一、什么是A面？
Class A曲面是由CATIA軟件開發(fā)Dassault System公司提出的新概念，主要是指車身零件中對外觀和形狀要求極高的曲面，如外形曲面、儀表板和內(nèi)飾件的表面等。從CATIA V5版本開始，軟件中新增加了ACA(Automotive Class A)模塊，專門用于Class A曲面的設(shè)計。



Class A曲面與通常所說的光順曲面有相似之處，只不過Class A特指汽車車身上的一部分曲面。依次類推車身其他表面還稱為Class B（不重要表面）如內(nèi)飾表面、Class C（不可見表面）等。但是現(xiàn)在隨著美學(xué)和舒適性的要求日益提高，對汽車內(nèi)飾件也提到了A-Class 的要求。因而分類隨之簡化，A面，可見（甚至是可觸摸）表面；B面，不可見表面。
總之，Class A曲面是既滿足幾何光滑要求，又滿足審美需求的曲面。



二、曲線曲面基本數(shù)學(xué)原理

1貝塞爾曲線
貝塞爾曲線是計算機(jī)圖形圖像造型的基本工具，是圖形造型運(yùn)用得最多的基本線條之一。它通過控制曲線上的四個點（起始點、終止點以及兩個相互分離的中間點）來創(chuàng)造、編輯圖形。
其中起重要作用的是位于曲線中央的控制線。這條線是虛擬的，中間與貝塞爾曲線交叉，兩端是控制端點。移動兩端的端點時貝塞爾曲線改變曲線的曲率（彎曲的程度）；移動中間點（也就是移動虛擬的控制線）時，貝塞爾曲線在起始點和終止點鎖定的情況下做均勻移動。



1. 二次曲線
二次貝塞爾曲線的路徑由給定點P0、P1、P2的函數(shù)B（t）追蹤：



2. 高階曲線
高階貝塞爾曲線可如下推斷。給定點P0、P1、…、Pn，其貝塞爾曲線即：



2NURBS曲線



NURBS是非均勻有理B樣條曲線(Non-Uniform Rational B-Splines)的縮寫。與貝塞爾曲線有所區(qū)別，Nurbs曲線允許有n(n>=2)個端點落在曲線上，將曲線分成n-1個span都是相對獨立的單元，對其中任意CV的調(diào)整只對有限個span造成影響。
當(dāng)n=2時，span數(shù)為1，此時Nurbs方式表達(dá)的結(jié)果相當(dāng)于貝塞爾曲線。由此可知，Nurbs實際上是Bezier的推廣，Bezier是Nurbs在span=1的特殊情況。



3面的數(shù)學(xué)表達(dá)原理



4體的數(shù)學(xué)表達(dá)原理

在軟件中的表達(dá)方式實際上是若干封閉面構(gòu)成的內(nèi)部空間。一個立方體在軟件中實際記錄的是它的6個面，通過對其封閉面進(jìn)行調(diào)整，即可實現(xiàn)對體的形狀進(jìn)行編輯。由以上論證可以看出，CV點是三維軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，無論是點，線，面，體，都由其直接或間接的進(jìn)行描述而成。CV點的多少決定了模型數(shù)據(jù)量的大小，理論上說，三維軟件中大部分的編輯工作都可以通過對CV點進(jìn)行控制來完成。



5曲率梳
如上圖類似梳子一樣的線段組即為曲率梳。曲率梳由大量的線段將端點平滑連接而成。每條線段的幾何意義如下:以曲線上某一點為起點，向該點曲率圓心相反方向延長，長度=該點曲率x系數(shù)，再將這些線段的末點平滑連接即得到該條曲線的曲率梳。其中，系數(shù)為一個可自定義的常量。



6連續(xù)性介紹
1）GO連續(xù)（點連續(xù)）
一條曲線、曲面的一個端點或邊界與另一條曲線、曲面的一端點或邊界相接觸，我們可認(rèn)為：兩曲線、曲面在這一點或邊界的連接處于G0連續(xù)狀態(tài)。
2）G1連續(xù)（切線連續(xù)）
曲線：曲線與曲線在某一點處于G0連續(xù)狀態(tài)，且兩曲線在某一點的法線相同，在這一點的切線的夾角為零度時，我們就稱兩條曲線處于G1連續(xù)。
曲面：如果曲面與曲面在曲線的某一處于G0連續(xù)狀態(tài)，曲面a在曲線b的任意點的法線方向和曲面b在曲線b的同一點的法線方向相同，我們就稱兩個曲面處于G1連續(xù)。



3）G2連續(xù)（曲率連續(xù)）
曲線：曲線與曲線在某一點處于G1連續(xù)狀態(tài)，兩條曲線在在這一點的曲率的向量，如果兩條曲線向量(方向和絕對值)相同，我們就說這兩條曲線處于G2連續(xù)。
曲面：當(dāng)曲面與曲面在曲線A處于G1連續(xù)狀態(tài)，曲面A在曲線A的任意點的法方量和曲面B在曲線B的同一點的法方量相同，我們就說這兩個曲面處于G2連續(xù)。





4）G3連續(xù)（曲率變化率連續(xù)）
在G2連續(xù)的同時還要滿足在接點處曲率的變化率也是連續(xù)。



三、A級曲面的要求
1原則上必須是貝塞爾面
原則上必須是貝塞爾面，盡量不要用Nurbs面。
由前面的定義可以知道貝塞爾曲線內(nèi)部一定是連續(xù)的，平滑過渡的，此結(jié)論可推廣至貝塞爾曲面的情況，也即貝塞爾曲面內(nèi)部一定是連續(xù)的，平滑過渡的。貝塞爾曲面不同，NURBS曲面由于高度自由的設(shè)定，使其內(nèi)部span交界處的連續(xù)性只需滿足G0連續(xù)，即位置連續(xù)即可。因此所有的A面標(biāo)準(zhǔn)中都會要求采用Bezier方式。



2曲面邊界達(dá)到G2連續(xù)
曲面邊界需要達(dá)到G2連續(xù)，對稱面YO平面的連續(xù)性需要達(dá)到G3連續(xù)。



上圖中為兩條完全對稱的貝塞爾曲線，設(shè)左邊曲線函數(shù)為f(x)，右邊曲線的函數(shù)為g(x)，x∈[0，1]，且f(x)，g(x)均為連續(xù)函數(shù)，可知兩條曲線接合點的函數(shù)值分別為f(1)和g(0)。假設(shè)兩條曲線能夠達(dá)到G1連續(xù)，則有f(1)=g(0)，且f′(1)=g′(0)=0。又因為對稱，所以兩條曲線結(jié)合處曲率相等。由曲率公式k=|y"|/(1+y'2)3/2知，f″(1)=g″(0)。故可知，兩條曲線在對稱處達(dá)到G2連續(xù)。



