基于CATIA的公交车骨架建模方法

赵文亮，徐鹏，王嬴

（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）

基于CATIA的公交车骨架建模方法

赵文亮，徐鹏，王嬴

（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）

公交车骨架建模目前尚没有统一的建模方法，建模工具品种繁多，多根据工程师的经验及个人喜好进行建模。CATIA软件具有强大的三维建模能力和智能化的树结构，在车身设计中得到越来越广泛的应用。在CATIA建模过程中，建模方法对于提高建模效率，确保建模的准确性和后期修改的方便性至关重要。本文介绍了基于CATIA的公交车骨架建模方法及快速建模技巧，得到了较高质量的几何模型，模型可修改性较强，建模效率高，为公交车骨架CATIA快速建模提供了方法参考。

公交车；CATIA；骨架；建模

CLC NO.: U469.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)06-71-03

引言

公交车骨架结构的设计不仅要考虑到整车的承载能力、各个零部件的强度要求，而且需要协调车身各系统的安装以及底盘、侧围和前后围之间的连接，还要使底盘各装置的安装在符合相关标准的情况下具有良好的装配工艺性，所以在公交车骨架的建模、开发过程中需要对各方面进行频繁的调整。由于CATIA强大的三维建模能力和智能化的树结构，使模型的修改变得方便、快捷，用户可以方便、快捷地对产品进行重复修改，从而能够极大提高工程师的工作效率，缩短产品开发周期[1]。

1、CATIA建模方法

（1）建立统一的坐标系

在对公交车骨架进行三维建模，特别是创建如底架、侧围、前后围、顶盖等大总成的三维模型时，一定要在统一的坐标系下进行。以侧围总成为例，该总成包含有较多的几何杆件，各杆件应创建单独的几何体，且应以坐标系为基准，不能以其他几何体为基准。这不仅能保证数据传递的准确性，确保修改模型的方便性，不会发生修改某一几何体而引起其他几何体的变化；同时创建的三维模型也能让其他设计人员直接使用而不必进行坐标转化[2]。

（2）绘制体现设计意图的草图

一个良好的模型，仅有“完全约束”的草图是不够的。在对模型施加约束时，设计意图的体现是最重要的，这直接关系到以后修改模型的效率及准确性[3]。如图1中所示，虽然两种对矩形的约束方式得到结果是一样的，但却体现了两种不同的设计意图。如果后期需对14这个尺寸进行放大处理的话，两种约束方式会产生两种修改结果。约束方式一会向右拉伸，而约束方式二则会向左拉伸。如果得到的修改结果不是自己想要的，则说明约束没能很好的反应设计意图。

（3）创建单个几何体

目前的公交车骨架多由矩形管件焊接而成，因此在创建底盘、侧围、前后围、顶盖等总成时对矩形管件以几何体的型式单独创建。

①直管件几何体

在创建几何体时，应尽量以管件横截面为草图绘制对象，便于表达管件规格，然后，按规定长度对草图进行拉伸生成几何体。如条件允许，管件横截面草图最好在坐标平面内绘制，通过设置开始拉伸和结束拉伸的尺寸来控制管件的长度[4]。草图在XOZ片面绘制，根据尺寸第一限制和第二限制拉伸得到两实体之间的实体。

②大曲率管件几何体

以侧围前轮罩骨架的模型建立为例作简单介绍：

步骤一：作出轮罩轮廓在XOZ平面的投影形状草图。为保证快速作图，可以不要求精确的尺寸，但下部应大于精确尺寸，但实体完成后对多余部分进行去除。

步骤二：在“创成式外形设计”模块下，对步骤一所作的草图进行拉伸，形成曲面。

步骤三：重复步骤一、二，作出轮罩骨架的纵向曲率曲面，得到两相交曲面。

步骤四：使用相交命令，得到两曲面的相交线，此曲线即为轮罩骨架的轮廓曲线。

步骤五：使用“肋”命令，绘制轮罩骨架截面形状草图，以步骤四所得曲线为中心曲线做肋，并对多余部分进行去除，即得到轮罩骨架模型。

2、CATIA建模技巧及注意事项

（1）不使用默认生成的“零件几何体”

创建零件（Part）文件时，CATIA会自动生成第一个“零件几何体”。在使用CATIA建立模型时，我们一般不在“零件几何体”下进行绘制几何体，原因是第一个“零件几何体”为CATIA默认，无法被删除，不利于模型的后期的修改，严重情况下还会影响整个模型的准确性，使模型失效。

