基于CAS的車門內把手可行性分析

徐亞楠，班正逸，盧秉德

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

基于CAS的車門內把手可行性分析

徐亞楠，班正逸，盧秉德

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章論述了基于CAS進行的車門內把手可行性分析的方法，通過可行性分析可以判斷CAS能否滿足機械設計要求。文章以某車型的內把手CAS為例，詳細說明了內把手可行性分析的過程。

車門內把手；CAS；可行性分析

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.021

CLC NO.: U463.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)09-59-04

引言

隨著人們對汽車內飾造型流暢美觀動感的要求日益提高，現(xiàn)代汽車內飾造型越來越炫麗漂亮。然而漂亮的內飾造型能否滿足零部件的結構設計要求，是每個汽車設計工程師最關心的問題。

車門內把手作為汽車內飾的一部分，其造型不但直接影響著整個內飾的視覺效果，車門內把手更是作為一個功能件被客戶頻繁使用。所以車門內把手不僅要造型美觀，其功能也必須滿足企業(yè)內部的標準要求。本文將介紹在車門內把手CAS階段，如何判斷CAS是否滿足結構設計的要求。

1、相關術語定義及可行性分析原理

1.1相關術語定義

車門內把手：車門內把手主要用于操控車門的開啟和車門關閉后閉鎖。一般通過拉絲和車門鎖體連接，車內成員通過內把手可以從車內開啟車門，也可以在車門關閉后，通過內把手實現(xiàn)門鎖的閉鎖功能。

CAS：CAS全稱是Concept A Surface，中文名稱是前期外表面數(shù)模，指在汽車設計中用于表達造型意圖且體現(xiàn)一定工程信息的三維數(shù)字模型。

1.2可行性分析原理

基于內把手CAS進行關鍵部位的數(shù)據制作，如果能通過已有的CAS將所需結構數(shù)據制作實現(xiàn)，則說明CAS是滿足內把手機械工程需求的。如果實現(xiàn)不了所需結構的數(shù)據制作或是不滿足相關標準的要求，則說明CAS是不符合要求的，需要在現(xiàn)有的CAS上進行優(yōu)化。

2、可行性分析過程

可行性分析一般分為四步：首先是內把手的人機工程校核，其次是內把手的法規(guī)要求確認，然后是內把手關鍵部位斷面制作，最后是內把手的運動校核。其中內把手關鍵部位的斷面制作是整個分析過程中的關鍵步驟。

2.1內把手的人機工程校核

內把手人機校核操作范圍需在以下范圍內：X方向：[Rx-550,Rx-250] (上端)；[Rx-450,Rx-250] (下端)；Z方向：[Rz+100,Rz+350]；其中Rx為R點X向坐標值，Rz為R點Z向坐標值，如圖1所示。

內開手柄可手握端要求≥44mm；開啟手柄尾端到把手底座的操作空間要求≥10mm，如圖2所示。

內開手柄到基座的距離需≥25mm（受空間限制最低要求21mm）；開啟手柄與底座Z向空間要求≥37mm，如圖3所示。

2.2內把手CAS的法規(guī)要求確認

滿足 GB11552內部凸出物要求：構件表面的邊緣應倒圓，其曲率半徑要求R≥3.2mm。

2.3內把手關鍵部位的斷面制作

內把手關鍵部位的斷面總共有4個：1、旋轉軸處2、內開手柄處 3、鎖止按鈕處 4、內把手與鈑金固定處，如圖 4所示。

如何基于車門內把手 CAS進行內把手斷面的制作是可行性分析的核心，下面就此過程進行詳解：

（1）首先確認內把手的拔模方向：內把手周圈分縫線提取，并在各自分縫線上取多點（等分選取或隨機選?。ㄟ^以上各點作平面a（此平面到各點之間的距離和最?。?，此平面的法向即為內把手拔模方向。

（2）確定旋轉軸線所在平面位置：以上平面a偏置9mm得平面 b（軸線布置、校核的推薦深度，后期由于造型原因也可調整）。

（3）內把手造型推薦設定（CAS后期修改方向）：以平面b為基準做草圖A，提取CAS上的可沿用線特征（圖中黃線）后投影到草圖A上，根據人機工程要求，制作內把手推薦造型。

以下為制作內把手推薦造型過程需考慮的人機工程要求（部分為數(shù)值為經驗值），據此要求便可得出部分內把手造型修改的方向。

（4）旋轉軸處的斷面制作。旋轉軸處的斷面制作要點有以下幾點：

1)為了滿足內部凸出物接觸區(qū)域圓角要求大于等于3.2mm，圓角可按3.5mm設定，保證視線外觀效果，擋視內部圓角可設為0.5～1mm。具體作法如下：

2)考慮旋轉軸受力、強度等要求，旋轉軸安裝部位一般進行特征加厚，這樣會造成部件表面或特征產生縮痕（電鍍件時需尤為關注），因此需對加厚區(qū)域進行抽芯減料處理。如下圖：

