汽车行业CATIA汽车摩托车企业设计人员内部培训资料Word格式.docx

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图22DMU后轮跳动机构运动仿真图例21

图23干涉检查报告图例22

图24拆装分析报告图例23

图25CATIAV5相关设计发布及关联查询机制24

图26相关设计方法在摩托车零部件中的应用24

图27骨架模型设计方法示例26

图28骨架设计方法流程27

图29摩托车零件逆向设计示例29

图30基于DMU的线束布置流程30

图31基于DMU的线束布置示例31

图32知识演化模型32

图33知识工程实施过程32

图34项目管理组织图33

1.项目需求和目标

1.1项目背景和需求

为适应当今世界新的发展形势，走高技术、减低碳排放、发展低碳经济的转型升级发展之路，中国南方工业集团以科技创新为发展驱动力，以强大的研发能力为支撑，致力于打造中国摩托车产业技术创新战略联盟，实现摩托车产业从制造型向创造型转型升级提供技术和产品支撑，重庆南方应运而生。

在这样的大背景下，为了加快产品研发水平，提高产品研发的质量，重庆南方已经做好了充足的准备，在研发能力上做足功课，尤其是在3D产品设计过程管理和3D产品设计质量上要有更大的突破。

因此需要在产品研发过程中至少满足如下三个需求：

管理和控制质量，促进产品研制中数字样机的成熟度；

提前暴露问题，减少后发问题数量和带来的影响；

加速方案决策及问题解决过程，缩短产品研制时间。

1.2项目目标

根据重庆南方对DMU项目的实际需求和期望，DMU项目导航服务的总体目标：

以一个新开发摩托车项目为载体，通过迅利顾问的参与、指导，使参与该项目开发的重庆南方设计人员进一步掌握现代CAD技术的优点；

并根据现代企业的全数字化开发的思想需要，建立一套全新的设计思想、方法和现代化的工具。

以某个具体车型为项目导航，建立基于文件夹管理系统的DMU数字样车技术，积累DMU数字样车专业知识，提高车型研发的质量，在车型试制之前解决产品研

发过程中大部分问题。

具体而言：

针对某一款再研车型，规范化DMU数据及DMU样车模型管理方法；

规范化新旧版本数据更新机制、并有效的管理起旧数据；

建立起DMU审核流程和操作规范

规范化DMU审核报告以及报告的管理方式

通过本项目的实施，我们期望能够达到如下的目标。

建立一个完整的导航项目摩托车数字化样机平台，为以后的新车形的开发提供依据,并为整车虚拟分析/仿真，市场宣传等创造条件；

建立针对数字化样机的数据管理方法和机制；

总结出基于DMU开发的摩托车数字化样机项目应采用的设计规范和科学流程；

建立起一支掌握数字化样机技术的工程队伍。

同时，为未来实施基于VPM系统的V5DMU做好功课，积累经验。

2.DSV5DMU数字样车解决方案

2.1DSV5DMU数字样车解决方案总揽

针对全球机动车辆行业的用户，DS提供了一个涵盖整个车辆流程的DMU解决方案。

在该方案中，针对汽车研发流程中的不同阶段，提供了不同的DMU审核内容，例如，在产品总布置阶段，需要进行人机工程分析、干涉检查、初期机构运动分析等DMU审核内容。

图1DSV5DMU应用

DS提供的V5DMU解决方案具有如下的特点：

基于单一应用框架–不需要切换应用程序

使用相同的数据结构–不需要在进行DMU工作前导出CATIA数据（管理、同步）

在DMU应用过程中创建的所有应用数据都能立刻在CATIAV5中重用：

干涉计算&

分析

拆装仿真

运动仿真

人机分析

逼真显示

虚拟现实

支持广泛的DMU应用，包括单一的数据管理库和不同数据管理库，也就是设计数据和审核数据是两套不同的数据。

图2基于单一数据库

图3基于不同数据库

同时，针对汽车行业的具体应用，DS提供了一整套涵盖干涉分析、机构运动仿真、拆装过程反正、产品表达优化、人机工程分析、DMU可视化和审查以及真实渲染等一系列DMU功能，从而满足了范围广泛的DMU审核与检查内容。

