参数化设计在汽车内饰设计中的应用【摘要】本文介绍了基于UG的参数化建模方法在汽车内饰设计中的应用，从整体建模思路，自定义特征、WAVE功能、表达式、运动分析的运用等对参数化建模的方法和思路进行了总结。
【关键词】: 参数化建模；汽车内饰设计；WAVE功能。
0.前言
汽车内饰设计与造型面关系密切，参数化建模不但可以让工程师轻松地进行数模更新，提高数模质量，还可以大大提高建模效率，缩短零件开发周期，是内饰设计的主流方向。
本文介绍了基于UG的汽车内饰件参数化建模方法和应用，从整体建模思路，自定义特征、表达式、运动分析、W A VE方法的运用等对参数化建模的方法和思路进行了总结。
1.参数化建模应用背景和定义
计算机辅助设计在汽车行业的应用越来越广，从CAS（计算机辅助造型）、CAD（计算机辅助设计）、CAE（计算机辅助分析）到CAM（计算机辅助加工），都离不开计算机。
但软件设计仅仅只是工具，怎么如何高质量地使用这些工具很大程度上取决于人的良好习惯和使用工具的能力。
对于CAD更是如此，好的CAD工程师通常也是参数化建模的高手，关注标准结构重复使用，重视布置分析和校核才能提高建模效率，更好地保证设计质量。
图一汽车内饰数模开发流程图
大部分汽车内饰件都是外观件，与造型设计密切相关。
在汽车内饰的开发流程中（如图一所示），工程师往往需要根据不同阶段的造型面和不同阶段的工程交付物要求做两到三次数模：有安全强度、刚度相关要求的零件会首先在造型冻结时做一版数模供CAE 分析和优化用；接着工程师会基于非正式发布的造型面做一版数模用来做设计验证和软模样件制造；最后才是基于正式发布造型面的产品数模用于生产模具开发和制造。
每一版造型面在造型和数据质量上都不相同，相应的每一版数模都需要更新。
如果不采用参数化建模的方法或不保留参数，每次三维建模都要从造型面重新开始，不仅费时费力而且还很容易出错。
在产品数模发布之后，因为造车过程问题或本身数模不完善而发生工程更改，也往往需要更改数模，同样地，参数化设计可以仅更改参数或仅做少量的更改就完成数模更新。
那么，什么是参数化建模呢。
参数化建模，从广义来说，参数化建模是用参数（变量）而不是数字建立和分析的模型，通过简单的改变模型中的参数值就能建立和分析新的模型。
具体到CAD设计，零件参数化建模将零件模型的构造工作划分为几何约束、尺寸约束、确定尺寸值和模型生成四个基本任务。
模型生成是一项工作量巨大、琐碎但是有规律的工作，可以由计算机基于UG等三维CAD软件完成；几何约束、尺寸约束和尺寸值的确定是非规律性的创造性工作，由设计者根据设计要求设定，并建立零件特征之间的尺寸关联，用户修改零件模型时，只需输入一组新的特征尺寸值, 更改某些特征参数，而不需要重新设计。
2.参数化建模方法在内饰设计中的应用
2.1参数化设计的整体建模思路
汽车内饰零件从简单到复杂有很多种，基本上从坐在驾驶室内可以看到的装饰件都可以定义为内饰零件，简单的如螺钉盖，复杂的如仪表板、门饰板等。
无论简单还是复杂，这些零件都有一个共性，即零件结构由造型赋予的A面（可见面）及结构强度方面的B面（不可见面）结构组成，特别是诸如门饰板、仪表板之类的复杂零件，由于加强筋、卡子座及布置其它子零件的需要，B面结构的建模有时候比A面结构复杂的多，A面结构的变化主要的来自设计师意图的修改，但是B面结构的变化主要是空间布置及结构强度的考虑，且由于功能或制造方面的原因，零件局部区域也无法做成等壁厚，所以内饰件的建模也不同于钣金件，无法抽壳或整体加厚而成。
如下图图二所示某车型仪表板，阴影区域（A面）和造型相关，线框区域属于非外观区域，主要和空间结构布置有关，故可将二者分开来建模，便于修改。
图二某车型仪表板模型
另外，在建模的过程中，尽可能的采用曲面剪切及布尔运算等参数化操作，以增加零件的可修改性。
