模组设计中CATIA自顶向下的应用

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摘要：论文旨在说明使用CATIA进行电池模组装配设计时，利用catia三维草图功能，实现自顶向下的参数化设计，可缩短产品设计周期，提高工作效率。对于提高设计管理水平有重要的理论和实践意义。

关键词：CATIA；三维草图；自顶向下；模组设计

前言

近年来，新能源汽车市场的竞争日趋激烈，产品研发周期、质量、成本、服务、环保是每个企业所面对的重要问题。实践证明，将计算机软件高效应用于新品开发过程中是现代化企业生存、发展的绿色之路。CATIA是一个大型设计软件，世界60%以上的航空和汽车行业的设计师都在使用该软件。作为新能源汽车行业的配套产业，电池模组研发人员大多也使用CATIA软件进行结构设计。本文将对CATIA装配设计中如何应用三维草图功能实现自顶向下设计进行浅析[1]。

1CATIA自顶向下设计方法

自顶向下是一种在确定产品各零件之间装配关系的基础上，据此来设计各零件的方法。一个产品，它的各零部件间的相对安装位置、配合尺寸都具有相关性，如果调整总体设计参数，或者改变某个零件的形状、位置，都会对相关零件造成影响[2]。一个电池模组大约包含20种部件。由于客户要求变更、方案优化、供应商制造能力以及成本、新材料、新工艺等诸多原因，不可避免地会出现变更零件设计的情况。修改零部件三维模型时，模组相关零部件之间的约束都需要重新修改，工作量繁琐且容易出错。利用CATIA的草图功能，绘制模组总布置图，再把总布置图插入到装配文件里，利用总共布置图进行零部件设计，就可以避免由于设计变更或优化等情况所带来的频繁修改，增加重复工作的问题，从而减轻设计人员的工作量。

2模组自顶向下设计步骤

下面就以VDA方壳电芯模组为例，具体阐述如何在CATIA装配设计过程中利用三维草图，实现自顶向下的参数化设计。第一步，VDA标准模组外形尺寸为355mmx108mmx151.5mm。设计初期，先根据模组外形尺寸和各零部件之间的关键定位尺寸，做三维草图[3]，并保存为part文件，这个part文件就是总布置图，如图1所示。X、Y、Z方向分别代表模组的长、宽、高方向。在此例中，把电芯肩高作为关键尺寸，以电芯肩高平面为基础平面。第二步，将此part文件作为一个零部件插入到装配文件product中。第三步，设计每个零件时，零件建模初始的草图与总布置图定位约束。如图2、图3所示。依据以上步骤，依次对所有零件完成初版设计。在整个设计过程中，总布置图也需要不断完善，直至设计完成。当发生设计变更时，只需修改总布置图里各草图相对应的尺寸，其他零部件的尺寸及装配位置就可以实现即时更新[4]。

3结论

利用CATIA草图功能做自顶向下的设计有以下几点优势：第一，提高工作效率。虽然在设计初期，需要花精力设计总布置图，但在后期面对设计优化及变更情况发生时，运用三维草图能很好地解决频繁修改模型及装配约束的问题，不仅提高了工作效率，同时也大大降低了出错率。第二，总布置图总布置图能清晰地体现出各零部件之间的装配或连接关系。为后续的评估审核提供便利[5]。第三，总布置图便于复杂项目的协同开发。尤其是对于需要多人共同开发的非标模组，总布置图能很好地实现设计信息的传递、共享、继承和变更。综上所述，使用自顶向下的装配设计方法，建立参数化的三维草图模型，节约了设计成本，缩短了设计周期，从而提高企业的竞争力和快速应变能力[6]。

参考文献

[1]苏国霞.CATIA软件在汽车研发设计领域的应用[J].硅谷,2014,7(01):25-26.

[2]张长.基于CATIA软件平台的自顶向下参数化装配设计[J].青海大学学报(自然科学版),2007(01):83-85.

[3]吴永明,冯培恩,潘双夏,陈定方.一个支持top-down设计的产品建模系统[J].计算机辅助设计与图形学学报,1999(01):50-53.

[4]蒋丽.CATIA软件二次开发基础技术[J].汽车工程师,2016(04):38-41.

[5]张锐.基于CATIA的参数化建模及虚拟装配设计[J].企业科技与发展,2014(12):26-28.

[6]陈小亮,姜楠楠.CATIA软件在汽车总布置设计中的应用[J].河南机电高等专科学校学报,2016,24(01):4-7.

作者：杜敏 单位：天津力神电池股份有限公司