CATIA V5及其在轿车数字化工程中的应用

CATIA V5及其在轿车数字化工程中的应用

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论述了虚拟制造、轿车数字化工程等相关概念，介绍了CATIAV5的发展和技术特点，然后，从轿车整个开发周期的角度阐述了CATIAV5在轿车数字化工程中的应用，包括数字样机、功能虚拟样机、虚拟加工、虚拟生产等，提出了一个基于CATIAV5的轿车数字化工程开发流程。 数字轿车发动机和底盘零部件设计

在对轿车发动机和底盘零部件设计难点仔细研究的基础上，CATIA V5零件设计(PDG：CATIA Part Design)提供了3D机械零件设计的强大的设计工具。应用“"智能实体”的设计思想，广泛使用混合建模、关联特征和灵活的布尔运算相结合的方法，允许设计者灵活使用多种设计手法：可以在设计过程中或设计完成以后，进行参数化处理；可以在可控制关联性的装配环境下进行草图设计和零件设计，在局部3D参数化环境下添加设计约束；由于支持零件的多实体操作，还可以轻松管理零件更改，如进行灵活的设计后期修改操作。此外，PDG图形化的结构树可表示出模型特征的组织层次结构，以便更清晰地了解影响设计更改的因素。设计人员可以对整个特征组进行管理操作，以加快设计更改。

作为PDG的补充，CATIA V5线架与曲面设计(WSF：

CATIA Wireframe and Surface Design)在零件设计的初始阶段，创建上下关联的线架结构特征元素和基本曲面。线架特征元素和基本的曲面特征元素的使用，大大丰富了现有的3D机构零件设计方法。它所采用的基于特征的设计方法提供了高效直观的设计环境，使得曲面和实体混合建模成为可能。

当完成零件设计后，CATIA V5装配设计(ASD：

CATIA Assembly Design)可以帮助设计师用自顶向下(Top-down)或自底向上(Bottom-up)的方法定义和管理多层次的大型装配结构，可真正实现装配设计和单个零件设计之间的并行工程。

通过简单地移动鼠标或选取图标，设计人员就能将零件拖动到或快速移动到指定的装配位置；选择各种形式的机械约束，用来调整零件的位置并建立起约束关系；选择手动或自动的方式进行更新，可以重新排列产品的结构，并进行干涉和缝隙检查；无需复制相同零件或子装配数据，就可以在同一个装配件或不同装配件中重复使用。

建立标准零件或装配件的目录库，爆炸图的自动生成使用对设计的理解非常容易，分析功能可检查是否发生干涉以及是否超过了定义的间隙限制。无论多么复杂的装配，BOM(Bill of Material)表自动生成功能可得到所有零部件的准确信息。柔性子装配功能可以动态地切断产品结构和机械行为之间的联系，这一独特的命令能够在父装配中移动子装配的单独部件，或者管理实例化子部件不同的内部位置 ASD提供的这些高效的工作方式，使得装配设计者可以大幅减少设计时间和提高设计质量。

1.4 数字轿车管路和电子线路设计

1.4.1 管路设计

CATIA V5管路设计(PIP：CATIA Piping Design)提供完整的工具用于创建、修改和分析管路设计，并进行建档和管理，该工具主要用于创建能捕获所有适当设计信息和意图的智能化管路布置，自动放置弯管、弯头、三通和减压阀等标准部件，这种智能化的管路设计功能可使设计人员更高效地实现设计过程并对设计内容进行验证。PIP功能驱动的设计可确保设计意图在任何修改中得到贯彻，与设计规则引擎的集成可实现设计过程的自动化，并可确保企业的标准在整个设计过程中得到很好地贯彻。

1.4.2 电气导线布线设计

CATIA V5电气导线布线设计(EWR：

CATIA Electrical Wire Routing)根据电气信号的功能定义，在数字化样机中进行电缆布局的定义和管理，专门用于电气系统的物理形状设计，允许设计人员在虚拟环境下解决复杂布线问题，同时使链接物理电气系

统与其功能性定义成为可能。针对电缆布线的广泛性，EWR提供了线束的3D设计功能，设计人员可以在虚拟环境特别是在虚拟维护操作过程中随意提取物理电缆的功能性用途。

1.4.3 电气线束安装设计

CATIA V5电气线束安装设计(EHI：

CATIA Electrical Harness Installation)是一个专门用于在3D虚拟环境下进行电气装置物理形状设计的产品，自然地，电气设计从机械设计环境开始，然后二者完全集成。在3D环境和电气装置之间可以很方便地进行关联，也可以很方便地修改。EHI提供了一系列带有几何及电气属性的标准件，可以在机械装配中进行线束设计，因此可以得到完整的包含电气系统的3D电子样机。由于与机械装配的集成，电气线束可以连接在电气设备上，也可以连接在机械部件上。设计人员可以充分享受了电气设计与机械装配完全集成的带来的益处。

1.4.4 电气线束展平设计

CATIA V5电气线束展平设计(EHF：

CATIA Electrical Harness Flattening)可以将EHI创建的3D线束展平，并产生相关的2D工程图，以进行检查和归档。EHF提供了一整套工具来根据位置处理线束的不同线段以得到多种解决方案，允许设计人员根据线段的刚性情况来决定是展开，还是继续保留原始弯曲形状。而EHI所定义的3D机械约束关系仍然保留，因此该线段的弯曲半径和长度仍是被约束的。