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[CATIA汽车设计] CATIA软件在三维设计中设计轮胎的思路和方法详解

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emhudjqhln 发表于 2019-3-15 09:09:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
emhudjqhln
2019-3-15 09:09:39 447 0 看全部
                                                                                                   
  随着计算机技术应用越来越普及,软硬件的推陈出新,汽车行业已经逐渐摆脱陈旧的平面CAD设计,完成了向三维CAD的过渡,逐渐向网络化、虚拟化过渡,三维设计软件CATIA、UG、ProE和SolidWorks等逐渐取代了原来的二维设计软件,实现了零部件的虚拟设计及整车装配的数字化仿真,大大提高了设计效率,并使设计失误降到最小。

  轮胎作为汽车的重要部件,其设计也需要跟上汽车行业的发展步伐。为达到与汽车厂商实现网络化、数字化交流的需要,提高产品的设计手段和创新速度,降低产品设计失误,我公司决定采用三维设计软件 CATIA设计轮胎。

  以195/65R15规格轮胎设计为例,介绍了CATIA软件在轮胎三维设计中的应用。CATIA软件具有较强的三维实体和曲面造型功能,特别是后参数化的设计为技术人员提供了一个便于设计、修改的平台。CATIAV5R8提供的草图设计、曲面造型、实体造型和制图功能均很强大,可以满足轮胎设计的要求,可缩短产品从设计到投放市场的时间,对轮胎厂参与国际竞争、提高企业形象和促进与汽车制造厂商的技术交流均可起到较好作用。

  1 CATIA简介

  CATIA是法国 Dassault公司开发的大型PLM应用系统,由与Dassault结成合作伙伴关系的IBM负责推广。CATIA简单易学、功能强大,具有其它三维设计软件不可比拟的优势。CATIA v5具有强大的曲面造型能力,具备完美和友好的操作界面,可以安装在WINDOWS2000系统中,具备VGX和C- NEXT等多种先进技术,CAD、CAE、CAM、DMU及工程分析等都在统一的界面中完成,可提供完整的工程解决方案。全世界有18家排名在前20名的汽车企业及空中客车和波音公司使用CATIA。

  2 CATIA 在轮胎设计中的应用

  我们利用CATIA实现了轮胎的三维设计,现结合195/65 R15规格轮胎设计介绍其在轮胎设计中的应用。

  2.1 草图(Sketcher)设计

  Sketcher是三维设计的重要手段,它拥有类似二维设计软件(如:AutoCAD)常用的设计功能,并可将轮廓转化为三维实体。该模块能够进行复杂的平面轮廓设计,同时又具有后参数化的约束功能,设计和修改轮胎断面轮廓均非常方便。

  图1所示为轮胎的断面轮廓曲线。使用 Sketcher 可以在极短的时间内绘制草图,然后通过修改约束形成准确的轮胎断面轮廓图。  
   CATIA软件在三维设计中设计轮胎的思路和方法详解80
  2. 2 曲面造型( ShapeDesign)

  CATIA 具有很强的曲面造型功能,可直接在轮胎断面轮廓的旋转曲面上绘制花纹, 图2所示为在断面轮廓上绘制花纹的状况, 图3所示为带有一节距花纹的轮胎曲面。利用后参数化约束功能,可根据需要随时修改断面轮廓曲线、花纹沟宽、高及角度等,修改时只需在屏幕左侧特征树找到相应的特征进行修改即可,其相关特征会自动更正,不影响设计进程。  
   CATIA软件在三维设计中设计轮胎的思路和方法详解97
   CATIA软件在三维设计中设计轮胎的思路和方法详解34
  2. 3 实体造型( PartDesign)

  曲面造型只形成一个封闭的轮胎曲面, 不是实体, 要 进行实体造型, 需要选择 Part Design 模块, 把复杂的曲面进行填充, 形成实体模型后, 可在胎侧上进行字体制作。该模型可用于模具制造、分析及视效制作。

  图 4~ 7 是利用实体造型功能形成的部分轮胎与整胎模型。

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   CATIA软件在三维设计中设计轮胎的思路和方法详解19
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  2.4 制图( Drafting)

  形成三维实体后,后续加工时需要二维平面图作参考,CATIA软件中的Drafting模块可根据用户的需要作多个角度的剖面,转为二维平面图。二维平面图如图8所示。
   CATIA软件在三维设计中设计轮胎的思路和方法详解96
  3 使用效果

  (1)提高了设计效率,缩短了产品从开发到投放市场的时间。以前由于没有三维设计软件,设计完成后,需等到模具加工后进行样胎的试制才能看到产品实际效果,才能进行评审,周期较长。有了三维软件,可直接对轮胎进行三维实体造型设计,不需要进行产品试制就可以进行产品外观评审,大大缩短了开发周期,且将来可与专业分析软件和数控加工软件结合,实现产品设计制造的数字化。

  (2)更能准确体现设计意图。轮胎是旋转体,二维平面图纸会出现设计误差,而三维设计软件完全基于轮胎三维实体进行设计,设计更能准确体现设计意图。

  (3)提高自主创新开发能力。二维图纸往往与实际制造出来的轮胎存在较二维图纸往往与实际制造出来的轮胎存在较大的差异,增大了设计失误的可能性,而三维设计改变了以前的模式,设计者可以直接看到设计产品的三维效果,减少了设计失误,大大提高了产品的自主开发能力。

  (4)增强了技术交流,提高了产品的竞争力。三维软件已在汽车行业广泛应用于设计、分析和制作,为便于与汽车厂商交流,提高产品的竞争力,需要我们拥有与之相匹配的设计软件,及时地根据汽车厂商的要求设计需要的轮胎产品。

  (5)提升企业形象。使用CATIA软件后,我们拥有了与世界顶尖制造企业相同的设计平台,并开始与IBM/DS和MSC等厂商合作。在与国内外企业的合作和竞争中,我们的设计能力会得到重新认识和评价。
   CATIA软件在三维设计中设计轮胎的思路和方法详解2
  4 结语

  CATIA三维设计软件提供了完整的设计工具及简洁美观的操作界面,采用易学易用的后参数化约束,具有很强的三维造型和曲面造型功能。

  随着国外汽车厂商在中国本土化研发的推进,三维设计软件将成为汽车配套轮胎生产厂家必备的开发工具。
               
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