杜樹浩

摘 要：文章主要介紹了一種基于CATIA高級應(yīng)用超級副本（PowerCopy）的雨刮器刮拭圖案的參數(shù)化建模設(shè)計方法。主要內(nèi)容是通過人機(jī)對話的方式，在可視化交互的界面中進(jìn)行設(shè)計輸入，CATIA對輸入的幾何元素、尺寸參數(shù)等進(jìn)行處理，自動生成A、B區(qū)和刮拭圖案的3D模型，以及刮拭率的計算，極大的提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：CAITA;PowerCopy;參數(shù)化設(shè)計;雨刮器;刮拭圖案;A、B區(qū)

中圖分類號：U467? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B? 文章編號：1671-7988（2020）13-71-03

Parametric Design of Wipe Pattern Based on CATIA Power Copy

Du Shuhao

（Chengdu Huachuan Electric Parts Co.， Ltd， Sichuan Chengdu 610106）

Abstract： This article mainly introduces a parametric modeling design method of wiper pattern based on CATIA advanced application PowerCopy. The main content is through human-machine dialogue， design input in the visual interactive interface， CATIA processes the input geometric elements， dimensional parameters， etc.， automatically generates 3D models of A， B area and wipe pattern， and calculates the wipe rate， which greatly improves the work efficiency.

Keywords： CAITA; Power Copy; Parametric Design; Wiper System; Wiper Pattern; A、B Area

CLC NO.： U467? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）13-71-03

前言

近年來國內(nèi)汽車市場呈現(xiàn)持續(xù)的大幅增長態(tài)勢，市場的競爭也日趨激烈，為了搶占市場，新車型的開發(fā)周期愈來愈短，產(chǎn)品價格越來越低。國內(nèi)各大汽車廠家及供應(yīng)商也就越來越重視產(chǎn)品的平臺化建設(shè)，大到動力總成小到雨刮器零部件，逐漸開始實現(xiàn)平臺化，大量的零部件可以直接借用，其主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）縮短了零部件的開發(fā)周期;（2）節(jié)省了產(chǎn)品的設(shè)計、模具、工裝夾具、實驗驗證等一系列的開發(fā)成本;（3）提高了生產(chǎn)線的利用率…等等。

1 超級副本的參數(shù)化建模

1.1 超級副本的實質(zhì)

CATIA高級應(yīng)用超級副本是參數(shù)化設(shè)計計算的拓展，其實質(zhì)是參數(shù)化和“宏”的結(jié)合，即在交互式環(huán)境中輸入?yún)?shù)，“宏”調(diào)用輸入?yún)?shù)，批處理建模操作過程，自動生成零件模型和計算。

1.2 超級副本的基本操作原理

在使用超級副本建模之前，需先建立一個UDF模型， UDF模型是一組組合在一起的可重復(fù)使用的特征，這些特征包括幾何元素（如點(diǎn)、線、面、實體等）、尺寸參數(shù)、關(guān)系式等，完成上述特征的參數(shù)化建模后還需要進(jìn)行超級副本的定義，主要包括輸入元素的選擇和參數(shù)的發(fā)布等。調(diào)用UDF模型進(jìn)行建模的具體操作步驟分為：在CATIA中依次點(diǎn)選“開始”→“機(jī)械設(shè)計”→“線框和曲面設(shè)計”→“插入”→“從文檔實例化”，超級副本會把UDF模型的所有特征完整的復(fù)制到新創(chuàng)建的模型中，然后通過更改輸入?yún)?shù)值，完成新模型的建模;也可以在調(diào)用UDF時先更改參數(shù)，然后CATIA會按照UDF模型的建模順序和邏輯關(guān)系直接建立一個新的模型，如圖1所示。

1.3 超級副本建模的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的參數(shù)化建模是把該模型的尺寸用參數(shù)關(guān)聯(lián)，建立零件庫或者設(shè)計表，但遇到需要參考不同的輸入進(jìn)行建模的情況，如果輸入的坐標(biāo)系和之前參數(shù)模型不同，需要進(jìn)行修改，當(dāng)模型比較復(fù)雜的時候，很可能會報錯無法修改。

而超級副本是一種威力強(qiáng)大的復(fù)制工具，特別適用于一些復(fù)雜的“相似零件”的建模，使用操作非常簡便，可以使設(shè)計人員從大量復(fù)雜的重復(fù)性的設(shè)計、計算和繪圖中解脫出來，降低了對設(shè)計人員的技能要求，大大提高工作效率，也提高了產(chǎn)品設(shè)計的準(zhǔn)確性和確保了尺寸標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。