這里我們就得到一個結(jié)論：一組對稱曲線在邊界處如滿足G1連續(xù)，則其一定也滿足G2連續(xù)。這個結(jié)論同樣可以推論至曲面的情況，即一組對稱曲面在邊界處如滿足G1連續(xù)，則其一定也滿足G2連續(xù)。這個結(jié)論表明，在對稱面接合邊處，很容易達(dá)到一般要求的G2連續(xù)。但此時曲面質(zhì)量可能是有問題的。如圖中所示的這組對稱面，中央接合邊檢測能夠達(dá)到G2連續(xù)，但此時這組面的CV點有明顯的波動，視覺效果是無法滿足要求的，如不采用曲率梳進(jìn)行檢查，這樣的問題非常難以發(fā)現(xiàn)。又由于這種達(dá)到G2但曲面質(zhì)量仍存在問題的情況在非對稱面中出現(xiàn)的概率極小，因此，大部分A面標(biāo)準(zhǔn)會重點要求對稱面邊界必須達(dá)到G3連續(xù)。



3曲面的階數(shù)不超過6*6
如圖兩張Bezier曲面從端線算起至少需要對N+1排CV點進(jìn)行控制，方可達(dá)到Gn連續(xù)。故要達(dá)到如圖G2連續(xù)，顯然需要6排CV點。



如果增加了一階，可以看到，更改后的曲面產(chǎn)生了明顯的波動，視覺感覺不佳，不能滿足A面要求。但兩邊的連續(xù)性仍然是滿足G2連續(xù)的。顯然，超出的階不但會導(dǎo)致數(shù)據(jù)量的增加，還會給曲面帶來多余的不確定性，一旦發(fā)生問題很難被發(fā)現(xiàn)，因此大部分的A面標(biāo)準(zhǔn)會對階數(shù)進(jìn)行必要的限制。



四、汽車A級曲面建模的輸出標(biāo)準(zhǔn)



1曲面相對點云的貼合度
逆向曲面與點云偏差不要超過0.5mm，局部地方因光順的原因可以適當(dāng)放寬，但一定要和點云斷面的走勢一致；出現(xiàn)比較明顯的塌陷和凸包等品質(zhì)缺陷是需和經(jīng)理或項目經(jīng)理溝通。制作曲面時和點云偏差盡量避免一正一負(fù)。



2造型特征的一致性
A面在光順過程中必須和油泥點云或CAS數(shù)據(jù)保持高度的一致性，對于特征的比例、線性，相對關(guān)系必須要仔細(xì)推敲，不應(yīng)刻意的去弱化或強(qiáng)化，盡量保證與造型數(shù)據(jù)的一致性。



3整體數(shù)據(jù)的完整性
保證整體數(shù)據(jù)的完整性，曲面過渡順暢，自然，無明顯扭曲，陰影、暗斑、退化面等缺陷；高光走勢和油泥模型走勢動態(tài)一致，高光線粗細(xì)均勻，過渡光順自然，無抖動，扭曲，斷裂等缺陷。

4曲率梳要求
基礎(chǔ)大面及造型過渡大面要求G3連續(xù)，曲率梳3000倍（ICEM Surf檢查）順暢，具體應(yīng)根據(jù)實際情況而定；基礎(chǔ)面在對稱處（Y=0）要求G3連續(xù)，曲率梳5000倍（ICEM Surf檢查）以上檢查順暢，具體應(yīng)根據(jù)實際情況而定。



5其它要求
基礎(chǔ)曲面控制點一般為6X6，最大不得超過8X8，控制點排布要做到CV flow，在任意視圖查看排列有序。造型主特征在標(biāo)準(zhǔn)三視圖上視覺光順，CV點排列有序，無跳點，和油泥模型主特征性走勢協(xié)調(diào)一致。

連續(xù)性要求：

A.基本的大面要求：Position≤0.001mm，Tangency≤0.05°，Curvature≤0.1

B.其他曲面要求：Position≤0.005mm，Tangency≤0.1°，Curvature≤0.1（具體根據(jù)主機(jī)廠家的標(biāo)準(zhǔn)而定）



A面數(shù)據(jù)做至第一道翻遍圓角，制作R角時首先保證交線順暢符合點云走勢，且倆曲面之間夾角一致或均勻漸變。dts數(shù)據(jù)檢查滿足客戶方的造型及工程要求，視覺檢查無不均勻，不協(xié)調(diào)的問題。A面數(shù)據(jù)工程要求，滿足碰撞、安全、人機(jī)、法規(guī)等。提交數(shù)據(jù)時應(yīng)檢查檔案中有無多面。少面、碎面、重復(fù)面和處理不完整曲面的現(xiàn)象，在輸出IGS文件時候要做回檢查查看是否出現(xiàn)面還原或掉面現(xiàn)象。



五、汽車A級曲面的設(shè)計
1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

A面代表著曲面的質(zhì)量，這容易使人想到光順曲面，不過對A面的要求要比一般的光順曲面更加嚴(yán)格。從工藝上講，A面必須符合相鄰曲面間的間隙在0.005mm以下，切率改變在0.16°以下，曲率改變在0.005°以下的標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能確保曲面的環(huán)境反射不會有問題。
從美學(xué)的角度考慮，A面至少應(yīng)該滿足和光順曲面相同的要求，即避免在光滑表面上出現(xiàn)突然的凸起、凹陷等缺陷；曲面過渡時，應(yīng)至少是滿足G2連續(xù)。

在車身曲面創(chuàng)建中，應(yīng)盡可能以整體來進(jìn)行，先不考慮具體的零部件分塊，將整個車身外形曲面視為由一組互相連續(xù)的曲面片構(gòu)成的凸殼，在保證各曲面片及拼接關(guān)系滿足A面要求的前提下，再詳細(xì)考慮車身的細(xì)節(jié)特征。按車身覆蓋面積和造型優(yōu)先級分，可以如下分類：



2點云數(shù)據(jù)的規(guī)劃
Image ware能夠用高斯濾波法濾去點云數(shù)據(jù)中的噪聲，再將數(shù)據(jù)拼接成一個整體，然后對全部點云數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃。其中點云數(shù)據(jù)的分割是規(guī)劃中的重要環(huán)節(jié)。如果數(shù)據(jù)分塊得當(dāng)，不僅曲面的建構(gòu)會變得簡單，A面的光順性也會得到很大提高。曲率分析法是數(shù)據(jù)分塊的種常用方法。車身表面的棱線和過渡線可以通過曲率的變化加以判定。



3創(chuàng)建基礎(chǔ)面
用Image ware創(chuàng)建基礎(chǔ)面時，應(yīng)盡量將點云數(shù)據(jù)分為多個四邊形子域，并且使每塊分得的數(shù)據(jù)盡可能大，這樣有利于曲面的重建。在擬和四邊曲線時要選用相同的參數(shù)，以避免生成的曲面局部扭曲，質(zhì)量不好。然后增加面的階次并編輯面的控制點使其達(dá)到足夠的光順與精度。

