王軍社

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

基于Alias的汽車(chē)整車(chē)A級(jí)曲面設(shè)計(jì)和品質(zhì)評(píng)價(jià)

王軍社

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章介紹了整車(chē)A級(jí)曲面設(shè)計(jì)的一般流程及構(gòu)建原則，以某汽車(chē)整車(chē)A級(jí)曲面實(shí)現(xiàn)為例，通過(guò)車(chē)身曲面的特征劃分、主、輔曲面構(gòu)建及曲面質(zhì)量評(píng)價(jià)等設(shè)計(jì)過(guò)程，探討了實(shí)現(xiàn)汽車(chē)A級(jí)曲面建模和曲面質(zhì)量檢測(cè)的重要技術(shù)和方法。

A級(jí)曲面；曲面構(gòu)建；品質(zhì)評(píng)價(jià)

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)20-29-05

引言

隨著現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展和人們生活質(zhì)量、審美需求的不斷提高，汽車(chē)外型設(shè)計(jì)在整車(chē)設(shè)計(jì)中占據(jù)非常重要的地位。一輛總體設(shè)計(jì)優(yōu)良的車(chē)型在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的成敗，除了其品質(zhì)、性能上的體現(xiàn)，還取決于其外形是否能吸引顧客。所以，如何利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，加快整車(chē)總體和外觀設(shè)計(jì)，縮短整車(chē)的設(shè)計(jì)周期，提升整車(chē)的設(shè)計(jì)和制造工藝水平，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品不斷的更新?lián)Q代，順應(yīng)、滿(mǎn)足不斷變化發(fā)展的市場(chǎng)需求。

本文探討了汽車(chē)整車(chē)A級(jí)曲面的設(shè)計(jì)流程和構(gòu)建原則及自由曲線(xiàn)、曲面在 Alias中的描述方法和幾何特性，并以某款汽車(chē)外飾曲面構(gòu)建為實(shí)例，通過(guò)曲面的幾何特征劃分，主、輔曲面構(gòu)建以及曲面品質(zhì)檢測(cè)、評(píng)價(jià)等設(shè)計(jì)過(guò)程，探討了在Alias中實(shí)現(xiàn)汽車(chē) A級(jí)曲面建模和曲面品質(zhì)評(píng)價(jià)方面的重要技術(shù)和方法。

1 整車(chē)A級(jí)曲面設(shè)計(jì)流程和制作原則

A級(jí)曲面定義：它是具有最高質(zhì)量、高反光同時(shí)具有簡(jiǎn)潔、干凈、優(yōu)美的面片結(jié)構(gòu)的數(shù)字曲面模型。事實(shí)上A級(jí)曲面沒(méi)有十分嚴(yán)格的數(shù)學(xué)描述也沒(méi)有十分嚴(yán)格的概念定義。

1.1 整車(chē)A級(jí)曲面設(shè)計(jì)流程

在汽車(chē)工業(yè)早期，一輛汽車(chē)的開(kāi)發(fā)、誕生，主要是依靠創(chuàng)始人或者設(shè)計(jì)師對(duì)市場(chǎng)敏銳的預(yù)見(jiàn)力來(lái)決策，汽車(chē)發(fā)展到今天，已轉(zhuǎn)變?yōu)橛墒袌?chǎng)引導(dǎo)設(shè)計(jì)，所以一輛汽車(chē)的開(kāi)發(fā)首先是市場(chǎng)定位，接著開(kāi)始車(chē)身總體布置方案，方案確定后，進(jìn)入車(chē)身外造型設(shè)計(jì)階段。設(shè)計(jì)師根據(jù)總體布置圖布置要求（主要是空間），進(jìn)行概念草圖繪制（草圖是設(shè)計(jì)師進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)，快速撲捉設(shè)計(jì)靈感的最佳途徑）。期間要經(jīng)過(guò)不斷的評(píng)審、修改，完成造型創(chuàng)意設(shè)計(jì)后，進(jìn)入效果圖設(shè)計(jì)階段，主要目的是對(duì)前期的概念設(shè)計(jì)做進(jìn)一步的細(xì)化，使其效果非常真實(shí)，最終給高層領(lǐng)導(dǎo)評(píng)審。