2 雨刮器刮拭圖案的設(shè)計規(guī)范

2.1 法規(guī)對視野面的要求

汽車雨刮器最主要的功能是在雨雪天氣刮拭風(fēng)擋玻璃的雨雪，為駕駛員提供良好的視野， GB15085-2013《汽車風(fēng)窗玻璃刮水器和洗滌器性能要求和實驗方法》對刮水器的刮刷面積覆蓋率要求值為A區(qū)98%以上，B區(qū)80%以上，而有些整車廠為了提供更好的視野，要求值為A區(qū)100%以上，B區(qū)90%以上，如表1所示。

2.2 其他布置要求

除了對刮刷面積覆蓋率要求外，還需要考慮玻璃下邊界、進(jìn)氣格柵、A柱、玻璃上邊界、雨量傳感器以及刮拭范圍的協(xié)調(diào)性等因素，如圖2所示，不同整車廠的要求略有差異。

3 超級副本在雨刮器刮拭圖案設(shè)計中的應(yīng)用

3.1 刮拭圖案的UDF模型創(chuàng)建及應(yīng)用案例

3.1.1 刮拭圖案的輸入元素

輸入元素為：玻璃面、玻璃下邊界、A柱右邊界、A柱左邊界、主刮旋轉(zhuǎn)點(diǎn)、副刮旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，如圖3所示。輸入?yún)?shù)為：主、副刮片長度，主、副刮片距離玻璃下邊界的角度，主、副刮片駐角，主刮片與A柱右邊界距離，副刮片與A柱左邊界距離等，如圖4所示。

3.1.2 建立刮拭圖案UDF模型

刮拭圖案建立模型的過程從略，最終創(chuàng)建的刮拭圖案UDF模型如圖5所示，該模型根據(jù)給定的玻璃面、玻璃邊界以及相應(yīng)的邊界條件，自動計算出擺角大小，并生成刮拭圖案，同時考慮了擺角誤差為±1.5°，以及刮拭圖案初始位置和極限位置過刮3°的情況。

3.1.3 生成新玻璃面的刮拭圖案模型

以另一塊新的玻璃面作為應(yīng)用案例，調(diào)用之前創(chuàng)建刮拭圖案UDF模型，并依次定義輸入元素和參數(shù)，如圖6所示。然后生成該玻璃的刮拭圖案，如圖7所示。該刮拭圖案的主要參數(shù)如表2所述：

3.2 視野面A、B區(qū)的UDF模型創(chuàng)建及應(yīng)用案例

3.2.1 創(chuàng)建A、B區(qū)的UDF模型

視野面A、B區(qū)的畫法在GB11562-1994《汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》中有詳細(xì)的描述，不做贅述。A、B區(qū)的UDF模型創(chuàng)建及應(yīng)用原理與上文相同，輸入元素為：H點(diǎn)、玻璃面、ZX平面、XY平面，輸入?yún)?shù)為座椅靠背角度，創(chuàng)建的A、B區(qū)UDF模型如圖8所示。

3.2.2 生成新玻璃棉的A、B區(qū)模型

以另一塊新的玻璃面作為應(yīng)用案例，調(diào)出之前創(chuàng)建的A、B區(qū)的UDF模型，并依次定義輸入元素，座椅靠背角度為22度。然后即可生成新玻璃面的A、B區(qū)的3D模型，之前創(chuàng)建的UDF模型的特征已經(jīng)完全復(fù)制到新的玻璃面數(shù)據(jù)中，如圖9所示。

3.3 刮拭率的計算UDF模型創(chuàng)建及應(yīng)用案例

刮拭率即主刮區(qū)域和副刮區(qū)域在A區(qū)和B區(qū)的覆蓋率，UDF模型創(chuàng)建與應(yīng)用的原理都是相同的，不在贅述，僅展示應(yīng)用效果如圖10所示。

4 總結(jié)

本文以CATIA高級應(yīng)用超級副本（PowerCopy）為研究對象， 創(chuàng)建了雨刮A區(qū)和B區(qū)、刮拭圖案、刮拭率計算的UDF模型，借助公司平臺廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外各個汽車廠家的多個車型刮拭范圍的設(shè)計，極大的提高了設(shè)計效率，可節(jié)省80%的時間。通過本文的研究應(yīng)用，可以進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用于汽車、船舶、航空、航天等各種領(lǐng)域，將廣大CATIA應(yīng)用設(shè)計者從枯燥冗繁的設(shè)計工作中解脫出來。

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