闞天水

（愛馳汽車有限公司，上海 200082）

前言

在汽車開發(fā)生產(chǎn)過程中，測量的目的是確定過程控制和不斷改進(jìn)[1]。測點(diǎn)不僅是測量的前提，而且測量結(jié)果的好壞最終都由通過測點(diǎn)報告進(jìn)行體現(xiàn)。由于整車零部件眾多，測點(diǎn)開發(fā)工作量巨大，白車身根據(jù)不同車型也有 700到 1000個測點(diǎn)[2]。同時在測點(diǎn)開發(fā)過程之中，還存在著以下問題。

（1）通過CATIA測點(diǎn)創(chuàng)建無法識別測點(diǎn)法向，測點(diǎn)編輯及命名費(fèi)時費(fèi)力；

（2）測點(diǎn)的公差定義需根據(jù)圖紙進(jìn)行輸入，效率低下且容易出錯；

（3）零部件更新后，難以識別上一版測點(diǎn)與新零部件的對應(yīng)性，人工排查不完全；

（4）手動完成測點(diǎn)文件向測量表格的轉(zhuǎn)化，難以滿足項(xiàng)目進(jìn)度需求。

隨著 CATIA軟件應(yīng)用領(lǐng)域的日益普及，用戶對軟件的功能和性能的要求不斷提高[3]。本文采用 VC++2008對CATIA進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了CATIA測點(diǎn)開發(fā)的批量化創(chuàng)建、命名、公差導(dǎo)入以及報告生成，較好地解決了測點(diǎn)開發(fā)中的大量問題。新的測點(diǎn)開發(fā)工具如圖1所示。

圖1 測點(diǎn)開發(fā)工具菜單

1 測點(diǎn)的批量創(chuàng)建

1.1 測點(diǎn)的批量創(chuàng)建

在測點(diǎn)開發(fā)前，需要創(chuàng)建一個單獨(dú)的 CATIA文件，后續(xù)開發(fā)的測點(diǎn)信息都將保存在該文件中。創(chuàng)建測點(diǎn)文件時，從零部件屬性中自動調(diào)用零件名稱和版本信息填充到測點(diǎn)文件名稱中，來保證測點(diǎn)文件與工程數(shù)據(jù)的名稱及版本的統(tǒng)一。根據(jù)不同功能對測點(diǎn)進(jìn)行分組，每個分組號僅在當(dāng)前Part文件中有效。選中某個幾何集后，創(chuàng)建的測點(diǎn)自動放到該幾何集下。

汽車測點(diǎn)一般分為兩種類型，一種是型面匹配特征，一種是孔/軸類特征，不同類型的測點(diǎn)創(chuàng)建方式有所不同。

1.1.1 型面測點(diǎn)的批量化創(chuàng)建

選擇一個或多個連續(xù)面，通過間距或個數(shù)兩種方式批量創(chuàng)建測點(diǎn)。所有測點(diǎn)生成時，自動創(chuàng)建測點(diǎn)法向線。法向線生成的計(jì)算方法：查找距離所選點(diǎn)最近的面，并將點(diǎn)投影到面上，投影點(diǎn)所在的面法向，即為測點(diǎn)的第一方向；自動識別方孔、腰孔的中心點(diǎn)，取方孔或腰孔的長度方向作為測點(diǎn)的第二方向。另外對于外覆蓋件，DTS定義了大量測量斷面，在斷面的位置同樣需要創(chuàng)建測點(diǎn)。在創(chuàng)建測點(diǎn)前導(dǎo)入斷面文件，于零件斷面位置和測點(diǎn)所在行/列的交點(diǎn)上自動創(chuàng)建測點(diǎn)。