如下图图三的一个内饰零件的例子，开始从一个长方体（图3.1所示）出发，然后根据造型及A面的需要，建立适当的工具面去剪切（图3.2 所示），对于局部的小特征采用布尔加或者布尔减来处理（图3.3所示），处理小特征的工具体是由拉伸或网格补面并加厚成形，这样，小特征的工具体的建立也是带参数的，然后用工具面去剪切或者用工具体去做布尔加或者布尔减的运算，最后再做一些倒圆角的处理，所以整个零件的建模过程全部带参数，而且各工具面工具体之间的参数没有相关性，各自的修改不存在逻辑关系，因此后期A面修改或特征修改，只需替换相应的剪切工具面或布尔运算的特征即可，大大简化了修改的工作量，而整个零件的结构也很简洁。
图3.1 从一个长方体出发
图3.2 根据相关辅助线做辅助面对长方体进行剪切
图3.3 一些小的特征用布尔加或者布尔减来处理
图3.4 倒圆角的操作留到后面处理
图三常见复杂零件建模过程
2.2用自定义的特征进行标准结构建模
在汽车内饰件中，很多背面的卡接结构、卡子座结构都是共用的，如图四所示，所以将这些结构设计成用户自定义的特征（User-Defined Feature），在需要的位置插入即可，可以起到事半功倍的效果。
如在某款车型的IP（仪表板）和console（副仪表板）上很多的卡子是共用的。
如下图图四所示，在以下零件中卡子座和卡子都是共用的，因此在设计时可以将该卡
子、卡子座、及配合零件的配合孔定义为用户自定义的特征（图五）（User-Defined Feature），设计上减少了很多重复的工作。
图四零件上的卡子和卡子座通常共用一种
图五用自定义特征对卡子座和卡子建模
2.3巧用EXCELL表建模实现参数化
如下图图六所示，在EXCEL中根据指定的插拔力设计好卡接结构的形状参数，同时在UG建模时将该参数应用在EXPRESSION中（图七），并根据该参数绘制草图（图八），这样卡接结构的形状参数就和我们最开始预期的一样，如果在后期的分析或试验中需要调整插拔力，只要在EXCEL中根据新的插拔力计算好形状参数，并相应的调整UG中草图表达式的参数，就可以得到我们需要的数模（图九），大大简化了调整修改的工作量。
图六用EXCEL表定义卡接结构的参数
图七用UG中的表达式导入EXCEL表图八用表达式建立卡接结构的断面
图九通过断面拉伸构建三维数模
2.4运动分析应用于装配检查
在内饰零件的设计中，除了静态情况的干涉检查是必要之外，很多情况下还需要动态分析装配运动及干涉情况。
如手套箱、烟灰缸、座椅、门饰板等的旋转分析，立柱饰板的很多零件的装配分析，这种情况下如果运用运动分析的工具并辅助以参数话的设计，也可以给零件设计和检查带来很多方便。
在下图图十和图十一所示的某项目C柱饰板的装配分析，通过定义好转动副以后，可以做运动分析模拟C柱装配时的旋转过程，从而发现一个卡子和钣金孔干涉（图十一所示），通过修改卡子座的参数后下移卡子以避免干涉。
从而有效的避免了后期的问题，减少了修模费用并保证了进度。
图十
图十一
2.5用W AVE进一步提升参数化建模思路
在汽车内饰零件中，存在着很多的对称的零件，如A、B、C、D柱饰板，行李箱侧饰板，后门饰板等；还有诸如A柱下饰板、前门饰板可能在很少的区域内不对称，其它的绝
大部分区域都是对称的，对于此类零件，运用W A VE技术，可以简化很多工作。
图十二
如上图图十二所示，首先建一个基本零件asz10279，二个空零件（左件asz10278和右件asz10281），然后将三个零件一起装配到过渡的装配文件asz10307中，再在左件中W A VE 基本零件asz10279，在右件中W A VE并对称基本零件asz10279。
这样，对于左右件共用区域都需要修改的话，可以修改基本零件asz10279；如果只需修改左件的话，则在W A VE出来的零件asz10278的基础上更改；同样，如果如果只需修改右件的话，则在WA VE出来的零件asz10281的基础上更改。
如此，大大减少了修改的工作量，并避免了左右件少量区域不对称带来的影响。
3.总结
随着计算机软硬件的飞速发展，CAD技术在汽车开发过程中占据着越来越重要的位置，合理地利用好CAD技术，以参数化的思想和概念建模，将会给后期的调整带来极大的方便，从而有效的节约了人力、物力等相关资源，提高效率，进一步节省了开发成本。
参考文献
1 曾向阳，谢国明，王学平. [UG NX高级开发实例]. 北京：电子工业出版社. 2005。