及内饰二维设计的集中工作阶段。此时需要总布置部门提供汽车总布置及车身总布置输入(图４￣１６ａ)；前期调研部门提供新车型的市场定位、风格趋势、目标用户群体等基本信息(图４￣１６ｂ、ｃ)。第五节汽车造型设计流程详解第五节汽车造型设计流程详解２.造型设想→造型冻结二维造型工作的步骤通常是从创意草图开始，经过一步一步的细化、推敲、完善，最后形成效果图。绘制草图通常是先从整体设计入手，再到细节的设计，如图４￣１７中Ｓｋｏｄａ￣Ｒｏｏｍ￣ｅｒｓｔｅｒ的外饰二维设计过程。二维造型设计工作除了提供形体创意方案以外，还要指导三维造型设计工作的进行，从造型设想到造型冻结的每一个验收节点，都需要同时展示模型和相对应的二维方案。第五节汽车造型设计流程详解二、三维造型的工作流程如图４￣１８所示，红色标志处是三维造型设计中相对重要的里程碑节点。作为汽车造型设计的核心工作部分，外饰与内饰的三维设计流程在前期稍有不同，如图４￣１９所示。第五节汽车造型设计流程详解１.外饰的三维造型设计流程外饰的三维设计流程包含外饰实物模型制作和外饰数字模型制作两部分。１)造型开始→造型设想随着计算机辅助造型技术的广泛运用，通常在制作外饰实物模型之前，先制作数字模型。从造型设计开始到造型设想这个阶段，数字模型设计师将根据外型设计师的二维方案(草图，效果图，指导模型制作的视图)进行快速正向建模，如图４￣２０所示，再进入造型设想节点。第五节汽车造型设计流程详解２)造型设想→造型筛选在造型设想节点验收后，根据选定的多个二维外饰方案及数字模型，开始制作小比例外饰实物模型(图４￣２１)，这些小比例模型将在造型筛选时间节点进行评审，再对选定的模型表面进行激光扫描、测量，作为全尺寸实物模型的前期基础。图４￣２２展示了Ｂｅｎｚ的前设计总监(右)与主设计师(现任设计总监)对Ｓ￣Ｃｌａｓｓ车型的一个１∶４油泥模型进行阶段性评价的场景，可以清楚的看到，模型上已经用胶带贴出如何进行下一步修改。第五节汽车造型设计流程详解３)造型筛选→造型选择这个阶段将制作３个全尺寸外饰实物模型(在资源充足的情况下可以增加模型数量)；同时并行开展的数字模型工作主要是正向建模，辅助每一个实物模型制作相关零部件的三维数据。在造型选择时间节点对所有全尺寸模型进行评审，并从中选出两个方案作为下一步造型工作的基础。全尺寸模型开始制作之前，通常会对小比例模型的表面进行数据扫描、处理，生成点云并放大还原成全尺寸比例，然后利用此数据在３轴或者５轴铣床下进行数控加工，如图４￣２３所示是对小比例油泥模型扫描后的点云，以及根据点云铣削１∶１油泥模型的场景。目前，ＣＡＤ、ＣＡＭ相结合的技术已普遍运用到全尺寸实物模型的初始制作中，大大提高了工作效率。第五节汽车造型设计流程详解图４￣２４展示了Ｃｈｅｖｒｏｌｅｔ￣Ｃａｍａｒｏ车型的油泥模型工作以及制作过程中阶段评审的场景。ａ)图为多个模型师共同完成模型制作。ｂ)图为设计师内部正在进行模型阶段性评审，评审通常在户外宽阔的空间进行，这样可以保证在真实场景及光影条件下进行准确的观察、评价；对模型需要进行更改的地方，设计师先用胶带直接在模型上标记出来。ｃ)图为模型展示评审前，设计师与模型师正在进行贴膜和贴线的装饰工作。ｄ)图为设计师内部再次对模型进行阶段性评审。第五节汽车造型设计流程详解４)造型选择→造型确定在经历了３选２的造型选择之后，造型工作也将不断深入:此阶段工程将越来越多的介入，除了对模型在造型设计上进一步优化，同时还要不断对模型的工程可行性进行检查，尽可能的让模型同时满足造型设计与工程的要求。此阶段的实物模型将在原来模型的基础上制作成通透模型(ＳｅｅＴｈｒｏｕｇｈ)，如图４￣２５所示。数字模型在此阶段除了继续进行实物模型辅助工作以外，还将启动表面数据的制作工作，而表面数据同时支持工程分析。到造型确定时间节点，将对此阶段完成的２个外型模型进行评审，选择其中１个方案模型作为下一步工作的基础。第五节汽车造型设计流程详解５)造型确定→造型决定对选中的方案模型继续进行造型及工程可行性优化。此阶段数字模型中造型辅助工作逐步减少，而产品表面数据量加大，汽车表面数据的制作在造型和工程之间的桥梁作用将凸显，如图４￣２６所示。到造型决定时间节点将对实物模型进行评审验收，同时辅助展示其数字模型，此时展示的模型将满足造型和工程的大部分要求，而此阶段验收通过的模型几乎与之后量产车的造型相差不大。第五节汽车造型设计流程详解在这里需要对汽车表面数据制作的桥梁作用进行说明，在实际设计工作中，特别在中后期阶段，造型与工程之间沟通的基础就是产品的表面数据。造型模型是否满足工程的要求，工程设计部门只能通过对表面数据的检查才能得出结论，根据工程的分析结果，造型设计部门将与工程设计部门讨论并达成一致的解决方案，出现的情况将是:造型设计部门在实物模型上进行更改以满足工程要求，或者工程设计部门更改技术方案以满足造型要求，再或者两个部门同时进行方案更改。造型设计部门更改完后将再次通过制作表面数据与工程设计部门进行沟通。经过不断优化，最终将使造型与工程同时满足要求。因此可以看到目前汽车表面数据制作在汽车开发中具有较为重要的作用，如图４￣２７所示。另外要提及的是在造型决定之后，通常汽车表面数据的制作工作将由经验丰富的造型设计师(兼具造型设计、工程、工艺、材料要求等多方面经验的设计师)进行陪伴，旨在控制产品表面数据更准确的反应实物模型的造型，同时与工程设计部门进行沟通、协调，解决造型与工程的矛盾。第五节汽车造型设计流程详解６)造型决定→造型冻结这个阶段，实物模型在造型上不会有大的改动，只对其进行部分细节的造型优化以及根据工程可行性的要求进行部分修整。数字模型将进入逆向建模阶段。到造型冻结时间节点，将对最后优化完成的实物模型进行验收，同时辅助展示数字模型，如果不存在较大造型或工程上的问题，验收即可通过，造型的实物模型工作将到此冻结。造型冻结后，实物模型工作结束，接下来将是以数字模型为主的优化工作，直到数据验收。理论上，造型设计的外型三维工作就此告一段落。但实际上，一直到批量生产前，仍有可能还会由于生产制造或者质量等原因引起的部分表面数据更改工作。７)造型冻结→数据验收汽车数据验收包含了对汽车的表面数据和结构数据的同时验收。这是整车研发中相当重要的验收节点，通常需要２次以上的验收工作。主要涉及造型设计、工程研发、生产规划等公司内部相关部门，同时相关的供应商也会参加。验收工作主要有:检查数据是否满足造型的要求；检查确认表面数据的质量；验证产品数据的工程及工艺可行性等一系列数据评审过程。第五节汽车造型设计流程详解验收工作通常需要借助先进的数字软硬