车身曲面光顺与a级曲面评价标准

车身曲面光顺与A/B/C三级曲面评价标准
1基本概念
（1）A/B/C级曲面阐述
A级曲面: 对于高可见区零件（外表面及仪表板上及前表面，门内饰板等），曲面的质量要达到大的特征面要达到如下所述的3阶曲率连续或3阶曲率以上连续,局部少可见区达到2阶曲率连续或2阶曲率以上连续. 特征面的连接和联结处或零件分块线处在高可见区要2阶曲率及2阶曲率以上曲率连续，少可见区特征联结处或不特别重要的零件分块线（缝隙处）区可小区域1阶曲率连续。

对于大曲面特征最好采用单一特征曲面，个别不能用一个面而必须用两个特征面拼接的高可见区大面，要努力争取三阶及三阶以上的连续，以使曲面质量达到较高水平。

在光顺A级曲面时，建议CAD软件中，Preference中精度误差Tolerance值设置小于等于0.001（一般用0.0001），角度误差小于0.1度(一般用0.01度)。

软件中默认值0.0254和0.5度只适合C级曲面。

B级曲面: 曲面的质量要达到少可见区域如下所述的2阶连续或2阶以上连续,局部极少可见区达到1阶连续或1阶以上连续. 或达不到A级要求的较好曲面。

软件中默认值改为0.01和0.1度适合B级。

C级曲面: 曲面的质量要达到小的极少可见区域如下所述的1阶连续或1阶以上连续,局部极少可见区达到0阶连续或0阶以上连续. 软件中默认值0.0254和0.5度适合C级曲面。

当然不重要的较小易成型零件可以考虑精度误差Tolerance值设置成0.05及1度，以便减少建模时间。

所有种类曲面，都要满足如下一些要求: 设计部门从美学角度通过的造型形状面数模要符合所有已知的结构工程、制造工程和人机工程标准及人类能力因素（Human Factors Criteria），并且要满足所有的模具制造工程和工装夹具的要求。

但在不改变造型风格基础上或造型能忍受的情况下，要尽力放宽曲面与测量点云之间的变化范围，以获得较好的曲面质量。

即光顺的罚值（Threhold）可以适当放大。

（2）文件内容
本文努力去量化数模的误差和精度以确保输出数模满足要求的标准。

同时本文也提供了一些推荐性经验，这些经验说明了在数模从设计部门输出之前如何满足设计质量审核的目标。

A级曲面数模是作为数模要素的许多基本部分的最高要求。

一方面,虽然满足了所有曲面质量方针的要求，但是违反了主要制造工艺可能及人类能力因素（Human Factors Criteria）的要求，也不能满足曲面数模审核的要求，二者都要满足。

输出的数模应该满足下列所有主要的要求：
１）数模精度误差及设计部门的可交付标准要求
２）曲面内在质量
３）曲面连续性与质量
４）腰线及筋线或曲面的流动路径
５）曲面或局部协调性和对局部特征分界面需考虑的项目６）工程与制造标准需符合的要求
７）模具拔模的工程制造需符合的要求
８）设计、质量和验证审核标准
９）标准检查项目列表
3．5．2 数模精度误差及设计部门的可交付输出标准
（1）数模误差与输出标准
a较高要求的建模误差与标准（一般要求而不是最高要求）
车身或曲面内板件建模，距离及间隙尺寸误差Tol 为0.01mm 和角度误差0.5度, 以便满足相邻零件曲面的设计要求.在高可见区曲面建模（A级曲面），建议UG等软件设定的建模系统误差为0.001mm及角度误差为0.1度. (实体件及机械精加工件(车,铣,刨,磨等)建模尺寸误差0.001mm和角度误差0.05度. 建议UG 等软件设定的建模系统误差为0.0001mm).
使用更严格的误差是允许的和必要的，但对满足以下的输出标准可能不是必须的。

对特殊要求的零件可提高数量级。

b 通用的设计和车辆设计数模输出标准（UDR and VDR）
所有数模输出以UG、CATIA、ProE，Ideas等文件提供
数模可以用实体或曲面模型提供
对于较低要求的B级及少量不重要的A级曲面，所有内外可见部位数模满足距离及间隙尺寸误差0.025mm，相切（角度）误差0.50度（例外见以下的注释）。

较低要求的B及C级的内外件非可见部位的数模满足尺寸误差0.025mm，相切误差1.0度（例外见以下的注释）。

参考 NOA#033是Alpha2,UDR及VDR用来进行曲面和实体的确认检验的附加指南.
参考 NOA#52是用来进行曲面和实体的确认检验几何形状的指南.
注释：由于考虑到满足所述的误差需要的时间限制，在很小的圆角半径和腰线或小面区域放宽以上所述相邻曲面的距离或间隙误差要求是允许的。

