汽車內(nèi)飾CAS設(shè)計淺析

王軍社

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽車內(nèi)飾CAS設(shè)計淺析

王軍社

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，在汽車設(shè)計領(lǐng)域，CAS設(shè)計已成為汽車造型設(shè)計不可或缺的一部分，對汽車產(chǎn)品開設(shè)計起著車至關(guān)重要的作用。試圖通過對一種汽車儀表臺CAS設(shè)計過程的解析，來闡述內(nèi)飾CAS設(shè)計時所要注意和解決的問題，從而更快的加快設(shè)計進程，降低產(chǎn)品開發(fā)周期。

CAS；特征線；斷面；可行性

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)19-31-04

1 引言

1.1 CAS概述及意義

CAS—Computer Aid Style的縮寫，是指計算機輔助造型。在汽車設(shè)計制造領(lǐng)域CAS是指汽車內(nèi)外飾外表面三維數(shù)字模型--依據(jù)最終選定的效果圖方案，利用三維曲面軟件制作的三維造型曲面。

1.2 CAS意義

在汽車設(shè)計領(lǐng)域，CAS設(shè)計已成為汽車造型設(shè)計不可或缺的一部分，對汽車產(chǎn)品開發(fā)汽車至關(guān)重要的作用。在油泥模型之前，設(shè)計師可以在計算機上更快捷，高效的完成汽車產(chǎn)品的整個外形設(shè)計，有效的進行造型評估，特別是對于提升產(chǎn)品細節(jié)設(shè)計品質(zhì)，CAS有著不可替代的作用；汽車工程人員完全可以事先通過CAS對整車內(nèi)外飾功能、結(jié)構(gòu)及工藝性進行模擬校核分析和數(shù)據(jù)評審，使最終的造型模型有較好的工程可行性，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，節(jié)約開發(fā)成本。

2 CAS設(shè)計流程和原則

2.1 CAS設(shè)計流程

CAS設(shè)計，是指從產(chǎn)品概念設(shè)計階段開始，到完成產(chǎn)品全新的外觀造型的三維設(shè)計過程，一般流程如下圖所示：

圖1 CAS設(shè)計流程

2.2 CAS設(shè)計原則

盡可能的按照效果圖所表達的比例、分塊、大小，位置將二維圖像轉(zhuǎn)化為三維數(shù)字化模型。

CAS設(shè)計原則：

從效果圖到最終版CAS一般須進行三輪CAS（CAS、CAS1、CAS2）制作過程，期間會進行數(shù)次造型評審及工程可行性分析。

1）滿足造型意圖-最大限度保證與效果圖造型特征曲線，特征曲面的光影效果一致。

2）曲面質(zhì)量-對稱面按照A面標準制作，須達到G3，大的基本面須達到G2；面與面之間的光順性滿足過渡曲面高光走勢，與局部特征協(xié)調(diào)性。

3）從CAS到CAS2，造型意圖的滿足和工程問題的解決是一個逐步逼近的過程，在CAS2階段造型效果完全達到，主要工程問題解決。

3 和悅RS年度內(nèi)飾CAS設(shè)計

由于年度車型，整車所有硬點不變、車身內(nèi)飾鈑金盡量保證不變，內(nèi)飾設(shè)計受到的局限性會很大，效果圖除了美觀，風(fēng)格要和車身相襯，還必須滿足各種功能要求，選配的附件盡量采用現(xiàn)有，或盡量不能改變尺寸，各種功能件的位置要符合整車總布置和人機工程要求，因此前期的效果圖設(shè)計需要設(shè)計師和工程師在在工程可行性方面多做溝通交流。

圖2 效果圖

3.1 設(shè)計輸入

內(nèi)飾CAS設(shè)計前期，工程師應(yīng)對效果圖做出可行性分析，與設(shè)計師商議繪制從造型和工程可行性兩方面考慮，確定儀表臺三條主斷面：Y0斷面線和儀表臺在R點X向主斷面（左右對稱）。進而建模設(shè)計師進行初步CAS設(shè)計，這樣可以避免很多造型與工程上不能統(tǒng)一而造成的設(shè)計變更，加快CAS設(shè)計進程。

（1）總布置及內(nèi)飾相關(guān)工程人員提供效果圖可行分析報告；

（2）輸入Y0斷面線和儀表臺在R點X向主斷面（左右對稱）；

（3）收集、整理數(shù)據(jù)、找出造型所需的邊界約束條件。

圖3 Y0 SECTION

圖4 Y=345(-345) SECTION

3.2 創(chuàng)建初始外表面（大面設(shè)計）

第一階段構(gòu)建主要初始外表面，反應(yīng)造型總體特征。輸入總布置進行空間布置和人機工程校核。

由于二維效果圖是平面的，沒有量化的尺寸特點，所以這個階段負責建模的設(shè)計師與提供方案的設(shè)計師之間必須密切配合、溝通，確保三維數(shù)據(jù)的整體風(fēng)格符合創(chuàng)意設(shè)計師的要求，在可能影響局部外觀的地方，如遇到斷面的形狀、產(chǎn)品的輪廓、特征線的走勢、零部件的斷差和間隙等造型方面問題時，需要征求創(chuàng)意設(shè)計師意見。

