基于內飾件基礎結構庫的門飾板設計*

袁智軍周　磊梁海峰危學兵王　輝

（1.武漢理工大學現代汽車零部件技術湖北省重點實驗室，武漢430070；2.上汽通用五菱汽車股份有限公司，柳州545007）

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基于內飾件基礎結構庫的門飾板設計*

袁智軍1,2周磊2梁海峰2危學兵2王輝1

（1.武漢理工大學現代汽車零部件技術湖北省重點實驗室，武漢430070；2.上汽通用五菱汽車股份有限公司，柳州545007）

【摘要】針對汽車門飾板B面設計中重復建模工作量大且易出錯的問題，提出了基于內飾件基礎結構庫的門飾板設計方法。介紹了基于NX二次開發技術的內飾件基礎結構庫的建立，并在對門飾板B面基礎結構進行分析和研究的基礎上建立了門飾板的基礎結構庫組件。以某車型門飾板為例，運用基礎結構庫軟件設計了門飾板上的大量重復基礎結構。

1　引言

門飾板作為汽車內飾件的重要組成部分，具有包覆金屬門板，提供滿足人機工程、舒適性、功能性和方便性的優美外觀的功能［1］。不同車型門飾板的B面基礎結構大體相似。傳統的設計方法是設計人員參照舊車型門飾板的B面結構重新設計結構或直接截取已有的相似結構復制到正在設計的門飾板中進行二次設計，這種方法的效率低且工作量大，難以標準化。針對此問題，本研究提出建立內飾件基礎結構庫并利用其進行門飾板設計的方法，此方法可有效縮短設計時間，保證產品設計質量并減少工作量。

2　基礎結構庫的建立

汽車門飾板的B面有諸多基礎結構，這些基礎結構有許多相同或相似的結構特征。為了提高這些基礎結構的設計效率，將其進行歸納和分類，然后進行參數化設計，并基于NX的二次開發模塊建立交互界面，然后導入對話框文件到C++工程，基于NX/Open API（Appli?cation Programming Interface）實現模型導入及變更操作，最后發布程序建立整個基礎結構庫。

2.1基礎結構庫的開發平臺

基礎結構庫的建立基于NX軟件平臺，它提供了NX/Open API［2］和NX/Open GRIP（Graphics InteractiveProgramming）［3］程序設計模塊，還提供了菜單設計模塊（MenuScript）和用戶界面制作模塊（UIStyler）用于輔助設計。NX/Open GRIP是內嵌的一種專用的圖形交互開發語言，靈活性和擴充性差［3］。而NX/Open API是C語言實現的NX對象模型操作函數集，可與Visual C++集成開發，從而實現復雜可視化界面交互、底層運算和數據操作。

汽車內飾件基礎結構庫系統需要復雜的可視化界面交互、快速的數據檢索、強大的模型數據存儲與運算、實時的模型編輯與操作等功能，綜合上述兩種二次開發語言的特點，本文主要采用NX/Open API二次開發工具結合Visual C++開發平臺來完成基礎結構庫系統的構建。

2.2基礎結構庫要求

考慮到軟件操作應方便、快捷，基礎結構模型的導入和修改要高效實用，設計過程要清晰規范等因素，該基礎結構庫的建立具有以下特點：

a.便捷性。基礎結構庫基于NX平臺開發，考慮了設計人員的工作習慣和設計思維，使用更加流暢；基礎結構庫的菜單直接嵌入NX菜單欄，如圖1所示；結構庫操作界面采用NX的對話框制作模塊Block UI Styler 和UIStyler編輯，以便風格與NX相統一。

b.實用性。運用NX二次開發功能可實現基礎結構模型的自動導入、參數的實時調整和模型的動態更新；能夠自動記錄設計人員的操作及所輸入的參數，在下次調用時不必重新設置。

c.規范性。建立了基礎結構模型設計規則表，可自動讀取并調用其中的設計經驗和規則，使設計規范化。

3　門飾板B面基礎結構分析

門飾板具有覆蓋鈑金、與相鄰內飾件（如B柱、儀表板）配合的功能，其B面基礎結構一般具有保證門飾板強度、門飾板定位以及門飾板與鈑金等周圍零件的緊固等功能。針對這些功能，對B面基礎結構進行分類，從中分別提取出1種典型基礎結構進行分析。在此基礎上通過NX參數化建模方法建立門飾板的基礎結構庫組件，并將分析得到的設計參數關聯關系固化到模型設計規則表中，通過規則表來驅動參數化基礎結構組件。