下一步是數(shù)字模型制作階段，建模師需將選定的二維效果圖方案轉(zhuǎn)化為三維的數(shù)字模型，再經(jīng)過(guò)內(nèi)部評(píng)審、修改數(shù)字模型，將最后確定的數(shù)據(jù)模型反饋到小比例模型（1：4），一般會(huì)同時(shí)制作四個(gè)不同小比例模型方案，最終選定兩個(gè)方案進(jìn)行下一步1：1模型制作，經(jīng)過(guò)反復(fù)評(píng)審、工程校核、修改、完善，最終選定一個(gè)符合要求的1：1全尺寸油泥模型，并將最終確定的全尺寸油泥模型，通過(guò)逆向工程，形成計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)模型。該數(shù)據(jù)模型是用于后期工程輸入的依據(jù)，因此數(shù)字模型構(gòu)建需要達(dá)到A級(jí)曲面標(biāo)準(zhǔn)。

整車(chē)外外表面A級(jí)曲面完成后，發(fā)布數(shù)字模型，轉(zhuǎn)入后期工程，也就意味著該車(chē)的外造型設(shè)計(jì)階段到此結(jié)束。從下圖1中可以看出，如何由油泥模型得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，快速的實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的曲面的構(gòu)建，成為整車(chē)A級(jí)曲面非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。

圖1 整車(chē)A級(jí)曲面設(shè)計(jì)流程

1.2 整車(chē)A級(jí)曲面制作原則

奔馳、寶馬、奧迪等大品牌的車(chē)身型面感覺(jué)非常飽滿(mǎn)，光影流動(dòng)，非常炫目，這其中除了本身這些大品牌的生產(chǎn)、制造工藝以及質(zhì)量控制高于一般廠商之外，另外一個(gè)重要的因素，是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，這些廠商對(duì)車(chē)身A面的品質(zhì)要求是非常苛刻的。因此，對(duì)于任何一個(gè)汽車(chē)整車(chē)制造商，想要推出一款外觀品質(zhì)優(yōu)良、造型飽滿(mǎn)、光影自然流動(dòng)的車(chē)身，就必須在設(shè)計(jì)階段建立完善的A級(jí)曲面制作標(biāo)準(zhǔn)或原則。當(dāng)然后期的生產(chǎn)制造工藝（尤其是噴涂工藝）對(duì)車(chē)身視覺(jué)品質(zhì)感有很大的影響。

以下是A級(jí)曲面制作的一般原則：

1）完全滿(mǎn)足工程需求；在工程允許范圍內(nèi)，可自由創(chuàng)意，實(shí)現(xiàn)造型的最優(yōu)化。

2）避免造型面干、癟、平，出現(xiàn)光影暗區(qū)；高可見(jiàn)外造型面，主要在曲率方向上，曲率＞5% = f=H/L（弧高/玄長(zhǎng)）。

3）對(duì)于逆向工程，在滿(mǎn)足模型外表面造型趨勢(shì)下，曲面光順第一；點(diǎn)云逆向過(guò)程中，曲面光順與精度往往是一對(duì)矛盾，為了保證好的曲面品質(zhì)，特殊區(qū)域A面與點(diǎn)云最大偏差可以1-2mm。

4）造型特征應(yīng)和效果圖或者模型一致；在工程范圍內(nèi)，最大限度的滿(mǎn)足造型設(shè)計(jì)。

5）連續(xù)性要求；一般位置偏差G0＜0.005mm，切向變化G1＜ 0.16度，曲率變化G2＜ 0.005，符合這樣的標(biāo)準(zhǔn)才能確保曲面在光照下沒(méi)有瑕疵。G3連續(xù)不做強(qiáng)制要求，汽車(chē)縱向?qū)ΨQ(chēng)平面和車(chē)身鈑金主曲率面區(qū)域需要逼近G3光順。（美系中GM要求低一些，日系和歐系要求高一些）

6）高光和斑馬紋優(yōu)美，與油泥模型高光和斑紋走勢(shì)一致；首先確保油泥模型有一個(gè)好的表面質(zhì)量，油泥模型 Mesh高光和斑馬紋走勢(shì)滿(mǎn)足造型要求。

