汽车内饰CAS设计浅析

王军社

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽车内饰CAS设计浅析

王军社

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

随着计算机技术的发展，在汽车设计领域，CAS设计已成为汽车造型设计不可或缺的一部分，对汽车产品开设计起着车至关重要的作用。试图通过对一种汽车仪表台CAS设计过程的解析，来阐述内饰CAS设计时所要注意和解决的问题，从而更快的加快设计进程，降低产品开发周期。

CAS；特征线；断面；可行性

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

1 引言

1.1 CAS概述及意义

CAS—Computer Aid Style的缩写，是指计算机辅助造型。在汽车设计制造领域CAS是指汽车内外饰外表面三维数字模型--依据最终选定的效果图方案，利用三维曲面软件制作的三维造型曲面。

1.2 CAS意义

在汽车设计领域，CAS设计已成为汽车造型设计不可或缺的一部分，对汽车产品开发汽车至关重要的作用。在油泥模型之前，设计师可以在计算机上更快捷，高效的完成汽车产品的整个外形设计，有效的进行造型评估，特别是对于提升产品细节设计品质，CAS有着不可替代的作用；汽车工程人员完全可以事先通过CAS对整车内外饰功能、结构及工艺性进行模拟校核分析和数据评审，使最终的造型模型有较好的工程可行性，缩短产品研发周期，节约开发成本。

2 CAS设计流程和原则

2.1 CAS设计流程

CAS设计，是指从产品概念设计阶段开始，到完成产品全新的外观造型的三维设计过程，一般流程如下图所示：

图1 CAS设计流程

2.2 CAS设计原则

尽可能的按照效果图所表达的比例、分块、大小，位置将二维图像转化为三维数字化模型。

CAS设计原则：

从效果图到最终版CAS一般须进行三轮CAS（CAS、CAS1、CAS2）制作过程，期间会进行数次造型评审及工程可行性分析。

1）满足造型意图-最大限度保证与效果图造型特征曲线，特征曲面的光影效果一致。

2）曲面质量-对称面按照A面标准制作，须达到G3，大的基本面须达到G2；面与面之间的光顺性满足过渡曲面高光走势，与局部特征协调性。

3）从CAS到CAS2，造型意图的满足和工程问题的解决是一个逐步逼近的过程，在CAS2阶段造型效果完全达到，主要工程问题解决。

3 和悦RS年度内饰CAS设计

由于年度车型，整车所有硬点不变、车身内饰钣金尽量保证不变，内饰设计受到的局限性会很大，效果图除了美观，风格要和车身相衬，还必须满足各种功能要求，选配的附件尽量采用现有，或尽量不能改变尺寸，各种功能件的位置要符合整车总布置和人机工程要求，因此前期的效果图设计需要设计师和工程师在在工程可行性方面多做沟通交流。

图2 效果图

3.1 设计输入

内饰CAS设计前期，工程师应对效果图做出可行性分析，与设计师商议绘制从造型和工程可行性两方面考虑，确定仪表台三条主断面：Y0断面线和仪表台在R点X向主断面（左右对称）。进而建模设计师进行初步CAS设计，这样可以避免很多造型与工程上不能统一而造成的设计变更，加快CAS设计进程。

（1）总布置及内饰相关工程人员提供效果图可行分析报告；

（2）输入Y0断面线和仪表台在R点X向主断面（左右对称）；

（3）收集、整理数据、找出造型所需的边界约束条件。

图3 Y0 SECTION

图4 Y=345(-345) SECTION

3.2 创建初始外表面（大面设计）

第一阶段构建主要初始外表面，反应造型总体特征。输入总布置进行空间布置和人机工程校核。

由于二维效果图是平面的，没有量化的尺寸特点，所以这个阶段负责建模的设计师与提供方案的设计师之间必须密切配合、沟通，确保三维数据的整体风格符合创意设计师的要求，在可能影响局部外观的地方，如遇到断面的形状、产品的轮廓、特征线的走势、零部件的断差和间隙等造型方面问题时，需要征求创意设计师意见。

根据边界条件和主断面构建仪表台初始表面，（设计仪表台时IP和console可以同时构建，互不影响，）分析效果图，可以看出，仪表台初始表面曲率变化较大，故需要分3-4片4X4阶曲面片完成造型效果。面的分块应该将主模型作为一个整体来考虑，保证整个面的和谐统一。建议采用尽可能少的面片，完成造型效果。

图5 IP

图 6 CONSOLE

仪表台设计左右边界对称 中控面板左右对称（由于造型原因，为确保驾驶侧空间布置、人机要求，一般中控面板中心偏向负Y向10-30mm）而副仪表台在座椅处的中心为Y=0线分析效果图，找出关键造型元素和特征线，可以看出在图3中，中控面板和横穿仪表台左右的白色两条为关键造型点，所以首先要确定好中控面板和白色亮饰条是造型走势和空间位置，是此仪表台CAS设计的关键。

依据总布置和车身所提供的Y0断面，可以初步的构建中控面板和亮饰条CAS。这里就需要总布置和工程设计人员前期根据整车R点所确定的人机空间对效果图进行断面分析，为造型输入约束条件，提高cas设计工程可行性。

为保证驾驶侧腿部空间，一般情况下驾驶侧下护板在R点左右127范围内收，会适度牺牲造型满足人机要求。副仪表台两侧大面构建时，需要保证与座椅之间的最小间隙不小于10mm。

由于仪表台本身左右不对称，但设计初期按对称设计，一般先构建副驾驶侧大面， 从仪表台本体到副驾驶下护板，然后沿Y0截面对称到驾驶侧，保持仪表台左边界与右边界对称，根据中控cas面，重新构建驾驶侧大面，同副驾驶侧光顺桥接到中控cas边界。

