特征建模在汽车车身覆盖件设计中的应用 刘晓倩 河北省保定市长城汽车股份有限公司 河北 保定 071000 摘要：汽车车身覆盖件是由若干个复杂的曲面片组成。车身设计在整个设计中.pdfVIP

特征建模在汽车车身覆盖件设计中的应用 刘晓倩 河北省保定市长城汽车股份有限公司 河北 保定 071000 摘要：汽车车身覆盖件是由若干个复杂的曲面片组成。车身设计在整个设计中 占有重要的地位,它实质上决定了车身的制造方法、装配方法及工艺过程,也就 影响着产品的制造和使用成本。随着现代科学的发展,先进的理论与方法不断涌 现,特别是计算机的出现与广泛应用,为汽车车身的设计提供了有力的辅助手段 。特征建模的概念及其在汽车车身覆盖件设计中的应用,阐述汽车车身覆盖件的 特征分类与联系,并提出实现方案 关键词：特征建模；汽车；设计 中图分类号:TS176.5 文献标识码:A 一、CAD与特征建模概述 特征造型研究始于二十世纪80年代中期,一直受到国内外学者的高度重视,发展 迅速。因几何实体模型与产品模型之间还有一定差距,而实现CAD/CAM集成的关 键在于建立一个适合于产品制造全过程的产品信息模型,以实现设计和制造过程 间的信息传递和交换。基于特征的设计技术正是一种面向产品制造全过程的描 述信息和信息关系的产品数字建模方法,是目前被认为最适合于CAD/CAM集成系 统的产品表达方法。 现行的CAD建模系统有很多,Auto CAD所提供给的是一般的通用CAD功能,Pro/Engineer、I- DEAS、MDT、Solidworks等都在一定程度上实现了参数化、变量化和特征化的设 计功能。在不同的生产领域和具体应用中,特征具有不同的意义和表现形式,因 而特征的概念有许多不同的解释和定义。因汽车车身覆盖件建模具有特殊性,所 以为了更加灵活及高效地建模,需要开发专用的汽车车身覆盖件特征建模系统, 将特征建模技术用于汽车车身设计。 二、车身覆盖件特征的分类与关系 特征是一组与产品描述相关的具有一定工程意义的信息集合。它是设计者对车 身覆盖件功能、形状、结构、制造、检验、管理及其关系等具有确切的工程含 义的高层次抽象描述。 车身覆盖件特征可分为四类:管理特征、形状特征、材料特征和技术特征。它们 之间的关系如图1所示。 图 1 车身覆盖件特征分类 (1)管理特征:是有关车身覆盖件管理的信息集合,包括设计者、日期等。 (2)形状特征:是有关车身覆盖件几何形状、尺寸的信息集合,包括功能形状、加 工工艺形状等。 (3)材料特征: 包括车身覆盖件的材料信息。 (4)技术特征:描述车身覆盖件的性能和技术要求的信息集合。 特征是与工程信息相联系的,特征与特征之间的联系也就反映了零件工程信息的 相关性。所以,特征之间的关系有: (1)从属关系:描述形状特征之间的依从或附属关系,如孔特征依从于面特征。 (2)引用关系:描述特征类之间作为关联属性而相互引用的关系,如形状特征对技 术特征、材料特征的引用。 (3)邻接关系:反映形状特征之间的相互位置关系,如两个面的邻接。 三、车身覆盖件特征建模系统实现方案 车身覆盖件特征建模的实质就在于在计算机中以特征对象的方式高效地产生覆 盖件模型。由于汽车车身覆盖件建模涉及大量的自由曲线曲面,难度大,灵活性 高,所以首先要包括强大的曲面开发工具,能够实现复杂的曲线曲面造型;然后用 面向对象的方法实现各个特征类。面向对象的技术是一种模仿现实世界的方法, 能有效地将对象的数据组合在一个类中,并且方便地实现继承、封装及其多态性 。 计算机中利用特征进行零件设计的过程即为特征树的计算机构造过程。树的层 次反映了零件的结构层次。车身覆盖件零件的特征树如图2所示。 图2 车身覆盖件零件特征树 特征参数化造型有两种方式,一是应用程序生成的模型具有参数化功能,二是建 模软件本身具有参数化功能,所以可以用两种方式实现这个过程 (1)基于特征模板的特征参数化造型。特征模板是模板化的特征组合,它可满足 企业中同类系列化产品造型的要求。如当一种汽车设计出来以后,各种变型车在 相似特征的基础上就可以采用特征模板。 (2)开发用于各种新车的车身覆盖件专用建模系统。这可以有效地满足汽车企业 开发新车身的需要。 当前的车身工程解决方案由三个软件包组成:车身造型软件包、车身结构设计软 件包、车身加工软件包。车身造型软件包应提供曲面造型工具,可设计特别直观 的用户界面以满足设计师对更大灵活性的需求和美学追求。该软件包应包括曲 面开发工具、大量的曲面分析工具和高质量的渲染