曾文江，辜世福，顧建川

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基于CATIA裝配體模型的干涉分析方法在汽車儀表上的應(yīng)用

曾文江，辜世福，顧建川

（重慶矢崎儀表有限公司產(chǎn)品設(shè)計(jì)部，重慶 401123）

簡要介紹了CATIA軟件以及裝配設(shè)計(jì)理念。在汽車儀表的設(shè)計(jì)中，通過CATIA的裝配體模型的靜態(tài)和動態(tài)裝配分析，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程中的一些錯誤，提高設(shè)計(jì)效率。

CATIA；裝配；靜態(tài)；動態(tài)；干涉分析

1 CATIA軟件簡介

CATIA V5是IBM和法國Dassault公司共同開發(fā)的三維工程設(shè)計(jì)軟件，是世界上一種主流的3D CAD/CAE/CAM一體化軟件。CATIA是英文Computer Aided Tri-Dimensional Interactive Application（計(jì)算機(jī)輔助三維交互式應(yīng)用）的縮寫。目前，CATIA可以幫助用戶完成大到飛機(jī)小到螺絲刀的設(shè)計(jì)及制造，它提供了完備的設(shè)計(jì)能力：從2D到3D到技術(shù)指標(biāo)化建模，同時，作為一個完全集成化的軟件系統(tǒng)，CATIA將機(jī)械設(shè)計(jì)、工程分析及仿真和加工等功能有機(jī)地結(jié)合，為用戶提供嚴(yán)密的無紙工作環(huán)境從而達(dá)到縮短設(shè)計(jì)生產(chǎn)時間、提高加工質(zhì)量及降低費(fèi)用的效果。CATIA的使用大大提高和解放了工程師的工作效率，將諸如零部件強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算、編制BOM、工程圖及優(yōu)化設(shè)計(jì)都交由CATIA軟件處理。

2 裝配設(shè)計(jì)

一個產(chǎn)品通常由多個零件組成，裝配設(shè)計(jì)是產(chǎn)品不可缺少的一部分，它能夠很好地制定產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和特征，方便工程人員對產(chǎn)品的認(rèn)知，而這也是電子樣機(jī)的基礎(chǔ)。

CATIA裝配設(shè)計(jì)允許工程師用自上而下或自下而上的方法去設(shè)計(jì)產(chǎn)品。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成了裝配，給定了約束之后，接下來的任務(wù)便是進(jìn)行裝配分析，進(jìn)行干涉和間隙等項(xiàng)的分析，通過分析可以找到不同零件之間的干涉位置、不合理的間隙……然后進(jìn)行必要的修改，讓問題在最初階段得到解決。

3 汽車儀表裝配體模型

運(yùn)用CATIA軟件，采用自下而上的設(shè)計(jì)模式，建立汽車儀表的三維實(shí)體模型，汽車儀表由以下7個零件組成：底殼、線路板、導(dǎo)光支架、文字板、前框、面板。（儀表的零件爆炸圖，如圖1所示）。

4 儀表模型的裝配干涉分析

4.1 靜態(tài)干涉檢查

靜態(tài)干涉檢查是指在裝配結(jié)構(gòu)形式下，檢查裝配體的各零件之間的相對位置是否存在干涉、碰撞，間隙是否合理。有干涉發(fā)生時，以不同的顏色顯示干涉類型、干涉部件、干涉量等。

在裝配體模式下選擇分析（Analyze）下拉菜單，點(diǎn)擊碰撞（Clash），系統(tǒng)彈出對話框，如圖2所示：

圖2

再在類型中選擇間隙+接觸+碰撞，設(shè)定間隙檢查值0.5mm，單擊“應(yīng)用”按鈕，選擇在所有部件之間，系統(tǒng)將彈出如圖3所示的分析結(jié)果窗口。

圖3

從分析結(jié)果窗口中可以看出，整個模型的零部件之間發(fā)生了24處干涉，其中8處碰撞，11處接插件，5處間隙小于0.5mm。在裝配設(shè)計(jì)過程中，零件之間發(fā)生功能接觸是正常的，發(fā)生干涉是不應(yīng)該的，因此必須對有干涉的地方進(jìn)行判斷并作相應(yīng)的處理。

打開過濾器列表后面的第一個圖標(biāo)，再點(diǎn)擊按沖突列表或產(chǎn)品列表中的某個如編號18的分析項(xiàng)目，就出現(xiàn)了如圖4所示的預(yù)覽對話框，表示出了干涉的部位和偏差值。通過分析，編號18發(fā)生了碰撞干涉，經(jīng)檢查數(shù)據(jù)，發(fā)生碰撞的地方為此兩零件接觸貼合處，故不存在干涉。再如圖5所示，兩者的間隙為0.17，不符合間隙≥0.5mm的要求，需要修正。

圖4

圖5

4.2 動態(tài)干涉檢查

動態(tài)干涉檢查是零件在裝配過程中，包括拆卸過程，其運(yùn)動包絡(luò)體是否存在零部件之間的運(yùn)動干涉。

在儀表模型中把儀表裝入汽車儀表臺中，運(yùn)用裝配體中的操作命令，如圖6所示，選擇操作參數(shù)：沿某個方向移動和旋轉(zhuǎn)多次，模擬儀表的整個拆卸過程，如圖7所示。

圖6

圖7

注意在整個移動和旋轉(zhuǎn)的過程中，儀表的任何部位不能和儀表臺發(fā)生干涉。經(jīng)CATIA的模擬驗(yàn)證分析，儀表能從儀表臺拆出，檢查無問題，設(shè)計(jì)是可行的。如果經(jīng)過模擬，不能完成正常的拆卸，則需要我們調(diào)整儀表的外形輪廓尺寸來匹配。

5 結(jié)語

通過CATIA軟件提供的裝配設(shè)計(jì)模塊和分析模塊，工程師們可以更快更準(zhǔn)確地對產(chǎn)品的三維模型進(jìn)行裝配分析，使之能夠在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)初期直接檢查各個零件在空間的裝配情況，并能及時發(fā)現(xiàn)有沒有干涉現(xiàn)象的發(fā)生和是否滿足設(shè)計(jì)間隙要求。CATIA的這種可視化的設(shè)計(jì)和分析，不但減少了設(shè)計(jì)成本，還極大地提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短了設(shè)計(jì)時間。

[1] 李成.CATIAV5從入門到精通.人民郵電出版社.

[2] 魯金忠,羅升玉.CATIA機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用教程.化學(xué)工業(yè)出版社.

Application of interference analysis method based on CATIA ligand model in automobile instrument

Zeng Wenjiang, Gu Shifu, Gu Jianchuan

( Chongqing Yamazaki Instrument Co., Ltd.. Product Design Department, Chongqing 401123 )

The text introduces the CATIA software and the concept of assembly design briefly. When design the automobile instrument, some errors in the design process can be discovered in advance,and the design efficiency is improved as well through analyze the static and dynamic assembly model of the CATIA.

CATIA;assembling;steady state;dynamic;Interference analysis

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1671-7988(2018)16-37-03

U467

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1671-7988(2018)16-37-03

CLC NO.: U467

曾文江，就職于重慶矢崎儀表有限公司產(chǎn)品設(shè)計(jì)部。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.013