到油泥模型的转换过程

曹 乐

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

到油泥模型的转换过程

曹 乐

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

随着汽车造型在整个汽车生产制造过程中所占的重要程度越来越高，汽车造型的程序也越来越规范，越来越成熟。计算机技术的飞速发展，使得计算机辅助工业设计普遍应用。计算机建三维模型速度快，成本低，既可以三维旋转，也可以赋浅析汽车造型从二维予不同材质，体现各种效果，各大车厂纷纷普及。但是这种技术的普及使得油泥模型推敲这项传统的造型过程渐渐被忽略。二维效果图直接转换成三维数据模型实际上在转换过程中需要设计师有极高的三维空间把握能力，这在国内的设计师中还是只有少数人可以做到的，因此油泥模型过程---这种在实物上进行效果推敲的过程就显得尤为重要了。

效果图；车身骨架；胶带图；油泥模型

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.010

CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-29-04

前言

造型设计在现今的汽车制造工业领域已经处于非常重要的地位。形形色色的汽车产品在加工和技术方面几乎没有差别，单个品牌的技术配置和质量差别日益减小，因此不同品牌之间最重要的区分标准就是造型设计。在同一价格区间，汽车造型不仅对于品牌形象有决定性作用，也是顾客做出购买决定的首要标准之一。好的造型设计要“复古兼前卫”，在形状上不仅要捕捉到品牌历史，即所谓的家族化特征，使之延续发展；而且还要充分预判到新的造型趋势，使该车能够经过几年的设计阶段后，在上市时依然不置落伍、受人喜爱。

1、汽车造型设计流程

纵观世界各国的汽车厂商在进行品牌设计时，无一不是聚集大批优秀设计师和工程师，使用最新的科技成果，综合前卫的创意和经典传统文化，再进行全方位的造型创意构思。可见，云集各方精华，统筹规划设计，是当今发达国家发展和提升汽车工业的重要方法和手段。完备的研发工作必须有一套缜密、周全的开发流程和开发程序，汽车造型的开发过程就是其中重要的一环。

汽车造型的开发程序一般包括以下几个方面：

1.1 前期调研

前期调研可以使设计师在即将展开的车辆造型构思和风格、功能定位上更容易把握，进而使得新造型更易于让目标客户群所接受。

1.2 创意思维与草图绘制

根据前期调查的结果，设计师可以充分发挥创意进行设计。前期草图的随意性比较大，在经过数轮的草图筛选后，逐步细化，这时就需要进行新一轮的细节探讨与推敲。而此时的总布置的输入就很重要，因为这关系到造型元素的工程可行性、尺寸比例关系、主要线条走势、以及各细节部位的形、面关系。这些细节设计的成功与否往往决定了整个造型的成败，是设计的关键。这个阶段绘制的草图要求尽可能透视准确、结构明确、线条干净、材质与形面的表现到位。草图是设计师的设计灵魂，是设计思想的表现。所以绘制草图是设计流程中赋予汽车性格特征和吸引力的关键环节。

1.3 效果图绘制与表达

效果图在绘制时，一般要用前视、后视、侧视以及前、后45度的透视图来表现。效果图的构思与设计，进一步表达了设计师更为完善的创意思路，但还不能说是最后的结论。因为它毕竟仍是图纸上的表达，或多或少会存在考虑不周的地方，很多细节也无法准确体现，例如空间结构间的连接、复杂的形面关系等。所以在效果图制作完成后，我们仍然需要用一个三维的模型作为实物依据来进一步推敲和验证。

1.4 油泥模型制作

油泥模型是通过使用油泥材料并采用模型的仿真效果来表达汽车实际结构和外观的一种方法。因为效果图的角度和表现方式的局限，在将其转换为三维油泥模型时，常常会发现许多当初设计上存在的问题。因此油泥模型的制作过程，可以让绘制效果图时没有发现的问题显现出来并得以修正，同时可以在形面的三维空间感上进一步的优化和改善，使设计方案得以最终的完善。

1.5 点云扫描

在完成了油泥模型制作后，需要用三维激光扫描设备对油泥模型进行扫描。扫描的同时要注意扫描基准面，比如地板以及轮胎等可以作为基准的数据，以确保后期将模型放入三维坐标时的准确性。这同时为后期三维数据的逆向工作提供了比较准确的基准。

