CATIA V5及其在轿车数字化工程中的应用nvb

1、一、 前言 当今世世界，在在经济全全球化、贸贸易自由由化和社社会信息息化的新新形势下下，全球球制造企企业之间间的竞争争日趋激激烈，制制造业对对市场的的快速响响应（交交货期）在在工业发发达国家家已经成成为竞争争的焦点点。特别别是我国国加入WWTO后后，随着着汽车制制造业保保护年限限的日益益迫近，国国内轿车车生产企企业要想想赢得竞竞争，就就要以市市场为中中心，以以满足顾顾客需求求为主线线，以技技术创新新为驱动动力，最最快速的的响应市市场变化化，并迅迅速赢得得市场与与用户。换换句话说说，企业业就是必必须以最最短的产产品开发发时间（TTTiime）、最最优的产产品质量量（QQuaalitty）、最最低廉的的制造成成本和销销售价格格（CCosst）、最最好的技技术支持持和全过过程服务务（SSerrvicce）、最最佳的环环保效果果（EEnvviroonmeent）以以及最快快速的市市场适应应性（FFFllexiibillityy）来生生产适销销对路的的产品（PPPrroduuct），即即：“TTQCSSEFPP”，去去进入市市场，占占领市场场，进而而领导市市场。面面对不可可预测、瞬瞬息多变变的市

2、场场，企业业的生产产活动必必须具有有高度的的敏捷性性（Aggiliity）、动动态性（DDynaamicc）和柔柔性（FFlexxibiilitty）。 随着信信息技术术取得了了迅速发发展，特特别是计计算机软软硬件技技术、计计算机网网络技术术、信息息处理技技术等取取得了人人们以想想不到的的进步，各各种现代代先进设设计制造造技术应应运而生生，例如如：计算算机辅助助技术（CCAX：Commputter Aidded Dessignn、Maanuffactturiing、EEngiineeerinng ）、计计算机集集成制造造（CIIM：CCompputeer IInteegraatedd Maanuffactturiing）等等，这些些技术的的出现和和实施，为为实现这这一目标标（TQQCSEEFP）提提供了强强有力的的支持与与保障。 二、 轿车车数字化化工程 汽车行行业的CCAD/CAMM/CAAE技术术在二十十世纪七七、八十十年代已已经流行行，主要要以零部部件的设设计为对对象，使使得零部部件的缺缺陷大大大降低，例例如汽车车零部件件缺陷降降低了440%。然然而，整整机厂却却并未得得到对应应

3、的效益益。优化化的零部部件组成成的系统统并不能能保证是是最优的的，例如如设计完完美的制制动器与与设计优优良的悬悬架及底底盘组成成的系统统，其应应用效果果并不总总是理想想的，必必须从系系统水平平进行设设计。从从九十年年代中开开始，面面向整车车设计开开发的汽汽车虚拟拟制造应应运而生生。 虚拟制制造（VVM：VVirttuall Maanuffactturiing）是是一个处处于发展展中的新新概念。目目前比较较通行的的说法是是：虚拟拟制造是是实际制制造在计计算机上上的本质质实现，即即采用计计算机建建模与仿仿真技术术，在高高性能计计算机及及高速网网络的支支持下，在在计算机机上群组组协同工工作，通通过三维维模型及及动画或或虚拟现现实，实实现产品品的设计计、工艺艺规划、加加工制造造、性能能分析、质质量检验验，以及及企业各各级过程程的管理理与控制制等产品品制造的的本质过过程，以以增强制制造过程程各级的的决策与与控制能能力。 尽管虚虚拟制造造技术出出现只有有短短的的几年时时间，但但它已在在汽车业业界得到到广泛的的重视，而而且其革革命性的的影响也也很快地地显示了了出来。典典型的例例子有：克莱斯斯勒新型型

