CATA曲面设计方案见解.docVIP

在汽车曲面的设计中，有很多部分在结构上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，达到平顺、和谐的效果。CATIA 软件的曲面造型模块功能为这类零部件的设计提供了先进、方便、快捷的手段，使产品的设计更趋完美，设计周期越来越短，极大地提高了产品开发效率。 2 CATIA 曲面造型原理与方法 2.1 曲面造型原理 3 I2 K+ m- S6 B 3 曲面造型设计流程  m ~, Y; @, j3.1 CATIA 曲面造型设计流程框图 + f r+ X8 J/ ]# `1 { 3.2 下面结合汽车冷却扇的设计，讨论CATIA复杂曲面造型的过程和各步骤要点 / q W9 c G! B+ c7 m/ N图2 为要求完成的汽车冷却扇。具体设计时应结合汽车冷却扇的曲面特点和结构要求进行，步骤如下： % R9 N1 f E4 L1 |/ y Z/ } C: S9 |$ O2 N+ l2 o$ y, _  q 图2 冷却扇外型图 (1) 冷却扇结构分析、曲面分解 3 [ h; W8 d @/ x按冷却扇的曲面特点和结构要求对冷却扇进行分析，将构成冷却稍畸体的曲面进行分解，可分解为基本曲面和过渡曲面。基本曲面为形成冷却扇主要轮廓的曲面，过渡曲面为曲面之间的配合面或结合面。冷却稍畸体曲面划分为2 个基本曲面1、2 和两个过渡曲面3、4，还有一个整体的旋转实体5（如图2 所示）。 还应当注意的是，在曲面分解时，应使分解的曲面尽可能的减少，结构尽可能简单，曲率的变化趋势尽可能平缓。 % G `2 q  K$ S6 [7 s(2) 曲线的构建   Q9 e7 `/ }8 t# v  I% D首先，根据功能的要求及结构的特点，选择正确的曲面设计方法，构建正确的曲面曲线。其次，按曲面造型方法的要求，根据图3 的生成曲面限制曲线的限制点，确定切矢方向后，构造“脊线（SPINE 线）”和其他约束曲线。“脊线”是曲面造型的方向约束线，其他约束线均指形状约束线和限制边界条件的曲线。 ! s4 t* a, E7 C$ ?确定约束条件时应注意：①“脊线”应比要生成的曲面长些，以保证生成的曲面足够大，使以后的根据边界线裁剪生成曲面时，有足够的曲面空间；②“脊线””尽量与其他约束线平行，减少方向曲线与形状约束线的曲率变化范围，这样生成曲面的质量较好；③通过“脊线”上任何一个位置的法线与其他约束曲线的交点不应多于2 个。对这类封闭型扇状零件，可选其分模面与断面的交点来生成约束线。对生成的各种约束曲线进行分析确定后，生成建立曲面的各个生成曲线，通过对这些曲线进行包括曲率、切矢等项调整、更改达到满意后，可用这些生成曲线构建成高级曲面。曲面2 的“脊线”和约束曲线如图4 所示。  6 V, v  V4 ?) [% g9 ^; x 图1 - W5 w0 S/ Q1 s+ ]0 X( uB 样条曲面任意空间曲面都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，用最小二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：   h2 }. {- w9 d8 h% y3 w( `, i; r8 J% Y2 k: H7 v. d4 YB 样条曲线特征顶点越多、样条曲线数量越多，那么生成的B 样条曲面与实际曲面就越接近，但同时计算量也越大。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，由于汽车车身表面覆盖件或内部结构件多为一些曲率变化不规则的复杂型面，因此它不可能由一张光滑的曲面构成，一般情况下，它是由一些大小不等、形状各异的曲面片连接而成。因此在构造这些曲面片之前，就应先生成由型值点控制，经过拟合、逼近和优化而生成的高级曲线，然后根据不同的控制条件由曲线生成最终的理想曲面。 2.2 CATIA 主要曲面造型方法  V9 V) b) T* S6 X( XCATIA 曲面造型技术主要有规则曲面造型和复杂曲面造型两种，以不同的数学算法为依据，充分考虑各种可能的情况和边界条件，建立了强大的高级曲面和曲线的造型功能模块。具体如下： (1) 在车身设计中主要用到的曲线、曲面功能模块  N( h w  {9 @) X8 u- _9 b1） ARC FUNCTION； 2） SPLINE FUNCTION（包括SPLINE 型曲线和SPLINE2 型曲线）； 9 i9 B# h-