车身CAD技术新突破WAVE技术和应用西宁
时间：2022/08/13 04:09:48 编辑：
车身CAD技术新突破--WAVE技术和应用
车身CAD技术新突破--WAVE技术和应用 2011： 摘要：车身设计是一项复杂的工作，车身表面(特别是轿车)均为复杂的三维空间曲面，建模难度大，设计周期长，重复设计工作量大，装配精度难于保证。采用WAVE 设计思想和方法，可以有效地解决车身设计“牵一发而系全身”的难题，避免了重复设计的浪费，大大减少了后续结构设计的等待时间，缩短了设计周期，并使得并行工程的优势得到充分的发挥。 关键词：CAD WAVE 车身 1 概述 WAVE(What-if Alternative Value Engineering)是美国UGS公司在其核心产品Unigraphics (简称UG)上进行的一项软件开发，于1997 年在UG/V13.0 正式推出，目前WAVE 技术已发展到较为成熟阶段。 UG/WAVE 是UGS公司应通用汽车公司车身设计要求而开发的一项软件工程，特别适合于车身设计，是有效地解决车身设计“牵一发而系全身”难题的关键技术，可以明显地缩短整车开发周期，极大地提高企业的市场竞争能力。同时，配合使用UG 的PDM 软件iMAN，可使并行工程的优势得到充分的发 挥。WAVE 是当前CAD 技术的重大突破。 WAVE 是在概念设计和最终产品及模具之间建立一种相关联的设计方法，能对复杂产品(如汽车车身)的总装配设计、相关零部件和模具设计进行有效的控制。总体设计可以严格控制分总成和零部件的关键尺寸，而无需考虑细节设计；而分总成和零部件的细节设计对总体设计没有影响，并无权改变总体设计的关键尺寸。因此，当总体设计的关键尺寸修改后，分总成和零部件的设计自动更新，从而避免了零部件重复设计的浪费，使得后续零部件的细节设计得到有效的管理和再利用，大大缩短了产品的开发周期，提高了企业的市场竞争能力。 2 技术背景 随着汽车工业的高速发展，汽车发动机、底盘技术日臻完善，尤其是在全球一体化经济模式下，汽车发动机、底盘的总成和各种零部件采用全球采购方法，使得目前世界各大主要汽车厂商在发动机、底盘和整车性能上差距越来越小，竞争的焦点集中在车身造型、安全性、经济性、环保、内部装饰和各种选配件上。由于车身造型效果已经成为用户选购汽车重要依据，因此，车身设计在整车的开发中变得越来越关键和重要。 目前，在欧美和日本等先进国家已经广泛采用CAD/CAM 技术进行整车开发，并将设计的周期控制在3 年左右的时间，并取得了极大的经济和社会效益。在整车开发中，车身设计占据了相当大的比重，也是影响整车开发周期的关键。车身设计有别于一般机械产品的设计，车身表面(特别是轿车)均为复杂的三维空间曲面，建模难度大，设计周期长，装配精度难于保证，重复设计工作量大。因此，为了缩短整车的开发周期，缩短车身设计周期就成为关键的因素。 美国通用汽车公司在5 年前就对产品开发提出了新的目标——将原来开发一个车型所需的42 个月逐渐缩减到18 个月，最终目标是12 个月，每年推出多种变型车型。显然，利用目前的零部件级CAD 技术方法无法做到，必须采用全新的设计方法和技术。 为了提高企业的产品更新开发能力，缩短产品的开发周期，UGS 适时地推出了带有革命性地全新的总体参数化设计技术WAVE，它是真正的自顶向下的全相关的产品级设计系统，是参数化造型设计与系统工程的有机结合。 回顾CAD 技术的发展历史，如果说上一次CAD 业界重大变革是20 世纪80 年代的参数化建模，那么WAVE 就是当前CAD 技术最新的、最具戏剧性的重大突破。WAVE 通过一种革命性的新方法来优化产品设计并可定义、控制和评估产品模板。参数化造型技术是针对零件一级的，而UG/WAVE 是针对装配级的一种系统工程，从而提供了实际工程产品设计中所需要的自顶向下的设计环境。 3 技术方法和应用范围 WAVE 技术起源于车身设计，采用关联性复制几何体方法来控制总体装配结构(在不同的组件之间关联性复制几何体)，从而保证整个装配和零部件的参数化和关联性，最适合于复杂产品和曲面相关性的设计。 3.1 技术方法 3.1.1 相关零件建模（Interpart Modeling） 用于简单产品的设计，可以在产品的装配结构中建立二个或多个组件之间的几何体的相关性。 3.1.2 自顶向下设计(Top-Down Design) 适合于中等复杂产品的设计，使用基准平面或草图来控制整个装配中所有零部件的基本形状、尺寸和装配位置。用概念设计控制结构设计，主要是组件之间曲面的相关性设计，可以使得设计变更自动进行，避免了大量重复设计的浪费，特别适合于新产品的开发和产品的系列化设计。 3.1.3 系统工程方法（System Engineering） 适合于诸如汽车、飞机等大型复杂产品的设计，采用控制结构方法定义产品的总体装配结构，再将总体装配结构分为若干个子系统（或子装配），用于进行分组并行设计。汽车的总体开发过程与WAVE 系统工程与控制结构的关系如图1 所示。 图1 WAVE 系统工程与