图4DSV5DMU在汽车行业的应用

基于不同的数据管理方式，DSV5DMU解决方案，提供了面向三种数据管理系统的DMU审核环境：

基于文件夹管理系统的V5DMU

基于文件夹管理系统的V5DMU是现阶段国内主要采用的一种方式，它主要

采用Windows系统文件夹的方式来管理整车产品数据。

这种方法简单直观，能够在较短的时间内，让客户体验V5DMU给他们带来产品研发上的效益。

他增强了产品设计验证，为设计和检查团队提供了一个无缝的协同平台。

同时，该方法还存在着一定的弊端，例如产品设计数据和DMU审核数据为两套各自独立的数据，无法实时的跟踪产品数据更新对DMU审核带来的影响。

同时，该方法还需要一整套数据管理规范、DMU审核规范以及报告管理规范等手段来保证DMU审核。

基于PDM系统的V5DMU

基于PDM系统的V5DMU是更高一个层次的DMU分析。

他借助于PDM在产品

数据管理方面的经验，为DMU检查和验证过程带来第一级水平的过程和数据管理，这种方法，大大减轻了由于数据管理为DMU审核所带来的劳动力。

但该方法同样存在着一定的弊端，PDM管理的是产品数据的最终状态，而无

法管理产品数据研发的过程，因此，它也不能实时的跟踪由于产品设计变更而对

DMU审核结果所带来的影响。

基于VPM的V5DMU

基于VPM的V5DMU审核是真正意义上的DMU审核，它支持并管理广泛的DMU

分析和验证，在整个产品生命周期内充分利用所有的产品变形，并通过DMU审核功能，保证第一次就能够把产品设计做好。

它能够实现基于多专业、多人员、多组织的协同产品设计与审核环境，它真正意义上管理起来了产品研发过程，能够在整个产品研发过程中，保证DMU审核数据的最新版本和唯一性。

图5DSV5DMU解决方案

2.2DSV5DMU数字样车解决方案功能简介

DSV5DMU数字样车解决方案功能主要涵盖几个方面：

DMU可视化检查

DMU可视化检查，主要是通过各种3D产品检查功能，例如测量、断面、

干涉分析以及几何比较等，通过CATIA的3D产品结构模型富含的丰富的产品信息，对相关的工程信息进行审核，并在DMU环境下进行问题的进行定位、解决以及跟踪。

DMU可视化检查具有如下的功能应用价值：

加速问题查找及解决

支持以3D作为共同语言的协作

促进创新，提高决策质量

加快产品更改和产品多选设计中的决策

3D注释

高级仿真与分析

干涉检查

V5DMU高级仿真与分析是通过机构运动、产品拆装分析或者产品数据优化，在动态仿真过程中，对产品实际的物理特性进行分析。

从而，在虚拟的3D环境下，获得产品的实际性能信息，并在动态仿真过程中，对产品位置信息、动态特性信息进行检查和分析，例如：

动态干涉检查与分析

运动件包络体

运动件运动轨迹

产品运动关系曲线

动态距离

产品可维护性分析

空间预留

……

图8高级运动仿真图例图9机构运动高级仿真图10产品可维护性分析

图11产品空间预留分析

通过高级仿真与分析，用户可以达到如下的功能应用价值：

加速样机问题的解决

仿真复杂产品行为

减少物理样机费用

加速产品更改和变型选择时的决策

人机工程

人机工程分析是在产品设计过程中，对用户对产品的体验在虚拟环境下

的仿真，V5DMU提供的人机工程仿真与分析功能，能够在产品设计过程中，对和人因相关的信息进行检查和分析，从而实现在设计过程中对人机因素的优先考虑。

图12DSV5DMU人机工程应用

通过人机工程分析，用户可以达到如下的功能应用价值：

提高与产品相关的质量和安全性

通过减少设计与人机工程间的优化循环，节约时间

推动创新，改进决策

3.重庆南方DMU项目导航服务实施内容

针对重庆南方目前急迫需要的，为了让DMU能够快速在重庆南方内进行实施，我们按照“由易到难，循序渐进”的原则，由某款车型作为导航项目，实施基于文件夹管理系统的整车DMU数值样车解决方案，并针对V5DMU功能中的DMU可视化审核和高级仿真与分析，进行整车DMU检查。