在構(gòu)建過程中，如果對曲面控制點的數(shù)量與排列不滿意，可以通過Specify Span功能來制定控制點的數(shù)量，同時可以選擇控制點的排列方式。設(shè)計人員可以通過對截面線與點云的比較，來幫助引導(dǎo)曲面編輯，使曲面能夠擬和點云。這是一個無限逼近的過程，需要借助Molding Option功能來實現(xiàn)動態(tài)的觀察。在調(diào)整控制點時，應(yīng)先調(diào)整一個方向的控制點，使其貼近點云，之后再調(diào)整其他方向，同時打開曲面診斷工具，幫助控制曲面品質(zhì)。



4曲面間的過渡與拼接
一個基礎(chǔ)面創(chuàng)建后，對其相鄰的基礎(chǔ)面必須進(jìn)行過渡匹配處理。曲面之間的過渡曲面應(yīng)滿足給定的幾何連續(xù)條件。連續(xù)曲面的種類可以自己設(shè)定。在兩個曲面進(jìn)行拚接處理之前，必須保證拼接曲面的階次定位相同，而且兩曲面的特征網(wǎng)格線應(yīng)分布在同一平面內(nèi)，這樣拼接后的曲面就不會產(chǎn)生扭曲變形。



5A級曲面的光順方法
1）A級曲面中基本曲面的光順
利用Image ware軟件對某汽車模型后部進(jìn)行三角化處理后的點云。根據(jù)對三角化點云的特征分析，可以將后風(fēng)擋玻璃作為一個基本曲面來光順；行李箱蓋上面總體平坦，但靠近后風(fēng)擋玻璃處曲率變化劇烈，所以將其在合適的位置分成兩個基本曲面來光順；根據(jù)行李箱蓋立面特征將其分成３個基本曲面來處理。



曲面的邊界要超過各零部件的邊界，但不能超過太多。這一方面是為基本曲面和周邊曲面的過渡搭接做準(zhǔn)備，另一方面也為后續(xù)的光順或結(jié)構(gòu)工程師延伸曲面用以滿足實體建模、設(shè)計修改、工藝補(bǔ)充面、鉆模和夾具的需要，并且曲面進(jìn)行正常延伸后不能出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象。



在進(jìn)行行李箱蓋立面光順時，先不考慮后牌照下陷部分、上部凸出的標(biāo)志和文字，待基本曲面光順好后再考慮這些局部特征。對于汽車的發(fā)動機(jī)蓋、前后風(fēng)擋玻璃、頂蓋和行李箱蓋等對稱件，在光順過程中不應(yīng)先光順出對稱件的一半后再利用軟件的對稱命令做出另一半，這可能會造成曲面中間出現(xiàn)明顯的位置連續(xù)，這在光順中是不允許的。所以，建議對稱曲面用一個曲面來表示，如下圖所示：



對于光順后的每一個基本曲面都要進(jìn)行評價，利用控制頂點、曲率梳、斑馬線和高斯曲率等評價方法檢驗曲面是否達(dá)到Ａ級曲面的要求，同時還要檢驗光順曲面與點云之間的偏差是否在要求的誤差范圍內(nèi)。
2）A級曲面中過渡曲面與局部特征的光順
在基本曲面光順完成并經(jīng)檢查無誤后，即可對相關(guān)的過渡曲面進(jìn)行光順，如行李箱蓋上面和立面之間的過渡曲面。光順過渡曲面要考慮兩個問題：一是過渡曲面和基本曲面之間的連續(xù)性；二是基本曲面之間的理論交線對過渡曲面的影響。由Ａ級曲面的要求可知，曲面之間的連續(xù)性是在曲率或者以上幾何連續(xù)，所以在光順Ａ級曲面的過渡曲面時要選擇能達(dá)到曲率或撓率連續(xù)的構(gòu)造方法。

理論交線的品質(zhì)一方面可以檢驗基本曲面的品質(zhì)好壞，另一方面也影響過渡曲面的品質(zhì)。如果理論交線出現(xiàn)異常，那么生成理論交線的基本曲面的品質(zhì)必然存在問題，建立在基本曲面上的過渡曲面也不會符合Ａ級曲面的要求。所以，在這種情況下要對基本曲面的控制頂點的排列及次數(shù)等進(jìn)行調(diào)整，使生成的理論交線單凸，且曲率梳也不能出現(xiàn)異常。如果基本曲面是由幾個曲面拼接而成，那么各段交線之間必須達(dá)到曲率或者以上幾何連續(xù)。汽車車身外表面是復(fù)雜的空間自由曲面，其基本曲面的理論交線必然是空間自由曲線，所以對曲面之間的交線評價必須從相互垂直的兩個方向進(jìn)行。下圖所示的白線梳是對行李箱蓋上面與立面交線從俯視方向和后視方向觀測的曲率梳圖，可見在兩個方向上曲率梳所顯示曲線是單凸的，該交線具有很好的品質(zhì)。



獲得品質(zhì)良好的基本曲面交線后，即可利用過渡曲面構(gòu)造方法構(gòu)造出過渡曲面，此時要將基本曲面多余的部分剪切掉。在剪切之前必須檢驗過渡曲面的邊界品質(zhì)，評價邊界曲線曲率梳形狀，要求每段邊界曲線單凸，且曲率梳沒有突變或者異常。下圖是過渡曲面邊界曲線后視方向評價圖。從圖中可看出，雖然其邊界曲率梳中間部分較好，但在其兩端出現(xiàn)上邊界曲率梳上翹、下邊界曲率梳反凹現(xiàn)象。這說明兩邊界的品質(zhì)不理想，同時說明過渡曲面也存在問題。



抽取過渡曲面的兩條邊界進(jìn)行光順處理，使邊界線為一段曲線，即Bezier曲線，同時將其次數(shù)降為５階，得到圖示光順后的曲線。從圖中可看出，光順后的曲線具有很好的品質(zhì)。



用光順后的曲線對基本曲面進(jìn)行剪切后得到高品質(zhì)的邊界，然后重新構(gòu)造過渡曲面，令過渡曲面在ｕ、ｖ兩個方向的補(bǔ)片數(shù)都為１，其次數(shù)在５次之內(nèi)，并使其與基本曲面的連續(xù)性滿足要求。用同樣方法可光順出其它過渡曲面。

