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基于CATIA平台的自顶向下参数化车身设计

2014/4/25    来源:万方数据    作者:赵广  杨宏  赫立远      
关键字:自顶向下设计  参数化车身设计  CATIA  
文章针对传统的自底向上的设计方式和建模方法,介绍了自顶向下的设计方式和CATIA参数化的建模方法。造型输入、总布置输入等数据能够在装配顶层中做替换和修改且被向下传播到最底层零件,实现底层零件的快速修改更新;应用父代数据的替换功能,使得零件细节设计工作可以在设计的初期开始,甚至是借用数据库内结构类似的数据。实现了产品的快速设计、快速更改和并行设计,提高了设计效率,节省了开发时间。

前言

    车身产品设计过程是一项复杂的活动。由于各部分零件之间有较强的配合关系,对某一零件的修改往往会影响到许多相关零件的修改;汽车造型设计的过程是一个不断修改不断完善的过程,第一版CAS到最后的A面会有几次变更的过程,造型与最初的构思也会有不一样的地方,甚至大相径庭,这是一种很正常的现象;CAE分析结果和工艺反馈也使得结构设计需要修改。传统的设计过程是先利用三维软件设计好零件,再应用软件的装配功能进行装配,得到设计的产品或部件总成。这限制了设计的可更改性,需要车身结构反复的修改,不断的修改设计将造成零件设计的改动工作量非常巨大,不利于提高设计效率和设计质量。自顶向下的参数化设计方式只需要替换造型面、总布置图、安装硬点等重要数据和修改相关参数,就可以自动或通过少量修改迅速的完成底层零件结构的修改更新,甚至只需要替换数据库内结构类似的数据的输入参数完成零件建模,实现了产品的快速设计、快速更改和并行设计。

1、自顶向下的设计方式

    自顶向下的设计过程,设计是从产品整体的要求出发,在设计的初期就考虑总成中零件的分块关系和零件与零件之间的约束关系,在完成产品的整体概念设计之后,再实现单个零件的详细设计。自项向下的设计已是公认的符合人们思维习惯的设计方式,也是当今CAD软件设计发展的潮流。

    汽车整体按其结构和功能可以分解为若干个子系统,每一个子系统完成一定的功能,子系统和零部件之间的关系是一种树形关系,零件是功能和结构的最基本单元。首先由上游的设计目标转化为造型、总布置图等相关设计要求,这些设计要求通过断面转化到车身设计中,再通过关联传递到零件中,转化为零件的设计需求,为零件设计提供自顶向下的控制。由上级总成对下级零件提出设计要求,下级零件的设计中将上级总成的要求看成是设计输入,建立关联驱动和参数驱动的产品模型,当上级总成对下级零件的要求改变时,下级零件能够根据新的关联和参数自动或通过少量修改迅速的完成更新修改。

    根据上面的分析,要通过CATIA的参数化技术对各个零件进行详细设计,首先是为各个子系统建立一个断面Part,并给断面Part和相关零件Part建立一个Product,方便零件Part关联断面Part内的Publication数据。接下来是对各零件进行具体设计,同时还必须协调各零件之间的约束关系,这样设计出来的零部件才能更好地实现自项向下更新的设计功能,才能为后续改进设计提供保证。

    从功能分解的角度看,自顶向下的设计方法是将汽车车身的设计要求,由上至下,逐层分解到零部件的性能,形成零部件的设计需求。从结构分解的角度看,自顶向下的设计方法是一个自上而下、逐步求精的迭代过程,是一个设计约束不断分解、传播与满足的过程。

    现代的汽车车身设计要求尽可能的加快产品的设计进度,往往采用并行设计的方法。采用了自顶向下的设计方法后,零部件的设计可以看成是一个模块化的、函数化设计。由于总成中零件的概念设计、分块等主要参数都在断面Part中定义,而详细设计在零件Part构建,通过修改断面Part中的输入条件和参数,零件Part会自动或通过少量修改迅速的完成更新,使得零件Part详细设计可以在概念设计完成之前开始实施,甚至可以借用数据库中的已有数据,使产品设计可以并行开展。

    自顶向下是一个设计思想,自顶而下、由整体到局部,一种能够实现后期细化调整以及并行开发的方法。参数的传递则是可以实现这种思想的一种手段,而CATIA的参数化设计方法实现了这个需求。

2、CATIA参数化设计

    CATIA软件提供了一个参数化产品设计的平台,把概念设计与详细设计的变化自始至终的贯穿到整个产品设计过程中,可使工程师实现整个设计过程遵循自项向下的设计方式。

    参数化设计不同于传统的设计,它储存了设计的整个过程,能设计出一组而非单一的在形状和功能上具有相似性的产品模型。

    2.1 软件的设置

    2.1.1 在结构数中显示参数值及公式,如图1所示。

参数值及公式

图1 参数值及公式

    2.1.2 在结构数中显示约束、参数、关联,如图2所示。

约束、参数、关联

图2 约束、参数、关联

    2.1.3 在Product中,带参数进行外部引用,因参数更改较多,建议手动更新。如图3所示。

手动更新

图3 手动更新

    2.1.4 新建所需要的参数

    点击f(x)图标,进入Formula对话框,新建所需要的参数,如图4所示。

新建所需要的参数

图4 新建所需要的参数

责任编辑:程玥
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