4、汽车开开发周期期由366个月缩缩短至224个月月，福特特公司也也在19999年年底宣布布开发出出了全数数字化轿轿车。奔奔驰汽车车公司119988年之前前已经完完成了数数字化轿轿车样机机，并实实现了较较强的虚虚拟现实实技术，可可在设计计阶段对对轿车的的总体性性能匹配配和车身身系统布布置设计计等进行行直观、全全面的仿仿真分析析、评价价和改进进。 虚拟制制造技术术已被公公认为未未来汽车车设计、开开发的必必然趋势势，也是是我国尽尽快消化化、吸收收国外先先进技术术，迅速速提高自自主设计计能力，开开发自主主知识产产权汽车车，实现现由“追追随模式式”到“自自主开发发”的跨跨越发展展的有效效手段。 轿车数字化工程本质上就是要利用计算机生产出“数字轿车”。不难看出，数字化工程技术是一个跨学科的综合性技术，它包括轿车数字化定义、仿真、可视化、虚拟现实、数据集成、优化等。轿车数字化工程的目标是对轿车整个生命周期（包括设计、开发、加工、生产）的“可制造性”（Manufacturability）的决策支持。“可制造性”又可以进一步分解为“可行性”、“可开发性”、“可加工性”和“可生产性”。这四个方面是相互关联的

5、，因此，应从“数字轿车设计”（形状虚拟样机Shape Virtual Prototyping，SVP）、“数字轿车开发”（功能虚拟样机Function Virtual Prototyping，FVP）、“虚拟加工”、“虚拟生产”（虚拟设备与生产线）四个层次提供轿车全生命周期的数字化工程开发的基本支持。 三、 CAATIAA V55的发展展和技术术特点 CATTIA V5是是IBMM/DSS在充分分了解客客户的经经验、并并积累了了大量客客户的应应用需求求后基于于Winndowws核心心重新开开发的新新一代高高端CAAD/CCAM软软件系统统。CAATIAACCompputeer AAideed TThreee & Twwo DDimeensiionaal IInteeracctioon AAppllicaatioon SSysttem，计计算机辅辅助三维维/二维维交互式式应用系系统，自自19999年33月法国国达索系系统（DDasssaullt SSysttemss）正式式发布第第一个版版本即CCATIIA VV5R11（CAATIAA Veersiion 5 RReleeasee 1）

6、以以来，平平均每年年发布223个个版本，到到20003年44月发布布的CAATIAA V55R111（CAATIAA Veersiion 5 RReleeasee 111），模模块总数数出最初初的122个增加加到了1146个个。将原原来运行行于IBBM主机机和AIIX工作作站环境境的V44版本彻彻底改变变为微软软Winndowws NNT环境境，999%以上上的用户户界面图图标采用用MS-Offficee形式，并并且自己己开发一一组图形形库，使使得Unnix工工作站版版本与WWinddowss微机版版具有相相同的用用户界面面。CAATIAA V55充分发发挥了WWinddowss平台的的优点，一一经推出出市场后后立刻就就得到业业界广泛泛的认可可，被很很多CAAD/CCAM领领域的资资深咨询询专家评评价为第第四代CCAD/CAMM软件，代代表了CCAD/CAMM未来发发展的方方向。 CATTIA V5在在开发时时大量使使用了最最新和最最前沿的的计算机机技术和和标准，其其中包括括基于JJAVAA 和WWeb技技术、CC+语语言、面面向对象象的设计计思想（OO-O）、SSTEPP-SDDAI

7、、OOpennGL、OOLE/CORRBA和和Vissuall Baasicc Joournnaliing等等，这使使CATTIA V5具具有与众众不同的的鲜明的的特点：单一的的数据结结构，各各个模块块全相关关，某些些模块之之间还是是双向相相关；端端到端的的集成系系统，拥拥有宽广广的专业业覆盖面面，支持持自上向向下（TTop-dowwn）和和自下向向上（BBotttom-topp）的设设计方式式；以流流程为中中心，应应用了许许多的相相关工业业优秀开开发设计计经验，提提供经过过优化的的流程；创新的的用户界界面，把把使用性性和功能能性结合合起来，易易学易用用；独一一无二的的知识工工程架构构，创建建、访问问以及应应用企业业知识库库，把产产品开发发过程中中涉及到到的多学学科知识识有机地地集成在在一起；先进的的混合建建模技术术，建立立在优秀秀的、可可靠的几几何实现现原理基基础上，具具有领先先的几何何建模和和混合建建模功能能；CAATIAA建立在在STEEP产品品模型和和CORRBA标标准之上上，具有有在整个个产品周周期内方方便的修修改能力力，尤其其是后期期修改； CAATIAA提供多多模型链链接

