石膏較便宜，但強(qiáng)度較低，而且不便于反復(fù)修改。早期的汽車車身模型多用石膏和木板為材料，木質(zhì)模型特點(diǎn)是變形小、不易破損、可長期保存。1955年日本首次使用工業(yè)油泥進(jìn)行汽車模型的設(shè)計開發(fā)。1972年美國通用汽車公司將油泥應(yīng)用到汽車設(shè)計開發(fā)模型上，使汽車設(shè)計擺脫了受限于呆板的石膏、木板的歷史。我國是在70年代初開始應(yīng)用這一技術(shù)。當(dāng)今，幾乎對所有世界知名汽車公司而言，制作油泥模型是設(shè)計過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)。
1 油泥模型的特點(diǎn)
油泥為什么會成為汽車模型材料的首選呢?主要原因是這種材料便于成形、修改和補(bǔ)充。油泥模型師在雕塑油泥模型的過程中可以很方便地對所有表面細(xì)部形狀進(jìn)行試驗、探索、比較和修改。以前油泥是用石蠟、凡士林、潤滑脂加入填充劑（如滑石粉等）加熱熔合，但現(xiàn)在早已用可塑性合成材料取代，油泥是用油脂、填料、改性添加劑和顏料等組成的混合物。合成材料油泥加熱（如60～70℃）后，很容易敷在骨架上，冷卻至室溫其表面會硬化，但仍可用特制的刮刀、鏟刀、銼刀等工具輕易地加工成形，完成后可以得到十分光滑的表面。模型便于修改，不易風(fēng)化干燥或龜裂，因而尺寸比較穩(wěn)定，所以成為現(xiàn)在最廣泛采用的汽車模型材料。
2 傳統(tǒng)車身設(shè)計流程
早期的車身設(shè)計采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法，整個過程是基于手工設(shè)計完成的，分為概念設(shè)計和技術(shù)設(shè)計兩個階段。主要包括手工造型設(shè)計、實物模型制作和依據(jù)經(jīng)驗的結(jié)構(gòu)設(shè)計。其特點(diǎn)是整個設(shè)計過程必須通過實物和圖紙結(jié)合的方式來表達(dá)設(shè)計并傳遞設(shè)計的數(shù)據(jù)信息。傳統(tǒng)的車身設(shè)計方法流程框圖如圖1所示。
從圖1中可以看出，1∶5的車身布置圖繪制出來后，參照縮比彩色效果圖，就可以著手制作1∶5的縮比油泥模型。在對做好的縮比油泥模型進(jìn)行風(fēng)洞實驗，分析了其汽車的空氣動力性能以后，就可以制作1∶1的全尺寸油泥模型了。
在傳統(tǒng)的車身設(shè)計流程中，實物油泥模型制作是必須經(jīng)歷的一個環(huán)節(jié)。在整個設(shè)計階段，要做1∶5和1∶1兩種不同比例的油泥模型。
比例模型的作用是將所選用的效果圖立體化，一般做1～3個。做比例模型是為了體現(xiàn)和修正效果圖中未能表現(xiàn)出或尚未明確的部位，是進(jìn)一步明確車型概念的重要環(huán)節(jié)，如圖2所示。實體模型可以使產(chǎn)品的特征更真實化、鮮明化。在模型制作過程中可同時進(jìn)行設(shè)計目標(biāo)、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)性方面的分析研究。在滿足設(shè)計要求的前提下，可對模型進(jìn)行改進(jìn)以完善汽車外觀設(shè)計。
由于車身外表面多為整體化的連續(xù)曲面，僅制作縮比模型是不夠的，只有通過全尺寸油泥模型才可能將所有曲面及其間過渡形體準(zhǔn)確地表現(xiàn)清楚，所以車身的一切尺寸形狀都需要用全尺寸油泥模型作為圖紙的輔助依據(jù)。70年代初期，計算機(jī)輔助設(shè)計在車身設(shè)計中應(yīng)用，從全尺寸油泥模型上可以采用三維座標(biāo)儀測量空間曲面，然后進(jìn)行光順處理，建立數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型的數(shù)據(jù)可作為結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計及加工制造的依據(jù)。因此，全尺寸油泥模型的作用就更為重要，相應(yīng)地對全尺寸油泥模型的光順性與精確度的要求也愈嚴(yán)格。