7）最簡(jiǎn)潔的線(xiàn)、面表達(dá)造型原則；曲面階數(shù)不超過(guò)6-8階，單一曲面單凸或單凹。

8）單獨(dú)一個(gè)曲面在UV方向保證曲率的連續(xù)性及變化趨勢(shì)的一致。

9）使用多種數(shù)學(xué)工具檢查A級(jí)曲面，視覺(jué)上不能有瑕疵。

2 整車(chē)A級(jí)曲面構(gòu)建

Alias作為工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)軟件，提供了非常強(qiáng)大曲面構(gòu)建和檢測(cè)功能，能夠快速實(shí)現(xiàn)汽車(chē)外表面曲面建模和和曲面品質(zhì)評(píng)價(jià)及模型可視化展示。在汽車(chē)整車(chē)中汽車(chē)車(chē)身（俗稱(chēng)白車(chē)身）是汽車(chē)外形的最為重要的部分，由于為鈑金件，具有很強(qiáng)的光反射特性，具有極高的外表面品質(zhì)要求。而前后保險(xiǎn)桿作為整車(chē)造型風(fēng)格的重要體現(xiàn)，一般為塑料件，與車(chē)身同色，由于材料特性及前后保為外協(xié)制造，與車(chē)身顏色或多或少有一定的色差，同樣需要很好外表面品質(zhì)。

在汽車(chē)整車(chē)中，除了車(chē)身、前后保杠、風(fēng)窗玻璃（前風(fēng)后擋、車(chē)窗是比較獨(dú)立的部件，由一張單曲率面構(gòu)建成，因此表面品質(zhì)是沒(méi)有問(wèn)題的），整車(chē)外造型還有許多附件，這些附件中有很多部件為非高光件，一般為黑色部件，例如裙邊、格柵條等，即使在高光下，曲面質(zhì)量有小的瑕疵也很難察覺(jué)，從理論上講，在這些地方曲面質(zhì)量要求可以要求低一些。

對(duì)于內(nèi)飾造型設(shè)計(jì)，創(chuàng)意更為多樣化，曲面構(gòu)建更為復(fù)雜、多變，而且涉及到更為復(fù)雜的工程約束，內(nèi)飾曲面制作過(guò)程更為曲折、耗時(shí)。由于內(nèi)飾多為皮紋件、包覆件以及針織件等非高亮件，即使內(nèi)飾外表面曲面質(zhì)量存在小的瑕疵，也很難發(fā)現(xiàn)，故對(duì)于內(nèi)飾曲面質(zhì)量要求內(nèi)有外飾那么苛刻。隨著汽車(chē)技術(shù)發(fā)展，制造工藝以及審美習(xí)慣的提高，內(nèi)飾部件質(zhì)量要求也提到了A-Class的要求。

2.1 整車(chē)A級(jí)曲面幾何構(gòu)成分類(lèi)

根據(jù) CAD軟件的一般建模思路和汽車(chē)外表面幾何構(gòu)成特征，可以將汽車(chē)外表面看做由許多張大面、過(guò)渡面、圓角面、翻邊面等通過(guò)一定的幾何拓?fù)潢P(guān)系組合成的幾何體，故可將整車(chē)外邊表面劃分為：主曲率面、過(guò)渡面、消失面及圓角面等。

1）主曲面：相對(duì)獨(dú)立的、大面積、小曲率且單凸或單凹片體，根據(jù)能否掃掠構(gòu)建，可分為均勻主曲面和非均勻主曲面。

2）過(guò)渡面：兩主曲率（大面）之間的連接面，通常面片比較規(guī)則，不同于藝術(shù)圓角。

3）消失面：外觀上局部特征從突出到消失到造型主體上的面。

4）圓角面：兩張單獨(dú)曲面區(qū)間的連接面，通常連接面比較小，有非常清晰的造型特征。

5）翻邊面：?jiǎn)我徊考娌糠值倪吘壯匾欢ǖ慕嵌蓉Q起的面片。

6）藝術(shù)圓角：連接兩主曲率面之間的細(xì)長(zhǎng)不規(guī)則曲面。

圖2 整車(chē)外表面幾何構(gòu)成分類(lèi)

汽車(chē)外表面曲面幾何特征的劃分，有助于確定好的建模思路 ，明確每個(gè)曲面的類(lèi)型和構(gòu)建方法，通過(guò)先主后輔的建模思想，先構(gòu)建主曲率面，再細(xì)化輔助區(qū)域，橋接過(guò)渡面、圓角面、消失面等，來(lái)達(dá)到方便建模的目的，更重要的是有規(guī)律的構(gòu)面比較容易獲得較高質(zhì)量面片和配合精度。