6曲面質(zhì)量檢查
曲面創(chuàng)建后，應(yīng)進(jìn)行渲染并初步檢查曲面的質(zhì)量。首先可以通過曲面曲率動態(tài)顯示曲面U向和V向的曲率變化與可控制的顯示曲率參數(shù)變更。然后檢查一下各曲面倒圓之后的連續(xù)性，連續(xù)性誤差值A(chǔ)面所要求應(yīng)完全在設(shè)計師擬定的的范圍內(nèi)。再用反射線法，高亮顯示曲面的流暢外形，直到最終達(dá)到設(shè)計師的要求。Lmage ware提供了諸如任意截面的連續(xù)性、曲面反射線情況、高光線、光譜圖、曲率云圖和圓柱形光源照射下的反光圖等多種檢測工具，在曲面構(gòu)建的任何時候都可以檢查曲面的準(zhǔn)確性、光順性和連續(xù)性，為判斷和修改曲面提供依據(jù)。

六、汽車整體特征造型
汽車A級曲面設(shè)計是汽車造型設(shè)計的最后階段，它是整車造型、表面品質(zhì)控制的重要階段，對A級曲面的最終評審確認(rèn)意味著造型設(shè)計階段的完成。因此，A級曲面設(shè)計階段承載著造型設(shè)計和工程設(shè)計的雙重責(zé)任。汽車整體特征造型主要從以下方面描述。



1造型特征一致性
汽車造型特征是汽車整車造型的基本元素，而造型特征又是通過主造型特征線來表達(dá)，它們組成了整車造型風(fēng)格的基本框架，如，側(cè)圍的腰線特征決定了側(cè)圍型面的飽滿度及腰線的走勢;前、后風(fēng)窗的輪廓線決定了前、后風(fēng)窗的形狀和側(cè)圍立柱的形狀;前、后組合大燈的輪廓線決定了前、后車燈的外型及與周圍部件的配合關(guān)系等。造型特征的一致性主要是指汽車A級曲面光順后的特征線與原始造型特征線的吻合度，它包括以下兩方面要求。



1）A級曲面主特征線與造型特征線的幾何偏差
汽車A級曲面的光順一般是基于CASA面或電子油泥模型來進(jìn)行的。受造型各制作環(huán)節(jié)、曲面的光順要求、整機(jī)布置、整車制造工藝等因素的影響，A級曲面在光順過程中與造型CAS面或電子油泥模型存在定的偏差，如果此偏差過大，則會影響汽車的整體造型，因此在光順過程中需要對曲面的偏差進(jìn)行控制。一般主要大面(比如側(cè)圍、頂棚、前后風(fēng)窗等)與點云的誤差應(yīng)小于等于3mm，小的造型特征如車燈、后視鏡、把手、擾流板等應(yīng)根據(jù)實際情況盡量將偏差控制在0.5mm以下，可在ICEMsurf環(huán)境中通過診斷工具Diagnoses中的偏差Deviation來保證此設(shè)計狀態(tài)。



2）特征線走勢的一致性
在汽車A級曲面光順過程中會遇到特征線與原始造型偏差較大的情況，這時不僅要考慮光順特征線與原始造型之間的偏差，還應(yīng)考慮光順特征線的走勢是否與原造型特征線的走勢一致，這就要求A級曲面工程師要把握好造型師的設(shè)計意圖，對一些不確定的因素要仔細(xì)推敲和及時溝通，對造型上的設(shè)計變更要及時提供更改數(shù)據(jù)給造型師進(jìn)行造型變更的確認(rèn)。雖然對造型特征線的把握存在一定的難度，但還是有規(guī)可循的，造型特征線的主要特性是對比呼應(yīng)、均勻或漸變、走勢一致等，這也是當(dāng)今汽車造型風(fēng)格的基本特點。



2特征線條的光順性
整車造型風(fēng)格主要由主造型特征線來體現(xiàn)，如腰線、水切線、發(fā)動機(jī)蓋流水線和汽車各部件之間的分縫線等，這些特征線構(gòu)成了整車造型風(fēng)格的主基調(diào)，其它小的造型特征如組合燈、手柄、裝飾亮條、防擦條、門檻護(hù)板等也與這些造型特征相呼應(yīng)，達(dá)到渾然一體的效果。因此，主造型特征線條的品質(zhì)是評價整車造型優(yōu)劣的決定性因素，而評價主造型特征線條品質(zhì)的主要指標(biāo)就是它的光順性，即必須為單段的Bezier曲線，控制點數(shù)小于等于6，且其投影在3個標(biāo)準(zhǔn)視圖上的控制點必須規(guī)律有序。

對于整車主造型特征線在3個標(biāo)準(zhǔn)視圖上的投影都必須是光順的，而對于一些形狀較復(fù)雜的特征線(如分塊線、輪眉線等)也要保證至少在2個標(biāo)準(zhǔn)視圖上的投影線是光順的。在ICEM surf環(huán)境中檢測特征線條的光順性時，可通過診斷工具Diagnoses中的曲率Curvature功能來評價投影曲線的曲率疏效果，也可通過不等比例放大工具來診斷控制點的排布是否規(guī)律有序。



3產(chǎn)品造型分塊的合理性
造型分塊與造型師的設(shè)計風(fēng)格有很大關(guān)系，而且汽車產(chǎn)品的分塊在油泥階段要完整地體現(xiàn)出來。但分塊不僅是要體現(xiàn)一種造型的需求，而且還要考慮汽車各部件之間的配合關(guān)系及汽車主機(jī)廠的制造工藝水平，因此汽車產(chǎn)品的分塊不可能在造型階段完全確定下來，需綜合考慮產(chǎn)品的造型風(fēng)格、裝配工藝等因素后最終協(xié)調(diào)而確定。產(chǎn)品造型分塊的合理性主要體現(xiàn)在以下二方面：
1）汽車造型的美學(xué)要求
汽車產(chǎn)品的分塊應(yīng)與汽車的造型風(fēng)格協(xié)調(diào)一致，遵循“對比呼應(yīng)、均勻或漸變、走勢一致”等造型風(fēng)格的基本特點。



2）汽車各部件的裝配工藝要求



汽車各部件的分塊線要考慮汽車各部件之間配合的可行性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性等。上圖為某兩款車型尾部的分塊線布局，左圖車型后組合燈的一部分布局在行李艙蓋上，這樣可保證較大的行李艙空間，但增加了制造難度和生產(chǎn)成本，適合中、高檔車型;右圖車型后組合大燈整體布局在側(cè)圍上，導(dǎo)致行李艙空間較小，適合經(jīng)濟(jì)車型。下圖為車門分塊線角度對舒適性的影響四，適當(dāng)增大α和β角度能夠改善駕乘人員的出人方便性。



七、車身曲面光順性的評價方法



1車身特征線檢查



2曲面網(wǎng)格線檢查
控制點的排列決定了網(wǎng)格線的排列，所以最先檢查控制點排列的光順性?？刂泣c光順排列不允許出現(xiàn)Ｓ型，控制點的排列方式如圖。



