CATIA 在汽车白车身焊装和夹具设计中的应用 经典
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目前我们正在进行 CATIA 加工部分的客户化应用开发，我们相信通过 PKT 和编制宏程序可以达到部分 NC 加工程序的自动生成。 结束语
目前，我们正在逐步完善基于 CATIA V5 的汽车白车身焊装与检验夹具 设计平台，进一步应用知识工程模块将更多的知识融入到设计平台中，进 一步提高设计效率和设计质量，结合 ENOVIA SmarTeam 的产品数据管理系 统，让 3D 数学模型贯穿整个设计—制造流程，最终实现数字化、无纸化设 计制造。
我公司 2004 年开始使用 CATIA V5 进行检验夹具的设计，2005 年开始 使用 CATIA V5 进行焊装夹具的设计。经过不断地摸索与实践，已经形成一 整套基于 CATIA V5 的焊装与检验夹具三维实体设计流程，同时也积累了丰 富的经验。
1. 焊装方案图的设计
方案图是焊装夹具设计的依据和基 础，需要将所有的夹紧截面、定位基准等 清楚、准确的表达。
在应用 Catalog 进行标准件 管理的时候，我们在文件系统 下，针对不同标准体系分别建 立文件夹，并在各个文件夹中 分别创建 Catalog，负责管理相应标准体系的标准件。在各 Catalog 中按照 零件的使用功能分为若干的 Chapter，每个 Chapter 下逐步细化分组。然后 在标准件总文件夹下创建一个 Catalog 文件，应用“Add Link to Another Catalog”命令，创建链接分别指向不同标准体系的 Catalog。
另外，焊装和检验夹具的二维工程图要求将坐标线投影出来，CATIA 以往的版本并没有提供此种功能。CATIA V5R16 提 供了此种功能—基于 3D Support 的 Generative View Style。
进行这种投影前，需要做一些准备工作： ①首先需要制作一个名称为 WorkOnSupport3DCustumizedStyle 的 xml 文件放置 在\intel_a\resources\standard\generativeparameters 目 录下，对此功能提供支持；②将 Options\Drafting\Administration 页 面 下 “Prevent generative view style usage”选 项（如右上图）取消，激活这项功能。
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装台、安装窝座和安装用螺钉孔及柱销孔的目的。并通过 CATIA 提供的管 理工具（见右图）对这些布尔运算进行管理。
支特称道的是，CATIA V5R16 对 User Component 增加了新功能，使得 我们可以更加方便地使用 User Component。下面左图所示这些命令可以让 我们十分方便的管理（修改、删除、复制、替换等）我们所调用的 Component。 下面右图所示可以让我们在 CATIA 加工模块中提取自动布尔运算生成的螺 钉孔及柱销孔的加工信息，从而生成这些孔的 NC 加工程序。
CATIA V5 在汽车白车身焊装与检验夹具设计中的应用
中国第一汽车集团 曲智
随着目前全球汽车行业的迅猛发展，新车型的车身外观不断花样翻新， 汽车车身表面曲面愈加复杂，汽车车身的设计制造周期日趋缩短，所有的 汽车制造商都在采用三维数据进行汽车的设计开发，车身零件的形状、尺 寸和装配关系都采用三维数学模型来表达。传统的二维设计和制造模式已 经无法满足汽车车身发展的要求，基于三维设计平台的 CAD/CAM 技术在 焊装与检验夹具的应用也就成为汽车工业发展的必然结果。
在实践中，我们发现这种标准件管理方式使得庞大的标准件系统变得 异常清晰和ห้องสมุดไป่ตู้条理，是最有效率和最方便的管理方式。
3）采用 User Component 调用标准件。
User Component 是 CATIA－Mold Tooling Design 模块中功能非常强大 的命令之一，能够在插入标准件的同时与其 它的 Part 进行自动布尔运算（Add、Remove 或 Assemble）。我们利用 User Component 这 种 特 点 ， 在 标 准 件 中 加 入 名 称 为 “ Pad ”、 “Pocket”或“DrillHole”的 Body，达成在 插入标准件的同时自动生成零件所需的安