根據(jù)邊界條件和主斷面構(gòu)建儀表臺初始表面，（設(shè)計儀表臺時IP和console可以同時構(gòu)建，互不影響，）分析效果圖，可以看出，儀表臺初始表面曲率變化較大，故需要分3-4片4X4階曲面片完成造型效果。面的分塊應(yīng)該將主模型作為一個整體來考慮，保證整個面的和諧統(tǒng)一。建議采用盡可能少的面片，完成造型效果。

圖5 IP

圖 6 CONSOLE

儀表臺設(shè)計左右邊界對稱 中控面板左右對稱（由于造型原因，為確保駕駛側(cè)空間布置、人機要求，一般中控面板中心偏向負Y向10-30mm）而副儀表臺在座椅處的中心為Y=0線分析效果圖，找出關(guān)鍵造型元素和特征線，可以看出在圖3中，中控面板和橫穿儀表臺左右的白色兩條為關(guān)鍵造型點，所以首先要確定好中控面板和白色亮飾條是造型走勢和空間位置，是此儀表臺CAS設(shè)計的關(guān)鍵。

依據(jù)總布置和車身所提供的Y0斷面，可以初步的構(gòu)建中控面板和亮飾條CAS。這里就需要總布置和工程設(shè)計人員前期根據(jù)整車R點所確定的人機空間對效果圖進行斷面分析，為造型輸入約束條件，提高cas設(shè)計工程可行性。

為保證駕駛側(cè)腿部空間，一般情況下駕駛側(cè)下護板在R點左右127范圍內(nèi)收，會適度犧牲造型滿足人機要求。副儀表臺兩側(cè)大面構(gòu)建時，需要保證與座椅之間的最小間隙不小于10mm。

由于儀表臺本身左右不對稱，但設(shè)計初期按對稱設(shè)計，一般先構(gòu)建副駕駛側(cè)大面， 從儀表臺本體到副駕駛下護板，然后沿Y0截面對稱到駕駛側(cè)，保持儀表臺左邊界與右邊界對稱，根據(jù)中控cas面，重新構(gòu)建駕駛側(cè)大面，同副駕駛側(cè)光順橋接到中控cas邊界。

圖7 Y=-345-127 SECTION

圖8 Y=-345+127 SECTION

儀表臺大面構(gòu)建好以后，根據(jù)效果圖對大面上的特征造型進行構(gòu)建，CAS設(shè)計是一件反復(fù)的事情，需要多次嘗試，以最優(yōu)解在三維空間中將二維空間造型表達出來（效果圖是從一個角度去反映造型，CAS則需要從各個角度考慮線條的走向是否優(yōu)美、曲面的走勢是否合理）。當然CAS也是有其局限性，與實物模型不同，CAS一般會對造型特征起到加強、放大的作用，從而影響設(shè)計師得對造型特征強弱的判斷，感覺。

圖9 IP 大面

圖10 IP主特征

3.3 分塊、面差設(shè)計

第二階段主要型面構(gòu)建完成，需要在CAS反映零部件分塊、面得過渡和連接、零部件之間的斷差和間隙，并形成初步的設(shè)計公差要求。提供給結(jié)構(gòu)工程師進行產(chǎn)品制造可行性分析，比如出模角度、產(chǎn)品分塊是否合理，運動干涉等校核，并開始結(jié)構(gòu)概念設(shè)計。

根據(jù)效果圖進行CAS設(shè)計時，效果圖所表達的各部件的分塊關(guān)系需要在CAS中體現(xiàn)出來，更加完整的體現(xiàn)造型，并助于下一步的工程可行性分析，儀本體與中控面板，本體與中間亮條之間的分塊、面差關(guān)系由造型決定，而中間亮飾條與左右下護板之間的配合關(guān)系，則需要工程輸入典型斷面，協(xié)助CAS設(shè)計師確定之間的配合方式，為B面做好準備。

3.4 零部件設(shè)計

第三階段在上面工程分析和校核中發(fā)現(xiàn)的問題在外表面數(shù)模上得以解決，開始進行零部件外表面設(shè)計。

儀表臺主要大面構(gòu)建完成，則可以集中人力對中控面板、左右風(fēng)口、組合儀表罩進行分工同時進行設(shè)計，快速完成整個儀表臺CAS設(shè)計。

3.4.1 中控細節(jié)設(shè)計

中控設(shè)計主要是CD、AC面板、中央風(fēng)口設(shè)計。

中控電器面板設(shè)計需要考慮一是避免MP5屏陽光直射，二是電器面板按鍵出模方向的確定，三是中控按鍵布置需要考慮一指和三指區(qū)域要求，滿足人機舒適性。

圖11 中控效果圖

圖12 中控CAS

3.4.2 組合儀表設(shè)計

組合儀表罩設(shè)計需要考慮是否與本體一體，或單獨分件，與本體一體，則需要考慮本體出模角度大小，防止不能出模。單獨分件時，儀表罩的出模角度可以設(shè)定較大，造型的自由度大。

