基于CATIA的板金有序参数化设计

摘 要：车身板金零件的正向设计，是一个反复优化方案的过程，正常情况下，70%的时间和精力花费在后期修改优化过程中。为此，基于CATIA的三维参数化建模，针对板金零件的设计思路进行了研究，结合车身结构设计工作，总结出一种思维清晰、修改方便、容易掌握的设计方法。下面将对板金有序参数化设计方法进行详细阐述。

关键词：CATIA 板金 有序 参数化

中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（c）-0083-02

车身板金件，从设计到投产，有多种方案且不断优化，这些方案需要在不同时期不断切换、更改或融合，对于一个工程师来说，能够及时准确的完成数据，就是效率、就是产品的生命！

1 设计思路

板金的设计就是做好零件表面。零件表面都是由基本平面和（或）曲面构成：点动成线，线动成面，面连成体。即零件表面设计时，要控制好点、线、面，按一定的规则保留相互之间的参数关系。

2 建模规则

2.1 草绘

草绘在border的基本平面上，特殊情况下可新建平面再草绘，草绘要求完全约束且只能用border的元素作为约束条件。

2.2 倒角

若无变半径等特殊倒角要求最好采用面-面倒角命令，倒角命名规则可以按照其逻辑关系也可按照其功能命名，方便后续修改查找。

2.3 修边

在Final Part中创建Cutting Line特征。修边面是一相切连续的曲面，且曲面可由参数驱动。

2.4 切孔

在Final Part中创建Hole Feature特征。创建全约束的草图，拉伸出孔特征。

2.5 其它

有序参数化建模是一个有序建模过程，在建模过程中要打开Keep Mode功能。

3 常用模版

模版主要是为了让大家养成一定的习惯，常用特征放在固定的位置，方便不同工程师修改数据。常用模版结构树见图1。

（1）Part Number由各主机厂根据国标或实际情况定义，一般由数字或字母组成。（2）Part Body存放板金加厚特征。（3）Control由Border和Sketches两部分组成。Border由一个坐标点和九个平面组成，控制绘图区域；Sketches由（零件坐标下）X、Y、Z三个基本平面上预设的草绘约束（如：X草绘由Border中与X平面垂直的6个平面相交形成的一个“田”字形线框）。（4）External Reference存放外部参考曲面，仅用于过程数据。外部参考曲面不能与其他几何图集中几何元素存在参数关系。（5）Input Data存放与设计有关的周边零件，命名需要带零件号、零件名、日期；（如图1）。（6）Main Sections存放结构主要特征断面，指导概念设计，不能与其它几何图形集中元素有参数关系。（7）Part Definitions由Wireframe、Basic Surface和Main Body Final Operations组成。Wireframe存放构成零件的相关点、线的几何图集、Basic Surface存放零件主体曲面、Main Body Final Operations存放构成零件的局部特征，其中包括翻边，焊接曲面，功能凸台以及加强筋等。（8）Final Part由Edge Fillet、Hole Feature、Cutting Line、Finished Model和Tooling Info组成。Edge Fillet存放Part Definitions中各曲面之间的连接倒角特征；Hole Feature存放零件需要开孔的特征；Cutting Line存放切边用特征；Finished Model存放上述三种特征综合的过程及最终零件曲面；Tooling Info用线条指示零件曲面加厚方向。（9）EXPORT存放零件带参数的抽取面，作为其它零件设计输入（如焊接边、对称件等）并自动映射更新。

4 应用案例

拿前围板（见图2）的全参建模流程为例进行说明。双击Keep Mode命令，保持常开。首先需要分析前围板构成的基本曲面，其中有前端、下端和左右轮罩四个主体面，另外就是焊接边、安装特征面，最后再开孔、切边、加厚。

4.1 调入约束

根据轮胎包络、三踏板、空调和动力总成等约束确定前围板在整车中的位置，设定Border中的参考元素。需要TOP、DOWN、REAR、FRONT、INNER、OUTER六个平面形成一个立方体，绘制前围板的特征不能超出立方体的范围。

4.2 绘制主体面

（1）应用Sketches、Extrude、Sweep、Fillet，得到Front side main surface和Down main surface主体面。

（2）应用Extract、Parallel、Split等，得到左右轮罩面。

（3）绘制好的四个主体面，并行存放于Basic surface。

4.3 绘制功能面

4.3.1 焊接边

应用Sketches、Offset、Intersect等，得到焊接边。

4.3.2 安装特征和辅助特征

前围板上需要安装的零件已经存放在Input data，每个安装零件需要一个独立的特征面。为了增加零件刚度，需要增加一定的辅助特征，如加强筋、过渡面。

4.4 完善特征

针对4.2节和4.3节中所完成的曲面，利用Fillet、Trim、Edge Fillet，得到RAW曲面并存放于Edge Fillet文件夹中。

4.5 开孔修边

应用草绘完成此特征。

4.6 零件曲面

在RAW的基础上，开孔、切边后即得零件曲面Final part。经过加厚Final part，即完成零件设计工作。

5 结语

按此方法设计的零件，任何一个曲面特征、孔特征在Edge Fillet之前都是相互独立且可编辑，很大程度地提高了后期零件更改效率。另外需要考虑以下几点。

5.1 零件特征要拆分明确，思路清晰

5.2 每一个特征完成后，都以Inverse命令结束

目的是防止其修改后，面的方向发生变化，影响后面特征更新，另外可随时更换其父项。

5.3 尽量少的使用命令种类

常用的有Sketches（草绘）、Extrude（拉伸）、Sweep（扫描）、Fillet（倒角）、Split（修剪）、，其中Edge Fillet（变倒角），在更新特征后容易出现错误，尽量避免使用。

参考文献

[1]游立明.CATIA V5曲面设计从入门到精通[M].电子工业出版社，2006（7）.

[2]陈靖芯.基于CATIA的三维参数化建模方法及其应用[J].机械设计期刊，2003，8（20）.

[3]张胜兰.CATIA V5在引擎盖逆向造型中的应用[J].制造业自动化期刊，2008，2（30）.