汽車CAD/CAE——基于Catia的內(nèi)外飾通用結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建與應(yīng)用

摘 要：文章在catia環(huán)境上，介紹內(nèi)外飾通用結(jié)構(gòu)的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)，并生成通用結(jié)構(gòu)catalog，在以后的設(shè)計(jì)中加以引用，以提高設(shè)計(jì)效率。

關(guān)鍵詞：汽車；catia；通用結(jié)構(gòu)

前言

汽車行業(yè)是一個(gè)高速發(fā)展、競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的行業(yè)。當(dāng)代汽車開(kāi)發(fā)和制造技術(shù)中，縮短開(kāi)發(fā)周期、降低成本、減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)等因素直接關(guān)系到企業(yè)的自主創(chuàng)新力。在內(nèi)外飾的設(shè)計(jì)中，同一結(jié)構(gòu)經(jīng)常被不同項(xiàng)目和零件使用，不同工程師重復(fù)的設(shè)計(jì)造成資源的浪費(fèi)。而通用結(jié)構(gòu)的建立和應(yīng)用能夠大大提高設(shè)計(jì)效率和周期，并降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

1 通用結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建

1.1 通用結(jié)構(gòu)的分類

根據(jù)現(xiàn)有車型和競(jìng)品車型的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類，在CATIA V5軟件環(huán)境下建立。類別采用中文命名，零件全部按照各標(biāo)準(zhǔn)命名。各類結(jié)構(gòu)具有直觀的零部件式樣圖標(biāo)，所含信息充分滿足設(shè)計(jì)需求，如類型、編號(hào)、名稱、尺寸規(guī)格等。

通用結(jié)構(gòu)分類：

（1）卡接結(jié)構(gòu)；（2）螺釘、螺栓安裝結(jié)構(gòu)；（3）焊接結(jié)構(gòu)。

1.2 通用結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建

建立基于CATIA V5的通用結(jié)構(gòu)women稱之為創(chuàng)建CATALOGS.在完成對(duì)通用結(jié)構(gòu)的分類后，我們先用CATIA V5軟件對(duì)各類結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)體建模，在建模過(guò)程中引入?yún)?shù)變量，并對(duì)各元素進(jìn)行約束，然后創(chuàng)建設(shè)計(jì)表、描述文件，創(chuàng)建圖標(biāo)，并進(jìn)行分類，最后加入到CATALOGS中。這樣，設(shè)計(jì)人員便可方便的通過(guò)索引對(duì)通用結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)用了。

創(chuàng)建通用結(jié)構(gòu)大體分為以下過(guò)程：

1.2.1 實(shí)體建模

一個(gè)CATIA的CATALOG引用了若干實(shí)體。實(shí)體建模就是用CATIA V5的各功能模塊將通用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成一個(gè)個(gè)實(shí)體。這些實(shí)體就是CATIA V5中的CARPart或CATProdut這樣的文檔。建立的實(shí)體需要定義約束關(guān)系。在定義約束關(guān)系過(guò)程中應(yīng)使約束關(guān)系盡量?jī)?yōu)化，避免重復(fù)約束的情況或遺漏必要的函數(shù)關(guān)系。

1.2.2 參數(shù)化

CATIA提供了參數(shù)化的設(shè)計(jì)手段。參數(shù)化設(shè)計(jì)是指系統(tǒng)通過(guò)尺寸驅(qū)動(dòng)的方式，以獨(dú)立的集合約束條件和簡(jiǎn)單的公式，尋找解決方案。參數(shù)化設(shè)計(jì)的主要特殊是以尺寸控制幾何模型，利用CATIA軟件建立幾何模型時(shí)逐一建立幾何參數(shù)，這些參數(shù)的位置是固定的，但參數(shù)的數(shù)值是可以改變的。參數(shù)化定義的圖形是完全受約束的，參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法更適合于標(biāo)準(zhǔn)件這類設(shè)計(jì)過(guò)程比較明確的零件。

通用結(jié)構(gòu)的實(shí)體建模，要求對(duì)這些實(shí)體進(jìn)行優(yōu)化的參數(shù)化設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)體的外形、尺寸（直徑、長(zhǎng)度）、角度、標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)變量。按上述要求設(shè)計(jì)出的實(shí)體，才能適用于每組不同的參數(shù)值。實(shí)體由關(guān)鍵字描述，關(guān)鍵字包括描述實(shí)體的引用、類型、直徑、長(zhǎng)度、角度等。將這些關(guān)鍵字用參數(shù)變量來(lái)表達(dá)，這個(gè)過(guò)程就是參數(shù)化。

1.2.3 建立描述文件

建立一種擴(kuò)展名為CSV的描述文件，它包含了需要的一類通用結(jié)構(gòu)所需的信息，包括名稱、圖標(biāo)等相關(guān)的信息。

1.2.4 創(chuàng)建圖標(biāo)

對(duì)每一類通用結(jié)構(gòu)創(chuàng)建一個(gè)能直觀反映該類標(biāo)準(zhǔn)間外形的圖標(biāo)，并使該圖標(biāo)文件與建立描述文件中的圖標(biāo)定義相適應(yīng)。

1.2.5 創(chuàng)建CATALOG

通過(guò)CATIA PowerCopy 命令創(chuàng)建通用結(jié)構(gòu)的CATALOG。

實(shí)例：

（1）設(shè)計(jì)帶參數(shù)的卡鉤結(jié)構(gòu)；

（2）選擇Interst/knowledge Template/Power Copy 命令；

（3）定義power copy 的特征；

（4）從結(jié)構(gòu)樹(shù)上的特征定義Power Copy的參考特征（點(diǎn)，線，面等），并重命名Power Copy 為 HOOKS；

（5）從Inputs 對(duì)話框中重命名參考特征；

（6）保存零件；

（7）選擇Interst/knowledge Template/Save in Catalog 命令，保存卡鉤特征的power copy 到指定路徑。

2 通用結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

設(shè)計(jì)人員通過(guò)CATIA V5界面調(diào)用通用結(jié)構(gòu)。點(diǎn)擊CATIA V5 Tools工具條中的 catalog browser圖標(biāo)，就可以調(diào)出通用結(jié)構(gòu)。

選擇相應(yīng)的約束條件（位置、方向）就可實(shí)現(xiàn)對(duì)通用結(jié)構(gòu)的調(diào)用。

實(shí)例：

（1）在零件創(chuàng)建定義卡鉤位置的點(diǎn)和平面；

（2）選擇 Tools/ catalog browser；

（3）選擇對(duì)應(yīng)的平面和點(diǎn)，點(diǎn)擊Preview預(yù)覽；

（4）完成。

3 結(jié)束語(yǔ)

通用結(jié)構(gòu)的建立，大大減輕了產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員的工作量。對(duì)于提高工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，有效利用人力資源，提高工作效率，縮短研發(fā)周期，降低設(shè)計(jì)成本，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于設(shè)計(jì)人員只需簡(jiǎn)單的培訓(xùn)，即可完成通用結(jié)構(gòu)的使用和維護(hù)擴(kuò)充工作，對(duì)由于產(chǎn)品不斷改形而出現(xiàn)的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)極為便利的工具。

參考文獻(xiàn)

[1]CATIA V5R20完全自學(xué)一本通[M].北京：電子工業(yè)出版社.

[2]朱龍根.簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3]CATIA V5R20完全自學(xué)一本通[M].北京：電子工業(yè)出版社.