進(jìn)行網(wǎng)格線的檢查，通常是將車身側(cè)圍曲面投影到ＸＺ平面內(nèi)，將車身前、后圍曲面投影到ＹＺ平面內(nèi)，將車頂曲面投影到ＸＹ平面內(nèi)，分別檢查網(wǎng)格線。網(wǎng)格線分U、V方向排列，實際上，欲達(dá)到雙向網(wǎng)格線光順比較困難，而且網(wǎng)格線光順并不說明曲面就光順，還需要檢查曲面的曲率分布情況。

3曲面曲率檢查
曲面的曲率可直接利用曲率梳進(jìn)行檢查，需要分別檢查曲面Ｕ、Ｖ兩個方向的曲率梳和截面線的曲率梳。
1）曲面Ｕ、Ｖ方向的曲率梳檢查
曲率梳檢查包含３個方面的內(nèi)容：檢查曲率分布均勻性；保證曲率梳沒有太大的起伏或波動；曲率包絡(luò)線不存在突變和拐點。利用曲率梳可以直觀地判斷曲面拼接是Ｇ2連續(xù)還是Ｇ3連續(xù)，判斷方法同曲線一樣。車身曲面要求拼接質(zhì)量較高，大曲面的拼接要求Ｇ3連續(xù)，過度曲面的拼接至少是Ｇ1連續(xù)，通常要求Ｇ2連續(xù)。



2）曲面的截面線檢查
截面線檢查通常也稱斷面線檢查，該方法是用一組等距離的平面去切割所需檢測的曲面，分析這組平面與曲面交線的質(zhì)量，以判斷曲面的質(zhì)量。截面線是由3組平面分別從X、Y、Z３個方向去截被檢查的曲面所得的相交線，這樣就可以從各個方向去分析曲面的光順性。為了準(zhǔn)確地判斷曲面的質(zhì)量，可以合理地定義兩相鄰平面之間的間距，生成一組能反映被檢查曲面特征的斷面線。同時，不斷檢查斷面線的曲率分布圖，觀察曲面在各個斷面上的曲率分布情況，判斷曲面各處的曲率分布狀況。



4光照渲染檢查
車身曲面部分或全部生成且拼接完成后，需要對整體曲面進(jìn)行評價。利用光照效果渲染檢查整體曲面，通過變換觀察角度、改變光源位置及亮度、變換曲面的顏色等手段來檢查曲面拼接的光順性，再根據(jù)處理后的圖像光亮度分布規(guī)律來判斷曲面的光順程度。如下圖所示，圖像明暗度變化比較均勻，則曲面光順性較好；反之，如果圖像在某區(qū)域的明暗度與其它區(qū)域相比變化較大，則曲面光順性較差。



車身曲面造型完成以后，可用彩色打印機(jī)輸出彩色造型效果圖，也可用大屏幕投影設(shè)備在大屏幕上顯示，充分表現(xiàn)３D對象。曲面的細(xì)微缺陷利用光照渲染很難檢查出來，需要利用高光線檢查。

5高光線檢查
高光線模型是由一組平行線光源投影到曲面上得到的一簇高光線構(gòu)成。高光線模型對曲面的法向變化較為敏感，可以用來檢測曲面法向（或曲率）的不規(guī)則性。高光線檢查（通常也稱“斑馬線”檢查），是指在被檢查的曲面上生成黑白相間的條紋線（高光線模型）來檢查曲面質(zhì)量的方法。若在檢查曲面上的斑馬線分布均勻，則表明被檢查的曲面光順性較好；如果所生成的斑馬線出現(xiàn)了旋渦，則表明被檢查曲面在旋渦處出現(xiàn)曲率變化不均勻或出現(xiàn)了拐點。
此外，如果在被檢查的兩曲面相接處，斑馬線分布均勻、合理，則表示兩曲面具有良好的連續(xù)性；如果斑馬線出現(xiàn)折線，則表示兩曲面在相接處曲率變化較大，不能滿足曲面光順的要求。



利用斑馬線分析曲面拼接的連續(xù)性方法為：G0的斑馬線在連接處毫不相關(guān)，線和線之間不連續(xù)，通常是錯開的。G1的斑馬線雖然在相接處是相連的，但是從一個表面到另一個表面就會發(fā)生很大的變形，通常會在相接的地方產(chǎn)生尖銳的拐角。G2的斑馬線則是相連，且在連接處也有一個過渡，通常不會產(chǎn)生尖銳的拐角，也不會錯位。G3與G2的斑馬線很難區(qū)別，通常利用斑馬線檢查不出曲面的G3拼接。

在曲面建模時，通過移動或旋轉(zhuǎn)平行線光源，就能通過檢查高光線實時判斷曲面的質(zhì)量。通常是最先利用光源X、Y、Z方向的高光線，然后旋轉(zhuǎn)光源檢查任意方向的高光線以判斷曲面的質(zhì)量。通過以上各步驟，如果每一步檢查都是光順的，就判斷曲面為光順的。
曲面光順性檢查的基本過程如圖：



八、結(jié)語
汽車車身Ａ級曲面的光順是一項復(fù)雜的工作，要根據(jù)車身的特征對點云進(jìn)行細(xì)致的分解，找出合適的光順方法：首先光順基本曲面，在基本曲面的基礎(chǔ)上光順過渡曲面，并將復(fù)雜特征部位曲面補(bǔ)上；然后用邊界裁剪出需要的曲面。

對曲面的評價應(yīng)在構(gòu)造曲面的過程中進(jìn)行，這樣可以及時發(fā)現(xiàn)曲面的造型問題、光順問題和工藝問題，以便減少設(shè)計缺陷和制造成本。

汽車設(shè)計

設(shè)計理論

由于汽車是一種包羅了各種典型機(jī)械元件、零部件、各種金屬與非金屬；材料及各種機(jī)械加工工藝的典型的機(jī)械產(chǎn)品，因此其設(shè)計理論顯然要以機(jī)械設(shè)計理論為基礎(chǔ)，并考慮到其結(jié)構(gòu)特點、使用條件的復(fù)雜多變以及大批量生產(chǎn)等情況。它涉及許多基礎(chǔ)理論、專業(yè)基礎(chǔ)理論及專業(yè)知識，例如：工程數(shù)學(xué)、工程力學(xué)、熱力學(xué)與傳熱學(xué)、流體力學(xué)、空氣動力學(xué)、振動理論、機(jī)械制圖、機(jī)械原理、機(jī)械零件、工程材料、機(jī)械強(qiáng)度、電工學(xué)、工業(yè)電子學(xué)、電控與微機(jī)控制技術(shù)、液壓技術(shù)，液力傳動汽車?yán)碚摗l(fā)動機(jī)原理、汽車構(gòu)造、車身美工與造型、汽車制造工藝、汽車維修等。