如圖2所示，在采用等間距方法批量創(chuàng)建測點(diǎn)時，通過對偏置距離、到邊距離、測點(diǎn)間距、測點(diǎn)行數(shù)等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置來批量生成測點(diǎn)。若測點(diǎn)所在面上有凸臺或孔等特征時，測點(diǎn)創(chuàng)建自動避開。在測點(diǎn)終止一側(cè)到邊線的尺寸小于圖示的測點(diǎn)間距尺寸的一半時，無新測點(diǎn)生成；若該尺寸大于測點(diǎn)距離的一半時，則從終止邊線開始往前按照到邊距離的尺寸創(chuàng)建測點(diǎn)。

圖2 曲面測點(diǎn)的批量化創(chuàng)建

在采用個數(shù)的方式創(chuàng)建測點(diǎn)時，測點(diǎn)間距自動切換為測點(diǎn)個數(shù)，其值代表了每一行的測點(diǎn)數(shù)量。測點(diǎn)左右兩側(cè)均遵從到邊距離值，其余各點(diǎn)均布于兩側(cè)的測點(diǎn)之間。在遇到凸臺或孔等特征時，不生成測點(diǎn)。因凸臺或孔等特征上無測點(diǎn)生成，故測點(diǎn)總數(shù)會小于等于測點(diǎn)設(shè)置數(shù)。

1.1.2 孔/軸類測點(diǎn)的批量化創(chuàng)建

汽車零部件的孔類特征按照結(jié)構(gòu)類型分為規(guī)則孔和不規(guī)則孔。不規(guī)則孔通常為漏液孔、減重孔和工藝孔等，其位置精度要求不高，故一般都沒有GD&T定義。所以孔類特征測點(diǎn)的批量化創(chuàng)建，僅適用于規(guī)則孔，如圓孔、腰孔、方孔以及多邊孔?？椎淖R別原則是一個封閉的規(guī)則空缺區(qū)域。

孔類特征測點(diǎn)的創(chuàng)建主要分為兩種模式：一種是框選，一種是面選。如圖3所示，框選就是將需要標(biāo)注的孔包裹在一個可調(diào)整大小的長方體區(qū)域內(nèi)，自動識別該區(qū)域內(nèi)的孔類特征并批量創(chuàng)建孔心測點(diǎn)。面選則是通過選擇一個或多個連續(xù)或不連續(xù)的面，自動識別這些面上的孔類特征，并批量創(chuàng)建孔心測點(diǎn)。因零件存在板厚，所有測點(diǎn)僅在視圖所在側(cè)的面上生成。

圖3 孔類特征測點(diǎn)的批量化創(chuàng)建

1.1.3 測點(diǎn)的柔性創(chuàng)建

測點(diǎn)批量化創(chuàng)建后，一些位置的測點(diǎn)可能難以滿足最初的設(shè)計(jì)意圖?！皠?chuàng)建測點(diǎn)”具有較高的柔性，可通過調(diào)用CATIA點(diǎn)創(chuàng)建的方式實(shí)現(xiàn)各種特征的測點(diǎn)創(chuàng)建?！奥菽?螺柱測點(diǎn)”通過選取多個螺母/螺柱端面的方法實(shí)現(xiàn)測點(diǎn)的批量創(chuàng)建，實(shí)現(xiàn)原則為所選型面的幾何中心。對于通過 CATIA自身命令創(chuàng)建的點(diǎn)，可通過“常規(guī)點(diǎn)轉(zhuǎn)測點(diǎn)”來實(shí)現(xiàn)測點(diǎn)的轉(zhuǎn)換和法向線的創(chuàng)建。

1.2 測點(diǎn)的批量命名

因不同特征類型的測點(diǎn)定義有差異，所以測點(diǎn)命名規(guī)則統(tǒng)一規(guī)范、準(zhǔn)確尤為重要[4]。通過CATIA二次開發(fā)將測點(diǎn)命名規(guī)則編譯進(jìn)軟件中，實(shí)現(xiàn)測點(diǎn)批量命名的規(guī)范性和統(tǒng)一性。如圖4所示，在測點(diǎn)創(chuàng)建完成后，通過選擇多個測點(diǎn)或多個幾何集，按照統(tǒng)一編號規(guī)則自動批量定義和修改測點(diǎn)名稱。