图7 Y=-345-127 SECTION

图8 Y=-345+127 SECTION

仪表台大面构建好以后，根据效果图对大面上的特征造型进行构建，CAS设计是一件反复的事情，需要多次尝试，以最优解在三维空间中将二维空间造型表达出来（效果图是从一个角度去反映造型，CAS则需要从各个角度考虑线条的走向是否优美、曲面的走势是否合理）。当然CAS也是有其局限性，与实物模型不同，CAS一般会对造型特征起到加强、放大的作用，从而影响设计师得对造型特征强弱的判断，感觉。

图9 IP 大面

图10 IP主特征

3.3 分块、面差设计

第二阶段主要型面构建完成，需要在CAS反映零部件分块、面得过渡和连接、零部件之间的断差和间隙，并形成初步的设计公差要求。提供给结构工程师进行产品制造可行性分析，比如出模角度、产品分块是否合理，运动干涉等校核，并开始结构概念设计。

根据效果图进行CAS设计时，效果图所表达的各部件的分块关系需要在CAS中体现出来，更加完整的体现造型，并助于下一步的工程可行性分析，仪本体与中控面板，本体与中间亮条之间的分块、面差关系由造型决定，而中间亮饰条与左右下护板之间的配合关系，则需要工程输入典型断面，协助CAS设计师确定之间的配合方式，为B面做好准备。

3.4 零部件设计

第三阶段在上面工程分析和校核中发现的问题在外表面数模上得以解决，开始进行零部件外表面设计。

仪表台主要大面构建完成，则可以集中人力对中控面板、左右风口、组合仪表罩进行分工同时进行设计，快速完成整个仪表台CAS设计。

3.4.1 中控细节设计

中控设计主要是CD、AC面板、中央风口设计。

中控电器面板设计需要考虑一是避免MP5屏阳光直射，二是电器面板按键出模方向的确定，三是中控按键布置需要考虑一指和三指区域要求，满足人机舒适性。

图11 中控效果图

图12 中控CAS

3.4.2 组合仪表设计

组合仪表罩设计需要考虑是否与本体一体，或单独分件，与本体一体，则需要考虑本体出模角度大小，防止不能出模。单独分件时，仪表罩的出模角度可以设定较大，造型的自由度大。

仪表罩设计误区：一般情况下，由于仪表台本体本体大面不可能在Y向没有角度，故组合仪表罩左右不能做到完全对称，在仪表台本体设计特征，为了保证视觉上的对称性。

图13 组合仪表罩

图14 组合仪表

组合仪表设计时需要考虑避免阳光直射，阳光通过前风挡玻璃上眼线与仪表罩前沿照射到组合仪表以内，则不满足要求，这时候仪表罩则需要加长。

图15 红色线条为仪表罩加长

图16 交线在组合仪表内

3.4.3 风口设计

仪表板上一般提供最少四个风口设计，通常空调出风的作用范围达到车厢内50%空间。风口需要布置在没有任何零件阻挡气流吹到的地方，出风口向上应该能够吹到99%假人面部，向下吹到假人H点。为确保均匀出风和风量损失，出风口出风面积（指出风口在出风口中心向假人喉部连线方向上对YZ平面上的投影面积）均在4000左右，所以在设计初期，风口位置、大小的确定非常重要，很多时候为了满足出风面积，会对大面进行调整或增加特征，所以在CAS制作初期就要对出风面积进校校核，尤其是中控出风口，防止后期因出风面积不足而修改大面。

当然有时由于风口造型几何不规则性，为了实现造型，会通过风口内部叶片的扇形排布和错落布置解决，目前SII就是这种处理方式，但缺点是叶片不美观（叶片宽度不一致）。

图17 出风方向校核

图18 出风面积校核

3.4.4 制动手柄设计

制动手柄设计作需要考虑手柄受力区域的长度不小于80mm，手刹从下极限运动到上极限的过程中手刹上下极限与副仪表台、手枕、选换档之间的最小距离不小于25mm。

3.5.5 除霜口设计

除霜分前除霜和侧除霜。前风挡除霜口的设计一般与仪表板做分件处理，这里只讨论门窗玻璃除霜口设计，门窗玻璃除霜是为了驾驶员通过车窗玻璃观看左右后视镜，观察路况。

图19 侧风口位置校核

图20 侧风口

除霜风口设计主要是涉及风口的位置和叶片的走向，从人眼与后视镜的连线集在车窗玻璃上所形成区域沿出风方向向仪表台投影，所得到的区域就是除霜风口的最佳布置区域。侧除霜风口一般与本体做为一体，节省模具开发成本。

4 设计总结

由于内饰仪表板上的附件过多，不可能一一列举，上述仅归纳了在CAS设计时，一些重要部件设计要点。 为了快速的展示整个仪表台CAS设计过程，这里也做了些许省略，从效果图到最终CAS，一般需要经过多轮数据优化及评审。CAS制作过程，需要工程紧密沟通与配合支持，工程师基于CAS进行结构、工艺、人机、法规等可行性分析，造型根据可行性分析对CAS进行适应性调整优化，最终符合造型效果，满足工程需求。

首次进行内饰仪表台CAS设计，经验不足，对内饰部件分块、结构安装、人机、法规不太了解，因此在CAS设计过程中犯了不少错误，造成不必要的工作反复。

[1] 王望予.汽车设计.[M]机械工业出版社p174-190.

[2] 魏强.Autodesk AliasStudio汽车实践手册.[M]中国建筑工业出版社.

[3] 王宏雁,刘忠铁.汽车车身造型与结构设计.[M]同济大学出版社.

[4] 张卫伟.Autodesk AliasStudio工业设计实用手册.[M]中国建筑工业出版社.

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 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)19-31-04

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.19.012

王军社，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。