發(fā)展

在近百年中，汽車設(shè)計技術(shù)也經(jīng)歷了由經(jīng)驗設(shè)計發(fā)展到以科學(xué)實驗和技術(shù)分析為基礎(chǔ)的設(shè)計階段。20世紀(jì)60年代中期，在設(shè)計中引入電子計算機(jī)后又形成了計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD，Computer Aided Design)等新方法，使設(shè)計逐步實現(xiàn)半自動化和自動化。
經(jīng)驗設(shè)計是以已有產(chǎn)品的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為依據(jù)，運(yùn)用一些帶有經(jīng)驗常數(shù)或安全系數(shù)的經(jīng)驗公式進(jìn)行設(shè)計計算的一種傳統(tǒng)的設(shè)計方法。這種設(shè)計由于缺乏精確的設(shè)計數(shù)據(jù)和科學(xué)的計算方法，使所設(shè)計的產(chǎn)品不是過于笨重就是可靠性差。一種新車型的開發(fā)，往往要經(jīng)過設(shè)計—試制—試驗—改進(jìn)設(shè)計—試制—試驗等二次或多次循環(huán)。反復(fù)修改圖紙，完善設(shè)計后才能定型，設(shè)計周期長，質(zhì)量差，消耗大。
隨著測試技術(shù)的發(fā)展與完善，在汽車設(shè)計過程中引進(jìn)新的測試技術(shù)，和各種專用的試驗設(shè)備，進(jìn)行科學(xué)實驗，從各方面對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能和零部件的強(qiáng)度、壽命進(jìn)行測試。同時廣泛采用近代數(shù)學(xué)物理分析方法，對產(chǎn)品及其總成、零部件進(jìn)行全面的技術(shù)分析、研究，這樣就使汽車設(shè)計發(fā)展到以科學(xué)實驗和技術(shù)分析為基礎(chǔ)的階段。電子計算機(jī)的出現(xiàn)和在工程設(shè)計中的推廣應(yīng)用，使汽車設(shè)計技術(shù)飛躍發(fā)展，設(shè)計過程完全改觀。汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能參數(shù)等的優(yōu)化選擇與匹配，零部件的強(qiáng)度核算與壽命預(yù)測，產(chǎn)品有關(guān)方面的模擬計算或仿真分析，都在計算機(jī)上進(jìn)行。這種利用計算機(jī)及其外部設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計的方法，統(tǒng)稱為計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)。
在產(chǎn)品開發(fā)的整個過程中，產(chǎn)品先天質(zhì)量決定于設(shè)計，產(chǎn)品在包括原材料、鍛造、使用、維修等各方面的花費，即廣義成本的70%是由設(shè)計階段決定的。因此設(shè)計方案的修改盡可能地在產(chǎn)品開發(fā)的前期進(jìn)行，使產(chǎn)品設(shè)計一次成功，避免在產(chǎn)品開發(fā)后期因改變設(shè)計而造成的巨大浪費。

內(nèi)容

汽車設(shè)計的內(nèi)容包括整車總體設(shè)計、總成設(shè)計和零件設(shè)計。整車總體設(shè)計又稱為汽車的總布置設(shè)計，其任務(wù)是使所設(shè)計的產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計任務(wù)書所規(guī)定的整車參數(shù)和性能指標(biāo)的要求，并將這些整車參數(shù)和性能指標(biāo)分解為有關(guān)總成的參數(shù)和功能。
特點和要求零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化和產(chǎn)品系列化
(1)由于汽車出產(chǎn)量大，品種及型號多，設(shè)計中實行零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化和產(chǎn)品系列化，可化生產(chǎn)，提高工效，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，減少配件品種，方便維修。
(2)考慮使用條件的復(fù)雜多變
為了使所設(shè)計的汽車產(chǎn)品；具有競爭力，設(shè)計中就要充分考慮。其對復(fù)雜多變的使用條件的適應(yīng)性。特別應(yīng)注意熱帶、寒帶等不同的氣候條件和高原、山區(qū)、丘陵、沼澤、沿海等不同的地理條件，以及燃料供應(yīng)，維修能力等不同的使用條件對汽車結(jié)構(gòu)、性能、材料、附件等的特殊要求。
(3)重視汽車使用中的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)與環(huán)保
汽車良好的使用性能是設(shè)計者要追求的目標(biāo)，不同的汽車使用性能也是不同的(例如：動力性、汽車燃油經(jīng)濟(jì)性、制動性、操縱穩(wěn)定性、平順性、舒適性、通過性以及可靠性、耐久性、維修性和對環(huán)境保護(hù)的影響性能等)；而且在某些性能之間有時是相互矛盾的。因此；要在給定的使用條件下協(xié)調(diào)各使用性能的要求，優(yōu)選各使用性能指標(biāo)，使汽車在該使用條件下的綜合使用性能達(dá)到最優(yōu)。特別要重視使用中的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)與環(huán)保。
(4)車身設(shè)計既重視工程要求，更注重外觀造型
汽車車身的外形、油漆及色彩是汽車給人們的第一個外觀印象，是人們評價汽車的最直接方面，也是轎車的重.要市場競爭因素，是汽車設(shè)計非常重要的內(nèi)容。車身造型既是工程設(shè)計，又是美工設(shè)計。從工程設(shè)計來看，它既要滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求、整車布置的匹配要求和沖壓分塊的工藝要求，又要適應(yīng)車身的空氣動力學(xué)的要求而具有最小的，空氣阻力系數(shù)。從美工設(shè)計來看，它應(yīng)當(dāng)適應(yīng)時代的特點和人們的愛好，要像對待工藝品那樣進(jìn)行美工設(shè)計，給人以高度美感，起到美化環(huán)境的作用。
(5)在保證可靠性的前提下盡量減小汽車的自身質(zhì)量
和固定的機(jī)械設(shè)備不同，作為運(yùn)輸用的汽車，其自身質(zhì)量直接影響其燃油經(jīng)濟(jì)性。和單件生產(chǎn)/小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品不同。作為大批量生產(chǎn)的汽車，減小其自身質(zhì)量可節(jié)約大量的制造材料，降低生產(chǎn)成本。合理地減小汽車的自身質(zhì)量，會對汽車工業(yè)和汽車運(yùn)輸業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。最優(yōu)化設(shè)計方法可滿足這方面的設(shè)計要求。
(6)設(shè)計要在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的指導(dǎo)下進(jìn)行
除設(shè)計圖紙的繪制與標(biāo)注應(yīng)按有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行外，汽車設(shè)計還應(yīng)遵守與汽車有關(guān)的一些標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)。中國汽車工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)包括與國際基本通用的汽車標(biāo)準(zhǔn)和為宏觀控制汽車產(chǎn)品性能和質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，它包括國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。汽車標(biāo)準(zhǔn)又分為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和推薦性標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)主要有：整車尺寸限制標(biāo)準(zhǔn)、汽車安全性標(biāo)準(zhǔn)、油耗限制標(biāo)準(zhǔn)、汽車排放物限制標(biāo)準(zhǔn)及噪聲標(biāo)準(zhǔn)。為使我國汽車產(chǎn)品進(jìn)入世界市場設(shè)計時也應(yīng)考慮到國際標(biāo)準(zhǔn)化組織汽車專業(yè)委員會(ISO/TC22)制訂的一些標(biāo)準(zhǔn)和美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ANSl)、美國汽車工程師學(xué)會(SAE)標(biāo)準(zhǔn)、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)、日本汽車標(biāo)準(zhǔn)組織(JASO)標(biāo)準(zhǔn)、日本汽車車身工業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)(JABIA)、日本汽車輪胎標(biāo)準(zhǔn)(JATMA)、日本汽車用品工業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)(JARP)、日本蓄電池工業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)(SBA)以及聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(ECE)、歐洲經(jīng)濟(jì)共同體(EEC)所制訂的汽車法規(guī)。
(7)汽車設(shè)計是考慮人機(jī)工程、交通工程、制造工程、運(yùn)營工程、管理工程的系統(tǒng)工程
汽車是由人來駕駛和乘坐的，因此其設(shè)計必須考慮這種人車關(guān)系，即操縱要方便、乘坐要舒適。汽車是一種交通工具，其設(shè)計必須符合交通工程的要求。