从美学的质量考虑，这种努力没有附加价值。

假若以下的例外没有禁止实体模型的产生和确认，如下1)和2)可以被作为最后不得已的办法，而不是通用规则，而是要求不高要求。

一般情况下不能使用下列规则:
１）外观部位较低要求或非重要的A及B级曲面要求
两面相交面倒角或园角半径3mm—5mm ----相邻两曲面相切角度误差为1度。

两面相交面倒角或园角半径3mm或以下----相邻两曲面相切误差2度。

２）内部非可见部位较低的B及C级曲面要求
两面相交面倒角或园角半径3mm—5mm ----相邻两曲面相切误差2度。

两面相交面倒角或园角半径3mm或以下----相邻两曲面相切误差3度。

达到或超过以上误差指南指标应该是所有数模输出的目标。

(2)便于构造实体的曲面数据要求
在UDR和VDR所有从设计部门输出的文件将是UG、CATIA、ProE，Ideas文件。

车辆工程开发部门将使用我们的数据来构造实体模型，所以提供曲面数据要有利于有效构造实体模型，这是必须的。

为了实体模型的表面开发
(3)零件的开发注意事项
１）基本曲面应该建立到或超过理论的相交区域，这提供了更大的自由度用来对过度面变化调整,实现曲面高质量控制和高光线控制。

同时也可为模具和工装的设计提供工艺补充面.
２）曲面应该产生预期的延伸，延伸后没有任何不正常结果（例如猴尾巴或螺旋及曲面扭曲）。

这允许下游的建模者产生延伸用来满足实体建模、设计修改、工艺补充面、钻模和夹具需要。

３）曲面应该修剪到内部边界并且能够缝合，要提供生成修剪实体的理想数据。

４）曲面应该具有偏置额定材料厚度的性质，如果圆角半径比额定材料厚度小，将是例外情况,一般园角大于等于料厚。

有造型外观要求的区域(如边缝处)一般园角取料厚值。

曲面偏置的能力考虑内部面片和背部材料厚度的生成及阴阳模具面的获得。

５）曲面的创建应该超过零件的周界。

这减少了因为一条开口线、封闭线或零件边界的变化而不得不重新生成曲面的可能,并可以获得质量更好的面及避免与其他面协调的困难。

剪切前剪切后
从A级表面开发挖空实体的模型
3 曲面内在质量
3.5.3 曲面建模方法
（1）用来显示和审核的曲面网格划分
为了完成Ideas、UG、SURFSEG等软件的许多的显示功能，曲面数模需要被网格化（定义为一种多边形网络，它近似代替数模，是一种三角形网格）。

完成这种转换以后，交互式的显示速
度加快了，一种评价功能能运行了。

曲面形状和曲率变化越复杂，网格划分应该越精确。

这样的例子在以下后翼子板上显示。

对曲面质量不正确解释有时是网格划分不合适造成的。

如果在曲面之间一个曲面或边界条件有问题，为了对曲面质量作出切实判断，精确的网格划分是必要的。

但由于计算机速度的提高,为显示速度,先进行三角网
格划分没有任何必要, 或显示面质量时软件会自动划网格,只是
将测量点云粗光顺时,才采用先用三角网格进行粗划分成粗面,然
后进一步详细的光顺该粗面,以获得更高质量的面.
网格划分指南（Surfseg、Ideas）
（2）曲面分析工具
每一个曲面在创建期间或之后都应该被评价，有许多适合
的诊断工具用来审查曲面内在和边界的质量，但是不能依靠一
种分析来显示所有的缺陷。

所以要求这些工具结合起来完成一
个曲面的彻底的审查。

以下是一些建议使用的工具：
1）追踪高光线固定或移动光源。

2）实体表面或曲面颜色曲率图
高斯曲率（分辨率要大于600，常用1000~1200）
最大最小曲率
平均曲率
截面线
U或V方向
斜率倾斜或拔模方向
3）反射线、地平线照片（Ｐhoto Horizon）或纹理图视
4）用曲率梳进行截面分析
5）控制顶点网格
6）最小曲率半径测量和曲面偏置
（3）曲面分析步骤
可以采用一些基本的步骤来评价一个曲面的内部质量
１）渲染曲面，查找任何不正常(非特征)鼓起、波纹、扭曲或不连续的高光线。

