基于知识管理的仪表板CATIA三维技术模型

陈曙光 吴海波 李炭

摘  要：文章根据目前常见的车辆仪表板前期开发过程，介绍了以一种高效、准确性为目的，基于知识管理的三维技术模型的制作，并指出了在整车范围内三维技术模型开发的难点和要点，为该方法在整车开发过程中的推广使用提供了借鉴。

关键词：知识管理;仪表板;三维;技术模型

中图分类号：U463.83+7   文献标识码：A      文章编号：1005-2550（2019）03-0041-05

Abstract： The article introduce a wissen-based 3D-Dimension techmodel of dashboard development application with the aim of efficiency and accuracy.Development difficulties and essentials of 3D-Dimension techmodel in vehicle application are recommended， it provides reference for widely application of 3D-Dimension techmodel in vehicle.

Key Words： Wissen Management; Dashboard; 3D-Dimension; Techmodel

1    引言

对于一个希望能够在信息化社会长期生存和扩展自己竞争优势的公司而言，高效的知识管理是关键，其中数据库管理的运用是一个有效的办法。如图1，通过知识管理首先将数据过滤成有用的信息，然后通过经验将信息总结成知识点，这样设计者用较少的时间成本能得到与设计相关的知识信息。有效的检索规则保证设计者对已存在的知识点有相应的的检索权限，同时又不会对过大的知识信息量显得无从下手。

在知识管理的使用中，知识的反复应用是要解决的重点。通过制作跟知识点相应的技术文档，并保存在数据库中，使该知识点在公司范围内得到应用。通过Catia参数化设计相关知识点的三维技术模块，方便在开发过程中作为工具使用。为了使基于知识管理方案的三维技术模型能得到高效地使用，需设计一种贯穿于各部门、专业人员的知识管理数据库。相应的知识点以及技术模型由专人维护，能保证知识点的专业性和更新及时性，保证其他设计人员在无专业基础的情况下也能使用。

2    内容简介

2.1   基于三维技术模型的仪表板方案布置

本文介绍一种基于三维技术模型的仪表板方案布置方法。如图3，在项目之初，仅仅只有总布置、人机尺寸定义时，可以根据总布置以及人机输入建立仪表板基本面三维技术模型。布置的三维零件分两大类，一类是非模块可更改零件，如卡槽、杯托等等，這类零件根据要求进行全新制作。这类零件可以制作三维技术模型库，模型库在参数化和可视化界面化后，方便设计者调用。第二类是属于不可更改模块，需直接沿用，这类零件可以建立针于每个不同项目的三维模块库，方便直接调用。这两类零件都需要定位在之前的基本面三维技术模型上。对于零件模型通过一种特别设计的定位方法，可实现多方式定位和可记忆功能。

然后通过标准库中的校核技术模型可以对已经完成基本面、定位零件进行校核。

最后通过截面进行具体的结构分析。

2.2   仪表板出风口三维技术模型

在这里介绍一种出风口三维技术模型的制作过程。

如图4所示，出风口要求在高度方向满足距离座椅设计点最小350mm的要求。

出风口上下吹风角度的要求是，向下能吹到在高度方向上距离座椅设计点150mm的点，向上能吹到在车辆纵向上距离座椅设计点100mm且与车顶棚相切的点。

还需考虑叶片旋转后是否干涉，它跟叶片选择角度、叶片数量、出风口高度和定位角度位置有关。如图5，当叶片向下旋转10度时，叶片不干涉，但不满足出风角度，当叶片向下旋转40度时，满足了出风角度，但叶片干涉。

如图6，出风口在水平方向要求不处于方向盘直径增加40毫米的区域内。

对左右吹风角度的要求是，中间两个出风口能吹到主驾和副驾的胸点。根据眼点以及外视镜可得到风窗上可视域，两侧出风口能吹到可视域的后端，此时侧除霜除雾角度能至少吹到可视区域的前端。

图7是使用了参数化设计，定义了拔模角度、叶片数量、叶片尺寸以及拨轮尺寸等输入参数的出风口三维技术CATIA模型，他能校核出风口吹风角度以及叶片是否干涉。当输入参数改变时，可快速得到输出。