設(shè)計過程

產(chǎn)品開發(fā)
在汽車產(chǎn)品開始技術(shù)設(shè)計之前，必須制訂產(chǎn)品開發(fā)規(guī)劃。首先，必須確定具體的車型，就是打算生產(chǎn)什么樣的汽車。其次是進(jìn)行可行性分析，根據(jù)用戶需求、市場情況、技術(shù)條件、工藝分析、成本核算等，預(yù)測產(chǎn)品是否符合需求，是否符合生產(chǎn)廠家的技術(shù)和工藝能力，是否對國民經(jīng)濟(jì)和企業(yè)有利。第三步是擬定汽車的初步方案，通過繪制方案圖和性能計算，選定汽車的技術(shù)規(guī)格和性能參數(shù)。最后一步是制定出設(shè)計任務(wù)書，其中寫明對汽車的形式、各個主要尺寸、主要質(zhì)量指標(biāo)、主要性能指標(biāo)以及各個總成的形式和性能等具體要求。
產(chǎn)品開發(fā)的前期工作，是分析各方面的影響因素，明確產(chǎn)品開發(fā)的目的和工作方向。否則，不經(jīng)過周密調(diào)查研究與論證，盲目草率上馬，輕則會造成產(chǎn)品先天不足，投產(chǎn)后問題成堆；重則造成產(chǎn)品不符合需求，在市場上滯銷，帶來重大損失。在產(chǎn)品開發(fā)的前期，企業(yè)為了進(jìn)行各種研究與探討，概念設(shè)計和概念車在近些年來逐漸興起。概念設(shè)計，是對下一代車型或未來汽車的總概念進(jìn)行概括描述，確定汽車的基本參數(shù)、基本結(jié)構(gòu)和基本性能的設(shè)計。概念設(shè)計同樣需要研究產(chǎn)品的開發(fā)目的、技術(shù)水平、企業(yè)條件、目標(biāo)成本、競爭能力等。概念設(shè)計可能只停留在圖紙上和文件上的描述，稱為“虛擬的”概念車；也可能制造出實體的樣車供試驗和研究。概念設(shè)計可能只是一種參考方案或技術(shù)儲備，也有可能納入正式的產(chǎn)品開發(fā)規(guī)劃。所以概念設(shè)計只供產(chǎn)品開發(fā)參考，但也有可能成為正式產(chǎn)品開發(fā)規(guī)劃的重成部分，成為新一代車型的初步設(shè)計。

初步設(shè)計
汽車初步設(shè)計的主要任務(wù)是構(gòu)造汽車的形狀設(shè)計，主要包括如下內(nèi)容：
(1)汽車總布置設(shè)計 總布置設(shè)計(又稱初步造型)，是將汽車各個總成及其所裝載的人員或貨物安排在恰當(dāng)?shù)奈恢茫员ＷC各總成運(yùn)轉(zhuǎn)相互協(xié)調(diào)、乘坐舒適和裝卸方便。為了保證汽車各部分合理的相互關(guān)系，需要定出許多重要的控制尺寸。在這個階段，需要繪制汽車的總布置圖，繪出發(fā)動機(jī)、底盤各總成、駕駛操作場所、乘員和貨物的具體位置以及邊界形狀；也包括零部件的運(yùn)動(如前輪轉(zhuǎn)向與跳動)范圍校核。經(jīng)過汽車總布置設(shè)計，就可確定汽車的主要尺寸和基本形狀。
(2)效果圖是表現(xiàn)汽車造型效果的圖畫。造型設(shè)計師根據(jù)總布置設(shè)計所定出的汽車尺寸和基本形狀，就可勾畫出汽車的具體形象。效果圖又分為構(gòu)思草圖和彩色效果圖兩種。構(gòu)思草圖是記錄造型設(shè)計師靈感的速寫畫。彩色效果圖是在構(gòu)思草圖的基礎(chǔ)上繪制的較正規(guī)的繪畫，需要正確的比例、透視關(guān)系和表達(dá)質(zhì)感。彩色效果圖包括外形效果圖、室內(nèi)效果圖和局部效果圖，其作用是供選型討論和審查。效果圖的表現(xiàn)技法多種多樣：可采用鉛筆、鋼筆，也可采用毛筆(水彩畫或水粉畫)等，而月前較流行的是混合技法——用麥克筆描畫、噴筆噴染以及涂抹、遮擋等同時表現(xiàn)技法。只要效果良好，表現(xiàn)技法可不拘一格。
(3)制作縮小比例模型
縮小比例模型是在構(gòu)架上涂敷造型泥雕塑而成。轎車縮小模型常用1：5的。比例，亦即是真車尺寸的1/5。英、美等國采用英制尺寸，模型的比例是3/8。造型泥是一種油性混合物，又稱油泥，在常溫下有一定硬度(比肥皂硬些)，涂敷前須經(jīng)烘烤?？s小比例模型是在彩色效果圖的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步表達(dá)造型構(gòu)思，具有立體形象，比效果圖更有真實感，要求比例嚴(yán)格、曲線流暢、曲面光順。雕塑一個縮小比例汽車模型，需要從各個角度審視，反復(fù)推敲，精工細(xì)雕，因而很難在兩三天內(nèi)完成。
(4)召開選型討論會
經(jīng)過初步設(shè)計，繪制出一批彩色效果圖和塑制出幾個縮小比例模型，就可以召開選型討論會。會議的目的是從若干個造型方案中選擇出一個合適的車型方案，以便作為技術(shù)設(shè)計的依據(jù)。選型討論會主要討論審美問題，但也涉及結(jié)構(gòu)、工藝等方面，故通常由負(fù)責(zé)人召集造型設(shè)計師、結(jié)構(gòu)設(shè)計師和工藝師等參加會議。選型討論會結(jié)束，說明選定車型的造型構(gòu)思基本成熟，汽車的初步設(shè)計亦結(jié)束。

