设计 艺术职称论文题目:汽车造型中数字化设计与手工艺术融合的探究

       前言
　　我国汽车工业正进行跨越性发展，制造和生产技术在国外硬件设备的保障下基本得到解决，而汽车设计则面临技术手段更新和人才紧缺的局面，特别是自主品牌的设计问题尤为突出。上海乘用车有限公司、吉利汽车研究院、奇瑞汽车设计有限公司等都面临这样的问题。高等院校艺术类工业设计作为汽车设计人才培养的基地，应该重点培养学生的设计能力和手工艺术表達能力，将美学很好地体现在汽车形体上，并结合现有的先进数字化设计方法及加工技术，使设计更具时代性。在汽车设计中动手能力培养主要指逆向设计的油泥模型制作，早期只是手工制作，而先进的制作方法是手工和数控加工技术完美结合，既能体现人的感知，又融合了设备加工的精确性。
　　1、数字化设计
　　数字化设计是指将计算机技术应用于产品设计领域，通过基于产品描述的数字化平台，建立数字化产品模型并在产品开发过程应用，達到减少或避免使用实物模型的一种产品开发技术。在汽车数字化设计中主要使用的软件是ALIAS、CATIA和UG，也有少部分使用PRO/E软件设。数字化设计具有以下两个显著优点：（1）造型准确、周期短、减少设计过程中实物模型的制造。传统设计中需经过反复多次的“手工模型-设计论证-修改设计-修改模型”的过程，这不仅耗费物力、财力，还使得产品研制周期延长。数字化设计则在制造物理样机之前，针对数字化模型进行仿真分析与测试，可排除某些设计不合理性；（2）易于实现设计的并行化，缩短设计周期。相对与传统设计过程的串行化，数字化设计可以让一项设计工作由多个设计队伍在不同的地域分头并行设计、共同装配，这在提高产品设计质量与速度方面具有重要的意义。
　　2、手工艺术
　　本文说指的手工艺术不是中国传统的剪纸、木雕、纸雕、陶艺、编织、刺绣等手工艺，而是从事产品设计、美术与技术结合的手工艺术。手工艺术在十九世纪下半叶开始发展，艺术家通过手工艺术设计制作出精美的小批量的产品。在现代手工艺术主要体现在雕塑、首饰、陶瓷、玻璃和产品设计初期。目前在工业设计的前期需要手工艺术来表達产品设计的思想，如：手工制作产品的雏形，特别是形体比较复杂的产品，如电动工具、交通工具等。艺术类的高等学校非常重视培养学生的创作思维能力和手工制作技能，一般的课程都有模型制作的要求，材料有木材、金属、塑料和油泥等。早期阶段交通工具设计课程，主要是手工制作阶段，学生测量车辆的实际尺寸，通过市场调研和分析，找到设计点，手绘表達出设计意图，用木材或者密度板制作出模型，只借助最简单的钻铣床，其他全靠手工挫、打磨，学生用手工制作的模型表達了设计思想。手工制作模型的周期太长，最后的效果也不够理想：模型太重、尺寸偏差大、表面不光洁、形体准确性无法把握。这种方法存在的最大问题是计算机辅助设计出数模无法利用，只用于效果图的表達，和所做出的模型有比较大的差异，模型无法准确表達设计者的意图。
　　3、逆向设计与模型
　　逆向设计是充分融合手工艺术和数字化设计的优点，发挥了手工艺术的创造性、数字化设计的准确性和快速性。逆向设计过程是指设计师对产品实物样件或者模型表面进行数字化处理（数据采集、数据处理），并利用可实现逆向三维造型设计的软件来重新构造实物的三维CAD模型（曲面模型重构），并进一步用CAD/CAE/CAM系统实现分析、再设计、数控编程、数控加工的过程。逆向设计通常是应用于产品复杂表面的设计，例如汽车设计、摩托车设计和游艇设计等。对于原创的工业设计产品来说，设计师在逆向设计过程中手工艺术制作模型是非常重要的，模型是数据采集的基础，后期的数字化设计主要是数据上修正和曲面光顺。制作模型的方法有很多，在交通工具方面主要采用油泥模型制作，前期是1：5小比例模型，后期是1：1的等比例模型。
　　逆向设计的过程：手绘表達出设计意图，通过ps软件设计出三视图，按照三视图的轮廓绘制1：5的AUTOCAD平面图，通过激光切割出轮廓模板，利用高密度泡沫材料制作型芯（如图1），粗敷上油泥，敷贴时要用力适当，既保证油泥层与层之间的贴合又不使整个模型因用力过大而变形，直到敷贴的油泥使模型超出初设计轮廓线2～5mm时为宜。
　　外形的初步形状通过粗刮完成（如图2），達到造型准确并留有1mm内的余量。精刮要依据个人的主观感受、审美观和视觉差带来的各种艺术效果进行，力求使整个车身表面曲率过渡平稳，表面光滑（如图3），完成车灯、格栅和门线等各个细节。
　　在油泥模型上贴上对焦的专用MARK点（如图4），利用光学三维测（如图5）将iges文件导入UG等CAD软件，获得截面线和轮廓线，进行曲面建模（如图6）。将3D文件导入渲染软件，设置材质和灯光，渲染效果图（如图7）。
　　4、油泥切削机加工与模型
　　一直以来，汽车油泥模型主要依靠的是油泥模型师的手工制作，虽然表现力比较丰富，但缺点在于制作周期较长，曲线不精确，加工精度低，做出的模型左右不对称，逆向设计后的数模没有充分利用，模型比例太小，无法准确评判设计。随着数控技术发展和三维测量技术的改进，出现了大行程的油泥切削机（如图8）。以CNC铣削为原理的油泥模型自动切削机，将三坐标划线测量机与CNC数控技术结合，形成加工尺寸很大的CNC加工设备，其铣削力不大，适宜泡沫和油泥的铣削，其加工精度比较高，能加工大行程量，制作周期比较短，效率高，性价比高，具有手工制作油泥所无法比拟的优势。油泥切削机的加工过程：按照逆向设计后放大到1：1的三维数模，对加工位置和加工余量进行分析，编制加工程序和生成刀具路径，并对各刀具路径进行防碰撞、过切检查和模拟加工，验证路径的正确性，通过后处理生成适合于本机读取的NC代码。首先加工骨架泡沫，一次性完成表面负余量切除，余量一般是-5mm，保证表面油泥的缚贴；泡沫的加工结束，把准备好的油泥缚在加工好的泡沫上，等待油泥变干继续加工；油泥的大进刀量粗加工，在电机功率、机器钢性允许的情况下，采用较大进给量，最大切除多余油泥，表面留0.5mm的余量执行精加工和轮廓线加工程序。如有必要可重复执行精加工程序，提高表面光洁度。油泥在加工完毕后，需要模型师根据加工完成的模型粗糙度进行修改，直到達到要求。利用该设备来制作等比例模型，完善整个逆向设计的过程，实现了传统手工艺术和现代科技相结合。 (责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）