限制面在汽車造型外飾設計中應用
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摘要：汽車新車型開發設計中，整車總布置限制面是項目前期非常重要的一項交付物，其依據整車構架目標而設計開發，能有效的約束造型及工程按照設定的總布置目標進行開發，可以在項目前期避免造型和工程區域的設計反復。本文對整車總布置限制面的定義及整車總布置外飾限制面的分類和作用進行了梳理總結，并基于某新車型的開發，探討了整車總布置外飾限制面在造型外飾設計中的應用。通過實車驗證了總布置限制面在汽車造型外飾設計中的精確性及高效性，為整車前期造型開發提供參考。
關鍵詞：限制面總布置造型
1引言
隨著汽車工業的迅猛發展，當前國內汽車市場競爭日趨激烈，亮眼的汽車外飾造型相對更能吸引消費者，而成功的造型設計始于合理制定的前期工程輸入，而總布置限制面就是其中一項非常重要的輸入.準確合適的總布置輸入能夠更好地輔助以及約束造型前期開發，減少造型和工程設計過程的反復，同時節約項目開發時間，并能確保后續的工程開發基于造型設計順利開展。
2整車總布置限制面梳理總結
2.1整車總布置限制面的定義
總布置限制面是指基于某一區域的斷面及其它各類，包括但不限于人機工程要求、標準法規、零部件裝配、售后維修需求等一系列工程條件整合而成的一組整體可用的數據，通常體現為二維限制面或三維實體限制數模。在汽車內外飾造型的重要區域，工程均需輸入限制模型，用于輔助及約束造型設計，以免設計出的造型脫離項目前期設定的整車構架目標。
2.2整車總布置外飾限制面的分類及作用
整車總布置外飾限制面按區域分為整車外廓參數、兩側、前端、后端限制面。2.2.1整車外廓參數限制面。整車外廓參數限制面相關內容及其作用見表1。2.2.2外飾兩側限制面外飾兩側限制面相關內容及其作用見表2。2.2.3外飾前端限制面。外飾前端限制面清單見表3。2.2.4外飾后端限制面。外飾后端限制面清單見表4。
3整車總布置外飾限制面的應用探討
整車總布置限制面的設計依據來源于整車物理及性能構架目標。新車型在開發設計前，技術部門需和規劃、市場部門一起提前進行市場調研，并對市場上的主流競爭車型的參數進行充分的對標分析，從而制定極富競爭力的整車開發目標。根據規劃和市場部門設定的整車開發目標制定對應合理的整車物理、性能構架，并將之細化分解，轉化為更詳細的總布置參數目標。而總布置工程師則可根據分解指定的總布置參數目標，設計開發對應的限制面約束造型和工程區域。本章以某國產新車型開發為基礎，對總布置設計中駕駛員前后上下視野限制面和A柱障礙角限制面在新車型外飾造型中的應用進行分析探討。
3.1駕駛員前后上下視野限制面
駕駛員前后上下視野限制面為整車外飾前端和后端限制面，其中駕駛員前上下視野限制面主要約束發罩、雨刮、前擋風玻璃、頂蓋等外飾零件的設計位置，駕駛員的后上下視野限制面主要約束后擋風玻璃、尾門、頂蓋、后雨刮等外飾件的設計位置。3.1.1駕駛員前后上下視野限制面目標設定駕駛員前后方上下視野是車輛行駛過程中最直觀的視野，其直接影響駕駛安全性，因此項目新產品開發時要盡量保證駕駛員前后方上下視野處于人機設計最優水平。根據市場調研用戶需求以及主要競品車型數據對標，并參考相關設計推薦標準后，確定新開發車型A的前后視野設計目標如表5所示。3.1.2駕駛員前后上下視野限制面的設計及應用確定駕駛員前后方上下視野設計目標，并過總布置人機團隊評審后，前后方上下視野可采用三維軟件內草圖和表達式方法進行可編輯的參數化設計，首先基于2D人體和眼橢圓模塊生成眼橢圓，通過草圖設計Y向眼橢圓截面的前后方視野切線，利用表達式設計方法設定前后上視野和前后下視野與水平線之間的夾角參數，通過輸入前方上下視野目標值定義參數，可使上下視野分析數據隨人機關鍵硬點的變化而變化，生成前后上下視野限制面，如圖1為駕駛員前后上下視野限制面。將駕駛員前后上下視野限制面輸入給造型作為視野限制界面。在造型CAS面發布時，需要對造型數據進行校核，要求發布的造型數據滿足總布置人機目標要求，如不滿足則需制定更改方案以達到目標需求。經校核，發布的造型數據不符合前下視野參數化模型目標要求，造型數據僅6.3°，經過人機臺架評審驗證發現前下視野確實偏小，造型數據需要匹配前下視野限制面目標更改。工程數據發布時，通過駕駛員前后上下視野限制面檢查，最終發布的工程數據滿足前后上下視野人機設計目標。設計校核如圖2所示。
3.2A柱障礙角限制面
A柱障礙角限制面是整車外飾兩側限制面，其主要作用為約束A柱視野，要求A柱障礙角低于限制面，好的A柱視野可以大幅提升駕駛舒適性，同時降低行車安全風險，A柱障礙角則是體現A柱視野的重要指標。3.2.1A柱障礙角限制面目標設定A柱障礙角的設計目標需滿足國標GB11562《汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》的相關要求，同時為了更好的優化視野，需結合對標車型以及市場用戶需求，在兼顧造型和整車碰撞要求情況下，將A柱障礙角設置一個合理的目標。新開發車型A設計目標如表6所示。3.2.2A柱障礙角限制面設計及應用確定A柱障礙角設計目標，并過總布置人機團隊評審后，在三維軟件環境中，使用“A柱障礙角”布置工具，選取車型A的眼橢圓或眼點，結合A柱、膠條、玻璃黑邊以及設計目標，利用總布置工具生成A柱障礙角限制面如圖3所示。將此限制面輸入給造型作為A柱障礙角限制界面。在造型CAS面發布時，需要對造型數據進行校核，要求發布的造型數據滿足總布置人機目標要求，如不滿足則需制定更改方案以達到目標需求。經校核發布的造型數據不符合A柱障礙角參數化模型要求，造型數據5.2°。經過人機臺架評審驗證發現A柱視野確實偏大，造型數據需要匹配A柱障礙角參數化模型目標更改。T2階段工程數據發布時，通過參數化模型檢查，最終發布的工程數據滿足A柱障礙角人機設計目標。設計校核如圖4所示。
4結語
整車總布置應充分對標市場上主流車型競爭對手的相關總布置參數以及人機工程，結合公司市場調研分析，配合項目制定合理且富有競爭力的整車設計目標，基于整車構架目標設計詳細的總布置限制面。本文詳細介紹了整車外飾限制面的類型及作用，并結合某汽車公司新開發車型，以駕駛員前后上下視野限制面以及A柱障礙角視野限制面為例，對限制面的目標設定，設計及應用展開了相關的分析探討，證實了總布置限制面的準確和高效性。總布置限制面的及時準確輸入可以有效降低造型與工程間的沖突，可以減少設計反復造成的時間浪費。隨著信息時代的到來，很多新車型都有了更新更酷炫的配置，比如超大屏幕、流媒體后視鏡，氛圍燈，HUD、天幕等，其對應的人機應用場景也相較傳統的車型會有很大的不同。而如何保證新車型開發中準確合理的約束造型和工程，則需要我們根據實際具體的用戶場景制定更加貼切合理的限制面，使得新時代的車型也能高效迅速的推進開發。
作者:程坤 李家烽 黃曉珍 單位:上汽通用五菱汽車股份有限公司