基于CATIA的板金有序參數化設計

摘 要：車身板金零件的正向設計，是一個反復優化方案的過程，正常情況下，70%的時間和精力花費在后期修改優化過程中。為此，基于CATIA的三維參數化建模，針對板金零件的設計思路進行了研究，結合車身結構設計工作，總結出一種思維清晰、修改方便、容易掌握的設計方法。下面將對板金有序參數化設計方法進行詳細闡述。

關鍵詞：CATIA 板金 有序 參數化

中圖分類號：U46 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（c）-0083-02

車身板金件，從設計到投產，有多種方案且不斷優化，這些方案需要在不同時期不斷切換、更改或融合，對于一個工程師來說，能夠及時準確的完成數據，就是效率、就是產品的生命！

1 設計思路

板金的設計就是做好零件表面。零件表面都是由基本平面和（或）曲面構成：點動成線，線動成面，面連成體。即零件表面設計時，要控制好點、線、面，按一定的規則保留相互之間的參數關系。

2 建模規則

2.1 草繪

草繪在border的基本平面上，特殊情況下可新建平面再草繪，草繪要求完全約束且只能用border的元素作為約束條件。

2.2 倒角

若無變半徑等特殊倒角要求最好采用面-面倒角命令，倒角命名規則可以按照其邏輯關系也可按照其功能命名，方便后續修改查找。

2.3 修邊

在Final Part中創建Cutting Line特征。修邊面是一相切連續的曲面，且曲面可由參數驅動。

2.4 切孔

在Final Part中創建Hole Feature特征。創建全約束的草圖，拉伸出孔特征。

2.5 其它

有序參數化建模是一個有序建模過程，在建模過程中要打開Keep Mode功能。

3 常用模版

模版主要是為了讓大家養成一定的習慣，常用特征放在固定的位置，方便不同工程師修改數據。常用模版結構樹見圖1。

（1）Part Number由各主機廠根據國標或實際情況定義，一般由數字或字母組成。（2）Part Body存放板金加厚特征。（3）Control由Border和Sketches兩部分組成。Border由一個坐標點和九個平面組成，控制繪圖區域；Sketches由（零件坐標下）X、Y、Z三個基本平面上預設的草繪約束（如：X草繪由Border中與X平面垂直的6個平面相交形成的一個“田”字形線框）。（4）External Reference存放外部參考曲面，僅用于過程數據。外部參考曲面不能與其他幾何圖集中幾何元素存在參數關系。（5）Input Data存放與設計有關的周邊零件，命名需要帶零件號、零件名、日期；（如圖1）。（6）Main Sections存放結構主要特征斷面，指導概念設計，不能與其它幾何圖形集中元素有參數關系。（7）Part Definitions由Wireframe、Basic Surface和Main Body Final Operations組成。Wireframe存放構成零件的相關點、線的幾何圖集、Basic Surface存放零件主體曲面、Main Body Final Operations存放構成零件的局部特征，其中包括翻邊，焊接曲面，功能凸臺以及加強筋等。（8）Final Part由Edge Fillet、Hole Feature、Cutting Line、Finished Model和Tooling Info組成。Edge Fillet存放Part Definitions中各曲面之間的連接倒角特征；Hole Feature存放零件需要開孔的特征；Cutting Line存放切邊用特征；Finished Model存放上述三種特征綜合的過程及最終零件曲面；Tooling Info用線條指示零件曲面加厚方向。（9）EXPORT存放零件帶參數的抽取面，作為其它零件設計輸入（如焊接邊、對稱件等）并自動映射更新。

4 應用案例

拿前圍板（見圖2）的全參建模流程為例進行說明。雙擊Keep Mode命令，保持常開。首先需要分析前圍板構成的基本曲面，其中有前端、下端和左右輪罩四個主體面，另外就是焊接邊、安裝特征面，最后再開孔、切邊、加厚。

4.1 調入約束

根據輪胎包絡、三踏板、空調和動力總成等約束確定前圍板在整車中的位置，設定Border中的參考元素。需要TOP、DOWN、REAR、FRONT、INNER、OUTER六個平面形成一個立方體，繪制前圍板的特征不能超出立方體的范圍。

4.2 繪制主體面

（1）應用Sketches、Extrude、Sweep、Fillet，得到Front side main surface和Down main surface主體面。

（2）應用Extract、Parallel、Split等，得到左右輪罩面。

（3）繪制好的四個主體面，并行存放于Basic surface。

4.3 繪制功能面

4.3.1 焊接邊

應用Sketches、Offset、Intersect等，得到焊接邊。

4.3.2 安裝特征和輔助特征

前圍板上需要安裝的零件已經存放在Input data，每個安裝零件需要一個獨立的特征面。為了增加零件剛度，需要增加一定的輔助特征，如加強筋、過渡面。

4.4 完善特征

針對4.2節和4.3節中所完成的曲面，利用Fillet、Trim、Edge Fillet，得到RAW曲面并存放于Edge Fillet文件夾中。

4.5 開孔修邊

應用草繪完成此特征。

4.6 零件曲面

在RAW的基礎上，開孔、切邊后即得零件曲面Final part。經過加厚Final part，即完成零件設計工作。

5 結語

按此方法設計的零件，任何一個曲面特征、孔特征在Edge Fillet之前都是相互獨立且可編輯，很大程度地提高了后期零件更改效率。另外需要考慮以下幾點。

5.1 零件特征要拆分明確，思路清晰

5.2 每一個特征完成后，都以Inverse命令結束

目的是防止其修改后，面的方向發生變化，影響后面特征更新，另外可隨時更換其父項。

5.3 盡量少的使用命令種類

常用的有Sketches（草繪）、Extrude（拉伸）、Sweep（掃描）、Fillet（倒角）、Split（修剪）、，其中Edge Fillet（變倒角），在更新特征后容易出現錯誤，盡量避免使用。

參考文獻

[1]游立明.CATIA V5曲面設計從入門到精通[M].電子工業出版社，2006（7）.

[2]陳靖芯.基于CATIA的三維參數化建模方法及其應用[J].機械設計期刊，2003，8（20）.

[3]張勝蘭.CATIA V5在引擎蓋逆向造型中的應用[J].制造業自動化期刊，2008，2（30）.