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D、运动仿真及干涉检查
在以往的二维图设计过程中，产品与夹具零件之间、夹具零件之间、 夹具与焊钳之间、夹具部件内部的及部件之间的运动关系、操作空间等难 予判定，经常出现夹具在制造完成之后发现干涉或者操作空间不够而造成 修改甚至造成报废的情况。
针对这种状况，我们应用 CATIA 提供的空间分析模块－Space Analysis 对各个 Part 之间进行干涉检查和空间关系的判定；利用运动分析模块— DMU Kinematics 对焊接夹具的运动部件进行运动关系仿真；对于某些不能 直接利用 KIN 模块进行运动关系仿真的部件，我们利用 CATIA 的运动副的 Mechanism Dressup 功能，达到模拟运动关系的目的。
我们利用 CATIA 的 PowerCopy 和 UDF 功能，实现了一些标准样式结 构的自动化生成。例如检验夹具设计过程中，有很多位置使用相同的检测 方式，这些地方需要设计员做大量的曲面造型工作，而造型过程往往所用 的命令、功能乃至步骤都完全一样，只不过是初始输入条件不同，使得造 型过程费时费力。
C、明细表和提料表 焊装与检验夹具由大量的非标零件和标准件构成，人工生成明细表和 材料清单工作量较大，同时错误率比较高，严重影响生产效率。 通过对 CATIA 的 BOM 表生成功能的研究，我们将目光聚焦在零件的 属性上，并通过客户化编程基本达成了明细表和材料清单的自动生成的目 的。 我们对标准件的属性进行了基于知识工程 的参数化编程，将零件的信息全部写进零件的属 性和附加属性，包括件号、名称、数量、材料、 规格、标准、来源、附件（螺钉、柱销、螺塞、 垫片等）、提料信息等。这样在设计员调用标准 零件的时候，标准件的属性与明细表和材料清单 信息就会自动对应生成。而对于非标零件，我们 则要求设计员手工填写零件的属性和附加属性。 然后提取这些信息，生成明细表与提料表。 与以往完全由设计员手工填写明细表的方式，大大提高了效率和准确率。
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期设计，大大减少了方案图和夹具图的错误和修改。 对于主机厂提供的方案图，我们也要将其三维化，目的是一方面初步
检查焊装方案的可行性，同时将后期结构设计所需要的设计信息补充完整， 以方便后期结构设计加以利用。
2. 焊装与检验夹具设计
A、PowerCopy 和 User Feature（UDF）的应用
DMU 模块的应用，使得零件关系的空间关系的判定变得简单容易，从 根本上避免了干涉问题的出现，大幅提高了设计质量和效率。
E、工程图
针对焊装和检验夹具的设计特点，我们将工程图的生成标准进行了客 户化，定制了我公司的内部标准，对标注、文字等进行了统一的规范，并 将各种特殊符号制成标准 Detail。特别是将各种幅面的图框标题栏中的各项 内容与参数相连，在实际应用的时候，只需将所有参数修改一遍，即可保 证所有图纸的标题栏的统一、正确。
但十分可惜的是，这种功能目前还只能对 Part 进行工程图投影，还无 法在 Product 级别下应用，期待 Dassault Systemes 能够尽快升级。 3. 加工制造
设计阶段的三维实体化，使加工基础数据由二维图纸转化为三维数模。 而 CATIA 作为 CAD/CAM 一体化的三维设计软件，提供了多个加工模块， 覆盖了从 2.5D 加工到五轴加工再到加工仿真的 NC 加工全过程，使得设计 数据可以不通过数据格式转换直接进入到 NC 程序编制阶段，并能够直接提 取一部分加工信息。
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时候，可以随时变更标准件的规格。 在有结构尺寸的标准件中适当融入工程设计规范，在出现不符合设计
规范或超出适用标准的情况的时候，及时提醒设计员注意改正，保证标准 件几何表达的正确。
2）采用 Catalog 进行标准件和标准结构的管理。
在焊装与检验夹具的实际 设计工作中，会应用到不同标 准体系的标注零件，这就需要 使用 CATIA 的 Catalog 进行管 理。Catalog 让设计员能够方便 快捷的查找和调用所需要的标 准零件和标准结构。