2 3D GD&T信息的批量導(dǎo)入與創(chuàng)建

現(xiàn)在的大部分主機(jī)廠，越來越多地采用三維GD&T公差設(shè)計(jì)，以滿足MBD的發(fā)展需求。測點(diǎn)創(chuàng)建完成后，需要將測點(diǎn)和公差定義進(jìn)行關(guān)聯(lián)。首先必須規(guī)范三維GD&T標(biāo)注，否則軟件無法100%識別。三維GD&T與測點(diǎn)對應(yīng)的中介即為零件特征，故三維GD&T的指引線必須指引到需要創(chuàng)建測點(diǎn)的面/線上。在創(chuàng)建測點(diǎn)時，通過提取零件特征上的三維GD&T信息，自動建立與該特征上測點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系。

圖4 測點(diǎn)的批量命名

如果數(shù)據(jù)上無三維GD&T信息，可通過“公差定義”選擇多個測點(diǎn)或多個幾何集對測點(diǎn)批量定義公差，如圖5所示。

圖5 測點(diǎn)GD&T信息的查詢與定義

3 測點(diǎn)更新檢查

數(shù)據(jù)版本更新后，對應(yīng)的測點(diǎn)文件也需要根據(jù)數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行更新。對于新版本零部件來說，人工排查變化區(qū)域難免會有遺漏。對于更新區(qū)域需要自動識別以下幾種內(nèi)容：面上的測點(diǎn)、孔/軸類測點(diǎn)、測點(diǎn)公差定義、測點(diǎn)重復(fù)性以及測點(diǎn)與焊點(diǎn)距離。

通過計(jì)算面上的測點(diǎn)與零件的距離來判斷測點(diǎn)是否在零件表面。測點(diǎn)在零件外側(cè)為正值，在零件內(nèi)部為負(fù)值?？?軸類測點(diǎn)直接與最近的孔中心點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行對比，來判定孔/軸類特征是否有變化。由于焊點(diǎn)內(nèi)部及其附近尺寸狀態(tài)不穩(wěn)定，故不可布置測點(diǎn)。以焊點(diǎn)為圓心10mm為半徑作為檢查區(qū)域，自動檢測和識別該區(qū)域內(nèi)不合理測點(diǎn)。對于識別出的不同類型問題的測點(diǎn)，以不同顏色的測點(diǎn)球和測點(diǎn)報告進(jìn)行展示，如圖6所示。

圖6 測點(diǎn)問題檢查

4 測點(diǎn)表格的自動導(dǎo)出

除了三維的測點(diǎn)文件外，還需要導(dǎo)出測點(diǎn)表格，以滿足不同部門的生產(chǎn)和讀取需求。如圖7所示，有兩種類型的測點(diǎn)輸出表格，一類為檢具類表格，另一類為三坐標(biāo)類表格。根據(jù)兩種表格的模板，通過軟件自動導(dǎo)出EXCEL格式的測點(diǎn)信息文件，包含測點(diǎn)號、測點(diǎn)布置圖、XYZ坐標(biāo)值、法向IJK值、公差、直徑等信息。

圖7 測量報告的自動化輸出

5 結(jié)論

通過測點(diǎn)開發(fā)工具在項(xiàng)目中的成功應(yīng)用，帶來了如下經(jīng)濟(jì)效益：減少項(xiàng)目尺寸開發(fā)工時，縮短項(xiàng)目周期，提高新能源汽車更新?lián)Q代的快速響應(yīng)；減少對人力資源的投入，降低企業(yè)開發(fā)成本；避免因人為因素導(dǎo)致的測點(diǎn)錯誤；支持?jǐn)?shù)字化測量和智能制造，順應(yīng)MBD的發(fā)展方向。