汽车样车设计：CAD应用缩短设计周期、提高精度

样车是一辆具有试制性质、能够驾驶运行的汽车。

样车试制仍是一个不断修改的过程，但这种修改是为今后正式投产铺路的。在样车试制阶段，很多在造型设计过程中的不足之处会更真实地反映出来。例如在绘图或在模型上能够制造的东西，可能在实际生产中会有工艺上的困难；也可能会耗费过大，成本降不下来；也可能在装配上产生干涉，安装困难。造型设计人员仍然要跟踪工作，对样车的造型设计进行全面的检查，并根据设计要求进行修改。只有经过多次的反复修改，一辆经得起实际考验的造型方案才能实现，并作为今后生产的依据。

不难看出，汽车造型设计的过程是一个不断探讨、不断修改、不断完善的过程，最后拿到生产线的图样很可能与最初的构思大相径庭，这是一种很正常的现象。

以上描述的是传统汽车造型设计的过程，其最大的缺陷是车身曲线需要依靠人力经过绘画、模型、图板等多次反复测量、反复修改才能确定，耗费大量的劳动和时间，而且设计精度也难以保证，因此，用计算机代替部分人的劳动，是必然的趋势。

从20世纪70年代起，计算机辅助设计已经进入了汽车外形设计这一领域，今天更是得到普遍应用，并已成为国内外车厂进行汽车造型设计的常规手段。现在常见的过程始于模型制作阶段，通过三坐标测量机测量，得到模型上离散的点集，将点集数据输入计算机，运用CAD将其连成光顺的曲线，建立数字化模型，进行初步设计和可行性分析，即相当于胶带图效果；然后通过专门的CAD设计软件，用曲线建立起整个车身的表面数学模型，设计人员在计算机前可以进行任意的修改，再通过数控铣床制造1∶1全尺寸模型，供设计人员进行修改和定型；最后，通过测量机对全尺寸模型进行测量，将数据输入计算机建立汽车外形数学模型，并用图形显示终端显示出来，模型的三维曲面视图可以旋转，从不同的角度进行观察，十分直观。在这里，CAD的运用不但将人从繁重的劳动中解脱出来，缩短了设计周期，而且能够保证设计精度，降低设计开发的成本。

开发技术的发展使汽车的开发速度大大加快，品种越来越多，变型越来越快。例如：先进的三维造型与建模软件（CAD/CAM）就是一个重要的用于汽车造型设计的先进工具，它的应用使设计周期开始大大缩短，设计品种越来越多。我国从20世纪90年代开始出现了一些汽车设计公司，大多具备从概念到产品的全面开发能力，提供从市场分析、方案设计、模型制作以至模具开发的一系列服务，部分更具备生产能力。部分设计公司拥有的用于设计开发的专用设备足以媲美大型汽车制造商，而长期从事设计工作所累积的经验和人文素质则是他们的立足之本。据不完全统计，在发达国家，汽车公司产品设计工作量的50%～60%都是由设计公司完成的，不仅包括造型设计，而且包括结构设计和分析优化，甚至包括工艺工装设计等。

最新的设计方法，将快速、高质量和低成本综合起来，如可以采用虚拟设计技术等经济、有效的方法。采用不同的设计方法可以获得不同的结果，但必须考虑应用的条件和成本。采用声、光、电和CAD三维实体建模、虚拟现实环境等技术，实现产品开发设计的方法，称为虚拟设计。其优点是可以利用虚拟现实环境，实现产品工作性能和外观的检查和评估，缩短开发周期，提高开发质量。图10-1所示为虚拟设计方法。

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图10-1 车身与造型虚拟设计方法

要点

一个新型轿车从构思到投产一般要经过较长的时间，现代开发技术的发展使汽车的开发速度大大加快，虽然设计开发的程序变化不大，但开发的手段和方法却在不断加快，也促使轿车的造型不断改进和发展。

本章要点

轿车造型和艺术设计的发展，与汽车工业的发展和社会风俗息息相关，作为流动的艺术、流动的“时装”，随着科技电子信息技术的不断应用，随着工业化新材料、新工艺的发展，轿车造型日新月异，风格也越来越符合人们的审美要求。