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摘要：論文旨在說明使用CATIA進行電池模組裝配設計時，利用catia三維草圖功能，實現自頂向下的參數化設計，可縮短產品設計周期，提高工作效率。對于提高設計管理水平有重要的理論和實踐意義。

關鍵詞：CATIA；三維草圖；自頂向下；模組設計

前言

近年來，新能源汽車市場的競爭日趨激烈，產品研發周期、質量、成本、服務、環保是每個企業所面對的重要問題。實踐證明，將計算機軟件高效應用于新品開發過程中是現代化企業生存、發展的綠色之路。CATIA是一個大型設計軟件，世界60%以上的航空和汽車行業的設計師都在使用該軟件。作為新能源汽車行業的配套產業，電池模組研發人員大多也使用CATIA軟件進行結構設計。本文將對CATIA裝配設計中如何應用三維草圖功能實現自頂向下設計進行淺析[1]。

1CATIA自頂向下設計方法

自頂向下是一種在確定產品各零件之間裝配關系的基礎上，據此來設計各零件的方法。一個產品，它的各零部件間的相對安裝位置、配合尺寸都具有相關性，如果調整總體設計參數，或者改變某個零件的形狀、位置，都會對相關零件造成影響[2]。一個電池模組大約包含20種部件。由于客戶要求變更、方案優化、供應商制造能力以及成本、新材料、新工藝等諸多原因，不可避免地會出現變更零件設計的情況。修改零部件三維模型時，模組相關零部件之間的約束都需要重新修改，工作量繁瑣且容易出錯。利用CATIA的草圖功能，繪制模組總布置圖，再把總布置圖插入到裝配文件里，利用總共布置圖進行零部件設計，就可以避免由于設計變更或優化等情況所帶來的頻繁修改，增加重復工作的問題，從而減輕設計人員的工作量。

2模組自頂向下設計步驟

下面就以VDA方殼電芯模組為例，具體闡述如何在CATIA裝配設計過程中利用三維草圖，實現自頂向下的參數化設計。第一步，VDA標準模組外形尺寸為355mmx108mmx151.5mm。設計初期，先根據模組外形尺寸和各零部件之間的關鍵定位尺寸，做三維草圖[3]，并保存為part文件，這個part文件就是總布置圖，如圖1所示。X、Y、Z方向分別代表模組的長、寬、高方向。在此例中，把電芯肩高作為關鍵尺寸，以電芯肩高平面為基礎平面。第二步，將此part文件作為一個零部件插入到裝配文件product中。第三步，設計每個零件時，零件建模初始的草圖與總布置圖定位約束。如圖2、圖3所示。依據以上步驟，依次對所有零件完成初版設計。在整個設計過程中，總布置圖也需要不斷完善，直至設計完成。當發生設計變更時，只需修改總布置圖里各草圖相對應的尺寸，其他零部件的尺寸及裝配位置就可以實現即時更新[4]。

3結論

利用CATIA草圖功能做自頂向下的設計有以下幾點優勢：第一，提高工作效率。雖然在設計初期，需要花精力設計總布置圖，但在后期面對設計優化及變更情況發生時，運用三維草圖能很好地解決頻繁修改模型及裝配約束的問題，不僅提高了工作效率，同時也大大降低了出錯率。第二，總布置圖總布置圖能清晰地體現出各零部件之間的裝配或連接關系。為后續的評估審核提供便利[5]。第三，總布置圖便于復雜項目的協同開發。尤其是對于需要多人共同開發的非標模組，總布置圖能很好地實現設計信息的傳遞、共享、繼承和變更。綜上所述，使用自頂向下的裝配設計方法，建立參數化的三維草圖模型，節約了設計成本，縮短了設計周期，從而提高企業的競爭力和快速應變能力[6]。

參考文獻

[1]蘇國霞.CATIA軟件在汽車研發設計領域的應用[J].硅谷,2014,7(01):25-26.

[2]張長.基于CATIA軟件平臺的自頂向下參數化裝配設計[J].青海大學學報(自然科學版),2007(01):83-85.

[3]吳永明,馮培恩,潘雙夏,陳定方.一個支持top-down設計的產品建模系統[J].計算機輔助設計與圖形學學報,1999(01):50-53.

[4]蔣麗.CATIA軟件二次開發基礎技術[J].汽車工程師,2016(04):38-41.

[5]張銳.基于CATIA的參數化建模及虛擬裝配設計[J].企業科技與發展,2014(12):26-28.

[6]陳小亮,姜楠楠.CATIA軟件在汽車總布置設計中的應用[J].河南機電高等專科學校學報,2016,24(01):4-7.

作者：杜敏 單位：天津力神電池股份有限公司