出风口出风投影面积需要校核。对于不同车型要求不一致。如表1，A0级的要求每个出风口的投影面积最小为35cm2。

计算方法如图8，首先根据座椅设计点计算出主副驾胸点，然后根据胸点以及出风口的中点定义出投影方向，接着提取出风口的外轮廓面，将该外轮廓面根据投影方向进行投影，根据叶片轴以及叶片宽度尺寸投影出出风口叶片转轴以及叶片宽度，对事先得到的外轮廓投影面去除叶片，得到最终的出风口的投影面积，如图9。

最后为了方便客户使用，可制作一个使用Catia二次开发的可视化操作界面，如图10，将出风口技术模型作为整个汽车座舱技术模型的子模块，其他模块可以包括导航、卡槽等，在项目过程中调用使用。在出风口模块中通过相应按键分别输入如出风口表面、叶片形状、尺寸等。

在某一全新仪表板开发项目中，出风口造型从最初的输入到最后的冻结，经历了十次左右的变化，若不使用技术模型，每次对出风口位置、叶片角度以投影面积的校核大约需要5人小时的工作量，使用技术模型，只需五分钟就得到结果。意味着在一个项目上仅出风口技术模型就可节省大约50人小时的工作量，同时避免了每次人工调整处理带来的错误。

3    三维技术模型难点和要点

3.1   中央通道、门等基本面三维技术模型

在技术模型的建立中，中央通道、门等需要建立基本面三维技术模型，其制作难度大。原因如下：1.其技术模型曲面需要满足造型、人机以及总布置尺寸要求;因此需满足参数化更改的要求，进而能适应较频繁的造型、人机等的输入改动，但参数化的曲面制作难度大;2.该曲面是模块零件以及三维技术模型零件布置的基础， 需要保证一定的精度。

3.2   杯托、卡槽等可更改的零件的三维技术模型

杯托、卡槽等属于可更改零件，其三维技术模型的建立需要考虑功能及内部尺寸要求。

模型的建立难度大，原因如下：1.其技术模型需要满足结构要求，如材料的壁厚、拔模角等因素;2.其技术模型需要满足参数化，如图13，在杯托建模中需满足底部直径83mm，深度75mm，其要求会根据车型的不同以及储物要求不同而会变化;3.模型建立后能进行快速定位。

3.3   三维校核技术模型

在基本面以及零件三维技术模型完成以及定位后，需要进行相关标准的校核，需要制作三维校核技术模型，如图14是二维表达的风窗黑区二维校核技术要求和三维校核方法。

3.4   更有效的数据定位方法

在项目过程中需要设计一种三维数据定位方法，需满足两个条件：1.一种定位方法可以进行三种类型的定位，a.相对整车绝对坐标系内定位;b.相对零件自身坐标系定位;c.参照周边零件进行轴对轴、点对点等定位。2.对定位具有记忆功能。

3.5   三维技术模型数据输入输出管理

在三维模型的建立中，需要人机、总布置、结构和造型等来自不同方面的输入，当某些输入不存在时，会导致技术模型无法计算，同样三维技术模型的计算结果需反馈给其他不同专业部门，因此需要建立一种有效输入输出管理，保证输入的准确性和及时性，以及输出的有序性。

4    结论

目前在国内市场上，没有类似专用于汽车行业基于知识管理的方案布置的软件。三维技术模型作为一个系统化的方案布置方法，具有以下创新点：

1）将方案布置从二维截面扩展到三维

2）系统地解决了方案布置的重點：基本面模型制作、可更改零件模型制作、数据定位、三维校核和数据管理。

3）是一种高效知识管理以及应用的手段

以知识管理为载体的三维技术模型可制作符合造型、人机等的基础面技术面模型、符合结构等要求的零件三维技术模型、三维校核技术模型以及特殊的定位方法和数据管理，可进行三维可视化方案设计，同时模型参数化方节约设计时间。 同时公司的数据以及知识通过三维技术模型便于进行归纳分类和知识的管理。三维技术模型不仅可应用在内饰仪表板的开发中，也可应用在相关的外饰开发中，可在整车设计中广泛应用。

参考文献：

[1]上汽大众汽车有限公司仪表板开发技术标准流程书.

[2]Stefan Untiedt，一种适用于车辆仪表板方案布置的数化CAD模型[D].汉堡科学应用大学，2009.6.

[3]Martina Heinze，一种以过程为导向的车辆方案布置方法[D].英戈尔施塔特科学应用大学，2009.1.

[4]郑发勇等.基于CATIA二次开发的仪表板视野校核[J]汽车技术，2009.6.

[5]张英等，汽车仪表板关键件的布置以及人机校核方法[J].价值工程，2014.5.