移动光源或旋转零件，许多初始缺陷能被鉴别。

２）在曲面的U、V方向产生或运行通过曲面的动态的曲率梳截面，寻找任何差异的曲率梳显示：多个尖点或不想要(不是特征)的波折。

其他的截面产生方法，如放射状或垂直与一条曲线，对发现开口周围区域的问题是有帮助的。

３）查看曲面上的控制顶点网格来决定是否曲面构架是连续的和均匀变化的。

４）使用U和V方向曲面分析工具来识别或支持U和V 截面相切工具发现的任何问题。

５）使用曲面分析工具如高斯曲率、最小和最大曲率半径及平均曲率来进一步研究后帮助确定已经发现的任何问题。

６）使用最小曲率半径检查来识别可能导致曲面偏置问题的曲率半径。

７）使用斜面或对拔模斜度的检查来分析冲压锁死条件下的表面。

（4）致力于曲面的改正
当一个曲面的问题被确定，需要针对曲面重构的最大最小范围作出一个决定。

并且需要考虑做修改需要的时间和改正是否有更大的价值。

局部的改变通常是容易解决的，但是有时微小的改变会涉及整个面板和它的曲面的大部分，通常当一个初始曲面作了改变，它将驱动几个曲面的改变。

曲面缺陷的位置也应该被考虑。

如果问题在一个很低的可见区域或极少见区域，曲面的修改可以不做，或更多的注意力用在修改位于高可见区域的曲面上。

（5）内部曲面内在分析---A柱外表面
以下视图显示了几种不同类型的曲面分析方法，这些方法都支持判定一种曲面内在质量。

导入这个区域的相邻曲面具有可接受的质量。

在附近的这个结果显示了从A柱的底部到后视镜罩上部区域高光线流动或过度的不连续。

分析渲染模型的高光线不能显示曲面其他分析显示的问题。

用高斯评价注意分辨率
高于1000较好。

（6）生成曲面的样条曲线
高质量曲面生成的基础在于开始时构造较好的样条曲线，这里有一些样条曲线的通用规则。

1）用于曲面的构造曲线的样条曲线应该是单段曲线来帮助降低曲面的复杂性，使用不同阶次不同段数的曲线组通常在单一一个特征曲面中将产生高的复杂性，结果是，投影到这个曲面的任何曲线将产生更复杂的曲面（更多段数）。

这将产生曲线段数不能减小、曲线必须使用这种情况的错误的例子。

2）3到5阶（曲线自身阶数，并非是曲率的阶数）的样条曲线通常具有足够的自由度来拟合单一特征曲面生成的大多数形状。

多特征可以每一个特征面单独建模(有单一特征的样条曲线)然后再连接或用过渡特征面连接,以获得复杂结构特征,但单一特征面采用3到5阶的样条曲线就够了.太多的阶数将使曲面（线）不易光顺,导致面的质量很差.曲面的特征该分解的分解，该合并的合并。

3）以下是一个好的经验：用一组具有相同特征和均匀比例的线条来生成单一一个特征的曲面曲线（见以下）。

例如，所有U方向曲线是3阶单段曲线，所有V方向曲线是5阶单段曲线。

并且，曲率梳沿着曲面的U或V方向具有相同的形状或至少从一种形状向另一种形状的均匀过度。

3．5．4 曲面连续均匀过渡与质量
（1）曲线连续
下面几幅曲率梳图像，有助于我们比较两条曲线的曲率关系。

最好的情况是曲率连续关系。

在有些情况下，只能做到相切连续也是可以的。

（2）相邻曲面连续
曲面的面片之间有四种连续级别
1）曲率连续（C2~高斯2阶和C3~高斯3阶）--------最佳(高可见区域的曲面如外表面及内饰易见面即为高可见区域,这类区域要求采用三阶连续(如上图中C3)极少部分采2阶曲率连续(C2), 一般单一特征的大曲面片应达到C3连续和光顺;
少可见区域(如仪表板下表面,A,B,C,D柱外面)可以用2阶连续(如上图中C2)极少部分采用1阶连续(C1),极少见区域如发动机罩内板及后行李箱盖内板及大的不可见冲压件为了冲压成型材料流动容易等一般用C1个别用C2;对于未见小零件可以用一阶连续(如上图中C1).)
2）相切连续（C1~1阶）---------有些情况下可以接受,如不可见及极少可见区域零件或成型比较容易的小零件.
3）相交（C0~0阶）----表达最初的设计意图和快速面可以接受,粗设计阶段可以暂用此面,精确设计阶段要提升到C1,C2,及C3曲面.
4）不相交 ----------任何设计都不允许
下面是相切连续和曲率连续的两个实例
使用斑马线和截面线曲率梳来检查连续情况是很有用的。