1.6 数据制作

点云扫描完成后，经过后期处理，设计师就可以根据坐标位置下的点云进行计算机建模了。三维数据的完成，同样需要车身各结构部门进行可行性分析等程序。此时，三维数据可以根据分析结果再进行微调。在计算机中对数据进行微动调整相比油泥模型上的调整，时间上优势比较大。但不适合在电脑中进行大的形面特征调整，除非设计师有非常好的空间把握能力，否则容易产生较大的误差。

汽车造型设计流程大致分为以上这六阶段，但每个阶段都不会特别顺利，可能会出现反复，甚至是不同阶段间的反复。为了避免这样的反复，就需要造型人员与工程人员良好的配合。

2、汽车造型设计流程在实际项目中的运用

汽车造型设计流程中的每个过程都充满了创意与挑战，详细分说的话，需要的篇幅太长。所以在接下来的部分，笔者将以本公司的一款在研产品（悦悦CROSS车型）为例，着重介绍从二维效果图到三维油泥模型的设计过程。

随着计算机辅助设计的广泛应用，越来越多的车厂选择通过三维数字模型来直接表达效果图设计方案。这相对于油泥模型的高成本，的确方便许多，但对于造型的特征线调整以及形面的推敲却有不小的限制，因此油泥模型的造型推敲不仅重要，而且必要。

2.1 效果图的选定

悦悦CROSS的车型造型修改主要有两个原因：1、目前造型的进风不能满足搭配的1.3L发动机要求；2、市场反馈，造型过于可爱，对于主要消费群体——有个性的年轻一族，缺乏吸引力。考虑上述两点原因，设计师经过几轮草图，效果图的筛选，以及领导的评审意见，最终确定造型方案。方案选定后需要为油泥模型的制作进行准备。

首先要准备三视图（见图1，图2，图3）以及前后透视图（见图4，图5），由于此次改款只是修改前后保险杠，车身的大致比例以及车身尺寸都是不变的，因此不需要耗费太多的精力在整车比例上。如果是整车重新造型，那么整车协调性就需要慎重推敲。

2.2 卡板的制作

2.2.1 根据三维数据制作卡板

效果图的绘制完成后，可以应用Alias Studio 三维软件初步拉出大的造型面，为卡板的制作提供基本的参考，这样为后续工作提供了方便。

三维数据建好后，可以利用CATIA软件截取几个断面作为卡板制作的基准。断面选取时，需要设计师根据造型特征选取。例如Y向每隔200MM取一断面，同时Z向也要按需求截取断面。断面多少以及间距需求设计师可以与油泥师傅商量以达到最优需求。总之，每个卡板都要求准确展示其表示剖面的曲线。

断面取好后（见图6），将图纸打印出来，交予木工师傅。一般选取3-5MM厚的三合板，将断面线图纸贴到三合板上，由木工师傅进行裁割。同时在卡板反面要添加加强筋，防止卡板变形。此时卡板基本制作完成（见图7）。要注意卡板切割时，坐标值要标明，以保证后期卡板应用的准确性。

2.2.2 根据胶带图制作卡板

效果图完成后，不用三维软件做辅助，也可以制作卡板。这就需要胶带图的帮助。在确定了胶带图后，造型师根据胶带图参数来制作卡板。卡板是制作模型的基准，因此胶带图的质量高低严重影响着卡板的质量，同样也影响着日后油泥模型的质量。

2.3 胶带图制作

制作油泥模型需要贴一组精确的胶带图（如图8）。所谓胶带图是指用不同宽度和不同颜色的胶带在标有坐标网格的白色图板上，借助效果图和三视图，粘贴出汽车造型轮廓曲线和特征线条，将汽车整个轮廓、以及一些车身硬点都显示出来。胶带有很好的伸缩性和不同的宽度，因此能够贴出不同弯曲程度的线条，非常适合观察和研究汽车的总体造型效果及车身布置情况。一个好的设计师应具备良好的表现能力，其设计的胶带图也要求讲究效果表现。