3.1加強筋

加強筋是保證門飾板強度的典型基礎結構，其主要作用是增強門飾板的強度和剛度，也用于限位。

加強筋的厚度一般取決于門飾板的材料及厚度。門飾板本體一般選用改性聚丙烯（Polypropylene，PP）材料。飾板的常見厚度為2.5 mm，加強筋的根部厚度一般不超過飾板料厚的50％，即通常不超過1.25 mm。如果加強筋根部過厚，會使內飾板表面產生收縮痕、翹曲變形等問題，影響產品外觀及感知質量。

考慮到門飾板的外觀影響及注塑要求，門飾板的加強筋尺寸要求如圖2所示。其中，t為門飾板壁厚；h為加強筋在拔模方向的高度；b為加強筋根部厚度；r為根部位置圓角半徑，可防止應力集中；拔模角為0.5°，可減小脫模時的頂出力。

圖2　加強筋尺寸

3.2定位銷

定位銷是門飾板上常用的定位結構。在門飾板的定位設計中，獨立的定位銷和卡扣均可使用。但由于定位銷通常在門飾板上直接注塑成型，與卡扣定位相比更加精確，也更便于根據實際情況改變其長度，裝配效果更好，生產效率更高，所以應盡量采用獨立定位銷定位的方式。

定位銷可分四向定位銷和兩向定位銷，如圖3所示。四向定位銷可用于門飾板前、后、上、下定位；兩向定位銷用于前、后定位，位于門飾板前端的上邊緣。

（a）四向定位銷　（b）兩向定位銷圖3　定位銷種類

3.3卡扣及卡扣座

卡扣是門飾板上的常用緊固件，一般后端安裝在門飾板卡扣座上，前端與鈑金相連。卡扣作為塑料緊固件的一種，有別于傳統的螺紋緊固件機械連接，其主要通過彈性變形卡入裝配孔，裝入后卡扣回彈與孔形成過盈配合實現固定連接［4］。不同類型卡扣采用的材料主要為聚酰胺6（Polyamide 6，PA6）、聚甲醛（Polyformaldehyde，POM）。PA6韌性好，但吸水性強而耐候性差；POM耐候性好，但韌性差，需要進行增韌。POM的成本遠小于PA6，所以一般塑料卡扣優先選用POM。

卡扣座位于門飾板B面，與卡扣相連，根據不同用途其結構的設計也不同。如圖4所示，短距卡扣及卡扣座用于門飾板B面與鈑金距離較小的位置，長距卡扣座則用于門飾板B面與鈑金距離較大的位置。一般通過調節卡扣座的高度來滿足實際需求，同時用卡扣座也可解決門飾板A面的縮印問題，無需考慮卡扣壁厚與門飾板壁厚的關系。

圖4　卡扣及卡扣座

4　基于基礎結構庫的門飾板設計

前面分析了門飾板的幾種典型基礎結構，結合這些結構的設計案例，在NX中建立門飾板的基礎結構庫組件，并將其集成至內飾件基礎結構庫。以某車型的門飾板為例，以基礎結構庫的方式進行其基礎結構的設計。某門飾板基礎結構設計前的B面造型如圖5所示。

圖5　某門飾板基礎結構設計前B面造型

4.1卡扣及卡扣座的設計

根據不同車型的需求，在基礎結構庫中建立了多種卡扣及卡扣座結構，如圖6所示。該門飾板選用了其中第1種卡扣及卡扣座。

圖6　卡扣及卡扣座結構選擇界面

選取合適的卡扣及卡扣座后，進入操作對話框，選擇方向和定位點，同時可調整模型的導入位置、編輯參數等，如圖7所示。選擇拔模方向，根據鈑金位置確定定位點，則可將其導入到工作空間，然后根據設計需求編輯參數，并將其與門飾板進行布爾求和。

圖7　卡扣及卡扣座結構導入操作對話框

在模型設計完成后，通過結構庫編輯功能可重新調出操作對話框進行模型修改，如定位方向和定位點的更改以及參數修改等。如圖8所示，圖8a為重新調出的操作對話框；點擊基礎截面（Basic Cross-Section）按鈕即可調出圖8b所示對話框查看結構的具體尺寸，供設計人員分析和參考；點擊編輯參數（Edit Parameter）按鈕，則可調出如圖8c所示的參數編輯對話框，可對相關參數進行更改；這些參數的當前值及表達式顯示在左側零件導航欄內，如圖8d所示。

