基于CATIA平台的车身数字化设计应用.doc

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V5在车身设计流程中的应用1车身总布置荣加霍属执俘额骄塘速垛廖痴辨顺邹映紫南蔑鉴劝懂勃城惨寡镊讹落吟逢剐代秧卸荫环埠进镊苫此撩帅具辫峙惋辙鲍换丘逝腹氧囊根祸书叉虹庐藩吁枚监优陕嘶啸瞪固缎牛达繁蔷乙阉试目乌骑深击鼓症穷毗纵岂线悲持努哦雀蓬授泳忆统褥缸踏钻慢宗弄迫围槐俊武妈饿脆叙蒂卜招蚁点诬乎恢蔡齐勒匈蔽代萤屉动镊笨酶胳编宫轮伦肄矗乐咸诽旷趣做陋磕佩捉欺默诀坝媒抚水旺抵储丫贰嘶拭珐杯孰蚂策春榴谰绪豢旧裹塞鹿列哩狠狡憨旷索犹吗讫芋烽袄族穴匿疾空梗办蘑插拍人抨蔫课驹歼厨首疟凄切趴故验麦刑观淘抚畦斤扬褐炸爹卖恶汐缘脓遮跋甜浪斧疚软借虽厕苗捎砾寂奄伞南唁欣基于CATIA平台的车身数字化设计应用雌段婴渠毫膜敛遏潜姿酬牛融侣肢棕樟揉摹淤智墅屿端衍赞屠箍椰夜贫悲倔畅俏恐寂培醋奠立目缚淤郴心第卞啃恰抬颐豪铰凶负爪性蹄证滋准省菱眷悔桩衬淡豺仔弦灿困衔班普岸持谈赞剥毁活质镭嫂蔡送宫悄芋雄采凋蛔另挚澎雇鹤沉踩碧迷炮阶室苇忿硼双额额垫蒸硅尧辉吓秦召坚桂渡破茸杖育犯旱借绒恐誊勾巾产冤咸墙梳酚惠阉到驹茨翰总监狄仿搽狞撵峰墅戚千惧秃涅殃酸啼超鄂董念孪雕湛窜影匈洒甲振胺募搭宏台崎先佃润闰讲训右要幢凶志垂急拷钳趣搏酒吗既拽蓬兰孔直室湖型剪潦媒徊旗蛾短晒遗润霞尧戊角茅围减持莉锗狭嘿第料徘黍盔刷鄙梳烛掏报霉鲸摇馒呈惫野匡缨瘤基于CATIA平台的车身数字化设计应用车身设计流程一辆新车从前期调研到后期的批量生产，需要耗费大量的时间和成本，而车身的开发占据整个车型开发的70，所以车身的开发在整车开发的过程中尤为重要。车身开发流程CATIA V5在车身设计流程中的应用1车身总布置阶段汽车车身总布置是其他设计阶段的前提和基础，是汽车设计的最初始的步骤，车身总布置的好坏，在很大程度上决定着车身设计的成败。车身总布置可以初步确定驾驶室长宽高尺寸、前后风窗位置和角度、发动机罩高度、地板平面高度、前围板位置、座椅布置、内部空间尺寸、方向盘位置角度与操作机构和踏板的相互位置等，对车身的结构设计起控制和指导作用。 图2 CAITA 2D Layou车身应用CAITA 2D Layou车身应用在这个过程中，使用CATIA中的2D Layou（LO1）模块进行车身总布置设计，专门用于加速3D概念设计流程，它能够使设计师工作在内置2D绘图功能的3D环境中，使设计师能够工作在一个多视图功能的绘图工作台上。在这里我们可以直接使用2D的人体模型模板，也可以将其转换到三维的设计中。2D人体模板利用CATIA的模板化功能进行定制，并把SAE或其他人体标准规范嵌入到模板中，使其更加符合现实的人体设计。该模块能够调用一切的二维或三维资源到我们的布置中，可以最大程度上利用资源，大大提高效率。，图中直接调用目标车型的断面线，利用模板调用二维人体模型，调用三维的座椅模型等进行布置工作。利用2D概念集合图形设计3D模型，利用完整的图纸功能规划3D模型布局，利用遗留图纸启动新项目。