CATIA參數化設計在汽車座椅設計中的應用

趙高林 張建平 （齊齊哈爾大學 黑龍江齊齊哈爾 161000）

一、CATIA參數化設計的優(yōu)越性

CATIA軟件作為目前汽車設計研發(fā)行業(yè)最主流的設計軟件，涵蓋了產品概念、工業(yè)設計、三維建模、分析計算、動態(tài)模擬與仿真、工程圖的生成、生產加工成產品的全過程。Cat ia是一款參數化三維設計軟件；常規(guī)的實體造型系統(tǒng)所構造的幾何形體具有確定的形狀和尺寸，一旦建立，即使結構相似但想修改某些形狀的尺寸也只能重新構造，例如目前的工業(yè)設計軟件RHINO、AUTOCAD等。而CATIA只要通過修改相應的造型參數就可以方便的改變形體的形狀的尺寸，它還可以在新產品設計的過程中它可以反復多次修改，進行零部件形狀和尺寸的綜合協(xié)調和優(yōu)化。CATIA基于特征的設計是把特征作為產品設計的基本單元，并將工業(yè)產品描述成特征的有機結合。同時建立關聯(lián)的二維圖紙也進行相應的更新，使二維和三維的更新狀態(tài)始終保持一致。該軟件不僅能夠有效地提高實體建模的速度，而且能夠縮短設計的周期。

二、CATIA參數化在汽車座椅設計中應用

1.CATIA三維設計參數化應用

CATIA具有完善的系統(tǒng)參數自動提取功能，它能在草繪設計時，將設計人員輸入的尺寸約束作為特征參數保存起來，并且在此后的設計中可視化地對它進行修改，從而達到最直接的參數驅動建模的目的。用系統(tǒng)參數驅動圖形建模的關鍵在于如何將從實物中提取的參數轉化到CATIA中，用來控制汽車座椅三維模型的特征參數。

CATIA參數化技術設計對象的結構形狀比較定型，可以用一組參數來約定尺寸的關系。參數與設計對象的控制尺寸有顯然的對比，設計結果的修改受尺寸驅動的影響，只就是參數化驅動。參數化設計技術以其強有力的草圖設計、尺寸驅動修改圖形功能，成為汽車座椅初始設計、產品建模及其修改系列設計、多方案比較和運動仿真設計的有效手段。

目前，解決參數化驅動中約束的方法主要有基于幾何約束的變量幾何法，基于幾何推理的人工智能法,基于構造過程的構造法，基于輔助線法。幾何約束的變量幾何法在汽車座椅設計中應用，尺寸驅動是參數驅動的基礎，尺寸約束是實現尺寸驅動的前提。CATIA的尺寸約束的特點是將尺寸和形狀聯(lián)合起來考慮。通過尺寸約束來實現對幾何形狀的控制。設計時必須以完整的尺寸參數為出發(fā)點（全約束），不能漏注尺寸（欠約束），不能多注尺寸（過約束）。尺寸驅動是在二維草繪空間下實現的。

2.CATIA二維制圖參數化應用

在早些年的時候，汽車座椅制造公司經常會出現為圖紙和三維效果圖對不上的情況，有時候二維圖紙修改了，三維效果圖沒跟著更新過來，或者三維圖紙修改了二維圖紙沒跟著更新過來。這是因為二維和三維不是相互關聯(lián)的，修改其一，另一個修改起來就比較困難。我們在汽車座椅設計的時候經常會有很多復雜零件的制圖、裝配圖以及總成圖的變更，這對于參數化CATIA就非常的容易。CATIA V5的工程圖“Draf ting”模塊可以將三維實體轉換為二維視圖,以獲得零件的加工圖紙,并且可創(chuàng)建和編輯二維工程圖。把三維實體模型創(chuàng)建生成相關聯(lián)的二維工程圖。只要我們選定某一投影方向，CATIA系統(tǒng)會自動創(chuàng)建我們所需要的視圖、斷面圖、剖視圖、局部放大圖等。這樣我們很多復雜的汽車座椅的設計變更就顯得如此的快捷、方便，三維數據更改完之后，只需要在CATIA工程制圖點擊更新，二維工程圖就隨著剛剛修改的三位效果圖更新過來，使二維圖紙和三維效果圖始終保持一致。

三、參數化設計在當今汽車座椅開發(fā)中具有重要意義

汽車座椅是聯(lián)系人?——車的一個復雜的綜合零件體，它包括坐骨架、靠背骨架、坐墊泡沫、頭枕、滑軌、扶手、腰托、各種調節(jié)機構等，而且設計和制造都非常具有難度，經常隨著使用對象以及其他因素的改變而修改尺寸和優(yōu)化形式，如果汽車座椅還停留在常規(guī)的軟件設計平臺上是遠遠不夠的，就某一設計而言，其結構和尺寸不是一下就確定下來，而是需要反復的進行優(yōu)化、比較和驗證，在這修改量如此大的設計中，CATIA參數化設計就顯示出非常大的優(yōu)越性。CATIA的應用，使我們在汽車座椅設計中對使這項工作更加容易實現和方便操作，使設計過程簡化、快捷、精確，縮短了開發(fā)周期。

四、總結

現在汽車座椅行業(yè)要提高企業(yè)的核心競爭力，首先應提高產品的質量，其次是降低成本，而這些主要集中在產品的創(chuàng)新上。產品的創(chuàng)新體現在企業(yè)用最短的時間內生產出全新的最具競爭力的產品。CATIA參數化設計是汽車座椅創(chuàng)新的一種手段。它簡化了繁瑣的設計，參數化的設計使座椅開發(fā)的精確率大大提高，縮短了開發(fā)周期，得到最優(yōu)設計，提高了產品的核心競爭力。

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趙高林，齊齊哈爾大學美術與藝術設計學院，161006，設計藝術學，碩士研究生，1985年6月27日，山東日照人。

張建平，齊齊哈爾大學美術與藝術設計學院，161006，工業(yè)產品設計與研究，教授，1965年2月23日，黑龍江齊齊哈爾人。