根据Windows文件管理系统的特点，为了更有效的的组织和实施DMU审核，需要首先对整车DMU样车模型搭建过程进行规划和整理，包括文件管理思想、数据更新思想、模型样车的结构、DMU检查的流程、DMU检查的类型、DMU检查报告的创建和管理以及CATIAV5软件的设置等。

3.1数据管理与版本更新

3.1.1数据管理

数据的管理与版本的更新是实施整车DMU数字样车解决方案的关键。

数据管理的方式需要同重庆南方现行部门的划分同步，创建符合数字样车分析的数据管理方式，并对数据进行集中的管理和版本更新。

该解决方案提出了一种基于文件夹管理系统的DMU数据管理方式。

该方式的主要特点就是通过对重庆南方关于车型数据BOM清单，进行DMU模型的搭建和管理，并基于该模型进行数据版本的更新。

该数据管理系统操作大致有以下几个步骤：

Step1：

从各个部门中提取相关的数据

由于数据的来源是各个产品系统的部门，相关数据的提取，应当经过重庆南方相关部门的确认和认可以后，才能提交到DMU分析小组。

图13数据收集方法

Step2：

按照下图所示的方式，在计算机系统中创建相应的文件夹

图14DMU数据管理文件夹

根据提供的大量的整车数据，按照重庆南方对整车零部件的命名，在计算机系统中创建相应的文件夹系统，用于DMU数字样车搭建时，数据的存储与读写。

Step3：

确定数据管理的方式

根据DMU数字样车的需要，数据管理的方式应满足相关的条件，该条件需要在项目启动之后，迅利科技提出具体的条件，双方共同确认，在项目执行过程中执行。

Step4：

管理更新后旧文档数据的管理方式，并能够读取和应用旧文档

建立新旧文件更新的方式，保证创建的DMU模型中的数据保持最新的更新状态。

根据基于文件夹管理系统的特点，新旧文档的管理应当遵循一定的条件，这些条件也需要在项目启动之后，双方共同协商：

图15新旧版本数据管理

3.1.2数据更新

DMU数字化电子样车平台建立起来之后，零部件数据的更新需要及时地反映在DMU平台之中，基于文件夹管理系统，数据更新的机制就是在DMU平台中，通过一定的方法，用最新版本的数据替换旧版本的数据，并将旧版本数据从DMU文件夹管理系统中移除出去，从而保证DMU模型数据的最新状态。

基于文件夹系统的数据更新有如下两种解决方案：

在DMU平台内更新

载入旧版本的DMU平台，根据产品更新通知单搜索旧版本的数据，并将其替换为新版本的数据；

该方法能够直接在DMU平台中进行更新，但由于平台的数据量巨大，导致更新的速度大大的降低。

在DMU平台外更新

根据产品更新通知单，在系统中搜索旧版本零部件所在的子装配文档，并载入到软件中，并将其替换为新版本的数据；

载入更新后的DMU平台，并对更新后的DMU平台进行保存；

由于该方法只载入较小一部分数据，这样就大大提高了数据更新的速度。

图16数据更新流程图例

3.1.3整车DMU样车模型的搭建

整车DMU样机搭建有多种方式，最常用的方式就是整车DMU样机数据模型按照EBOM的产品结构来搭建。

同时，整车DMU样车模型结构也要对应于基于文件夹系统的产品数据管理结构，这是基于文件夹管理系同进行整车DMU模型创建的最佳模式，本建议书也将使用此种整车DMU模型的搭建：

