本文探討了CATIA與車身設(shè)計相關(guān)內(nèi)容。

　　一汽集團技術(shù)中心的車身開發(fā)一直致力于先進技術(shù)的應(yīng)用，因為只有這樣才能最大程度地發(fā)揮出自身的能力。技術(shù)中心從1994年開始應(yīng)用3D CAD系統(tǒng)(ICEMDDN)，在當時為一汽大眾公司設(shè)計捷達改型項目上得到了很好地應(yīng)用，完成的捷達改型轎車至今仍很受歡迎。技術(shù)中心從1996年開始使用EUCLID，1999年使用CATIA V4。2003年，技術(shù)中心車身部在CATIA V4的基礎(chǔ)上開始引入CATIA V5軟件，得到了達索公司與迅利科技公司的支持與優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

　　CATIA V5的使用

　　基于CATIA V5環(huán)境來進行車身結(jié)構(gòu)開發(fā)有別于以往EUCLID和CATIA V4的環(huán)境，達索公司推出的CATIA V5系統(tǒng)突破了以往結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的模式，更加符合21世紀的創(chuàng)新需要，可以為汽車企業(yè)提供一系列支持產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)的手段。

　　當然，讓設(shè)計師從CATIA V4轉(zhuǎn)變到使用CATIA V5版本顯然是有很大的難度的，這在軟件環(huán)境和內(nèi)核完全不同的情況下尤其突出，而且原有的大量V4數(shù)據(jù)需要花費很多人力進行轉(zhuǎn)化，不然使用CATIA V5無法承接以往的知識積累。為了更好的推廣和使用CATIA V5，車身部成立了CATIA 應(yīng)用推廣小組，該小組在CATIA V5的推廣和使用方面起到了突出作用，是CATIA V5在車身部成功引進和使用的關(guān)鍵因素之一。

　　推廣小組有效地解決了V4轉(zhuǎn)化成V5數(shù)據(jù)過程中遇到的諸多問題，與達索公司的技術(shù)支持人員制定了有針對性的轉(zhuǎn)化規(guī)范，同時開始有計劃地進行實施 ：

　　□ 第一步，一個項目中一個車身總成開發(fā)使用CATIA V5。

　　□ 第二步，一個車身產(chǎn)品開發(fā)項目使用CATIA V5。

　　□ 第三步，所有項目使用CATIA V5。

　　推廣小組在實施中不斷地向設(shè)計人員展示CATIA V5系統(tǒng)的新功能和新設(shè)計理念，設(shè)計人員從逐漸接受到大量使用，歷時半年的時間，CATIA V5在技術(shù)中心車身部項目得到了全面使用。

　　應(yīng)用DMU

　　隨著CAD技術(shù)的飛速發(fā)展，上世紀90年代中期出現(xiàn)了通過CAD技術(shù)建立DMU(Digital Mock-Up，數(shù)字化電子樣機)的新設(shè)計手段。在波音公司應(yīng)用DMU技術(shù)后，國外的汽車行業(yè)也開始應(yīng)用DMU技術(shù)。由于各種產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，物理樣機(PMU)的制造周期和制造成本越來越難以適應(yīng)產(chǎn)品開發(fā)的需求，采用DMU技術(shù)來替代采用PMU進行汽車開發(fā)成為當時國外汽車行業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的特點。

　　在使用虛擬樣機方面，中國汽車行業(yè)與國外起步時間差距不大。近十年來，CAD功能都只是圍繞著如何提高幾何圖形設(shè)計的能力來提高零部件的設(shè)計效率，唯有發(fā)展到CATIA的DMU技術(shù)，CAD的應(yīng)用才開始真正對提高整個車型產(chǎn)品的開發(fā)能力起到根本性的作用。

　　既然已經(jīng)跨越到了CATIA V5平臺，一汽集團技術(shù)中心車身部希望在此基礎(chǔ)上開始應(yīng)用DMU技術(shù)，并通過DMU技術(shù)的深入應(yīng)用，逐步實現(xiàn)用DMU替代采用PMU進行汽車產(chǎn)品的開發(fā)。

　　當然我們也需要清楚的認識到，DMU技術(shù)的應(yīng)用是與我們目前的汽車研發(fā)能力相輔相成的，并不是有了先進的設(shè)計手段就將我們的設(shè)計能力提高到先進水平了。DMU技術(shù)說到底還是一個工具和手段，我們只是通過對DMU技術(shù)的應(yīng)用來使開發(fā)工作變得更有效率和直觀。

