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作者:吳艷婧鄭杰單位:一汽客車(無錫)有限公司
通過對多種外形設計方案的評審,選定3~4個方案,確定造型設計風格、重要的設計元素,如前后大燈、風窗的劃分形式、側風窗下沿線條的走向、腰線形式等,展開設計。從幾十種造型方案里選定幾種方案,然后對它們進行分析說明,為下一步設計細化做準備。對細化方案進行優化,設計元素整合,初步確定外形方案(見圖2)。整車造型設計靈感來源于出擊豹子。通過流線型、大風窗,圓潤與硬朗相結合的面與線,充分體現出了速度、力量和激情的設計元素,整車前臉完全展示出抽象化豹子的形象。
前臉采用圓滑的曲面設計,營造出簡潔而飽滿的面貌,這也是豹子正面形象的體現;前臉中最重要的設計元素前大燈,車燈輪廓線將豹子的眼部抽象出來,燈內采用眼珠式透鏡設計,是豹子出擊前的凝視,大燈與保險杠之間采用臺階面過渡,看上去就像是車燈鑲嵌在車體之內,晶瑩剔透,靈動有神,富有霸氣。兩燈之間鑲嵌金屬質感的裝飾板,中間掛一汽標志,時尚、精致、層次感立即躍然于目。前風窗玻璃上部通過黑色油漆經過前額頂順暢地向后延伸,下部向下圓弧線擴展,這樣視覺上增大了玻璃面積,整體感更強,前風窗玻璃下部的圓弧線從前臉向兩側延伸與側窗玻璃溝通。
側圍增大了的玻璃面積與前風窗玻璃相呼應,使前圍的整體性延伸至側圍,渾然一體,臺階面過渡的腰線設計,為大平面的側圍增添了層次感,勾勒出一副更加健美、充滿肌肉的雕塑感造型,而兩個向后飄帶式的立體輪口框又增添了無限動感。
后圍同樣延續了前者的設計思想,線條凸出,層次分明,表現出動感與體感,美輪美奐的二合一進氣取氣口,后大燈采用豎式異型外形,里面LED光源設計,顯得十分個性,充滿了科技感和現代感,如同出擊奔跑的豹子,動感十足。
三維數模設計
概念設計階段完成后通過幾輪評審,選擇出幾個方案進行初期三維造型,結果修改確認后便形成了最終數模。三維模型的建立有它的作用:一是對造型設計進行驗證與細節探討;二是三維展示于評審;三是與結構設計共享,同步數據檢驗,保證結構生產可行性;四是小比例模型的數控加工。運用ug軟件,可以將二維效果圖或者二維工程圖輸入,快速靈活多變的參數化建模,提高了設計質量與速度,為下游設計提供了可編輯的數模。
這個時候的數模會在根據二次造型的過程中反復修改,因此,建立模型時尺寸約束要嚴格按照坐標系和設計硬點,造型特征參照二維效果圖比例和骨架尺寸來建立。數模的創建第一步要在UG軟件中確定好零點坐標系,這個坐標系要與AutoCAD中坐標系相對應。把Auto-CAD中的正前、正后、正側輪廓線輸入到UG軟件中。客車建模最復雜的部件在前后圍,側圍和頂蓋相對較簡單。曲面的建立首先以構線為主,先確立空間造型特征線,整體反映出造型風格與造型意圖,然后根據空間線,建立大面和曲面變化來展現造型特征,最后根據二維效果圖,做平面或者空間造型特征線來建立細節造型特征,用三維表現出二維效果圖。
上一步分別創建前圍、后圍、側圍曲面數模,現在根據零點坐標系裝配整體曲面數模,如圖3所示。初期三維造型設計完成后,車身設計工程師根據數模相關的數據可以運用UG軟件直接進行結構設計,建立零部件三維圖。
造型設計與結構設計同步分析
結構可行性分析目的是發現問題和解決問題。前圍蒙皮是覆蓋在大客車前圍外表面的零件,客車的前部造型代表整車形狀的特征,同時前部分布著各種零部件、燈具及商標,曲面的形狀變化也很復雜,因此,它是一個較難設計的面。影響前圍造型的部分有中心側視曲線、前風窗玻璃的幾何形狀、配件的裝配工藝性以及分塊線的走向。在前圍蒙皮設計時,外形應該完全符合造型設計要求。根據初步三維數模,取得相關的輪廓線和截面線;根據造型設計,建立各種構件的結構骨架(見圖4)。
側圍蒙皮根據造型設計來描述出具體的形狀。側窗的形狀、大小是根據造型設計所決定的。影響側圍造型設計的部分有側艙門分割線的形狀、側風窗的大小和結構、通風散熱艙門網的形狀、輪口框形狀,這里涉及到結構部分的難點是側圍腰線造型與側艙門結構形式,保證整車側圍平整、周邊間隙均勻和裝配工藝性。
相對于前圍,后圍結構設計要簡單一些,影響后圍造型的部分有后風窗、后燈、發動機散熱口及蒙皮分割線。這里涉及到結構部分的難點是立體感的造型設計與后發動機艙門的平整光順,便于打開維修(見圖5)。在創建車身骨架時,可以提取前面已經建好的曲面數模上的曲線;作為骨架的引導線,通過掃掠工具來生成骨架數模。用同樣的方法,分別完成前圍、后圍、底架、左右側圍和頂蓋六大片的數模。
結束語
通過分析CA6101TRD1客車造型設計的流程,本文以UG軟件為核心的數字化客車設計,使造型設計與工程設計為同一軟件平臺,解決了數據接口與轉化帶來的問題和三維造型數據直接在同步工程設計中的運用;提出了首先確定三維外輪廓造型,再根據三維設計二維方案的設計方法,解決了造型設計、結構設計、樣車實物三者各不一致的問題;通過在客車造型設計階段與結構設計同步的可行性研究,全面地描述和分析了兩者的矛盾點,使問題在設計階段就發現并得到了解決。