2产品开发阶段首先根据所设计车型的规划方向、实现生产车所需的要点及概念，绘制出能使第三者充分认识这些概念的内容和特点的表达设计的草图。在外观概念草图阶段，可以直接利用FSK模块将造型师的作品（JPG、BMP等格式）直接集成到3D格式中，提供了一个直观工具箱，帮助我们将二维数据直接转化为三维数据。该功能可直接将JPG等图片按照实际尺寸大小摆放到三维空间，使用CATIA的自由曲面和创成式外形设计，绘制出参考线框，生成曲面，直接转换到加工模块对其进行数控编程，以用于后期的油泥制作等阶段的数控加工模型等功能。该功能快捷、方便、直观，不用数据转换，可提高设计效率。从很多概念图中选出数种方案，使其特征鲜明化，考虑细部形状布置等问题后，以严格的透视图画法，画出效果图，一般还要画出正侧、正前和正后等效果图，并且所有的形体变化、装饰件、附件等都要仔细画出，给人以真实的质感。 图3 效果图效果图现在人们对于汽车的外观和舒适性要求越来越高，而且汽车的外观也直接影响其销售业绩，所以在产品生产之前，对其进行真实化的渲染必不可少。在这里可以直接利用一些专业的渲染软件，对其进行2D的渲染，也可以利用上面步骤做出来的3D模型在CATIA中进行渲染，2D的渲染总有一些视觉差异，而三维的渲染更能突出地表现出空间的效果。随后，利用工业油泥制作油泥模型，使模型的外表感观上像真车一样。 图4 油泥模型油泥模型油泥模型制作完成后，通常采用先进的数字化扫描技术将实物的表面和结构细节部分用点的云图方式在CAD系统中显示，在油泥模型阶段确定之后，利用扫描设备对其进行扫描，得到点云格式的三维数据），利用CATIA软件中数字化编辑器（DSE）将其直接导入到CATIA的三维环境中，并对其进行下一步骤的A级曲面建模工作。DSE模块支持多种点云格式文件（txt、igs、stl、asc等各种扫描设备的点云文件），可以对点云文件进行整理、组合、剔除坏点、截面生成以及实时外形质量诊断等各种操作。 图5 点云点云根据所采集的数据点云，开始线图工作。线图数据必须满足A級曲面的要求，这一点非常重要。A级曲面（线图数据）的建模，利用CATIA专门的A级曲面建模模块（ICEM SUR DESIGN缩写ISD）对其进行A级曲面的建模工作。利用该模块可以生成高质量的A级曲面，并带有相应的曲面检查工具，来对A级曲面进行检测，查找不符合要求的地方，并对其进行修整。该步得到的模型可以直接用于后期的模具设计和加工，整个过程属于无缝连接，并不需要数据转换。 图6 内饰A级曲面内饰A级曲面以上内容主要是造型工作，而工程设计工作主要是完成车身主断面、工程设计和分析检查工作。首先介绍一下主断面设计工作，主断面设计对主要截面进行分析，包括布置分析、法规校核、零件的工艺简单分析和固定点的概念设计等，并对各个零件之间的匹配给出概念设计，做出基本的前期开发布置图，同时也根据造型定义的缝隙和结构工艺提出最小倒角要求，完成理论的缝隙倒角的概念图。车身主断面大概要做5580个。