雕塑全尺寸油泥模型必須在有座標(biāo)刻度的平臺上進(jìn)行，并且應(yīng)在平臺兩邊安裝單臂式三維座標(biāo)測量儀，以測量模型尺寸，只有這樣控制空間尺寸才可能保證整車機(jī)構(gòu)布置與車身表面覆蓋件之間的必要間隙。否則在模型上無法驗證車身表面是否已嚴(yán)格控制在整車各部分布置尺寸范圍內(nèi)。
3 計算機(jī)輔助車身設(shè)計流程
近年來，隨著計算機(jī)輔助設(shè)計的迅速發(fā)展，在車身設(shè)計中越來越多地引入了CAD /CAM的設(shè)計手段，改變了傳統(tǒng)車身設(shè)計方法固有的開發(fā)周期長、設(shè)計累計誤差大等問題。計算機(jī)三維建模有快速、精確等優(yōu)勢。尤其是新開發(fā)的虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)給實體油泥模型制作的必要性帶來了疑問，曲面造型系統(tǒng)CATIA改變了以往只能借助油泥模型近似準(zhǔn)確表達(dá)曲面的工作方式。未來的計算機(jī)輔助車身設(shè)計流程如圖3所示。
它利用CAD /CAM系統(tǒng)在計算機(jī)中建立一個數(shù)字模型取代傳統(tǒng)設(shè)計方法中的立體實物模型。通過圖形輸入輸出設(shè)備對生成的數(shù)字模型進(jìn)行各種功能操作，觀察效果，滿意之后通過數(shù)控程序加工出立體模型，完成幾何造型設(shè)計。隨后再對形成的車身外表面數(shù)字模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析和生產(chǎn)準(zhǔn)備。它使結(jié)構(gòu)設(shè)計、有限元分析和模具加工共享統(tǒng)一的車身設(shè)計數(shù)據(jù)和圖庫，確保數(shù)據(jù)和圖形的傳遞準(zhǔn)確無誤，而且設(shè)計、工藝和檢驗人員可以使用同一數(shù)據(jù)資源，既方便又準(zhǔn)確。
采用近年來新的3D 造型技術(shù)和VR 技術(shù)發(fā)展的新成果進(jìn)行外型三維模型建模，人們可以實現(xiàn)在計算機(jī)內(nèi)部建立汽車虛擬油泥模型，利用虛擬造型工具如虛擬刮刀、刮片、模板等對汽車虛擬油泥模型進(jìn)行刮、削、掃操作。該建模過程與真正的汽車油泥建模過程相一致。這種方法徹底取代了傳統(tǒng)車身設(shè)計方法中手工制作1 ∶5和1 ∶1油泥模型的過程，是車身設(shè)計方法發(fā)展的方向。
4 現(xiàn)代車身設(shè)計流程
計算機(jī)輔助車身設(shè)計流程對設(shè)計人員的計算機(jī)應(yīng)用水平要求較高。所以現(xiàn)在國內(nèi)廣泛采用的車身設(shè)計方法是一種介于傳統(tǒng)車身設(shè)計和計算機(jī)輔助車身設(shè)計之間的方法，即所謂的“仿形法”，如圖4所示。
從圖中可以看出，在仿形法中，油泥模型以其真實性仍被采用，過程中保留了效果圖繪制和油泥模型制作的環(huán)節(jié)，用計算機(jī)輔助設(shè)計手段取代了傳統(tǒng)車身方法中的主圖板制作等步驟，改用計算機(jī)完成數(shù)學(xué)模型，作為生產(chǎn)準(zhǔn)備文件。
5 結(jié)語
計算機(jī)輔助設(shè)計手段在車身設(shè)計中介入的范圍越來越廣，最終車身設(shè)計的整個過程會實現(xiàn)完全在計算機(jī)上完成。但是以現(xiàn)在的技術(shù)水平而言，數(shù)字模型和實體模型相比，數(shù)字建模的靈活性還比較低，實時數(shù)字影像技術(shù)也遠(yuǎn)未達(dá)到完美的程度。所以即使在汽車和數(shù)字技術(shù)都相當(dāng)發(fā)達(dá)的國家，油泥模型制作技術(shù)長期內(nèi)仍處于不可動搖的位置。在近期及以后相當(dāng)長的一段時間，車身設(shè)計中還將采用油泥模型制作來體現(xiàn)設(shè)計思想和方案的具體細(xì)節(jié)，用于方案的評選和修改。
（轉(zhuǎn)載）