經(jīng)過(guò)對(duì)整車(chē)外油泥模型掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理（去噪點(diǎn)、拼接、稀釋、光順等）得到如圖3所示點(diǎn)云數(shù)據(jù)，根據(jù)整車(chē)外外飾部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和裝配關(guān)系，整車(chē)車(chē)身外飾分為前后保杠、引擎蓋、前后風(fēng)擋、車(chē)頂、后行李箱、側(cè)窗玻璃、側(cè)圍鈑金、翼子板等部分。

圖3 整車(chē)外飾表面功能區(qū)域

實(shí)際建模過(guò)程中，一般將整車(chē)外飾分為車(chē)頂+前后風(fēng)擋+引擎蓋、前后保杠、側(cè)圍三大區(qū)域，由三位建模師同時(shí)構(gòu)建完成。

例如車(chē)身側(cè)圍曲面構(gòu)建，對(duì)照模型狀態(tài)，側(cè)圍造型面細(xì)分為：主曲率面、消失面、圓角面等，如下圖4車(chē)身側(cè)圍曲面幾何構(gòu)成。

圖4 車(chē)身側(cè)圍曲面幾何構(gòu)成

2.2 實(shí)例A50整車(chē)外造型曲面構(gòu)建

車(chē)身曲面構(gòu)建是整車(chē) A面構(gòu)建的重要部分，通過(guò)幾何特征劃分，確定合理的建模方法，先構(gòu)建主曲面再構(gòu)建輔助曲面（橋接過(guò)渡面、消失面、圓角面等），來(lái)實(shí)現(xiàn)各區(qū)域幾何建模。

主曲面構(gòu)建的方法一般遵循：由點(diǎn)-線(xiàn)-面的基于曲線(xiàn)和由點(diǎn)-面的基于曲面兩種構(gòu)建方法。

1）基于曲線(xiàn)的構(gòu)建方法

能否用掃掠的特征構(gòu)建汽車(chē)外表面中相對(duì)獨(dú)立的、大面積的、小曲率且單凸或單凹的片體，基于曲線(xiàn)的構(gòu)建可分為過(guò)網(wǎng)格線(xiàn)構(gòu)建和掃掠構(gòu)建。

（1）過(guò)網(wǎng)格線(xiàn)構(gòu)建是指

直接由掃描數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合網(wǎng)格曲線(xiàn)，再由網(wǎng)格曲線(xiàn)構(gòu)建主面體。曲面的品質(zhì)主要由擬合的曲線(xiàn)質(zhì)量決定，而曲線(xiàn)的品質(zhì)則與采樣的網(wǎng)格點(diǎn)有關(guān)，所以，網(wǎng)格線(xiàn)的分布均勻、走勢(shì)合理（與主曲面走勢(shì)一致。通常根據(jù)所構(gòu)建造型表面輪廓走勢(shì)，截取特征輪廓線(xiàn)，輪廓采樣，再通過(guò)Bezier曲線(xiàn)擬合，最后通過(guò)四條曲線(xiàn)邊界構(gòu)面（Alias中提供了非常強(qiáng)的曲線(xiàn)擬合工具fit curve）。圖5為網(wǎng)格曲線(xiàn)構(gòu)建A50側(cè)圍曲面構(gòu)建實(shí)例。

圖5 A50側(cè)圍A級(jí)曲面構(gòu)建

車(chē)身側(cè)圍是整車(chē)造型面最為重要的部分，材料為鈑金，曲面質(zhì)量要求非常高，一般外飾鈑金造型曲面之間需要做到G3連續(xù)。

掃掠構(gòu)建是指：

通過(guò)對(duì)輸入數(shù)據(jù)幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定掃掠區(qū)域。對(duì)于相對(duì)獨(dú)立的、大面積的、小曲率且單凸或單凹的面體，先構(gòu)建掃掠截面線(xiàn)和軌道線(xiàn)，再掃掠成主片體。該方法的難點(diǎn)在于拾取合理的造型特征主輪廓線(xiàn)和引導(dǎo)曲線(xiàn)，相對(duì)過(guò)網(wǎng)格線(xiàn)構(gòu)建有較少的曲線(xiàn)擬合過(guò)程，通過(guò)掃掠由輸入數(shù)據(jù)得到的高品質(zhì)擬合曲線(xiàn)構(gòu)建相應(yīng)的曲面特征。圖6為A50側(cè)窗玻璃掃略構(gòu)面實(shí)例。