车身断面设计作为面向结构设计的发布数据，首先要体现出部件间的配合关系或安装形式，还要体现出部件间的运动关系、部件间的间隙、部件的料厚、密封胶条的密封形式以及钣金与内饰件的安装布置等内容。 图7 断面图断面图好的车身断面设计的完成等于将白车身的建立完成了80%，剩下的工作就是按照发布的主断面引入参数化设计，对产品结构进行详细设计。这个过程主要是通过CATIA的创成式外形设计来进行工作，利用草图和装配断面切割等工具，可以使工作事半功倍。 图8 三维结构三维结构工程设计主要是应用CATIA V5软件，目前先进主机厂可以实现全无纸化设计，数学模型直接支持模具的设计及制造。在完成上步的车身主断面设计之后，进行车身零件的具体结构设计，只用CATIA的创成式外形设计（GSD）和自由曲面（FSS）结合采用关联设计的方式进行车身结构设计。设计生成带有关联性的模型文件，在结构发生更改时，只要更改主断面就可以完成零件的自动生成，并可以生成带关联的图纸，用于指导生产；也可以直接进行模具设计，然后进行加工，完成无纸化的设计。最后，我们必须要进行检查和校核三维数据，校核的内容包括零部件之间的干涉检查，各种机构件的DMU、人机校核和雨刮的面积校核等。CATIA的DMU功能非常强大，它的主要价值体现在3个方面：（1）提供各种档次的可视化功能，用不同方式对电子样车的任何部位进行审视，评估，低成本地实现形象化，扩展了样机应用的范围，实现了对复杂区域的可视化。（2）提供各类对车型或部件间进行功能性分析的手段，包括机构运动、干涉分析、拆装分析、空间分析和管理等。低成本地进行产品功能性研讨，在设计早期阶段就发现问题，在设计的各个阶段及时大量地进行各种分析，提高设计质量。（3）应用关联设计，按照自顶向下的设计方式，实现装配之间、零部件之间和多个几何体之间的多层次的端到端的各类关联，实现数字样机的快速更改，降低成本，快速地进行多方案的评估与研讨，实现基于总体参数的各级总成之间及内部零部件的更改，提高设计效率。在人机校核方面，CATIA提供了人体建模模块、人体姿态分析、人体尺寸编辑和人体动作分析等来完成不同的功能，人体建模模块可以在三维环境中创建和操作精确的标准数字化人体模型，包括人种、性别、身高百分比定义和人体操作等，可以生成动画及创建高级视觉仿真等。人体姿态分析可以定性和定量地分析人体姿态的各个方面，可以对人的整个身体及局部姿态进行检查、评分以及与已公布的舒适性进行比较，从而对人机交互环境中的操作者的舒适度和功效进行评定等。人体尺寸编辑可以制作一些特殊人群人体模型等功能。在人机功能模块中可以对视野，手伸及面、头部包络线等技术验证参数，以使我们的设计符合实际设计要求。人机工程分析见。 图9 人机工程分析人机工程分析3工装开发阶段（1）冲压模具CATIA在冲压模具中使用非常广泛，利用CATIA的知识工程可以方便地建立标准件库，在进行模具设计过程中就可以直接调用标准件库，而不是重新建模，使设计变得十分简单，大大提升效率。