汽车油泥模型对曲面和曲线质量要求很高，通常情况下要求线条准确、光顺、效果表现良好，达到这样的要求往往要很长的时间。要贴出准确的胶带图是一件非常费时、费力的事情。要将各个视图准确的对齐，在短时间内是非常困难的。笔者贴胶带图的经验不足，在这方面不能保证每个线条的准确性，所以在做模型时只能借助胶带图大的趋势，至于很多细节部分只能等到油泥模型制作的过程中再做推敲。这虽然增加了油泥制作过程的繁琐性，也加大了设计师、工程师和模型师的工作量，但油泥模型的推敲可以更好的保证各造型形面的合理性以及顺畅性。

胶带图粘贴的过程是工程技术人员介入到汽车外观造型的过程。他们要与设计师、模型师一起，共同解决造型与工程之间遇到的问题，在互相合作交流中使得汽车造型达到合理与科学，并使汽车的外观形态日渐饱满。为了达到这一目的，这些不同职能人员间的密切合作就至关重要，如果他们无法做到密切合作、顺畅沟通，基本上是无法保证项目顺利进行的。

2.4 准备车身骨架

2.4.1 在现有车身上搭建骨架

悦悦CROSS的车身已经量产，因此完全可以在量产车身上做油泥模型。按效果图，拆掉前后保险杠，用以做骨架基底。要注意的是，在选车身时，首先要查看车身状态是否完好，是否存在影响整车外观效果的因素；其次还要确定车身姿态是否正常，这对后期整车效果评审影响也很大。

如果要在现有车身上进行修改（例如更改轴距，更改车身宽度等），再作为车身骨架的话，需要注意以下问题。由于车身钣金切割、拼接不能保证车身的尺寸准确性以及绝对对称性，所以在车身骨架改制完成后，要充分利用三坐标，校核车身骨架的状态。同时设计师心里要明白车身的现有状态，并在油泥模型制作过程中进行处理。

2.4.2 直接搭建骨架

金属骨架一般具有比较好的支撑性，在制作油泥模型的过程中不易发生变形。但这也取决于模型的重量以及金属规格的选择。首先利用CATIA软件对骨架进行设计，同时标明骨架每个部分的材料规格，然后焊接人员将骨架按照图纸要求制作完成。一般骨架底部支撑梁所需钢筋直径60MM-80MM左右，上部可以选择直径稍小的钢筋，例如40MM左右。骨架要充分考虑后期添加泡沫以及油泥的余量控制。

2.4.3 车身对坐标

车身准备好就需要对坐标了。首先需要总布置提供车身姿态及地面线等。一般车身数据坐标原点都在左前轮的中心。我们在做油泥模型时，需要确定地面线，一般选取设计状态即半载状态地面线为基准，在此平面上，保持原坐标X.Y值不变，Z值为0，重新建立一个坐标系。以后在取点的时候就转换到这一坐标下进行测量，要注意坐标系的统一性。

在定位车身时，需要从数据上提取左右对称、一前一后四个点，并测量出坐标。在取点时要注意选取车身钣金件，一些活动件及开闭件上的点是不宜选取的。因为活动件都存在一定量的误差。取点的原则总的来说就是在不更改的件上选取，在不动件上选取。

坐标点取好后，交予油泥师傅，将车身定位。

2.4.4 骨架处理

坐标调整好后，就可以开始上泡沫、加油泥（如图9所示）等程序了。一般在骨架外先贴上胶合板，用螺丝固定；然后在胶合板外面使用发泡剂粘贴20-30CM厚的多块高密度泡沫材料；泡沫粘贴好后，需要利用卡板将泡沫进行大概修整，修出车身大概特征曲面。一般来说经验越丰富的油泥师傅对于造型面把握就越准确；泡沫修整过后，就需要添加油泥了。一般泡沫层外是2-3CM厚的油泥层，油泥要尽可能的与泡沫压实，如果挤压不实，在刮油泥的过程中很容易将大面积的油泥连带地扯下来。