技術(shù)設(shè)計
技術(shù)設(shè)計包括確定汽車造型和確定汽車結(jié)構(gòu)兩個方面。
(1)確定汽車造型
1)繪制膠帶圖。膠帶圖是用細(xì)窄的彩色不干膠紙帶粘貼成的1:1(全尺寸)汽車整車圖樣，可表達(dá)零部件形狀及外形曲線。膠帶圖的外形曲線數(shù)據(jù)取自選定的縮小比例模型，可用來審查整車外形曲線的全貌。如發(fā)現(xiàn)某條曲線不美觀或不符合要求，可將膠帶揭起重新粘貼，直到滿意為止。膠帶圖完成后，縮小比例模型放大的曲線又經(jīng)過進(jìn)一步修訂。
2)繪制1：1整車外形效果圖。單純由縮小比例的繪畫表達(dá)汽車的外形效果尚嫌不夠，還需要繪制等大尺度(全尺寸)的彩色效果圖?，F(xiàn)代造型設(shè)計非常重視等大的尺度感?？s小比例圖樣和全尺寸圖樣的真實感是截然不同的。打個比方，雛雞看上去很小巧可愛，若放大5倍就顯得太胖太臃腫。汽車也是一樣，縮小比例模型上某些圓角或曲線看上去很小巧雅致，放大5倍后就顯得笨拙臃腫。因此，汽車形狀的最后確定，不能從縮小比例的圖樣或模型直接放大，而應(yīng)經(jīng)過1：1效果圖和1：1模型的修正，以符合等大的尺度感和審美要求。
3)制作1：1外部模型。1：1外部模型是汽車外形定型的首要依據(jù)。根據(jù)縮小比例模型的放大數(shù)據(jù)，結(jié)合膠帶圖和1：1效果圖的的修訂情況，就可以制造1：1外部模型。這個模型是在一個帶有車輪的構(gòu)架上涂敷造型泥而雕塑成的。由于要用數(shù)以噸計的造型泥，并雕塑得細(xì)致、平整、光順，所以制造一個1：1外部模型的時間很長，通常需要幾個星期。
4)制作1：1內(nèi)部模型。1：1內(nèi)部模型用以審視汽車內(nèi)部造型效果和檢驗汽車內(nèi)部尺寸。1：1內(nèi)部模型與1：1外部模型同時制作，其設(shè)計和尺寸相互配合。1：1內(nèi)部模型的形狀、色彩、覆蓋飾物的質(zhì)感和紋理都應(yīng)制造得十分逼真，使人具有置身于真車室內(nèi)的感覺。
5)造型的審批。1：1外部模型、內(nèi)部模型、效果圖完成后，需要交付企業(yè)最高領(lǐng)導(dǎo)審批，使汽車最終定型。汽車造型設(shè)計是促進(jìn)汽車銷路的重要競爭手段，大公司為了擊敗對手會采用頻繁更換車型的手段，對汽車造型設(shè)計的需求就十分迫切，并在整個汽車設(shè)計過程中占有愈來愈重要的地位。
6)確定汽車結(jié)構(gòu)
汽車造型審定后，就可以著手進(jìn)行汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計。
汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計，是確定汽車整車、部件(總成)和零件的結(jié)構(gòu)。也就是說，設(shè)計師需要考慮由哪些部件組合成整車，又由哪些零件組合成部件。零件是構(gòu)成產(chǎn)品的最基本的、不可再分解的單元。毫無疑問，零件設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計的根基。零件設(shè)計時，首先要考慮這個零件在整個部件中的作用和要求；其次，為了滿足這個要求，零件應(yīng)選用什么材料和設(shè)計成什么形狀；最后，零件如何與部件中其他零件相互配合和安裝。按照零件所使用的材料，可分為金屬材料和非金屬材料兩大類。
確定汽車零件的形狀，也要花費設(shè)計師許多心血。例如，發(fā)動機(jī)氣缸體的形狀就非常復(fù)雜，需要設(shè)計氣缸和水套，考慮與氣缸蓋、油底殼的接合，安裝曲軸、進(jìn)氣管、排氣管和各種各樣的附屬設(shè)備，乃至氣缸體內(nèi)部細(xì)長的潤滑油通道……，所有這些因素都應(yīng)考慮周全，每個細(xì)節(jié)均不能遺漏。汽車車身零件的形狀就更特別，既不是常見的平面或圓柱體，也不是簡單的雙曲面或拋物面，而是造型師根據(jù)審美要求而塑造的。在確定零件的形狀時，還需要考慮零件的制造方法，例如零件在機(jī)床上怎樣裝夾定位，刀具怎樣加工，半成品怎樣傳送、堆疊等。
設(shè)計師必須把所設(shè)計的汽車結(jié)構(gòu)用圖紙表達(dá)出來。圖紙是設(shè)計師與企業(yè)中的工藝師、技工和其他人員交流的“工程語言”。我國頒布了10多項機(jī)械制圖的國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了繪制機(jī)械產(chǎn)品圖紙的方法。在工科院校還設(shè)置專門的課程，訓(xùn)練學(xué)生掌握這種標(biāo)準(zhǔn)的工程語言。圖紙繪制的方法，是按照投影原理并借助于幾個視圖、剖面或局部放大等，把產(chǎn)品的立體形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)詳細(xì)而清晰地表達(dá)出來。圖紙應(yīng)按指定的比例繪制并且寫出對產(chǎn)品的技術(shù)要求。零件圖需要詳細(xì)地標(biāo)注出各部分的尺寸。總成圖應(yīng)清楚地表達(dá)零件相互裝配的關(guān)系并標(biāo)注出相關(guān)的裝配尺寸。設(shè)計一輛汽車，需要繪制數(shù)以千計的圖紙。一些復(fù)雜的圖紙，圖面的長度竟達(dá)3-5m。
在設(shè)計時，設(shè)計師必須無條件地執(zhí)行國家制定的有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。對于出口的產(chǎn)品，還必須執(zhí)行外國的標(biāo)準(zhǔn)，如ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)、SAE(美國汽車工程師協(xié)會)、JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))、EEC(歐洲經(jīng)濟(jì)共同體)、ECE(歐洲經(jīng)濟(jì)委員會)等標(biāo)準(zhǔn)。圖紙繪制成后，需要將部件和零件按照它們所屬的裝配關(guān)系編成“組”及其下屬的“分組”號碼。每個部件、每個零件及其圖紙都給定一個編號，以便于對全部圖紙進(jìn)行管理。