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基于CATIA V5提升车身开发能力 |
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作者：一汽集团技术中心车身部 王新宇 |
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一汽集团技术中心的车身开发一直致力于先进技术的应用，因为只有这样才能最大程度地发挥出自身的能力。技术中心从1994年开始应用3D CAD系统（ICEMDDN），在当时为一汽大众公司设计捷达改型项目上得到了很好地应用，完成的捷达改型轿车至今仍很受欢迎。技术中心从1996年开始使用EUCLID，1999年使用CATIA V4。2003年，技术中心车身部在CATIA V4的基础上开始引入CATIA V5软件，得到了达索公司与迅利科技公司的支持与优质服务。
CATIA V5的使用
基于CATIA V5环境来进行车身结构开发有别于以往EUCLID和CATIA V4的环境，达索公司推出的CATIA V5系统突破了以往结构设计软件的模式，更加符合21世纪的创新需要，可以为汽车企业提供一系列支持产品创新开发的手段。
当然，让设计师从CATIA V4转变到使用CATIA V5版本显然是有很大的难度的，这在软件环境和内核完全不同的情况下尤其突出，而且原有的大量V4数据需要花费很多人力进行转化，不然使用CATIA V5无法承接以往的知识积累。为了更好的推广和使用CATIA V5，车身部成立了CATIA 应用推广小组，该小组在CATIA V5的推广和使用方面起到了突出作用，是CATIA V5在车身部成功引进和使用的关键因素之一。
推广小组有效地解决了V4转化成V5数据过程中遇到的诸多问题，与达索公司的技术支持人员制定了有针对性的转化规范，同时开始有计划地进行实施 ：
□ 第一步，一个项目中一个车身总成开发使用CATIA V5。
□ 第二步，一个车身产品开发项目使用CATIA V5。
□ 第三步，所有项目使用CATIA V5。
推广小组在实施中不断地向设计人员展示CATIA V5系统的新功能和新设计理念，设计人员从逐渐接受到大量使用，历时半年的时间，CATIA V5在技术中心车身部项目得到了全面使用。
应用DMU
随着CAD技术的飞速发展，上世纪90年代中期出现了通过CAD技术建立DMU（Digital Mock-Up，数字化电子样机）的新设计手段。在波音公司应用DMU技术后，国外的汽车行业也开始应用DMU技术。由于各种产品的更新换代越来越快，物理样机（PMU）的制造周期和制造成本越来越难以适应产品开发的需求，采用DMU技术来替代采用PMU进行汽车开发成为当时国外汽车行业产品开发的特点。
在使用虚拟样机方面，中国汽车行业与国外起步时间差距不大。近十年来，CAD功能都只是围绕着如何提高几何图形设计的能力来提高零部件的设计效率，唯有发展到CATIA的DMU技术，CAD的应用才开始真正对提高整个车型产品的开发能力起到根本性的作用。
既然已经跨越到了CATIA V5平台，一汽集团技术中心车身部希望在此基础上开始应用DMU技术，并通过DMU技术的深入应用，逐步实现用DMU替代采用PMU进行汽车产品的开发。
当然我们也需要清楚的认识到，DMU技术的应用是与我们目前的汽车研发能力相辅相成的，并不是有了先进的设计手段就将我们的设计能力提高到先进水平了。DMU技术说到底还是一个工具和手段，我们只是通过对DMU技术的应用来使开发工作变得更有效率和直观。
车身开发的核心内容无非在于两个方面：一是概念开发阶段控制结构设计的能力，它包含了流程、规范以及关键的性能节点和成熟的结构模板；二是完善的台架和道路验证，它包含了有效的试验方法和对应的指标。我们正是在这两个方面与国外存在着较大差距，而这个差距不是通过引进和拷贝就可以缩小的。DMU技术的应用虽然可以替代采用PMU进行汽车产品的开发，但为了这种“替代”，我们必须做好目前的试制、试验等物理验证，只有完善了“物理实现”，“虚拟实现”才能成为可能，只有这样我们才能在研发道路上做到“快步小跑不丢步”。
正是技术中心车身部与达索公司在认识上高度统一，才不断在DMU技术应用上取得成果：
1、在可视化方面突破了对三维数据进行检查的传统手段，这里传统检查手段是指设计者使用眼睛观察装配后总成的三维数据以及车身断面。
现在，随着DMU技术的深入，可视化在以前的基础上增加了渲染、四维空间漫游、DMN模块的签注、场景记录等功能（如图1所示）。
图1 可视化检查
2、DMU技术在产品预装配（DPA）方面得到了充分的应用（如图2所示）。DPA是指对计算机中零部件装配起来的三维模型进行干涉检查，对运动机构分析、拆装分析、人机工程学应用等模块进行功能性分析，从而形成计算机中的一台数字化电子样车，通过这台数字化电子样机，实现物理样机进行真实逼真的模仿和再现。采用DPA技术，我们能够最大程度地发现设计中存在的问题，从而减少物理样机的数量、缩短产品的开发周期、提高产品的设计质量。目前我们已经实现干涉检查，即利用建立的三维产品数据，使用CATIA V5干涉检查模块进行整车干涉和空间分析，发现所有产品设计中存在的设计错误。
图2 预装配分析
另外一方面是实现运动机构分析，利用建立的三维产品数据，使用CATIA V5运动分析模块对驾驶室各个运动机构进行分析，从而验证机构的设计正确性。
3、实现拆装分析，利用建立的三维产品数据，使用CATIA V5拆装分析模块模拟整车状态下零部件的拆卸过程（如图3所示），为产品开发的后期可装配性、可维护性提供依据。拆装分析可以分为三个方面：白车身焊装分析、内外饰拆装分析、驾驶室悬置拆装分析。
图3 玻璃拆装分析
利用建立的三维产品数据，使用CATIA V5人机工程分析模块对驾驶员视野、操作舒适性、H点、手伸及面、驾驶姿态等方面进行分析，从而对驾驶室的舒适性、操作的方便性进行验证，为驾驶室开发提供正确的依据。
关联设计阶段的DMU是采用关联设计以及知识工程模板，将产品的设计理念始终贯彻产品的开发过程中，形成电子化样机。
关联设计是指运用CATIA独有的PUBLICATION技术，按照自顶向下的设计方式，实现装配之间的、零部件之间的、一个模型文件中的多个几何实体之间的、曲面模型和实体模型之间的、特征之间的多种层次的端到端的各类关联。
图4 人机分析
结语
经过几年的探索与实践，一汽集团技术中心一直在不断提升产品开发能力，尤其在车身开发方面，彻底改变了以追求几何造型为目标的工作方式。基于CATIA V5，技术中心不仅在焊点、标准件库、人机工程、有限元分析、管路设计、钣金设计等方面有了更深的应用，还建立起了CATIA设计规则、实施DMU技术、完善了知识工程体系，并计划在基于V5的平台上更加全面深入地运用达索公司的领先技术，向更高的目标迈进。(end)
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(9/29/2009) |
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