2.5 油泥制作

油泥在根据卡板大概加完之后，就需要对其表面进行进一步的处理了。

油泥模型制作阶段是整个汽车造型设计最重要的部分，设计师要时刻参与油泥模型的制作过程。油泥师对效果的理解与设计师不可能完全一样，为了保证质量，就需要油泥师与设计师时刻保持沟通。设计师要把握整车的性格特征、形、面的走向、以及线条的走势等。必要时，设计师也可以自己动手调整模型。例如，油泥师不能理解造型要求时，设计师可以自己动手在油泥上贴出胶带，供油泥师参考。所以说，一个优秀的汽车设计师同时也需要是一个优秀的模型师。

根据胶带图以及效果图，油泥师傅首先刮出大的形面。这期间要求设计师与油泥师反复对照效果图，从各个角度最大程度地还原效果图的效果。在此期间，设计师会发现有许多地方，模型做出的效果无法达到效果图上的要求，此刻，就需要设计师在实际模型中进行方案调整。

在方案调整过程中，注意车身硬点，如防撞梁的位置，车身尺寸的控制等要素，这几点是都要与相关工程人员相互协商的，不能私自调整。同时尤其要注意发动机进气的区域，造型许可的情况下尽量增大进风面积。

大的形面处理完后，只要在设计师满意的前提下，再精修一些细节，否则后边的细节处理都是无用功。设计人员应该在油泥模型阶段尽量把能够体现的形面特征、搭接和分缝都体现出来，避免后期数据逆向的时候再调整形面。当然根据可行性分析，后期数据调整是不可避免的，这就要求设计师在制作油泥模型之前要与各工程人员进行充分沟通，减少油泥形面的更改。

油泥形面满意后，还要做一些后期处理来提升模型的视觉效果。比如车身贴膜；灯具内部细节做成效果图打印出来贴到模型上；格栅网格的处理等。如果有实体件，最好将实物装到模型上，例如外饰的灯具，内饰的CD、出风口等，时间允许的情况下还可以做快速成型件装到油泥模型上。这样模型的实际效果就会大幅提升，进而评审结果也许也会更加令人满意。

2.6 点云扫描

油泥模型评审通过后，需要利用三维扫描仪器对模型进行扫描。获得点云数据后，还需要将点云对在车身所在坐标下，以方便设计师后期逆向三维数据，同时方便工程设计人员进行可行性分析。

2.7 数据逆向

通过点云数据，及工程人员的初步可行性分析，设计师可以初步拉出车身的CAS面，再交予各个工程人员进行校核，设计师再根据校核结果修改CAS面，直至数据冻结。在此过程中还需要很长时间的反复校核与修改。在此就不再赘述了。

3、结论

本文大概总结了从二维效果图到三维油泥模型转换的设计过程。此过程如果处理到位，会为后续相关工作比较顺利的进行。因此笔者认为这个转换过程值得广大设计师进行广泛、深入的探讨。本文主要以实际项目为例来进行分析，期间都是笔者在项目运作过程中遇到的问题，以及相关的预防和解决措施，希望为以后遇到同样问题的设计师提供一些参考。

[1] 山里泰里（日）.汽车油泥模型制作[M].中国汽车工业学会出版社.

[2] 严扬等.汽车造型设计概论.[M] 清华大学出版社.

To the clay model conversion process

Cao Le
( Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

With the car styling in the share of the entire automotive manufacture process is becoming higher, the procedure of the car styling is getting more standardized and maturer as well. The rapid development of the cyber technology makes the computer aided industrial design is widely applied. Using computer technology to build a three-dimensional model is fast, relatively convenient, and low cost. In addition, using three-dimensional model is easy to achieve 3D rotation, attempt different materials on the model, and reflect various effects on the model. Hence the computer modeling is universally used by major automakers. But the popularity of such new technology makes the clay model refining - this traditional and crucial modeling process is gradually ignored by some designers and manufacturers. As everyone knows, to directly convert 2D renderings to 3D data models needs designers have a high ability to grasp three-dimensional world during the practical conversion process. And only a few domestic designers can achieve that. Therefore, the process of the clay model which needs designers deliberate the effect on the material object is particularly important.

renderings; body frame; tape diagram; clay model

U463.8

A

1671-7988(2016)10-29-04

曹乐，(1985.10-)，男，本科，就职于安徽江淮汽车股份有限公司。职称：造型设计主管。从事工作：汽车造型设计。