本文探討了CATIA與車身設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容。

　　一汽集團(tuán)技術(shù)中心的車身開發(fā)一直致力于先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，因?yàn)橹挥羞@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(dāng)時(shí)為一汽大眾公司設(shè)計(jì)捷達(dá)改型項(xiàng)目上得到了很好地應(yīng)用，完成的捷達(dá)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(dá)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(jìn)行車身結(jié)構(gòu)開發(fā)有別于以往EUCLID和CATIA V4的環(huán)境，達(dá)索公司推出的CATIA V5系統(tǒng)突破了以往結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的模式，更加符合21世紀(jì)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(dāng)然，讓設(shè)計(jì)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(fèi)很多人力進(jìn)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(jìn)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(dá)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(shí)開始有計(jì)劃地進(jìn)行實(shí)施 ：

　　□ 第一步，一個(gè)項(xiàng)目中一個(gè)車身總成開發(fā)使用CATIA V5。

　　□ 第二步，一個(gè)車身產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目使用CATIA V5。

　　□ 第三步，所有項(xiàng)目使用CATIA V5。

　　推廣小組在實(shí)施中不斷地向設(shè)計(jì)人員展示CATIA V5系統(tǒng)的新功能和新設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)人員從逐漸接受到大量使用，歷時(shí)半年的時(shí)間，CATIA V5在技術(shù)中心車身部項(xiàng)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(jì)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(jī))的新設(shè)計(jì)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(jī)(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(jìn)行汽車開發(fā)成為當(dāng)時(shí)國外汽車行業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的特點(diǎn)。

　　在使用虛擬樣機(jī)方面，中國汽車行業(yè)與國外起步時(shí)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(jì)的能力來提高零部件的設(shè)計(jì)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(gè)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(tuán)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(shí)現(xiàn)用DMU替代采用PMU進(jìn)行汽車產(chǎn)品的開發(fā)。

　　當(dāng)然我們也需要清楚的認(rèn)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(jìn)的設(shè)計(jì)手段就將我們的設(shè)計(jì)能力提高到先進(jìn)水平了。DMU技術(shù)說到底還是一個(gè)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(gè)方面：一是概念開發(fā)階段控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，它包含了流程、規(guī)范以及關(guān)鍵的性能節(jié)點(diǎn)和成熟的結(jié)構(gòu)模板;二是完善的臺架和道路驗(yàn)證，它包含了有效的試驗(yàn)方法和對應(yīng)的指標(biāo)。我們正是在這兩個(gè)方面與國外存在著較大差距，而這個(gè)差距不是通過引進(jìn)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(jìn)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(yàn)等物理驗(yàn)證，只有完善了“物理實(shí)現(xiàn)”，“虛擬實(shí)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(dá)索公司在認(rèn)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(jìn)行檢查的傳統(tǒng)手段，這里傳統(tǒng)檢查手段是指設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)中零部件裝配起來的三維模型進(jìn)行干涉檢查，對運(yùn)動機(jī)構(gòu)分析、拆裝分析、人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用等模塊進(jìn)行功能性分析，從而形成計(jì)算機(jī)中的一臺數(shù)字化電子樣車，通過這臺數(shù)字化電子樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)物理樣機(jī)進(jìn)行真實(shí)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(jì)中存在的問題，從而減少物理樣機(jī)的數(shù)量、縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期、提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。目前我們已經(jīng)實(shí)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(jìn)行整車干涉和空間分析，發(fā)現(xiàn)所有產(chǎn)品設(shè)計(jì)中存在的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。

圖2 預(yù)裝配分析

　　另外一方面是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)分析，利用建立的三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)，使用CATIA V5運(yùn)動分析模塊對駕駛室各個(gè)運(yùn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，從而驗(yàn)證機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)正確性。

　　3、實(shí)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(hù)性提供依據(jù)。拆裝分析可以分為三個(gè)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(jī)工程分析模塊對駕駛員視野、操作舒適性、H點(diǎn)、手伸及面、駕駛姿態(tài)等方面進(jìn)行分析，從而對駕駛室的舒適性、操作的方便性進(jìn)行驗(yàn)證，為駕駛室開發(fā)提供正確的依據(jù)。

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

　　關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)是指運(yùn)用CATIA獨(dú)有的PUBLICATION技術(shù)，按照自頂向下的設(shè)計(jì)方式，實(shí)現(xiàn)裝配之間的、零部件之間的、一個(gè)模型文件中的多個(gè)幾何實(shí)體之間的、曲面模型和實(shí)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(jī)分析

　　結(jié)語

　　經(jīng)過幾年的探索與實(shí)踐，一汽集團(tuán)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(biāo)的工作方式。基于CATIA V5，技術(shù)中心不僅在焊點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)件庫、人機(jī)工程、有限元分析、管路設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)等方面有了更深的應(yīng)用，還建立起了CATIA設(shè)計(jì)規(guī)則、實(shí)施DMU技術(shù)、完善了知識工程體系，并計(jì)劃在基于V5的平臺上更加全面深入地運(yùn)用達(dá)索公司的領(lǐng)先技術(shù)，向更高的目標(biāo)邁進(jìn)。