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右下图所示为投影后得到的结果。进行投 影 时 ， 先 打 开 需 要 投 影 的 CATPart ， 进 入 Generative Shape Design 模块，创建一个 3D Support，定义 3D Support 的网络间隔和坐标轴 名称并将其设定为当前工作支撑。进入 Drafting 模块，新建一个 drawing， 点击 Front View 后，在出现的“Generative view style”工具条的下拉列表中 选择“WorkOnSupport3DCustumizedStyle” （见右图），然后按正常投影步 骤，即可得到上面的结果。
B、基于知识工程的标准件应用
我们针对汽车焊装夹具零件多的特点，建立了符合焊装夹具设计特点 的标准件库。
1）构建基于知识工程的标准件。
在构建标准件几何的时候，大规模应用 CATIA 知识工程建模技术。例 如：Positioned Sketch（定位草图）、Parametric Curve（参数曲线）、Design Table （设计表）、Equivalent Dimensions（同等维）、Rule（规则）、Check（检查）、 Reactions 等，使结构相似的不同种类的标准件统一表达为一个 CATPart 文 件，实现标准件从一种变化为十种甚至几十种，使设计者在调用标准件的
以往的二维焊装方案图有不能准确 表达空间几何和零件间装配关系等固有 缺点，设计所需信息不全，不能很有效的 指导焊装夹具的设计，容易造成后期设计 大量修改。
现在，我们利用 CATIA V5 进行方案 图的三维设计（如右图），可以准确的表 达各类几何关系、装配关系、设计信息（包 括坐标轴系，焊点、夹紧截面位置和夹紧 方式、产品定位基准和方式、夹具零件的定位元素等），能够有效地指导后
现在我们利用 PowerCopy 和 UDF 生成这部分标准结构。在实际设计过 程中，设计者只要处理好 Point、Curve、Surface 等输入条件，然后选取输 入条件、确定控制参数就可以快速的得到结果，再在此基础上进行后续的 结构设计。操作简单，省时省力
在制作 PowerCopy 和 UDF 的建模过程中，要注意 Positioned Sketch（定 位草图）和 Line、Plane 的方向性，因为 PowerCopy 和 UDF 的通用性特点 决定了它们对几何元素的方向性有着非常严格的要求。如果方向性控制得 不好，制成的 PowerCopy 和 UDF 应用后得到的就可能不是我们希望得到的 结果，甚至无法执行运算。
目前，我们正在逐步完善基于 CATIA V5 的汽车白车身焊装与检验夹具 设计平台，进一步应用知识工程模块将更多的知识融入到设计平台中，进 一步提高设计效率和设计质量，结合 ENOVIA SmarTeam 的产品数据管理系 统，让 3D 数学模型贯穿整个设计—制造流程，最终实现数字化、无纸化设 计制造。
我公司 2004 年开始使用 CATIA V5 进行检验夹具的设计，2005 年开始 使用 CATIA V5 进行焊装夹具的设计。经过不断地摸索与实践，已经形成一 整套基于 CATIA V5 的焊装与检验夹具三维实体设计流程，同时也积累了丰 富的经验。
1. 焊装方案图的设计
方案图是焊装夹具设计的依据和基 础，需要将所有的夹紧截面、定位基准等 清楚、准确的表达。
在应用 Catalog 进行标准件 管理的时候，我们在文件系统 下，针对不同标准体系分别建 立文件夹，并在各个文件夹中 分别创建 Catalog，负责管理相应标准体系的标准件。在各 Catalog 中按照 零件的使用功能分为若干的 Chapter，每个 Chapter 下逐步细化分组。然后 在标准件总文件夹下创建一个 Catalog 文件，应用“Add Link to Another Catalog”命令，创建链接分别指向不同标准体系的 Catalog。
另外，焊装和检验夹具的二维工程图要求将坐标线投影出来，CATIA 以往的版本并没有提供此种功能。CATIA V5R16 提 供了此种功能—基于 3D Support 的 Generative View Style。
进行这种投影前，需要做一些准备工作： ①首先需要制作一个名称为 WorkOnSupport3DCustumizedStyle 的 xml 文件放置 在\intel_a\resources\standard\generativeparameters 目 录下，对此功能提供支持；②将 Options\Drafting\Administration 页 面 下 “Prevent generative view style usage”选 项（如右上图）取消，激活这项功能。