3)為了減小開啟手柄、旋鈕時相互間的摩擦，間隙減少接觸面積，具體特征如下：

4)彈簧安裝做法：彈簧直徑 1.5～1.6mm，彈簧中心徑15mm（多種選擇），靠近內把手外型面端與軸線相切，彈簧一圈之間間隙 0.2mm，上下端彈簧圈沿旋轉軸向串移1～2mm：

（5）開啟手柄斷面斷面設計（與旋轉軸線垂直），相關要求如下：

1)手柄、基座配合處圓角可加大為 R7，方便旋轉；（對稱、運動包絡、視覺美觀問題）為保證視線外觀效果，擋視內部圓角可設為0.5～1mm。具體作法如下：

2)基座增加擋視特征結構，擋視特征根部寬度一般設為小于一半基座料厚，以防止根部縮印，擋視高度受成型性影響一般低于10mm，深度受擋視效果及運動空間限制設定。

3)手柄開啟角度設定一般在 40°～50°（綜合考慮手柄長短設定）。

4)手柄操作旋轉臂初始態(tài)位置設定最優(yōu)化設計為：初始態(tài)中心點沿法向均分（拉絲受力好、摩擦小、損耗少、結構優(yōu)化等）；保證強度，卡接拉絲/拉桿處壁厚最小保證3mm以上。

5)手柄操作臂與鈑金運動間隙最小大于3mm以上，手柄操作手部深入空間深度建議大于 25mm（現(xiàn)代、日產推薦大于21mm）。

6)手柄結合外觀、操作及成型要求，合模線一般設在圓角根部或圓角根部0.5mm以下。

7)手柄尾端過關3mm時與基座間隙在1mm以上。

（6）鎖止按鈕斷面設計（與旋轉軸線垂直），相關要求如下：

1)鎖止旋鈕操作位置斜度/深度需校核手指操作接觸感，標桿、其它車型參考對比，快速樣件驗證。

2)鎖止旋鈕操作接觸感也可通過在操作位置增加凸起結構實現(xiàn)。

3)鎖止旋鈕開啟角度推薦設定在45～55°（現(xiàn)代），便于解鎖狀態(tài)看清警示標貼。

4)鎖止旋鈕斷面需指示出警示標貼位置，一般深度在0.2～0.3mm，寬度、高度依據實際位置設定，一般為6×10。

（6）安裝點斷面設計（與旋轉軸線垂直），相關要點如下

1)手柄下圖所示位置綠線下斜(造型相關)，紅色線條所示區(qū)域操作時增強接觸感，與基準料厚面偏差推薦1.5～2mm。

2)螺釘安裝點的布置要求考慮工具的安裝方便性。圖示尺寸要求(工具直徑/2)mm以上，如工具直徑為12mm，則要求此值大于6mm。

以上4個斷面在制作過程中，需要考慮內把手自身配合關系以及內把手與內飾板的配合關系，同時還需要考慮內把手的生產工藝。由于需要考慮的因素比較多，所以在整個可行性分析過程中要特別關注。

2.4內把手的內開手柄及鎖止按鈕運動校核

在以上檢查都滿足的情況下，需運動校核內開手柄及鎖止按鈕在開啟過程中是否與周邊件干涉。若存在干涉現(xiàn)象，需考慮從車門內把手結構上是否可以優(yōu)化。在圖21中，紅圈內的位置容易發(fā)生干涉問題，需要重點檢查。

3、結論

由于每個車門內把手CAS造型不同，所以在可行性分析過程中可能存在差異，但基本原理是相同的。在可行性分析的過程中，若發(fā)現(xiàn)車門內把手CAS不滿足分析需求的時候，需要做以下兩步分析：一是能否通過優(yōu)化結構方案解決問題；二是怎樣修改內把手CAS解決問題?；贑AS的內把手可行性分析旨在造型初期發(fā)現(xiàn)問題，提出造型優(yōu)化方案。避免內把手在后期數(shù)據制作時出現(xiàn)問題，再來修改內把手造型。

[1] 劉鴻文.材料力學第5版[M].北京:高等教育出版社,2011.

[2] 李敬.機械設計基礎[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.

[3] 陸江天.GB11552乘用車內部凸出物要求,1993.

The Feasibility Analysis of Insider Door Handle Based on CAS

Xu Ya’nan, Ban Zhengyi, Lu Bingde
( AnHui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper discusses the way of feasibility analysis of insider door handle that based on CAS. We can know whether CAS settle for request of mechanical engineering by feasibility analysis. The article give an example to show the process of feasibility analysis.

Insider Door handle; CAS; feasibility analysis

U463.9

A

1671-7988（2015）09-59-04

徐亞楠，二級工程師，就職于安徽江淮汽車技術中心，主要負責車門門鎖系統(tǒng)（包括車門內外把手）的設計研發(fā)。