儀表罩設(shè)計誤區(qū)：一般情況下，由于儀表臺本體本體大面不可能在Y向沒有角度，故組合儀表罩左右不能做到完全對稱，在儀表臺本體設(shè)計特征，為了保證視覺上的對稱性。

圖13 組合儀表罩

圖14 組合儀表

組合儀表設(shè)計時需要考慮避免陽光直射，陽光通過前風(fēng)擋玻璃上眼線與儀表罩前沿照射到組合儀表以內(nèi)，則不滿足要求，這時候儀表罩則需要加長。

圖15 紅色線條為儀表罩加長

圖16 交線在組合儀表內(nèi)

3.4.3 風(fēng)口設(shè)計

儀表板上一般提供最少四個風(fēng)口設(shè)計，通?？照{(diào)出風(fēng)的作用范圍達到車廂內(nèi)50%空間。風(fēng)口需要布置在沒有任何零件阻擋氣流吹到的地方，出風(fēng)口向上應(yīng)該能夠吹到99%假人面部，向下吹到假人H點。為確保均勻出風(fēng)和風(fēng)量損失，出風(fēng)口出風(fēng)面積（指出風(fēng)口在出風(fēng)口中心向假人喉部連線方向上對YZ平面上的投影面積）均在4000左右，所以在設(shè)計初期，風(fēng)口位置、大小的確定非常重要，很多時候為了滿足出風(fēng)面積，會對大面進行調(diào)整或增加特征，所以在CAS制作初期就要對出風(fēng)面積進校校核，尤其是中控出風(fēng)口，防止后期因出風(fēng)面積不足而修改大面。

當然有時由于風(fēng)口造型幾何不規(guī)則性，為了實現(xiàn)造型，會通過風(fēng)口內(nèi)部葉片的扇形排布和錯落布置解決，目前SII就是這種處理方式，但缺點是葉片不美觀（葉片寬度不一致）。

圖17 出風(fēng)方向校核

圖18 出風(fēng)面積校核

3.4.4 制動手柄設(shè)計

制動手柄設(shè)計作需要考慮手柄受力區(qū)域的長度不小于80mm，手剎從下極限運動到上極限的過程中手剎上下極限與副儀表臺、手枕、選換檔之間的最小距離不小于25mm。

3.5.5 除霜口設(shè)計

除霜分前除霜和側(cè)除霜。前風(fēng)擋除霜口的設(shè)計一般與儀表板做分件處理，這里只討論門窗玻璃除霜口設(shè)計，門窗玻璃除霜是為了駕駛員通過車窗玻璃觀看左右后視鏡，觀察路況。

圖19 側(cè)風(fēng)口位置校核

圖20 側(cè)風(fēng)口

除霜風(fēng)口設(shè)計主要是涉及風(fēng)口的位置和葉片的走向，從人眼與后視鏡的連線集在車窗玻璃上所形成區(qū)域沿出風(fēng)方向向儀表臺投影，所得到的區(qū)域就是除霜風(fēng)口的最佳布置區(qū)域。側(cè)除霜風(fēng)口一般與本體做為一體，節(jié)省模具開發(fā)成本。

4 設(shè)計總結(jié)

由于內(nèi)飾儀表板上的附件過多，不可能一一列舉，上述僅歸納了在CAS設(shè)計時，一些重要部件設(shè)計要點。 為了快速的展示整個儀表臺CAS設(shè)計過程，這里也做了些許省略，從效果圖到最終CAS，一般需要經(jīng)過多輪數(shù)據(jù)優(yōu)化及評審。CAS制作過程，需要工程緊密溝通與配合支持，工程師基于CAS進行結(jié)構(gòu)、工藝、人機、法規(guī)等可行性分析，造型根據(jù)可行性分析對CAS進行適應(yīng)性調(diào)整優(yōu)化，最終符合造型效果，滿足工程需求。

首次進行內(nèi)飾儀表臺CAS設(shè)計，經(jīng)驗不足，對內(nèi)飾部件分塊、結(jié)構(gòu)安裝、人機、法規(guī)不太了解，因此在CAS設(shè)計過程中犯了不少錯誤，造成不必要的工作反復(fù)。

[1] 王望予.汽車設(shè)計.[M]機械工業(yè)出版社p174-190.

[2] 魏強.Autodesk AliasStudio汽車實踐手冊.[M]中國建筑工業(yè)出版社.

[3] 王宏雁,劉忠鐵.汽車車身造型與結(jié)構(gòu)設(shè)計.[M]同濟大學(xué)出版社.

[4] 張衛(wèi)偉.Autodesk AliasStudio工業(yè)設(shè)計實用手冊.[M]中國建筑工業(yè)出版社.

Analysis of CAS design for car interior decoration

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

With the development of computer technology,In the field of automotive design, CAS has become an important part of automotive design, and have a sighigty role in products developmengt of the car. This paper attempts to resolve on a car dashboard CAS design process, described the interior CAS design should pay attention to and solve problems, in order to speed up the design process and reduce the cycle of product dvelopment.

CAS; feature line; section; feasibility

U462.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)19-31-04

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.19.012

王軍社，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。