圖6 A50側(cè)窗玻璃A面構(gòu)建

一般汽車(chē)側(cè)窗玻璃面為圓環(huán)面的一部分，必須用雙曲率（兩個(gè)方向上曲率大小各一致）設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)玻璃曲面，不能直接逆向模型外表面來(lái)構(gòu)建玻璃曲面。在A面構(gòu)建時(shí)，必須先確定好玻璃的雙曲率（半徑），X向曲率半徑一般根據(jù)整車(chē)側(cè)圍走勢(shì)擬合曲線(xiàn)獲得，Z向曲率半徑取決于玻璃面上下運(yùn)動(dòng)學(xué)校核（轎車(chē)側(cè)窗玻璃曲率半徑一般為 1400-1600之間），前期曲面構(gòu)建由輸入數(shù)據(jù)玻璃面截面線(xiàn)用三點(diǎn)圓弧線(xiàn)擬合獲得。Alias早期版本側(cè)窗玻璃只能通過(guò)掃掠構(gòu)建，后期版本新增了revolve concrol＞side glas命令，相比掃掠構(gòu)建精度有所提高，但后期還須工程軟件重新擬合。

（2）基于曲面的構(gòu)建方法

圖7 前后保杠A曲面構(gòu)建

是由輸入數(shù)據(jù)直接擬合特征曲面，不需要要提前擬合、構(gòu)建任何輸入曲線(xiàn)。一般是在Mesh上選擇4個(gè)點(diǎn)生成所需區(qū)域的擬合曲面（fit scan命令）或覆蓋點(diǎn)云表面直接擬合生成規(guī)則曲面（Surface From Mesh Tool）。然后應(yīng)用Alias高級(jí)曲面成型功能Transform cv option，通過(guò)拖拽調(diào)節(jié)控制CV點(diǎn)逐步達(dá)到所需面體形狀，并結(jié)合實(shí)時(shí)的曲面分析工具來(lái)保證所構(gòu)建面的品質(zhì)。圖7為A50前后保杠曲面構(gòu)建實(shí)例。

各主曲面構(gòu)建完成后，利用 Alias中橋接曲線(xiàn)、藝術(shù)圓角、混接曲面等命令完成過(guò)渡面、藝術(shù)圓角、翻遍面等輔助曲面構(gòu)建。圖8為A50完成后的側(cè)圍曲面數(shù)字模型。

圖8 A50側(cè)圍曲面模型

汽車(chē)曲面構(gòu)建時(shí)所采用的方法、步驟、技巧往往因建模師的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)特點(diǎn)有所差異。在模型構(gòu)建時(shí)，一般混合使用上述方法。過(guò)網(wǎng)格曲線(xiàn)構(gòu)面是一種比較傳統(tǒng)的方法。在實(shí)際建模過(guò)程中，要根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的造型特征，去選擇適宜的構(gòu)面方法，對(duì)于表面幾何特征明顯，分布均一的大曲面區(qū)域可以通過(guò)掃掠快速獲??；對(duì)于表面幾何形狀不宜描述清楚的區(qū)域，則通過(guò)拖拽控制點(diǎn)的基于曲面的構(gòu)建方法實(shí)現(xiàn)。

2.3 整車(chē)車(chē)身區(qū)域A面設(shè)計(jì)

2.3.1 腰線(xiàn)消失特征設(shè)計(jì)

類(lèi)似于腰線(xiàn)，面片之間的分割產(chǎn)生的交線(xiàn)，或過(guò)渡特征線(xiàn)條，在設(shè)計(jì)上不宜采用二面相交理論線(xiàn)（一般，若曲線(xiàn)曲率若＞6°或兩面夾角＞110°，就不能保證線(xiàn)條質(zhì)量清晰）。一是先對(duì)理論交線(xiàn)擬合，再重新構(gòu)面；二是采用兩面相交后加上反凹或者下反凹特征，或上下各加一個(gè)反凹提高線(xiàn)條的清晰度，反凹的大小、深度需要考慮不能改變?cè)煨托Ч蛘咭鈭D。