重復上述操作即可完成門板所有卡扣及卡扣座的設計，基于基礎結構庫設計的某門飾板部分卡扣及卡扣座如圖9所示。

4.2定位銷及導向柱等結構的設計

定位銷、導向柱及焊柱等結構的設計過程與卡扣及卡扣座的設計過程大致相同，但在結構的提取與導入上有一些不同。卡扣及卡扣座有單獨的選擇界面，在其他內飾件的設計中也可使用；定位銷、導向柱等結構的選擇界面如圖10所示，是針對門飾板設計的，囊括了門飾板上所需的所有基礎結構類型，如定位銷、導向柱、焊柱、特殊卡子結構等。

4.3加強筋的設計

在門飾板的設計中，加強筋設計的規律性并不強，多為設計人員根據實際情況直接設計。實際上加強筋作為門飾板上重要的基礎結構，其尺寸要求及布置形式都需要規范化。所以在對加強筋進行參數化建模時，不僅要考慮其尺寸要求，還要根據其布置形式的不同，建立多種類型的加強筋模型。

加強筋一般不采用直接十字交錯，以免相交處壁厚增加而導致門飾板表面發生縮印。通常在門飾板的中部采用圖11a的布置形式，在門飾板邊緣采用圖11b的布置形式。

圖11　加強筋布置形式

根據加強筋的尺寸和布置要求，進行多種類型的加強筋模型的參數化建模，在門飾板上進行加強筋設計時，通過基礎結構庫導入所需的類型。由于加強筋結構簡單，設計人員無需通過結構庫編輯功能調用操作對話框進行參數更改，可直接在導入的模型上進行二次設計以滿足設計需求。

最后，基于基礎結構庫設計的某門飾板如圖12所示。

圖12　基于基礎結構庫設計的某門飾板

基于基礎結構庫的門飾板基礎結構設計流程可歸納為：打開設計對象；進入結構庫，檢索到需導入的對象；導入所需結構并進行定位與設計。設計人員可通過編輯功能對已導入的基礎結構進行修改。

為了驗證二次開發基礎結構庫的實用性與效率，選定兩位門飾板設計工程師進行該門飾板草版數據設計。通過對比發現，采用基礎結構庫的設計周期明顯縮短，因為采用基礎結構庫設計的工程師基本無需考慮連接結構的配合尺寸問題，只需考慮設計結構的位置和保證出模。而采用傳統方法設計的工程師除調整結構位置外，還需不斷查閱數據檢查清單或根據經驗確認配合尺寸是否滿足設計要求，使設計復雜度增加。

5　結束語

提出基于內飾件基礎結構庫的門飾板設計方法，通過NX二次開發技術建立基礎結構庫，實現門飾板基礎結構導入式快速高效設計。本方法減少了工程師重復建模工作；改變以往截取-拷貝的設計思路，規范了基礎結構設計；使工程師擺脫局部細節設計，降低設計復雜性并提高設計效率。

參考文獻

1曹渡.汽車內外飾設計與實踐.北京：機械工業出版社，2011.

2董正衛，田立中，付宜利.UG/OPEN API編程基礎.北京：清華大學出版社，2002：1～103.

3嚴婷.基于UG的三維參數化標準件庫的研究與開發：［學位論文］.武漢：華中科技大學，2007.

4保羅R博登伯杰.塑料卡扣連接技術.馮連勛，馬秀清，董力群譯.北京：化學工業出版社，2004.

（責任編輯斛畔）

修改稿收到日期為2015年12月16日。

主題詞:門飾板NX二次開發技術內飾件基礎結構庫

The Design of Door Trim Based on the Basic Structure Library of Interior Trim

Yuan Zhijun1,2, Zhou Lei2, Liang Haifeng2, Wei Xuebing2, Wang Hui1
（1. Hubei Key Laboratory of Advanced Technology for Automotive Components, Wuhan University of Technology, Wuhan 43070; 2. SAIC-GM-Wuling Automobile Co., Ltd., Liuzhou 545007）

【Abstract】Similar modeling is always repeated in the traditional design of automobile door trim surface B, which increases workload and error. To avoid this problem, a design method of door trim based on the basic structure library of interior trim is proposed in this paper. First, the establishment of the basic structure library of interior trim based on NX secondary development technology is introduced, secondly, the basic structures on B surface of a door trim are analyzed and studied, then the components used for door trim design are built. Finally, with a door trim as an example, large amount of repeated basic structures of door trim are designed with basic structure library software.

Key words:Door trim, NX secondary development technology, Basic structure library

*基金項目：國家自然科學基金項目（51305318）；中國博士后科學基金項目（2015M582484）；湖北省自然科學基金項目（2015CFB277，ZRY2014001117）；武漢市科技計劃項目（2013011803010606-4）。

中圖分類號:U463.83+4

文獻標識碼:A

文章編號:1000-3703（2016）04-0001-04