一、引言

　　隨著日益成熟的CAD/CAM/CAE一體化產品開發技術在汽車設計領域得到廣泛應用，汽車車身設計方法正逐步由傳統的設計方 法向著以縮短產品開發周期和提高產品設計精度為目標的現代 設計方法轉變。車身造型逐步由草圖加油泥模型造型設計方法 向數模與虛擬裝配仿真的虛擬現實設計方法轉變，特別是歐美的大型汽車企業很多都向無紙化趨勢發展，完全應用相應的計 算機軟件對車身造型的各個階段進行不同階段的設計與分析。CATIA V5是Dassualt Systemes公司與IBM公司合作共同推出的微機版專業CAD/CAM軟件，它具有基礎結構模塊、機械設計模塊、曲面造型模塊、分析模塊和人機工程設計等，具有知識智能、曲面造型分析評價、有限元分析以及數字化虛擬樣機等強大的功能模塊，為許多用戶所青睞。在歐洲的汽車生產商包括克萊斯勒(Chrysler)、寶馬(BMW)、奔馳(Benz)、大眾(Volkswagen) 和奧迪(Audi)等已全部將CATIA當成核心開發軟件。

　　二、CATIA V5知識工程模塊

　　知識工程是C A T I A V5軟件的重要組成部分，也體現了CATIA V5軟件強大的功能。CATIA V5實現了工程設計與產品設 計系統的無縫連接，是使KB E工程化、實用化的重要工具。用戶可以根據具體的需求，通過定義特征、定義公式、定義規則和定義檢查，來檢驗設計過程是否符合技術要求或給予設 計的評估以及建議等。CATIA V5的知識工程模塊包括：知識 工程顧問(Knowledge Advisor);知識工程專家(Knowledge Expert);產品知識模板(Product Knowledge Template);業務流程知識模板(Business Process Knowledge Template); 產品工程優化(Product Engineering Optimizer);產品功 能定義(Product Function Definition);產品功能優化(Product Function Optimization)。

　　此系列模塊主要功能：第一，CATIA V5知識工程模 塊將知識以參數(Parameters)、公式(Formulas)、規則(Rules)、檢查(Check)、報告(Reports)、設計表(Designtable)、應變(Reactions)和創成式腳本(Generativescripts)等多種形式表示出來，還可以把這些智能資產封裝為產品設計模板直接使用。第二，CATIA V5知識工程模塊給企業提供了在產品全生命周期都可以捕捉與重用企業知識的能力。建立知識庫的目的是為了在產品開發過程中，所有相關技術人員都可以高效利用CATIA V5自動捕捉系統 中的知識。

　　三、基于CATIA V5知識工程的參數化車身總布置方法

　　首先是采用參數化建模的方法對設計對象進行特征的提取;

　　其次是將其特征量用參數表示，從而奠定了下一步建立公式或規則 的基礎;再次是在確定特征的基礎上，將專家的設計思想或設計方法等知識歸納為規則或公式，通過建立特征之間的關聯，將設計思 想或方法等知識轉化為可用計算機實現的工作過程;最后，這些規 則或公式還可以根據特征或參數對設計的結果進行量化評估。

　　1.定義車身總布置參數

　　車身總布置參數化就是實現其尺寸參數化驅動的過程，在此過程中，要創建其總布置相關關鍵尺寸參數。圖1是應用某車型控制尺寸參數，進行關鍵控制尺寸的建立。

　　2.在CATIA V5中建立相應關鍵點

　　運用相關的公式、定義和規則，把上述車型參數導入CATIA V5知識工程模塊，建立車身參考點、面，以此來確立車身主要硬點位置。在CATIA V5中可以通過面、面相交得到線，線、面相交得到點的方法來確定相關的車身硬點(如圖2)。

　　3.構建車身網絡線

　　車身總布置硬點不能直觀地反應車身整體輪廓，必須把相應的硬點連接起來，才能得到車身總布置的輪廓線。應用CATIA V5中的相關命令，依次用線條曲線連接車身總布置硬點，構建空間型體，得到車身前、中、后部網絡線，最后得到整車車身總布置網絡線框(如圖3)。

　　4.導入設計表及車身全部尺寸更新

　　構建完成車身總布置網絡線后，CATIA V5可以通過外部已有車型數據引用驅動文件自動更新，引用的格式可以是Excel文件或記事本文件。應用此方法可以完成車型總布置的自動更新(如圖4)。

　　5.建立檢查規則

　　檢驗工具(Check)可讓用戶對參數值加以檢查。所謂檢驗， 就是針對參數檢查是否在設置范圍之內，核實一個規則聲明是否被執行。我們根據設計目標來設置規則(即法規、標準等)，把它鏈接在所建車身總布置模型中。當更改車身總布置某些尺寸參數時， 如果造成目標規則沒有被實現，就會有警報出現，提醒設計者某項規則被違反，從而實現了實時檢驗。

　　四、基于CATIA V5曲面模塊的車身造型設計與曲面質量分析評價

　　車身造型是由一系列復雜的空間曲面構成的，這些曲面是由不同曲率的空間曲面相互連接而成，這種連接既要滿足零件功能、結構的要求，又要光滑過渡，達到平順、和諧的效果。

　　CATIA軟件的曲面造型技術為車身曲面造型提供了先進、方便、快捷的手段，使汽車的設計更趨完美。CATIA具有混合建 模功能，可以直接由知識工程模塊切換到曲面模塊，在已建好的車身總布置線框內進行車身主要線條的構建，從而進行車身曲面造型設計(如圖5)。

　　曲面質量對汽車的外覆蓋件很重要，光順的獨立曲面連接后并不一定生成光順的整體曲面，因而對車身全部曲面生成且 拼接后，要對整體曲面進行評價。A級曲面分析是CATIA環境下曲面品質檢測的重要方法。A級曲面高亮分析方法是通過黑白相間的條紋，顯示曲面法向與指定方向的角度，對車身造型曲 面進行曲面高亮分析，進而分析評價車身造型曲面的質量。

　　五、結論

　　本文提出了基于CATIAV5作為車身總布置設計的核心工具，在線架造型、曲面造型以至于3D實體造型等方面更具有獨特的長處，其可伸縮性設計和并行工程能力可顯著縮短產品開發周期。基于CATIA的數字化產品，在數字化工廠內通過數字化流程，進行數字化工程的實施。因此，CATIA的技術在汽車領域內的優勢是顯著的，并且得到各國的汽車零部件供應商的廣泛認可。