尤其對(duì)于車(chē)身腰線(xiàn)，作為整車(chē)中最為重要的特征線(xiàn)之一，特征線(xiàn)必須清晰、干凈、利落。所以車(chē)身腰線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí),盡可能在兩頭快速消失，不要中間過(guò)早開(kāi)始消失結(jié)束（一般從清晰特征到消失最大不能超100mm，線(xiàn)條允許簡(jiǎn)便，但最軟化區(qū)域或反凹最小區(qū)也要大于 4mm深這就能保證特征作清晰硬朗原則）。目前比較多見(jiàn)的做法是腰線(xiàn)前端延伸到前大燈消失或者后斷延伸到組合尾燈消失。

2.3.2 引擎蓋設(shè)計(jì)

一般橋車(chē)設(shè)計(jì)，前機(jī)艙蓋與格柵連接區(qū)域50-160mm寬度范圍要有一個(gè)高光區(qū)，曲率比較大，從前端向后到前風(fēng)擋下面有一個(gè)反凹上翹，也可不加，機(jī)艙蓋至少加兩個(gè)以上肋線(xiàn)特征（一般特征肋為s形或者大的單反凹特征）。一方面，豐富造型；另一方面，提高引擎蓋的表面抗凹性。

2.3.3 側(cè)窗玻璃窗框設(shè)計(jì)

一般汽車(chē)窗框與玻璃曲率為雙曲率，必須用雙曲面設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)玻璃導(dǎo)軌，在CAS光順和油泥模型制作時(shí)必須先定義雙圓環(huán)面雙曲率曲面，窗框是在玻璃面上OFFSET一個(gè)導(dǎo)軌斷面的差。窗框有沖壓件結(jié)構(gòu)，也有整體沖壓結(jié)構(gòu)，后者斷面寬一些，在A柱與水切線(xiàn)相交處斷差較小逐漸增加到頂蓋上緣與窗框（一般為5-25mm），再逐漸向后延伸到后門(mén)水切大斷差。側(cè)窗玻璃需要上下升降，故前后車(chē)門(mén)玻璃左右兩個(gè)垂直導(dǎo)軌必須平行，后三角窗可以在后門(mén)上，也可以在后側(cè)圍上。

2.3.4 頂蓋及側(cè)圍上部設(shè)計(jì)

車(chē)身頂蓋在縱向和橫向都有一定曲率，側(cè)視圖頂蓋單凸，最高點(diǎn)一般在B柱前約100mm左右（人機(jī)和造型平衡處），橫向曲率走勢(shì)根據(jù)造型要求設(shè)計(jì)，縱向曲率趨勢(shì)要考慮人機(jī)工程、沖壓工藝及造型等方面（一般前視圖頂蓋曲率弧高約25-40mm）。對(duì)于 SUV，頂蓋后部曲率變化很小且大面積的平坦區(qū)域，一般會(huì)在頂端加一定數(shù)量的加強(qiáng)筋提高抗凹性。

頂蓋與前后風(fēng)擋在設(shè)計(jì)時(shí)，盡量保持曲面最優(yōu)原則，前期階段因快速做出造型效果，面片復(fù)雜，后期曲面光順，建議前后風(fēng)擋為一單一曲面構(gòu)建，頂蓋可根據(jù)實(shí)際造型復(fù)雜程度去分面構(gòu)建（一般情況下也可由單一曲面構(gòu)建）。側(cè)圍上部為A柱延伸到C柱或D柱狹長(zhǎng)區(qū)域，此段曲面特征與引擎蓋特征及后行李箱特征在前視圖和頂視圖造型走勢(shì)給人的視覺(jué)感非常重要，設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮。

2.3.5 前后風(fēng)擋設(shè)計(jì)

前風(fēng)擋一般縱向側(cè)視圖弧高為20-25mm，俯視圖橫向弧高一般為30-100mm，縱向弧高不能大25mm，主要是防止球面效應(yīng)，反光刺眼。后風(fēng)擋可適當(dāng)加大縱向弧高和曲率，一般為20-50mm，俯視圖橫向弧高一般為30-100mm，在轉(zhuǎn)角處半徑R須大于100mm，以便于成型和成品率或采用段差加過(guò)渡圓角解決。

前后風(fēng)擋兩側(cè)邊緣與側(cè)圍斷差，由于工藝原因，段差從前后風(fēng)擋上端向下逐漸增大，考慮到氣動(dòng)力學(xué)和造型美觀，設(shè)計(jì)上要盡量減小此處段差。