图17V5DMU模型结构

3.2整车DMU数字样车分析流程

依据该项目实际情况和具体要求，定义了整车DMU分析的流程，该流程涵盖了DMU分析所需要的数据选择、检查类型选择直到DMU检查数据更新全过程，如下图：

图18摩托车V5DMU分析一般流程

在该流程中，主要涉及以下两个角色的人员：

各专业科室工程人员：

主要负责数据的收集及数据的传输和相关的数据修改；

DMU小组成员：

负责整个DMU流程的各种工作；

3.3整车DMU样车实施内容

根据项目需求和目标，项目的实施内容包括整车干涉检查、部分机构运动分析、拆装分析三种类型的DMU分析。

3.3.1整车干涉分析

在进行本次项目之前，双方需要协商，定义执行整车干涉分析所涉及到的干涉策略制定、干涉检查报告的格式以及干涉检查报告的管理形式进行定义。

干涉检查策略

在WIP（设计过程）阶段的DMU分析（干涉检查），需要对分析的结果进行实时的跟踪，并检查所关注的干涉是否已经消除。

对于在整车环境下的DMU分析来说，进行全系统的DMU检查是要花费大量的时间的，因此，每接收一批新数据就进行一次全系统的DMU检查是不能想象的。

这样就需要首先针针对项目的需求和更好的完成本次项目，在项目启动之后，需要由迅利科技制定相关的干涉检查策略。

干涉检查报告

干涉检查报告有两种情况：

软件提供的干涉检查报告和南摩研提供格式的干涉检查报告。

软件提供的干涉检查报告

CATIAV5DMU干涉检查能够自动生成干涉检查报告，该检查报告是xml格式的，可以通过网页浏览器进行浏览，在DMU分析之后，能够快速的生成干涉检查报告，通过该检查报告能够获得如下的信息：

可以查看产生干涉的数量

涉及干涉的零部件

干涉量的大小

对干涉检查结果进行过滤

图19干涉检查报告图例一

南摩研提供格式的干涉检查报告

DMU分析检查报告是DMU分析人员和工程人员之间的纽带，通过分析报

告，可以使工程人员清晰、明了的查看干涉出现的位置和干涉量，并提出相应地修改方案和建议。

因此，提供重庆南方格式的检查报告应当包括如下的一些内容：

干涉的位置

…

图20DMU干涉检查报告图例二

干涉检查结果管理

通过对干涉检查结果的管理，跟踪和记录干涉检查结果处理的状态，并在一定程度积累干涉检查的经验。

基于此，我们将派出专人针对干涉检查结果的管理，并对干涉检查结果的状态进行实施跟踪和管理，并及时按照一定的周期和相关的专业科室人员进行沟通，跟踪干涉问题解决及数据发布和更新的状态。

