CATIA曲面造型技术在汽车产品设计中的应用.pdfVIP

维普资讯 1999年第3期 机械开 吱 ／ ，一一 3 文章编号：，螂 一35xct~ )oa一0n站一∞ CATIA曲面造型技术在汽车产品设 荀 斌 (广东省机械研 ■ 。 州510630) 搬 CA *中圈丹粪：号D：,TH3电9L塑72-黛文苎献亨标I阻码：B。 (件f．H【。。 Ie21l』 1 概述 CATIA是 由法国 Dassault公 司开 发的大型 CAD／CAM 应 用软件 ，后被美 国的 IBM公 司收购。 该软件运行于 IBM 的工作站 上 ，驱动系统为 VM／CMS。与 UG、EUCLID相 比，该软件在 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，这些 曲面是 由不 同曲率 的空间曲面相互连接 而成 ，这种连接 既要满 足零件 功能 、结构 的要求 ，又要 光滑过渡 ，选到平 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 ，使汽车 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。 2 CATIA 曲面造型原理与方法 2．1 曲面造型原理 任意空间曲面可 以看作是无数点的集合。如图 1所示 ，在 v方 向任意截面上选择 M+1个点为特 征顶点 ，用最ply--乘积逼近方 法 可生成一条曲线 ，该 曲线 即为 B样 条 曲线。同样 ．在 v方 向的不 同截面上可生成一组 (N+1)条 B样 条 曲线 。用 同样 的方法在 U 方 向的不 同截 面也生成 一组 (M+1)条 B样 条 曲线 。两组 B样条 曲线的直积可求得 B样 条 曲面。该 曲面 即为我们要 描述 的任意复 杂空间 曲面。其数学表达式为 ： P(U，)= 只 (“) l(V) 。 腰lB样条曲面 B样条曲线特征顶点越多 、样 条曲线数量越多 。B样条 曲面 与实际曲面越接 近 ，但同时计算 量也越大 引【。CATIA 曲面造型 的原理就是基于上述 曲面数学模型来描述任意空 间曲面。在汽 车产 品设计 中，一般采 用 B样条 曲面为双 三次 B样条 曲面 。 2．2 CATIA主要曲面造型方法 收藕 日期 ：1999一o6—27 维普资讯 机械开发 1999年第3期 CATIA 曲面造型技术 主要有 规则 曲面造型和复杂 曲面造型两种 。规则曲面造 型 ，如柱 面 、球 面 、管面由旋转 、拉伸等方式生成 ，相对简单 ，此处不作介绍 ；复杂曲面的造型设计是产品设计 中的难 点和 重点。CATIA软件 中复杂 曲面造 型即 SURF2、FREEFORM DESIGN、PATCH、NET等 功能提供 了十几种 曲面造型方法 ，根据其 曲面构造的方式 ，分为以下几类 ： 1)扫描 曲面 ：发生线沿 “脊线”运动扫过形成 的曲面 ； 2)截面驱动 曲面 ：控制各截面形状 ／面积 ，按 “脊线”运动形成 的曲面； 3)连接 曲面 ：以确定 的控制线对两个 曲面倒 圆形成 的曲面 ； 4)填充 曲面 ：在 已有 的曲面围成 的区域 的空 白处填充形成的曲面 ； 5)网格 曲面 ：由一系列纵横交错 的曲线逼近形成 的曲面 ； 6)规律描述 曲面 ：对构成 曲面 的某一特 征量 如角度 、半径 、面积等按定义 的规律变 化形成 的曲面 ： 7)布尔运算 曲面 ：对 几个 曲面 的布尔运 算形成的 曲