3 整車(chē)A級(jí)曲面品質(zhì)評(píng)價(jià)

整車(chē)外表面品質(zhì)是汽整車(chē)造型最終呈現(xiàn)給顧客最直觀的關(guān)鍵的因素，因此在造型開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中，如何對(duì)外表面曲面質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，尤為重要。曲面的評(píng)價(jià)主要是根據(jù)曲面的光順性來(lái)評(píng)價(jià)曲面得質(zhì)量，曲面質(zhì)量涉及曲面拓?fù)潢P(guān)系、幾何連續(xù)性以及曲面內(nèi)部的UV排列。Alias中提供了多中曲面品質(zhì)評(píng)價(jià)方法，一些為可測(cè)量方法（如連續(xù)性），一些為非定向指標(biāo)主觀評(píng)價(jià)方法（如高光）。因此大致可歸類(lèi)為：面片質(zhì)量檢測(cè)、連續(xù)性檢測(cè)、高光評(píng)估以及曲率梳檢測(cè)等。

3.1 面片質(zhì)量檢測(cè)

面片品質(zhì)檢測(cè)主要包括控制點(diǎn)的數(shù)量和排布及面片的屬性等． 即面片必須為單凸或單凹面的 Bezier曲面．控制點(diǎn)數(shù)一般小于6x6，且控制點(diǎn)在3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)視圖上的排列有序．不能出現(xiàn)拐點(diǎn) 基于Bezier曲面的光順性和連續(xù)性．面片U 方向或 v方向的控制點(diǎn)數(shù)單排不應(yīng)大于 6階(小的過(guò)渡面、圓角面不大于8階)。

3.2 幾何連續(xù)性檢測(cè)

幾何連續(xù)性檢測(cè)主要是指幾何元素(曲線(xiàn)、曲面)在GO、G1 、G2等條件下的匹配精度。即數(shù)學(xué)意義上的幾何拼接條件Go指幾何體的連接精度，它影響面片的第1排控制點(diǎn)。G1指幾何體的相切精度，它影響面片的前2排控制點(diǎn)。是幾何拼接位置的1階偏導(dǎo)數(shù)。C2指幾何體的曲率連續(xù)度．它影響前3排控制點(diǎn)，是幾何拼接位置的2階偏導(dǎo)數(shù)。幾何連續(xù)性條件與曲面的品質(zhì)相關(guān)，通常位置偏差 G0＜0.005mm，切向變化G1＜ 0.16，曲率變化G2＜ 0.005。

3.3 高光評(píng)估

3.3.1 油泥色（低反光）評(píng)估

利用 Alias surface＞Diagnostic shade＞clay shader（油泥色材質(zhì)球）命令一鍵將幾何數(shù)據(jù)渲染成油泥色，并調(diào)整到與油泥模型類(lèi)似的光影效果，這是一種非常好的還原油泥模型真實(shí)效果的方法。它能非常直觀的高速你A面模型曲面光影是否與油泥模型外表面高光與陰影一致。

圖9

3.3.2 高光（高反光）評(píng)估

高光檢查曲面設(shè)計(jì)質(zhì)量的方法是模擬曲面的高光。對(duì)應(yīng)于手工制作的油泥高光檢查方法如下：把模型置于在墻上和天花板上安裝了許多平行白熾燈的房中，觀察這些平行光在曲面上的圖象，并檢查出不和諧的地方。高光對(duì)曲面上點(diǎn)的法矢方向的變化十分敏感。輪廓圖的雜亂無(wú)章表明曲面上相應(yīng)區(qū)域內(nèi)曲率分布不均。

圖10 高光檢測(cè)

3.3.3 斑馬紋評(píng)估

斑馬紋實(shí)際上是模擬一組明暗相間的光源（光柵）照射到所要檢測(cè)的曲面上所觀測(cè)到的反光效果。它是評(píng)價(jià)車(chē)身曲面質(zhì)量及連續(xù)性的一種基本檢測(cè)手段，斑馬紋粗細(xì)均勻、順暢、連續(xù)、紋路變化有規(guī)律，則表明曲面質(zhì)量較好。通過(guò)斑馬紋可以判斷曲面的G0、G1、G2連續(xù)性，對(duì)于G3連續(xù)單純的斑馬紋檢測(cè)不出來(lái)，這時(shí)候就要借助曲率梳工具（Alias中的斑馬紋分析相比catia不夠精確）。

