為了提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和一次設(shè)計(jì)成功率、降低設(shè)計(jì)成本、減少由設(shè)計(jì)錯(cuò)誤引起的設(shè)計(jì)變更，鄭州宇通客車股份有限公司引進(jìn)了CATIA完成某車型的電子樣車設(shè)計(jì)，在底盤設(shè)計(jì)上首次探討并采用了主模型設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和DMU等關(guān)鍵技術(shù)，完成了自制底盤的車架、懸架、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置等模型的設(shè)計(jì)工作，也充分體現(xiàn)了CATIA V5作為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用價(jià)值。
一、概述
國(guó)內(nèi)二維甩圖板的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)，在現(xiàn)有勞動(dòng)密集型的企業(yè)中確實(shí)為企業(yè)增加了不少利潤(rùn)，也加快了產(chǎn)品開發(fā)的速度，但在產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的驗(yàn)證、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理性等方面仍需要依賴多次的新產(chǎn)品實(shí)物試制，設(shè)計(jì)一次成功率不夠理想。
經(jīng)過一年半的調(diào)研，公司決定與西安江達(dá)科技/IBM PLM部門合作，以CATIA作為技術(shù)手段提升的平臺(tái)，以某車型的項(xiàng)目開發(fā)為起點(diǎn)，共同完成電子樣車的設(shè)計(jì)任務(wù)，旨在為其在公司的下一步推行打下良好的基礎(chǔ)，同時(shí)培養(yǎng)一批CATIA技術(shù)應(yīng)用骨干。
在電子樣車的底盤設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)底盤的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，著重理清了設(shè)計(jì)流程，決定采用主模型設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)以及DMU的導(dǎo)航及空間分析等技術(shù)完成底盤的電子樣車設(shè)計(jì)。
二、關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)
1.底盤主模型的建立
應(yīng)用CATIA進(jìn)行底盤的主模型設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮車架的結(jié)構(gòu)形式、發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤各總成的布置、懸架的結(jié)構(gòu)形式等，確定汽車的主要尺寸和參數(shù)，以及各總成之間是否干涉、是否容易安裝及維修等。
簡(jiǎn)單地說，主模型就是由一些簡(jiǎn)單的點(diǎn)、線、面組成的一個(gè)模型的骨架或軀干，在整個(gè)底盤各總成的建模過程中，僅是引用了主模型中的某些點(diǎn)、線、面作為各總成建模時(shí)的參考元素。當(dāng)然這里的“引用”可以采用Publish（發(fā)布）或者采用元素級(jí)拷貝Link的關(guān)系來實(shí)行。
在建立底盤主模型的過程中，需要考慮以下三點(diǎn)：
(1)主模型的簡(jiǎn)化
主模型所能控制的點(diǎn)、線、面等元素要越少越好，這樣有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的變型設(shè)計(jì)。如在底盤設(shè)計(jì)中，通過更改前懸、后懸以及軸距等參數(shù)可實(shí)現(xiàn)底盤整體的參數(shù)化，達(dá)到實(shí)現(xiàn)開發(fā)新底盤的要求。
(2)主模型的管理
在建立主模型時(shí)，會(huì)生成許多點(diǎn)、線、面。如果不對(duì)樹進(jìn)行組織和管理，這些元素在樹上的位置一定是很亂的。如果這樣，后面的總成或零部件設(shè)計(jì)對(duì)這些元素的引用也很容易亂，主模型元素的維護(hù)也將是件令人頭疼的事情。
因此，在主模型建立的過程中，對(duì)一些關(guān)鍵點(diǎn)、線、面要有條理地把它們存放在不同的Open Body下，并將Open Body根據(jù)其特定的含義命名。
例如，對(duì)車架設(shè)計(jì)，其主模型在建立的過程中，先后使用了主要參考面、前段總成參考架構(gòu)、后段總成參考架構(gòu)和中段總成參考架構(gòu)等多個(gè)Open Body。
(3)底盤各總成間的元素及引用
底盤主模型建立以后，各大總成引用主模型上的元素時(shí)必須要引用對(duì)自己本身至關(guān)重要的元素，在引用元素的基礎(chǔ)上通過，引用的元素建立各總成自己的子模型。
