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数字样车技术(DMU)指在计算机或工作站中利用CATIAV5软件所具有的装配、干预检查、功能部件校核、焊接及拆装、人机工程学检查以及4维空间漫游等功能对实车进展虚拟的仿照和再现,使其具有物理模型的特性,从而取代物理模型验证产品的设计、功能〔运动〕、工艺、制造和维护等方面内容的产品开发技术,形成一辆模拟现实的数字样车,对产品的真实化进展计算机模拟。
图1 静态干预检查的流程
DMU的作用
DMU的作用首先是供给各类、各种档次的可视化功能,用不同方式对电子样车的全部部位进展打量、评估,漫游和模拟真实的视觉效果。尽可能在数字化环境中看到产品在真实世界中一样的效果,实现低本钱、高效率的产品可视化模拟。CATIAV5实现了可视化和产品构造的统一进展,让简洁区域的可视化变得格外简洁,使可视化的应用范围得到扩展。
其次是供给各类对车型或部件间进展功能性分析的手段,包括:机构运动,干预分析,拆装分析,空间分析和治理等。尽可能在数字化环境中进展与真实世界中一样的分析,使设计师在设计早期就觉察问题所在,在设计的各个阶段,准时、大量地进展各种分析,提高产品设计质量。
图2 断面分析界面
三是应用关联设计,运用CATIA独有的PUBLICATION技术,依据自顶向下的设计方式,实现装配之间、零部件之间、一个模型文件中的多个几何实体之间、曲面模型和实体模型之间、特征之间等多种层次的端到端的各类关联。基于骨架的DMU设计分析方式,实现数字样机的快速更改,降低本钱,快速地进展多方案的评估与研讨,通过建立关联性的设计模板进展治理和重用,提高设计效率。
以下通过整车实例中的局部案例来说明DMU的实际应用。
DMU静态干预检查
静态干预检查是DMU中也是整车设计中最重要的局部,干预检查依据工程周期可以分为设计过程中干预检查、后期进展验证干预检查,以及后期发生设计变更后的干预检查。对于设计过程中的干预检查需要对分析的结果进展实时的跟踪,并检查所关注的干预是否已经消退,具体流程如图1所示。
干预检查从整车角度也可以分为系统内部零件的干预检查,系统与系统之间的干预检查。整车可以分为七大系统,如车身、底盘、内饰、外饰、动力总成、开闭件以及线束等。也可以依据企业的设计状况状况来进展分类。
对于零件更后,零部件的干预检查又分为单个零件与系统之间的干预检查和一组零件与四周零件的干预检查。在产品设计过程中,设计变更是不行
避开的,在这种状况下,适合应用单个零件或者一组零件更后的干预检查。利用接近查询命令可以实现将周边零件全部找到,再进展查找到的零件与当前零件的干预检查。
干预检查后要出检查报告,报告中包括:干预件所属位置、涉及干预的
零部件名称、干预量的大小、干预过滤和干预解决状态。
图3 运动分析流程
在DMU环境下进展机构运动分析时,首先依据机构的实际运动状态,运用相应的机构运动副来创立两个零部件之间的相对运动关系,然后创立机构运动的参照物和驱动机构进展运动的驱动源(Command)。在定义完机构运动所必需的条件之后,就可以对机构运动进展仿真和分析,建立机构运动的流程〔如图3所示〕。
在运动分析校核过程中,我们可以借助“传感器”将运动过程中运动部件与其它部件之间的间隙动态显出出来,也可以xls格式导出。
可拆装性分析
产品拆装分析是对产品拆装过程的演示和在拆装过程中动态的检查产品同四周零部件之间的关系,包括产品拆装路径的定义和优化,拆装过程中的动态干预检查和工具空间校核等。
在进展产品拆装分析时,首先要规划产品拆装方案,对产品的拆卸要有清楚的思路,然后需要定义产品拆装路径,最终通过定义拆装路径的序列,对整个产品的拆装过程进展模拟和分析。依据这个思想,拆装分析的流程如图4所示。
图4 拆装分析流程
为了检查产品在拆装过程中是否符合产品预定的拆装方案,是否为工具留下足够的空间,以及拆装过程中是否会同四周产品存在着确定的干预问题等,依据各个工程的实际需求,我们将会进展如下的内容检查和校核:
首先我们进展动态干预检查,动态干预检查就是校核物体在拆装过程中是否同四周的零部件存在着数据上的干预状况。假设消灭了干预状况,拆装模拟过程会有什么样的动作。另外,可以通过模拟试验来定量的检查干预消灭的位置以及干预大小的变化。通过这种方式可以定量的进展动态干预检查,并记录干预检查的历史。
断面分析也是静态干预检查分析主要使用的工具,是利用一个平面去切割产品,从而实现对产品内部构造进展分析。如查看钣金焊接边缝隙是否均匀等内部干预状态〔如图2所示〕,断面可以输出成DWG、CATPart、CATDrawing等格式,可以更清楚地反映产品内部构造。
DMU运动分析
机构运动分析是在虚拟的环境中模拟产品实际的运动状况,在动态过程检验机构设计是否符合概念设计阶段对机构所做的定义。同时,在动态过程中对产品的位置信息、运动特性信息进展检查和分析。
其次,进展工具空间检查。工具干预检查是产品拆装分析的一项重要内容,通过检查工具空间来检查产品拆装的便利性和可行性。有两种方法来进展工具空
间检查:
使用工具的3D模型
使用该方法需要供给工具的3D模型,通过模拟3D工具的工作过程,并生成3D工具工作空间包络体,同时,还要生产产品拆装过程包络体,通过检查这两个包络体之间的最小距离来进展工具空间检查。
图5 驾驶室拆装分析
通过模拟试验
模拟试验方法可以在不供给3D工具模型和生成包络体的前提下来进展工具空间的检查,仅需要3D工具所占用的空间范围值。
最终,我们可以创立动态包络体,动态包络体是记录零件在拆装过程中所经过的空间位置组成的一个包络体,记录产品拆装过程中经过的空间位置。通过记录包络体,可以将动态的干预检查转化为静态的干预检查。
结语
使用CATIAV5中的DMU功能可以帮助工程师快速解决整车设计中最为关键的静态干预、空间尺寸、运动干预和可拆卸性分析等问题,大大提高了产品研发效率,缩短了产品研发时间,提高了产品研发质量,降低了研发本钱。