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在整个汽车开发的流程中,有一工程阶段称为 Class-A Engineering:重点是在确定曲面的品质可以符合A级曲面的要求。
所谓A级曲面的定义:是必须满足相邻曲面间间隙(Gap)在0.005mm 以下(有些汽车厂甚至要求到0.001mm),切率改变 ( Tangency Change ) 在0.16度以下,曲率改变 (Curvature change) 在0.005 度以下,符合这样的标准才能确保钣金件的环境反射不会有问题。
Class-A 包括多方面评测标准,比如说反射是不是好看、顺眼等等。当然,G2可以说是一个基本要求,因为G2以上才有光顺的反射效果。但是,即使G3了,也未必是Class-A,也就是说有时虽然连续,但是面之间出现褶皱,此时就不是Class-A ,通俗一点说:Class-A 必须是G2以上连接,但G3连续的面不一定是Class-A 曲面。
汽车业也有这种简单的分类法:A面指的是车身外表面及白车身;B面指的是不重要表面,比如内饰表面等;C面指的是不可见表面。但是现在随着现代美学的发展及舒适性要求的日益提高,对汽车内饰件也提到了Class-A的要求。不同汽车厂商对于Class-A 的要求也不尽相同,GM要求比TOYOTA 、BMW等要求低一些,也就是说Gap和Angle 要求要松一些。
目前国内的A级曲面的生成软件中,比较流行的有Alias、ICEM Surf、UG、Imageware/Surfacer、CATIA V5等。同时每个软件有配套的数据展示软件,即虚拟现实展示软件(渲染)。
1)Alias:大多数设计公司和整车企业采用Autodesk Alias软件作为A级曲面生成工具。它主要的优点是生成曲面的速度快,在软件中可以根据造型的意图进行快速修改,进行曲面的检测和验收,还能提供很漂亮的造型展示。比如最新的配套Autodesk Showcase软件,作为专业的展示软件,功能简洁、操作简单。但是如果只是通过数据演示来进行最终A级曲面数据检测和验收,还达不到要求。Alias 数据演示给人的感觉往往造型很眩,但在软件中展示的效果与实际车辆展示效果相差太远,样件不能真实地表达汽车的造型,这是在使用中应该注意的。另外由于数学算法的局限,它的表面质量不能达到一流水平,满足不了世界上一流汽车公司对于产品表面的质量要求。
2)ICEM Surf 曲面魔术师:是大部分的日本、欧洲和美国汽车企业的主要A级曲面生成软件,有很多的优点,是目前公认的生成A级曲面最好的软件。它对于曲面的操作,自由度非常高,完全可以满足造型和结构对于复杂曲面的建模需要,它主要是通过调整控制点来满足造型曲面的需求。另外,它的展示功能也非常逼真,在ICEM Surf 里面做出来的图片与真车照片几乎没有差别,也就是说它的展示效果有非常大的可信度。它的数据质量非常高,检测手段简单准确,非常适合做A级曲面。同时与其它的工程软件接口做得非常好。由它生成的曲面转入其它的工程软件几乎不会有数据质量问题,而Alias、UG、Imageware等在这方面有很多的问题。ICEM Surf 比其他方法具有数据更简单、更低的数学阶次的特点,这使它更快,曲面之间的配合更好更光滑。结果是成形面的设计时间更短,具有高度的可行性、可制造性而不只是概念性的。ICEM Surf 是非常专业的高级曲面生成软件,缺点是没有实体和参数化调整整车曲面的功能。
3)UG:是以通用汽车为代表的部分美国公司的主要A级曲面生成软件。比起Alias、ICEM Surf 软件,UG的应用更加贴近工程化,更能满足曲面结构设计的需要;另外,参数化功能是它的特色,局部参数更改可以调整造型曲面,使更改应用较为方便。
4)Imageware/Surfacer:是逆向曲面生成软件,它是处理点云的高手,在逆向工程中应用非常广。它处理点云简单、定位准确、完成曲面速度较快。因为曲面质量不高和曲面检测手段单一导致主要的汽车厂商应用较少,主要用作辅助软件。估计未来在CATIA和ICEM SURF合并的条件下,国内会迅速普及ICEM SURF在A级曲面上的应用,国内的A级曲面行业的数量和质量会有质的飞跃。
5)CATIAV5:是新一代主力工程软件,在结构设计上有非常大的优势。与目前大部分汽车厂家使用的CATIA V4相比,CATIA V5 作为微机版软件,使用更加灵活,菜单使用也更加简洁方便。但是在A级曲面生成方面使用过于麻烦,并且约束条件较多,花费的时间比其它软件多几倍,其优势在图纸生成和实体方面应该是最好的。CATIA的下一代产品将要把ICEM Surf 的主要功能作为一个模块ICEM Shape Design添加进来,那时它将在高级曲面生成方面的应用会提高一大步。
A 级曲面的未来发展及在更多产品上的普及,ICEM Surf 将会起到至关重要的作用。