圖11

對(duì)G3連續(xù)單純斑馬紋不好檢測(cè)出來(lái)，這時(shí)候就要借助曲率梳工具（Alias中的斑馬紋分析相比catia、icem不夠精確）。

3.4 曲率梳檢測(cè)

曲率梳評(píng)估是觀察曲面上曲線(xiàn)或截面線(xiàn)的曲率輪廓圖。不規(guī)則的輪廓圖表明曲面上相應(yīng)區(qū)域質(zhì)量不好（不光順）。曲率半徑檢查比高光檢查容易，因此在設(shè)計(jì)階段常采用這種方法。在曲線(xiàn)、曲面的構(gòu)建過(guò)程中，曲率梳是不可或缺的檢測(cè)工具，需要不斷通過(guò)觀察曲率梳，修正曲線(xiàn)、曲面。

但是，僅用曲率輪廓圖檢查對(duì)于評(píng)估曲面質(zhì)量是不夠的。因?yàn)橛袝r(shí)曲率輪廓圖看起來(lái)很好，但是高光分布圖有波動(dòng)，也必須對(duì)曲面進(jìn)行修改。

圖12 曲率梳檢測(cè)

在汽車(chē)縱向?qū)ΨQ(chēng)面，需要達(dá)到G3連續(xù)，如圖12，引擎蓋主曲率面在u向曲率梳存在拐點(diǎn)，故雖是曲率連續(xù)，但沒(méi)能做到曲率均勻變化，不滿(mǎn)足 G3光順。

以上幾種A級(jí)曲面評(píng)價(jià)方法，各有優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)際使用時(shí)側(cè)重不同，油泥色評(píng)估主要用來(lái)評(píng)估A面模型是否遵從模型造型效果；斑馬紋主要評(píng)估造型曲面的走勢(shì)和趨勢(shì)的合理性；曲率疏評(píng)估用來(lái)評(píng)價(jià)主造型曲面、造型特征線(xiàn)空間曲率變化的光順性和合理性；而高光評(píng)估則是用來(lái)檢查數(shù)據(jù)模型大的造型面及造型特征光影變化的協(xié)調(diào)性。

由于A級(jí)曲本身及A級(jí)曲面評(píng)價(jià)沒(méi)有嚴(yán)格的定向指標(biāo)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際過(guò)程中，最終輸出的A級(jí)曲面的質(zhì)量跟建模人員及曲面質(zhì)量評(píng)價(jià)人員的技術(shù)水平也有很大關(guān)系。

4 總結(jié)

本文前部分探討了汽車(chē)整車(chē)A級(jí)曲面的一般的設(shè)計(jì)流程和A級(jí)曲面的構(gòu)建原則，后面部分探討了自由曲線(xiàn)、曲面在Alias中的描述方法和幾何特性，并結(jié)合 A50整車(chē)外飾曲面構(gòu)建為實(shí)例，通過(guò)曲面的幾何特征劃分，主、輔曲面構(gòu)建以及曲面品質(zhì)檢測(cè)、評(píng)價(jià)等設(shè)計(jì)過(guò)程，探討了在 Alias中實(shí)現(xiàn)汽車(chē)A級(jí)曲面建模和曲面品質(zhì)評(píng)價(jià)方面的重要技術(shù)和方法，同時(shí)也指出對(duì)A級(jí)曲面構(gòu)建來(lái)講，由于A級(jí)曲本身及A級(jí)曲面評(píng)價(jià)沒(méi)有嚴(yán)格的定向指標(biāo)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際過(guò)程中，最終輸出的A級(jí)曲面的質(zhì)量完美性跟建模人員及曲面質(zhì)量評(píng)價(jià)人員的技術(shù)水平也有很大關(guān)系。

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The design and quality evaluation of vehicle A grade of vehicle based on Alias

Wang Junshe
( Anhui jianghuai automobile group co. LTD., Anhui Hefei 230601 )

This paper introduces the general process and construction principle of vehicle A-Class Surface design. Based on the construction of A-Class Surface of a vehicle, discusses the technology and method of the A-Class Surface construction and the surface quality analysis by the process of the surface construction of the main and auxiliary surfaces and surface quality evaluation.

A -Class Surface; Surface construction; Quality evaluation

U462.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7988 (2017)20-29-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.20.010

王軍社，就職于安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司。