曲面边界线也可以应用角度和距离偏离检查工具来检查。

相交表面（The mating surfaces ）的连续约束是由设计意图来决定的，但是能做到曲率连续是最好的。

然而，利用曲面边界约束来达到相切或曲率连续，却以牺牲曲面内在质量为代价是
不可取的。

可以考虑牺牲部分边界连续性如可以考虑部分边界
改变或降低边界的连续的阶数.
（3）曲面片
曲面必须避免太多的面片，否则，随着曲率连续的变化，它会引起问题的增加，如：相邻曲面检查，缝隙，亮区断开，曲面片间及曲面中间可能的振动和不连续问题.
数控加工模型是一种有效的设计检测工具，它可以帮助鉴别出表面缺陷。

但是它不能暴露出精细表面质量的问题，这种问题成为模具模具切削加工阶段的主要问题。

要详细采用不同评价方法进行反复比较和检查,以便获得好的A级曲面.
（4）二阶圆角面的质量和连续
二阶曲面应该是曲率连续的，但是，如果该处比较简单，相切连续的圆角也是可以的。

下面几种数模只能生成相切连续的圆角，而不能生成曲率连续的圆角,也可以使用：
1）两相切线生成圆角的尺寸和宽度
一般小圆角只需相切连续(R小于5mm)
2）主曲面的方向
如果主面上曲线的方向与生成圆角的方向一致，那它比较容易生成曲率连续的圆角
3）圆角的引入线
相切圆角上有长的引入线，有助于面的过渡和高亮更加柔和。

4）可视区域
如果圆角面位于少可见区域或未见区域，那就没有必要化更多的时间和精力去让它曲率连续，只满足1阶连续便可以。

（5） 边界曲线的相切连续和曲率连续
（6） 高可见区域
高可见区域一定是曲率连续的。

为了获得曲率连续，考虑到更多的引入线能生成更好的过渡特征，需要延长相切线（或曲率线）。

少可见区域（如仪表板里边、护膝垫下端、曲面下面，只需相切连续(一阶连续C1)。

在下述图例里，截面曲线显示延长相切线或改变圆角形状可以获得曲率连续。

（1）过渡曲面的流动路径及高亮度显示区域
在结构表面设计中创建一些相交线或特征过渡控制线是重要的一步，其目的是为了在主要的曲面和倒圆面上控制倒圆的流动路径及高亮度显示区域。

因为在某些具有凸台和翻边的零件上有一些变化的内部角，就会出现倒圆不一致或出现波浪状这些意想不到的问题。

较小的倒圆与较大的主要倒圆表面的流动线及它的较好的高亮度显示区域是不相配的。

设计时尽力避免或采用过渡园角.
这样可预见的情况总是存在，如果它们是错误的，显然可以在数模上得到纠正。

尽管这样的情况受限于小的倒圆，但它们存在于明显的可视区域或者是经数学处理的地方。

下面的例子值得在设计过程中参考。

可以获得间隙均匀的缝隙和好的高光视觉.
通过圆角高亮点生成的搭桥曲面，不仅能生成自由扭转或扭曲的曲面，也可生成相邻面片或常量偏置调节曲面的基础曲面。

空间里边面的质量或自由区域的数据允许偏移，只要在相邻区域生成好的曲面。

一个曲面和一段曲线的简单偏移现在就能保
证一致关系。

控制不在法向表面处的尖的倒角是可行的，它提供了交叉点的控制，但需特别注意。

这是关于该问题的一个组合仪表板罩上端的例子。

因为严格的控制线包覆了组合仪表板罩的轮廓线，它由倒圆的高点组成，但没有这样的法向表面来提供必要的控制点。

与高亮度显示区域相吻合的带状或扫掠面是一种选择。

但如果这样的表面是扭曲的，那么这种表面用于相邻部件的细节处（恒定的偏移和凹槽的控制），则毫无用处。

3．5．6曲面或局部协调性和对局部特征
分界面需考虑的项目
（1）曲面或局部曲面审查
相对于VDR的前一版本（可参见快速VDP过程表），
DQ&V组将很快实施一组带有数模的审查方案。

下面的部分描述评估过程和采用针对相切和曲率连续性数模的表面质量分析标准。

以下是评估过程：
第一步-----面板和特征连续性检查。

第二步----相邻表面及表面内部的连续性。

第三步----全面检查。

1）第一步评估—面板与特征连续性检查
第一步评估用来检查一个曲面板内曲面之间的光顺和特征的连续性。

例如在一个面板内的关键表面特征的开始和结束，还有与其他特征面板进行导角，相交的特征。

检查面板的间隙和相邻板件间的不连续性，如果是从美学和光顺评估中认定一个区域有问题或表面特征不正常，需要求设计专家将发现的问题与油泥模型或数模相比，来寻求出表面特征的影像以确认。

