CATIA V5软件在客车车身数字化设计上的应用

蒋勇，张潘

（金龙汽车（西安）有限公司，陕西 西安 710119）

前言

随着现代 CAD软件技术的发展，从事客车结构设计的设计人员早已淘汰了手工绘图的图板，全面转向 CAD的二维绘图时代，从而明显降低设计成本，缩短设计、生产准备周期，减少工作 强度，浓缩和提炼优秀的设计经验，提高了产品的设计水平，因而二维 CAD得到了广泛的应用。但是二维 CAD在处理复杂的投影线生成、曲面造型、整车装配分析、机构运动关系分析、结构强度等很多方面，有着先天性的不走。三维CAD即可解决二维CAD的这些方面的障碍。Catia软件在曲面造型方面具有独特的优势，因而广泛应用于航天、汽车等行业的复杂曲面造型设计中。汽车产品设计中很大部分零部件是由一系列复杂的空间曲面构成的，这种连接既要满足零件功能、结构的要求，有要光滑过渡，达到平顺、和谐的效果。CATIA软件的曲面造型技术为这类零部件的设计提供了先进、方便、快捷的手段，是汽车的设计更趋完美，设计周期越来越短，极大地提高了汽车开发效率。

1 车身三维数字化设计方法及流程

客车车身三维数字化设计是指运用三维设计软件对客车车身包括前后围、骨架、内外蒙皮、风窗、车门以及车身附件进行三维数字化建模，是进行工程分析和计算机辅助制造的基础。

图1 客车车身三维数字化设计流程

客车车身数字化一般流程为：首先在客车产品规范提出的产品参数基础上，进行简单的车身总布置设计，建立车身三视图；在此基础上进行车身前后围及侧围造型设计，最后利用CATIA软件的三维数字化建模功能进行车身结构设计。具体流程如图1所示。

（1）产品参数基础上进行车身总布置设计，确定车型的基本参数：总长、总宽、总高、轴距、轮距、离地间隙、接近角、离去角及车门形状、位置等基本设计数据和车型的设计要求，勾勒出车身的外轮廓线，建立车身三视图。

（2）车身外cas设计。通过绘制整车效果图和车身总布置三视图，进行车身外cas设计。

（3）整车DTS设计。在三维造型曲面上确定各部件交接位置及覆盖件边界。

（4）骨架总成设计。在造型曲面及蒙皮总成提取骨架构造线，进行骨架总成设计。

（5）通过制定的内饰方案及骨架总成的基础上进行内饰总成设计。在造型面和分解现的基础上对车窗、车门、蒙皮以及其他附件等进行详细的结构设计。

2 catia V5在车身设计中的应用

2.1 某车身三维曲面数字化建模

根据车身表面构造曲线的拟合方式，在CATIA环境下建立如图3所示的曲线模型，前围的造型依赖于这些曲线，由构造曲线可以扫略出前围三维造型（图2）。

图2 前围三维造型设计

在具体设计时，可以将每根构造曲线切割成线段，以方便造型。主要造型面有三个曲面片组成，每部分从左到右曲率都是连续的，其中，1区即前风挡玻璃上部造型面与顶盖连续；2区包括前风窗玻璃及外覆盖件；3区包括车灯、左右灯板、前中门等部分。由于此结构外形曲线与蒙皮都是一致的，在设计时，把此部分看成一个整体，之后再确定分封位置，进而对风窗玻璃、侧窗进行设计。

2.2 分缝线及覆盖件边界的确定

分缝线和覆盖件边界主要包括前风窗玻璃、侧风窗玻璃和车门、车灯等分界，以前风窗玻璃为例，首先在侧围与顶盖的外形曲线投影到预先确定的一个平面上，该平面与前围正对平面平行。为满足造型需求，将侧围投影线向内平移一定距离，将顶盖投影曲线向下平移，根据造型确定前风窗下边界曲线，此时已经形成一个封闭曲线，最后将平面内的封闭曲线投影至前围造型曲面上，通过切割边得到了前风窗与周边覆盖件的分界线了。

2.3 骨架总成设计

根据前围曲面造型、侧围外蒙皮的位置进行骨架总成设计。具体方法是从蒙皮上用提取命令，提取所要生成钢管的引导线，然后由蒙皮向内移动适当的距离，生成立柱中心引导线，然后通过立柱断面扫略而成立柱形状，进而来完成整个骨架总成。图3所示为骨架总成。

图3 车身骨架总成

2.4 内外饰件及其余附近设计

在造型面和分界线的基础上对各部件进行设计。如根据骨架总成设计内饰、风道、前后顶灯，最后把六大片组成一个整体，如图4所示。

图4 车身造型

3 结束语

三维 CAD平台为国内客车企业提供了一个全新的设计平台，采用全数字化设计，CATIA可以提供多模型链接的工作环境及混合建模方式，总体设计人员只要将基本的结构尺寸发放出去，设计组其他成员便可以开始工作，即可以协同工作，又不相互牵连。由于模型之间的相互连接性，使得上游设计结构可以作为下游的参考，同时，上游对设计的改动通过刷新可以直接体现到下游设计中，这样从技术上提供了并行设计环境，从而使得并行设计思想在客车车身数字化设计中得到实现，将极大地提高了设计效率，提升了产品品质，降低制造成本，提高企业竞争力。

[1] 周正涛.客车车身覆盖件的设计与制造[M].北京:机械工业出版社,1998.

[2] 谷正气,樊碧吾.客车车身几何建模的应用研究[J].湖南大学学报,1999.