　　車身開發(fā)的核心內(nèi)容無非在于兩個方面：一是概念開發(fā)階段控制結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，它包含了流程、規(guī)范以及關(guān)鍵的性能節(jié)點和成熟的結(jié)構(gòu)模板;二是完善的臺架和道路驗證，它包含了有效的試驗方法和對應(yīng)的指標。我們正是在這兩個方面與國外存在著較大差距，而這個差距不是通過引進和拷貝就可以縮小的。DMU技術(shù)的應(yīng)用雖然可以替代采用PMU進行汽車產(chǎn)品的開發(fā)，但為了這種“替代”，我們必須做好目前的試制、試驗等物理驗證，只有完善了“物理實現(xiàn)”，“虛擬實現(xiàn)”才能成為可能，只有這樣我們才能在研發(fā)道路上做到“快步小跑不丟步”。

　　正是技術(shù)中心車身部與達索公司在認識上高度統(tǒng)一，才不斷在DMU技術(shù)應(yīng)用上取得成果：

　　1、在可視化方面突破了對三維數(shù)據(jù)進行檢查的傳統(tǒng)手段，這里傳統(tǒng)檢查手段是指設(shè)計者使用眼睛觀察裝配后總成的三維數(shù)據(jù)以及車身斷面。

　　現(xiàn)在，隨著DMU技術(shù)的深入，可視化在以前的基礎(chǔ)上增加了渲染、四維空間漫游、DMN模塊的簽注、場景記錄等功能(如圖1所示)。

圖1 可視化檢查

　　2、DMU技術(shù)在產(chǎn)品預(yù)裝配(DPA)方面得到了充分的應(yīng)用(如圖2所示)。DPA是指對計算機中零部件裝配起來的三維模型進行干涉檢查，對運動機構(gòu)分析、拆裝分析、人機工程學(xué)應(yīng)用等模塊進行功能性分析，從而形成計算機中的一臺數(shù)字化電子樣車，通過這臺數(shù)字化電子樣機，實現(xiàn)物理樣機進行真實逼真的模仿和再現(xiàn)。采用DPA技術(shù)，我們能夠最大程度地發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題，從而減少物理樣機的數(shù)量、縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期、提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。目前我們已經(jīng)實現(xiàn)干涉檢查，即利用建立的三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)，使用CATIA V5干涉檢查模塊進行整車干涉和空間分析，發(fā)現(xiàn)所有產(chǎn)品設(shè)計中存在的設(shè)計錯誤。

圖2 預(yù)裝配分析

　　另外一方面是實現(xiàn)運動機構(gòu)分析，利用建立的三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)，使用CATIA V5運動分析模塊對駕駛室各個運動機構(gòu)進行分析，從而驗證機構(gòu)的設(shè)計正確性。

　　3、實現(xiàn)拆裝分析，利用建立的三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)，使用CATIA V5拆裝分析模塊模擬整車狀態(tài)下零部件的拆卸過程(如圖3所示)，為產(chǎn)品開發(fā)的后期可裝配性、可維護性提供依據(jù)。拆裝分析可以分為三個方面：白車身焊裝分析、內(nèi)外飾拆裝分析、駕駛室懸置拆裝分析。

圖3 玻璃拆裝分析

　　利用建立的三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)，使用CATIA V5人機工程分析模塊對駕駛員視野、操作舒適性、H點、手伸及面、駕駛姿態(tài)等方面進行分析，從而對駕駛室的舒適性、操作的方便性進行驗證，為駕駛室開發(fā)提供正確的依據(jù)。

　　關(guān)聯(lián)設(shè)計階段的DMU是采用關(guān)聯(lián)設(shè)計以及知識工程模板，將產(chǎn)品的設(shè)計理念始終貫徹產(chǎn)品的開發(fā)過程中，形成電子化樣機。

　　關(guān)聯(lián)設(shè)計是指運用CATIA獨有的PUBLICATION技術(shù)，按照自頂向下的設(shè)計方式，實現(xiàn)裝配之間的、零部件之間的、一個模型文件中的多個幾何實體之間的、曲面模型和實體模型之間的、特征之間的多種層次的端到端的各類關(guān)聯(lián)。

圖4 人機分析

　　結(jié)語

　　經(jīng)過幾年的探索與實踐，一汽集團技術(shù)中心一直在不斷提升產(chǎn)品開發(fā)能力，尤其在車身開發(fā)方面，徹底改變了以追求幾何造型為目標的工作方式。基于CATIA V5，技術(shù)中心不僅在焊點、標準件庫、人機工程、有限元分析、管路設(shè)計、鈑金設(shè)計等方面有了更深的應(yīng)用，還建立起了CATIA設(shè)計規(guī)則、實施DMU技術(shù)、完善了知識工程體系，并計劃在基于V5的平臺上更加全面深入地運用達索公司的領(lǐng)先技術(shù)，向更高的目標邁進。