例如，通過引用底盤主模型上的絕對(duì)原點(diǎn)、三個(gè)坐標(biāo)平面、前橋中心面、后橋中心面，并以這些元素為參考擴(kuò)充可建立車架的子模型。在車架子模型建立后，接著建立車架上的各總成，如前后段車架、各總成橫梁、主桁架總成，邊橫梁總成等子模型架構(gòu)，這樣才能實(shí)現(xiàn)車架結(jié)構(gòu)的整體預(yù)裝配。
2.結(jié)構(gòu)型材庫的建立
車架是底盤的基礎(chǔ)，因此在考慮底盤的配置參數(shù)時(shí)必須要考慮車架的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。由于CATIA結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊的優(yōu)越性，我們?cè)谠O(shè)計(jì)車架時(shí)采用了該模塊與GSD、PDG相結(jié)合的方法。在CATIA的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（SR1）模塊里，所有的型材庫不能滿足公司原有的型材標(biāo)準(zhǔn)要求，因此在設(shè)計(jì)前必須建立企業(yè)自己的型材庫。
建立結(jié)構(gòu)型材庫的一般步驟為：
(1)用Sketcher建立某一型材的斷面圖，在建斷面圖時(shí)，要考慮模型的參數(shù)化建立和驅(qū)動(dòng)，然后創(chuàng)建設(shè)計(jì)表格（Design Table）。
(2)更改設(shè)計(jì)表格（Design Table），添加Part Family下的一些組件特征和參數(shù)；
(3)打開Catalog Editor（庫編輯器），建立企業(yè)自己的庫文件。
(4)更改結(jié)構(gòu)文件，找到安裝路徑為\startup\EquipmentAndSystems\ ProjectData文件夾里的Project文件，修改Sections Catalog和Structure Sections Path路徑，將其指定為上面剛建的Catalog庫文件和SectionPart文件的相關(guān)路徑；
(5)更改環(huán)境設(shè)置路徑，利用CATIA環(huán)境編輯器，按紅框標(biāo)注進(jìn)行編輯修改；
(6)在SR1模塊下進(jìn)入Tools\ Project Management后，指定剛才修改的Project文件就可以直接使用自定義的型材庫了。
3.車架、懸架、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置模型的建立
如上所述，在建立車架的子模型后，考慮到該車型車架的特定結(jié)構(gòu)，我們采用SR1模塊來設(shè)計(jì)車架。該車架采用三段式結(jié)構(gòu)：中段設(shè)計(jì)為桁架結(jié)構(gòu)，前、后段采用槽形斷面梁結(jié)構(gòu)。根據(jù)車架自身的特點(diǎn)，在建模時(shí)將車架總成分為前、后段總成和中段總成，每個(gè)總成的子模型從車架子模型中引用元素并擴(kuò)充而成。建模時(shí)可先建立車架的結(jié)構(gòu)，然后再擴(kuò)充各總成，直到形成完整的車架模型。
建立前后懸架的子模型架構(gòu)時(shí)需要引用主模型的前橋中心面、車架左右大梁外側(cè)面和大梁上平面等參考元素，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生懸架的子模型。
發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)由于其自身的獨(dú)特性，所以建立其子模型比較復(fù)雜。但它一樣是引用車架子模型中的左后、右后縱梁外側(cè)面和后橋中心面作為自己的關(guān)鍵元素，在此基礎(chǔ)上通過復(fù)雜的GSD曲面架構(gòu)自己的子模型。這樣，在建立發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)各零件及總成時(shí)，通過其子模型架構(gòu)可以很方便地實(shí)現(xiàn)約束限制。
這樣，通過裝配設(shè)計(jì)（Assembly Design）模塊完成各總成的預(yù)裝配，就可以建立整個(gè)底盤的模型了。底盤的三維模型建立完成后，為了分析底盤各總成、各總成內(nèi)部零件之間有無干涉以及零部件安裝和維修是否方便，我們可以利用CATIA V5的DMU Space Analysis進(jìn)行DMU校驗(yàn)。它可以進(jìn)行碰撞、間隙及接觸等干涉檢查計(jì)算，并得到更為復(fù)雜和詳盡的分析結(jié)果，從而反過來修整底盤主模型。
三、結(jié)束語
我們?cè)?/SPAN>CATIA V5平臺(tái)上完成了對(duì)某車型底盤的開發(fā)。通過CATIA V5的Catalog Editor（庫編輯器）建立了企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)型材庫，極大地縮短了柵格、網(wǎng)格式零部件設(shè)計(jì)時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)效率。同時(shí)，在主模型的概念上進(jìn)行了一些有價(jià)值的探索，建立了該車型底盤的主模型，并在主模型的基礎(chǔ)上利用CATIA V5的SR1、GSD和PDG等模塊完成了該底盤的車架設(shè)計(jì)、懸架設(shè)計(jì)以及發(fā)動(dòng)機(jī)懸置設(shè)計(jì)，建立了底盤的三維模型。所有這些都為以后的整車設(shè)計(jì)提供了極好的借鑒。
（轉(zhuǎn)載）
