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基于CATIA V5的DMU技术在汽车零部件开发中的应用

2008/8/1    来源:e-works    作者:胡献宇  杜正伟      
关键字:CATIA V5  DMU  汽车零部件开发  
本文介绍了DMU(电子样机)的主要功能,并以一款车的空调出风口的开发为例介绍CATIA V5 DMU技术在汽车零部件开发中的应用。
    DMU是电子样机(Digital Mock-Up)的简称,是对产品的真实化计算机模拟,满足各种各样的功能,提供用于工程设计、加工制造、产品拆装维护的模拟环境;是支持产品和流程、信息传递、决策制定的公共平台;覆盖产品从概念设计到维护服务的整个生命周期。 DMU技术主要是指在计算机平台上,通过三维CAD/CAE/CAM软件,建立完整的产品数字化样机,组成电子化样机的每个部件除了准确定义三维几何图形外,还赋有相互间的装配关系、技术关联、工艺、公差、人力资源、材料、制造资源、成本等信息,电子样机应具有从产品设计、制造到产品维护各阶段所需的所有功能,为产品和流程开发以及从产品概念设计到产品维护整个产品生命周期的信息交流和决策提供一个平台。电子样机技术使人们在工程决策和过程决策的协同工作时,能够对任何复杂的模型进行内部观察、漫游、检查和模拟。
   
    DMU主要有以下功能和特点:
   
    (1)与CAX系统完全集成,并以"上下关联的设计"方式作业。
    (2)提供强大的可视化手段,除了虚拟显示和多种浏览功能,还集成了DMU漫游和截面透视等先进手段。
    (3)具备各种功能性检测手段,如安装/拆卸、机构运动、干涉检查、截面扫描等。
    (4)具有产品结构的配置和信息交流功能。由于电子样机(DMU)技术加强了设计过程中最为关键的空间和尺寸控制之间的集成,在产品开发过程中不断对电子样机进行验证,大部分的设计错误都能被发现或避免,从而大大减少实物样机的制作与验证。
   
    以下简要介绍一下CATIA V5 DMU的主要功能并以一款车的空调出风的开发为例简述CATIA V5中DMU技术在汽车零部件开发中的应用
   
    一、CATIA V5 DMU功能的主要模块
   
    1.电子样机漫游(DMN:CATIA DMU Navigator)
   
    电子样机漫游使设计人员可以通过最优化的观察、漫游和交流功能实现高级协同的DMU检查、打包和预装配等。
   
    2.电子样机优化 (DMO:CATIA DMU Optimizer)
   
    电子样机优化能够生成零件或装配件的几何描述替代体,以减少模型数据量,或更好地满足特定应用的特殊要求。如保护知识产权等。
   
    3.电子样机装配模拟 FIT:CATIA DMU Fitting Simulator)
   
    电子样机装配模拟用来定义、模拟和分析装配过程和拆卸过程,通过模拟维护修理过程的可行性(安装/拆卸)来校验原始设计的合理性。
   
    4.电子样机运动机构模拟 (KIN:CATIA DMU Kinematics Simulator)
   
    通过调用大量已有的多个种类的运动副或者通过自动转换机械装配约束条件而产生的运动副,对任何规模的电子样机进行运动机构定义。通过运动干涉检验和校核最小间隙来进行机构运动分析。
   
    5.电子样机空间分析(SPA:CATIA DMU Space Analysis)
   
    电子样机空间分析设计使用先进的干涉检查与分析工具、高级的断面分析工具、测量工具、距离分析工具和3维几何对比工具等进行最佳的DMU校验。
   
     二、汽车空调出风口的DMU应用
   
    1、首先使用运动机构模拟模块KIN对出风口的机构运动进行仿真
   
    1.1使用CATIA其它模块设计好出风口的相关部件,并调入装配环境中,首先对整个机构进行分析,对机构运动的过程心中有数,然后再根据各零件之间的运动关系使用运动机构模拟模块KIN中的运动副命令添加相应的运动副
   


    1.2经分析,该机构是上、下各页片通过连接件分别绕外围固定框转动,然后再通过中间的拨擦件进行联动。首先对上、下页片分别添加旋转动运动副,并对中间拨擦件相对于上页片添加棱柱副,对中间的下页片添加点面运动副,然后对上页片的转动副和下页片的转动副分别添加两个-45°至45°的角度驱动命令,这样整个机构就可以进行仿真模拟了
   


    1.3产品设计中空间尺寸非常重要,要保证所设计的产品在运动过程中对其它零件不发生干涉,KIN模块通过运动中的传感器功能可以对运动过程进行干涉检查,如下图,红色表示运动过程中有干涉,需对零件尺寸进行重新审定
   


    2、使用DMU中的空间分析模块SPA对部件的空间尺寸进行检查,
   
    2.1我们使用SPA模块中的碰撞检查命令(Check Clash)对部件这间所有模块进行碰撞检查,预览窗口中红色部分表示干涉,黄色部分表示接触
   


    2.2使用剖截面命令对部件进行剖切,对剖面尺寸进行检查
   

 


    结束语
   
    汽车零部件虽然没有整车那样复杂,但使用CATIA V5中的DMU功能同样帮助工程师快速解决零部件设计中最为关键的空间尺寸,运动干涉等问题,无疑可以减少产品的开发成本,提高开发效率。
责任编辑:童伟
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