2）第二步评估——邻近表面之间或内部的连续性
评价二需完成的任务是检查邻近表面之间的切线斜率和发现表面内不需要的变形处。

评估者应当去寻找那些在表面内或横越表面的平面区域（flat
spots），波浪区域（dips），干涉区域（bumps）。

当我们用
SurfSeg，Alias，Ideas，UG这些软件中的曲率颜色变化图谱工具去分析时，这样的情况是明显的。

为了适应详细的检查，建议在表面上设置一系列网格线，然后“瞄准”或看这些线的简化视图，从中发现任何不规则处。

表面曲率是增加还是减少（尖点或谷点），曲率方向如何改变（弯曲度），这样的情况让评估者来决策有时侯是非常困难的。

那些出现表面波动的地方可能体现了设计的意图~即属于设计的特征。

在大多数情况下，评估者在判断板件的曲率特征之前必须和相关的摄像人员回顾一下油泥模型或数模。

a 可见区的可视问题
为了鉴别出表面的缺陷，精密的分析是有必要的。

在大多数情况下，可以用CAD表面模型工具来纠正错误。

另外必须考虑的是这样的纠正是否有效或是否有价值。

通常缺陷的位置决定了是否有必要纠正。

低可见区域—较不严密的误差检查:
车身内部：
仪表板部位
仪表板下部护膝垫
中央操纵盒
车身外部：
塑料饰件，车身覆盖装饰件，门口凹进断面处（end treatments tucked in pockets）
车身腰线塑料件安装处凹下模糊区域，门槛下部的表面模糊区域。

b 高可见区域—较严密的误差检测
车身内部：
高光泽零纹理的注塑制件(如门饰板)
仪表板上部和前部表面。

车身外部：
所有主要板件特别是发动机罩，翼子板，后侧围，车门，行李箱盖。

3) 第三步评估—全面协调
第三步评估更多是分析各部分的全面协调而不是表面质量，这样的评估对车身内部是较合适的，因为其中很多部分归于仪表板和车门装饰衬板中，但对于车身外部板件也同样有效。

单个部分可以做到无缺陷，通过所有指定的质量评估，但是如果邻近面之间在间隙、偏移、零件与零件之间协调方面不协调或者有不规则的孔隙（rat holes）存在，那么还需要进行修改。

在某些情况下，部件之间的配合不当或配合面不平行纯粹是从美学的角度看。

假如没有设计因素要求上述情况被评估，那么有关部件内部或部件与部件的特征评估，下述问题有必要考虑。

a 零件两侧的处理看上去是否相同，或者它们至少互补？
b 零件是否证明了对称平衡现象：
单一零件内部对称？
关于一个相邻零件或者一个显著特征？
关于汽车中心线？
关于驾驶员或转向柱的中心线？
c 零件的轮廓线，断面线或开口线是否与临近部分或显著设计特征联系较好？
d 相邻部件是否达到足够的协调性与柔软性来弥补组装不准或GD&T调整？
e 在整个设计过程中是否体现同样详细的特征（间隙，凹槽，偏移，协调处理）。

f 倒圆(角)路径和因此产生的切线对板件的高亮度显示有主要影响。

g 这些切线是否符合倒角最高点轮廓线的要求？
h倒圆是否有同样大小的尺寸或拟合指数，它们是否反映在相似区域内的匹配性，从左边到右边，从前面到后面,体现对称性和变化均匀性？
问题二：倒角关系的不连续性
相邻部件之间保持连续性是很重要的。

仪表板面罩的倒圆必须根据装饰板拐角而变化。

因为倒角形状是不可控制的，所以产生了不连续的高亮度显示。

断面B处倒角与其他端面的倒
圆比较就显得较小。

下列这样的情况，在组合装饰板外围处的重要倒圆出现了严重的波浪状，是由于缺少一条用于检验的相交线来控制它的
波动。

问题三—组合仪表罩的不统一性
组合仪表罩内面从一边到另一边不连续。

虽然不同处很微小，但是通过核查还是能检查出。

这样的问题是否需要提出取决于固定点的数目，不同处的可见性或者说不同处有必要引起更多
的注
意，这种情况类似于问题一。

垂直断面显示了表面方向的变化，它有助于辨别出边缘表面的曲率不光顺处。

为了消除曲率不光顺处，组合仪表罩内面从一边到另一边需体现出更好的连续性。