8、的工工作环境境及混合合建模方方式，实实现真正正的并行行工程的的设计环环境；强强大的电电子样机机技术；开放平平台，为为各种应应用的集集成提供供了一个个开放的的平台；面向设设计的工工程分析析，作为为设计人人员进行行决策的的辅助工工具，开开放性允允许使用用第三方方的解算算器（如如NASSTRAAN）；完善的的加工解解决方案案，唯一一建立在在单一的的基础架架构上、基基于知识识工程、覆覆盖所有有CAMM应用；支持电电子商务务，支持持即插即即用（PPlugg Plaay）功功能的扩扩展等。四、 基于CCATIIA VV5的数数字化轿轿车 数数字轿车车设计形状虚虚拟样机机 这是支支持轿车车总体设设计的支支撑平台台，用于于数字概概念车设设计。包包括数字字轿车造造型设计计、数字字轿车车车身设计计、数字字轿车发发动机和和底盘零零部件设设计、数数字轿车车管路和和电子线线路设计计以及数数字轿车车电子样样机设计计。 1.11 数字字轿车造造型设计计 在计计算机技技术在轿轿车设计计中广泛泛应用的的今天，许许多人仍仍然认为为轿车造造型设计计是属于于艺术创创作的范范畴，全全靠造型型师的灵灵感、艺艺术的想想象力和和创作

9、意意识，计计算机几几乎无能能为力。其其实不然然，按照照传统工工艺模式式，造型型师一般般先绘制制轿车风风格造型型图（轴轴视图或或者三视视图）；接着根根据风格格造型图图制作11:5（或或者1:10）的的油泥模模型，再再从几个个视角观观察、修修改，很很可能同同时需要要几个小小模型相相互比较较，直到到造型师师觉得其其中一个个满意为为止，定定型；根根据这个个已经定定型的比比例模型型做1:1的全全尺寸油油泥模型型，继续续反复手手工修改改这这样将耗耗费大量量的人力力和物力力，才能能完成最最终的造造型（造造型冻结结），周周期长、效效率低，影影响整车车开发、制制造和投投放市场场的时间间。 针对这这种情况况，CAATIAA V55开发出出一种崭崭新的造造型方式式基基于草图图的自由由曲面设设计（FFSK：CATTIA Freeesttylee Skketcch TTraccer），它它可以快快速导入入造型师师绘制的的轿车22D风格格造型图图（Tiif、JJpg或或者Bmmp格式式）。达达索系统统公司采采用新的的计算机机2D图图形算法法，可以以使CAATIAA V55系统中中导入的的造型图图在不失失真的情情况下放放大：普普通的放放大，以以牺牲原原图的分分辨率为为代价，放放的越大大，图形形分辨率率越低，试试想一下下如果采采用普通通的算法法将造型型图放大大到实车车尺寸大大小，分分辨率会会低得无无法从造造型图中中提取相相关的信信息，而而新的算算法完全全解决这这一问题题，可以以在不损损失分辨辨率的情情况下，将将造型图图放大到到实车尺尺寸大小小。 将导入入的几张张造型图图在3DD环境中中定位后后，就可可以利用用CATTIA V5的的丰富的的曲面造造型工具具（如FFSS等等）在造造型图的的基础上上，绘制制3D轿轿车模型型。自由由曲面设设计（FFSS：CATTIA Freeesttylee Shhapee）提供供了大量量基于曲曲面的实实用工具具，允许许

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