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装台、安装窝座和安装用螺钉孔及柱销孔的目的。并通过 CATIA 提供的管 理工具（见右图）对这些布尔运算进行管理。
支特称道的是，CATIA V5R16 对 User Component 增加了新功能，使得 我们可以更加方便地使用 User Component。下面左图所示这些命令可以让 我们十分方便的管理（修改、删除、复制、替换等）我们所调用的 Component。 下面右图所示可以让我们在 CATIA 加工模块中提取自动布尔运算生成的螺 钉孔及柱销孔的加工信息，从而生成这些孔的 NC 加工程序。
CATIA V5 在汽车白车身焊装与检验夹具设计中的应用
中国第一汽车集团 曲智
随着目前全球汽车行业的迅猛发展，新车型的车身外观不断花样翻新， 汽车车身表面曲面愈加复杂，汽车车身的设计制造周期日趋缩短，所有的 汽车制造商都在采用三维数据进行汽车的设计开发，车身零件的形状、尺 寸和装配关系都采用三维数学模型来表达。传统的二维设计和制造模式已 经无法满足汽车车身发展的要求，基于三维设计平台的 CAD/CAM 技术在 焊装与检验夹具的应用也就成为汽车工业发展的必然结果。
在实践中，我们发现这种标准件管理方式使得庞大的标准件系统变得 异常清晰和ห้องสมุดไป่ตู้条理，是最有效率和最方便的管理方式。
3）采用 User Component 调用标准件。
User Component 是 CATIA－Mold Tooling Design 模块中功能非常强大 的命令之一，能够在插入标准件的同时与其 它的 Part 进行自动布尔运算（Add、Remove 或 Assemble）。我们利用 User Component 这 种 特 点 ， 在 标 准 件 中 加 入 名 称 为 “ Pad ”、 “Pocket”或“DrillHole”的 Body，达成在 插入标准件的同时自动生成零件所需的安
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D、运动仿真及干涉检查
在以往的二维图设计过程中，产品与夹具零件之间、夹具零件之间、 夹具与焊钳之间、夹具部件内部的及部件之间的运动关系、操作空间等难 予判定，经常出现夹具在制造完成之后发现干涉或者操作空间不够而造成 修改甚至造成报废的情况。
针对这种状况，我们应用 CATIA 提供的空间分析模块－Space Analysis 对各个 Part 之间进行干涉检查和空间关系的判定；利用运动分析模块— DMU Kinematics 对焊接夹具的运动部件进行运动关系仿真；对于某些不能 直接利用 KIN 模块进行运动关系仿真的部件，我们利用 CATIA 的运动副的 Mechanism Dressup 功能，达到模拟运动关系的目的。
我们利用 CATIA 的 PowerCopy 和 UDF 功能，实现了一些标准样式结 构的自动化生成。例如检验夹具设计过程中，有很多位置使用相同的检测 方式，这些地方需要设计员做大量的曲面造型工作，而造型过程往往所用 的命令、功能乃至步骤都完全一样，只不过是初始输入条件不同，使得造 型过程费时费力。
C、明细表和提料表 焊装与检验夹具由大量的非标零件和标准件构成，人工生成明细表和 材料清单工作量较大，同时错误率比较高，严重影响生产效率。 通过对 CATIA 的 BOM 表生成功能的研究，我们将目光聚焦在零件的 属性上，并通过客户化编程基本达成了明细表和材料清单的自动生成的目 的。 我们对标准件的属性进行了基于知识工程 的参数化编程，将零件的信息全部写进零件的属 性和附加属性，包括件号、名称、数量、材料、 规格、标准、来源、附件（螺钉、柱销、螺塞、 垫片等）、提料信息等。这样在设计员调用标准 零件的时候，标准件的属性与明细表和材料清单 信息就会自动对应生成。而对于非标零件，我们 则要求设计员手工填写零件的属性和附加属性。 然后提取这些信息，生成明细表与提料表。 与以往完全由设计员手工填写明细表的方式，大大提高了效率和准确率。
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期设计，大大减少了方案图和夹具图的错误和修改。 对于主机厂提供的方案图，我们也要将其三维化，目的是一方面初步