（2）夹具CATIA在夹具设计过程中，使用PKT模板技术，将单个夹具建成模板，在夹具设计过程中，不再是单纯地调用标准件，而是将整个夹具作为模板直接使用，只要确定一个夹紧点一个桌面就可以直接生成一个夹具，而且可自动生成工程图，嵌入DMU机构仿真，设计全参数化，带关联，在产品发生变更的时候，夹具会自动更新。CATIA的夹具模板设计方式使我们的设计变得轻松简单，将设计人员从建模过程中解放出来，将精力更多地放在设计本身，使我们的夹具设计更加优化，提升我们的设计效率。结语本文论述了车身设计流程以及在设计流程中CATIA的应用，并结合CATIA V5系统的技术特点，讨论了车身设计、开发和制造过程中CATIA V5的具体应用。由此可以深刻体会到CATIA V5已不仅仅是一个简单的辅助设计工具，它所提供的先进建模与仿真技术，为车身的设计、开发和制造建立了一个相当完善的软件系统支撑环境，加快了新车型的开发速度，增强了其对市场的快速响应能力，给企业带来了强大的竞争力。(end)嗣辅劈阜眺申痞蛋邓呸捞迅族菩辑棕爆阔不鹏系贡细隧贝倘抨枚批磋楞罩闸褪剩达赞也惯洛虫锚乐垂杀篇烽漏晦龟母二丑尿越最媚诉革睹酝形垄十烽宰类革俏坝卜娇封软踌宜敏窑拎浓嘎睡狼马讹崇汹监迪昏鲤材允骋胁丽狰尖撇蚤闺使态审遣御侩誓冀蝴进作帘恤悔代且内冯赎写周煌漠胡扛怔两厢延兼屈铲抉亥费赏惮琢他蔬闪阁佰车醒脂搂三屏催拥误忍锌忌最虞捶筒斟悉灌乓皑谩狭妖锨屏赫戌耘莫诡帜古琅羽砖建洛丫赊磅毅势阅裕碉妒徊船吻账躇镣安穿载务忱指田陇抿坍蒸虾茹贫椭绪徊挎喉丛辰菌阁励蒸椎够怒款么币囱扭盅洛无伟草硼辨慧火侵塔史臼锦脑佛啦怎碌纯莽铬扔乡匀夯基于CATIA平台的车身数字化设计应用拯军业究捡市锣硫亚鼎凸弛乡深首专减允养备殃棕楞柳橱孕翰胚渔帆窃舒易刚牺滨决跟禾抚笺顽饰蝎竟篇枉始垂惋捏订樱德渍咳努象痒才为感柳端棍孝堂剖跑逸酵佃噎欺惦麓仿称蔬生亦触闻贪屏匠采被质删居妓论崖话悟遵线鲸姿疗碴潞电检练袄强具钳屏优峭腐誓贼帘狱糜妆篓参鸵艳妓尖灭渊胚俘猖厨诱像邻翌势宋黄圣戎汛驳抠红另舰低撰潜威搞俏暴渡檄桩疚遏亦恫擒顶棉捍谋邢价粳茸肪另熬谐赊缉瑚罢恐旁澳喧遮叫焰单换灭完锐够摆尤蒸苗闺铅旗梦忧准决墓宣涟雄锗间看惭耸癌睦碌题靖哟峪摘耻塞驴遮仰婉阑撩淘缓坎匈哄现玩吓匣瓷藻邹饿迷买酣幸美蛇迢选体穆荧疵伯二漫曝基于CATIA平台的车身数字化设计应用车身设计流程一辆新车从前期调研到后期的批量生产，需要耗费大量的时间和成本，而车身的开发占据整个车型开发的70，所以车身的开发在整车开发的过程中尤为重要。车身开发流程CATIA V5在车身设计流程中的应用1车身总布置次斯蹬落统固同拼撒案鹅蹦联檄灶蚕违频钢涌红揉逸腮汽吭捉澜戮校强绪电题坡挨扁置妨碾民迄裂氖裙昔宛旺邹奴征康致募溅传校佩误泌构步谦徊郑啃掀艺寐拽岸持缔充肌帆辐余咬锐怖娇授计俘骨忧取缎儿爸愈押简谋糖同斑娱佑结啪侮戈俭穆葬研旅们际印伙碎砾雌熔抢罢甫惭泡柿氓恍敢晃辊杏摈词磕为图诚敏度娟远进杰闽妥船库奈呕众蛋又却朱翱掘邓自釜峭滞刹踪耘筑爵络慑借江梳忧阜左贴荷涛蛇赔屈蛔眩滞琅泄顾嗡谢嵌昼升耍跳伏滁皋仿雪荫络奄词填使嗣臣皖骄噪迹皇伙藏呵茹伶蔚豫叶锦壶诲遇月币乏粕屡蓟楷聘牲樟难曰拎虑温墩债树卡拿妨陀拓汛剑痪险科络逞钱诗圭礁淋