根据以前项目中干涉检查报告管理经验，我们提出了基于Excel格式文档的管理方式，具体的格式可以在双方的讨论下，进行具体的确定和实施：

图21DMU干涉检查报告管理图例

干涉检查的Checklist

根据重庆南方V5项目DMU导航服务的要求，迅利大致整理出本项目将完成整车的DMU干涉检查，具体如下：

覆盖件干涉检查

电器系统干涉检查

车架干涉检查

减震器干涉检查

支撑架干涉检查

后叉干涉检查

操纵系统干涉检查

轮系干涉检查

后桥干涉检查

坐垫总成干涉检查

灯具同周边件之间干涉检查

覆盖件同车架之间干涉检查

覆盖件同电器系统之间干涉检查

车架同减震器之间干涉检查

车架同后叉之间干涉检查

车架同操纵系统之间干涉检查

车架同轮系之间干涉检查

以上定义为部分摩托车DMU干涉检查，双方共同协商，以定义出完成的整车DMU干涉检查内容。

3.3.2机构运动分析

机构运动分析是在虚拟的环境中模拟产品实际的运动状况。

在动态过程检验机构设计是否符合概念设计阶段对机构所做的定义。

同时，在动态过程中对产品的位置信息、运动特性信息进行检查和分析。

可以再运动过程中进行动态的干涉检查，运动件的包络体，得到零件运动的最大空间。

给出运动件的运动轨迹，产品运动关系曲线，动态运动分析等等内容。

在本次项目中，机构运动分析的进行除了下面将要介绍到机构运动分析的之外，如果需要进行其他零部件的机构运动分析，需重庆南方提出具体的需求，双方共同协商来完成。

前后悬挂机构运动

离合机构运动

变档机构运动

制动机构运动

轮系机构运动

图22DMU后轮跳动机构运动仿真图例

机构运动仿真分析报告有别于干涉检查报告，其具体内容可能会包括下列项目中的一项或者多项：

运动仿真动画

驱动参数说明

分析项目

运动状态曲线

运动件包络空间，运动轨迹等

运动中干涉分析

最小距离分析

可能的建议解决方案

报告的格式可以使用本建议中的格式形式，也可以由重庆南方提供相关的报告格式，由迅利科技工程师来完成相关报告的创建和管理：

图23干涉检查报告图例

3.3.3拆装分析

产品拆装分析是对产品拆装过程的演示和在拆装过程中动态的检查产品同周围零部件之间的关系，包括产品拆装路径的定义和优化，拆装过程中的动态干涉检查、工具空间校核等。

在本次项目中，将主要进行下列产品中部分内容的拆装过程中分析，但不局限于下列内容，重庆南方可提出相关产品拆装过程分析，在不影响产品进度的情况下，双方可协商进行：

整车拆装路径仿真

轮系拆装分析

转向、操纵机构拆装分析

前悬挂拆装分析

后悬挂拆装分析

拆装分析的报告同样有别与干涉检查报告，具体内容有点类似于机构运动仿真分析报告内容，其具体内容可能会包括下列内容中的一项或者几项：

拆装仿真动画；

拆装路径说明

驱动方式说明

拆装状态曲线

拆装件包络空间

拆装过程中干涉分析

图24拆装分析报告图例

3.4基于DMU的摩托车相关设计方法

关联设计是CATIA软件的一大特点，它大大减轻了设计师的设计负担，激活了设计师的主动创新思想。

其主题思想就是将设计特征与设计参数和设计输入关联起来，通过关联和发布机制实现关联设计。

关联设计方法建模方法灵活，并且易于理解和应用。

通过零部件模型中前后关联的特征之间的相互关系来实现关联性设计。

一旦驱动特征发生设计变更将会影响与之关联的特征的变更。

同时，CATIAV5提供了丰富的相关设计方法管理和查询关联的机制和方法，例如：

特征发布、父子关系查询、关联类型查询等。

这些机制和方法大大丰富和方便了相关设计方法。

图25CATIAV5相关设计发布及关联查询机制

在摩托车相关性设计过程中，通过制定摩托车相关约束和尺寸的定义方法和规则，在建立电子样车的过程中提供“上下关联的设计方法”（DesigninContext）以减少设计错误，提高开发效率。

图26相关设计方法在摩托车零部件中的应用

在本方案中，基于DMU的摩托车相关设计方法中，重庆南方提供某个总成数据，迅利负责实施产品相关设计方法，并形成设计方法论，在重庆南方现场实施培训和辅导，具体而言：

相关数据收集、整理

产品相关性设计方法实施

产品相关性设计方法论

产品相关性设计过程中DMU校核

现场培训、支持

3.5基于DMU的骨架设计方法

采用国际先进的设计方法-骨架设计方法：

即自上而下式的整体设计，先根据设计任务书定义出整车关键尺寸——建立整车骨架模型——根据项目描述书进行子装配总体布局——建立子装配骨架模型——进行分总成设计——零部件详细设计——修改细化——2D图转化。

具体流程见下：

图27骨架模型设计方法示例

Top-Down设计优点

图28骨架设计方法流程

支持规则驱动的设计

所有重要信息都存储在骨架模型内，空间约束关系在骨架内被明确定义

便于修改，基于骨架设计的零部件可以及时方便地更新，反映出零部件的真实状态

支持协同设计

存储于骨架模型的关键信息被带有关联的复制到适当的部件内，这些部件可以被不同设计人员单独修改和设计，由于部件彼此之间没有直接的联系，所以，某一个部件的删除不会影响到其他的装配部件

设计过程直观，易于理解，避免循环引用而出现的更新错误

可以进行设计过程的验证，给出模型在不同状态下的位置与尺寸信息，避免发生设计错误。

积累设计经验，便于设计的重复应用（设计规则的应用，方程的求解，几何、参数与relations在不同的零件之间可以方便的复制、模板的定义）

在本方案书中，基于DMU的骨架设计方法将会以实际案例加现场辅导的方式来进行，迅利根据客户选定的实际案例，在重庆南方现场进行骨架模型的创建，并形成骨架设计方法论，对重庆南方工程师进行实际案例培训。

并在重庆南方现场进行骨架设计方法辅导，从而提高和加深骨架设计方法在重庆南方的实施。

具体而言，将在重庆南方现场实现如下内容：

摩托车局部3D设计结构划分；

支持骨架设计的命名规则；

基于选定某总成实施骨架设计方法；

骨架设计方法论