检查焊装方案的可行性，同时将后期结构设计所需要的设计信息补充完整， 以方便后期结构设计加以利用。
2. 焊装与检验夹具设计
A、PowerCopy 和 User Feature（UDF）的应用
DMU 模块的应用，使得零件关系的空间关系的判定变得简单容易，从 根本上避免了干涉问题的出现，大幅提高了设计质量和效率。
E、工程图
针对焊装和检验夹具的设计特点，我们将工程图的生成标准进行了客 户化，定制了我公司的内部标准，对标注、文字等进行了统一的规范，并 将各种特殊符号制成标准 Detail。特别是将各种幅面的图框标题栏中的各项 内容与参数相连，在实际应用的时候，只需将所有参数修改一遍，即可保 证所有图纸的标题栏的统一、正确。
但十分可惜的是，这种功能目前还只能对 Part 进行工程图投影，还无 法在 Product 级别下应用，期待 Dassault Systemes 能够尽快升级。 3. 加工制造
设计阶段的三维实体化，使加工基础数据由二维图纸转化为三维数模。 而 CATIA 作为 CAD/CAM 一体化的三维设计软件，提供了多个加工模块， 覆盖了从 2.5D 加工到五轴加工再到加工仿真的 NC 加工全过程，使得设计 数据可以不通过数据格式转换直接进入到 NC 程序编制阶段，并能够直接提 取一部分加工信息。
-2-
时候，可以随时变更标准件的规格。 在有结构尺寸的标准件中适当融入工程设计规范，在出现不符合设计
规范或超出适用标准的情况的时候，及时提醒设计员注意改正，保证标准 件几何表达的正确。
2）采用 Catalog 进行标准件和标准结构的管理。
在焊装与检验夹具的实际 设计工作中，会应用到不同标 准体系的标注零件，这就需要 使用 CATIA 的 Catalog 进行管 理。Catalog 让设计员能够方便 快捷的查找和调用所需要的标 准零件和标准结构。
-5-
右下图所示为投影后得到的结果。进行投 影 时 ， 先 打 开 需 要 投 影 的 CATPart ， 进 入 Generative Shape Design 模块，创建一个 3D Support，定义 3D Support 的网络间隔和坐标轴 名称并将其设定为当前工作支撑。进入 Drafting 模块，新建一个 drawing， 点击 Front View 后，在出现的“Generative view style”工具条的下拉列表中 选择“WorkOnSupport3DCustumizedStyle” （见右图），然后按正常投影步 骤，即可得到上面的结果。
B、基于知识工程的标准件应用
我们针对汽车焊装夹具零件多的特点，建立了符合焊装夹具设计特点 的标准件库。
1）构建基于知识工程的标准件。
在构建标准件几何的时候，大规模应用 CATIA 知识工程建模技术。例 如：Positioned Sketch（定位草图）、Parametric Curve（参数曲线）、Design Table （设计表）、Equivalent Dimensions（同等维）、Rule（规则）、Check（检查）、 Reactions 等，使结构相似的不同种类的标准件统一表达为一个 CATPart 文 件，实现标准件从一种变化为十种甚至几十种，使设计者在调用标准件的
以往的二维焊装方案图有不能准确 表达空间几何和零件间装配关系等固有 缺点，设计所需信息不全，不能很有效的 指导焊装夹具的设计，容易造成后期设计 大量修改。
现在，我们利用 CATIA V5 进行方案 图的三维设计（如右图），可以准确的表 达各类几何关系、装配关系、设计信息（包 括坐标轴系，焊点、夹紧截面位置和夹紧 方式、产品定位基准和方式、夹具零件的定位元素等），能够有效地指导后
现在我们利用 PowerCopy 和 UDF 生成这部分标准结构。在实际设计过 程中，设计者只要处理好 Point、Curve、Surface 等输入条件，然后选取输 入条件、确定控制参数就可以快速的得到结果，再在此基础上进行后续的 结构设计。操作简单，省时省力
在制作 PowerCopy 和 UDF 的建模过程中，要注意 Positioned Sketch（定 位草图）和 Line、Plane 的方向性，因为 PowerCopy 和 UDF 的通用性特点 决定了它们对几何元素的方向性有着非常严格的要求。如果方向性控制得 不好，制成的 PowerCopy 和 UDF 应用后得到的就可能不是我们希望得到的 结果，甚至无法执行运算。