（2）灵活运用投影、镜像、对称等命令消除几何体之间的父、子系关系

下面以一简单例子加以说明。

几何体2的草图是由几何体1上部的圆筒投影得到（投影草图为黄色），将几何体2的草图拉伸成实体。当要删除几何体1时，CATIA将提示几何体2也将被删除，原因是几何体2的草图为几何体1的子系，同样由几何体2的草图拉伸得到的实体也为几何体1的子系。

为解决这一问题，可以将几何体2的草图进行对称（对称后草图变成白色），以消除几何体2与几何体1的关联性。此时删除或修改几何体1不会影响到几何体2。

（3）运用“复制、粘贴”简化建模过程

由于CATIA强大的混合建模的能力，使得在CATIA设计环境下，几乎可以复制产品结构树中的任意对象，并粘贴在该结构树下。例如，可以复制几何体5，然后粘贴在该结构树中，得到几何体6。并且，几何体6与几何体5的参数完全相同，然后将几何体6通过移动或旋转等操作到要求的位置。如几何体6的截面形状需要修改，则只需对结构树下几何体6中的凸台的草图进行编辑即可，能够方便快捷的得到所需型材规格。同样可以复制几何体5中的对象，如凸台、凹槽等，粘贴到几何体6中，有时也会得到很好的效果。几何体6中只有和几何体5中一样的凸台而没有平面。

由于CATIA参数化建模的思想，甚至可以复制文件1中的对象，粘贴到文件2中。复制、粘贴的作用类似于标准件库或者零件特征库，但比调用标准件库或零件库更加的方便快捷。并且为了便于快速建模，也应注意“测量”工具的运用。值得提醒的是，当对某一几何体进行操作时，特别是会在该几何体结构树下增加对象时，一定要将该几何体置为当前，即将该几何体定义为工作对象。

3、公交车骨架CATIA建模实例

良好的建模方法不仅能够提高建模效率，对于建模质量也有很大的帮助。同时在统一坐标系下和体现设计意图的建模对于模型的修改和后期开发也具有很大帮助。运用以上建模方法及建模技巧建立的某型号公交车骨架模型[5]-[6]，如图2所示。

4、结束语

CATIA在公交车底架设计中要求设计者必须运用合理、规范的建模方式，建立一个良好的参数化模型，这样才能便于修改，提高设计效率，并且建模的过程要能够更好地体现设计意图，这是一个设计者和制图员的重要区别。

[1] 李学志，李若松.CATIA实用教程[M]. 北京:清华大学出版社，2006.

[2] 孟繁阳.基于CATIA软件的客车底架设计方法[J]. 客车技术与研究，2011，3： 16-18.

[3] 路忠锋.一种CATIA建模方法[J]. 汽车实用技术，2012，10：17-18.

[4] P. Xiong, Q. Ding. Application of CATIA V5 in the Structure Designing of Auto Parts[J]. CAD/CAE and Manufacturing Information，no.11，2004，pp.47-48.

[5] 国家质量监督检验检疫总局. GB 13094-2007，客车结构安全要求[S]. 北京:中国标准出版社，2008.

[6] 刘开春.客车车身设计[M]. 北京:机械工业出版社，2012.10.

Bus Skeleton Modeling Method Based on CATIA

Zhao Wenliang, Xu Peng, Wang Ying
( Automobile Chang'an University, Shaanxi Xi'an 710064 )

At present, there is still no unified modeling approach for modeling bus skeleton, and a wide variety of modeling tools.Mostly,a lot of engineers make bus skeleton models according to their experience or habits. CATIA has been widely used in car body design because of its powerful three-dimensional modeling capabilities and intelligent tree structure. In CATIA modeling, modeling methods are crucial for improving the modeling efficiency, ensure the accuracy of the modeling and convenience of post-modification.In this paper, I introduced a bus skeleton modeling method and quick modeling skills based on CATIA,and get a higher quality of the geometric model which can be modified convenient;provide a method for rapid modeling bus skeleton as reference.

Bus; CATIA; Skeleton; Modeling

U469.1

A

1671-7988(2015)06-71-03

赵文亮，就职于长安大学汽车学院，车辆工程硕士（在读），主要研究方向为车辆CAD/CAE技术。