1 前言
在運用CATIA設(shè)計汽車焊接工裝的過程中，經(jīng)常用到鈑金定位銷、角座、扶手、操作臺、U型塊、直線導(dǎo)軌等零件。這類零件的建模方法并不復(fù)雜但是由于此類零件的數(shù)量在所用零件中所占比例較多，這類零件的建模，在設(shè)計過程中占很大比例，因此考慮利用CATI A軟件的“庫編輯器”功能，實現(xiàn)此類零件的標準化處理，從而有效的提高工裝設(shè)計的效率。
2 常用零件建模過程分析
2.1 汽車工裝設(shè)計常用零件概述
汽車焊接工裝設(shè)計中的常用零件包括L型角座、U型塊、定位銷等。
2.1.1 常用L型角座建模
角座零件包括L型角座、l型角座、特制角座。L型角座的模型由2個參數(shù)確定：角座的高度H、銷弄高度S4。在CATI A中其建模過程為：首先選取零件設(shè)計“Part Design”模塊：
1.在選取的平面上確定底座的長L和寬B，然后用Pad（拉伸）功能確定底座的厚度B2；
2.選取底座側(cè)面確定支架高H和厚B1，然后用Pad（拉伸）功能確定支架的寬B；
3.在選取底座平面上確定銷孔及螺栓通過孔位置S5、S6、S7、S8，然后用（凹槽）功能開孔；
4.在選取底座平面上確定銷孔及螺栓通過孔位置S1、S2、S3、S4，然后用（凹槽）功能開孔；
5.使用（加強筋）功能創(chuàng)建加強筋厚度B3，完成的角座建模如圖1。
圖1 L型角座模型
2.1.2 角座的設(shè)計要求規(guī)范：
2.1.3 常用L型角座尺寸要求如表所示。
3 定位銷標準化
3.1 CATIA參數(shù)化過程概述
3.2 建立零件的模型
定位銷可以采用以下方法進行建模。
1.進入CATIA的零件設(shè)計“Part Design”模塊，新建零件Part，命名為“Pin”；
2.選中XY平面，并單擊“草繪編輯器”圖標-繪制草圖，用輪廓工具。繪制草圖，繪制草圖為保證造型的穩(wěn)定性添加約束，完成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的草圖，繪制完成的草圖如圖2所示；
圖2 創(chuàng)建草繪、約束
3.退出草圖模式，單擊“旋轉(zhuǎn)”工具，單擊“確認”按鈕；
4.單擊“倒圓角”工具，定義“半徑”為1mm，選擇要圓角化的對象，單擊“確定”按鈕；
5.單擊“內(nèi)螺紋/外螺紋”工具，選擇“圓柱面”、“起始面”定義螺栓型號，單擊“確認”按鈕；
6.渲染定位銷材質(zhì)20Cr。
圖3 定位銷模型
3.3 零件的參數(shù)化
參數(shù)化零件設(shè)計：將一個零件造型其中的一個或一部分參數(shù)，例如長度、高度、寬度等顏色及材質(zhì)相對較復(fù)雜的參數(shù)，比較特殊的參數(shù)，下面論述通過長度參數(shù)及之間的關(guān)系來完成定位銷零件系列化的設(shè)計。通過參數(shù)化的設(shè)計可以快速的將一個工廠常用的產(chǎn)品零件系列凝結(jié)到造型庫里，再設(shè)計時當做標準件一樣使用。
3.3.1 創(chuàng)建公式、賦值
在CATIA中打開建立的“Pin.CATPart”文件，單擊“智能”工具欄里“公式”按鈕，選擇新建類型參數(shù)“長度”（注：“長度”單位為mm與本次建模單位一致），新建參數(shù)A、B、d、R、C，并賦值。如圖4。
圖4 創(chuàng)建公式、賦值
3.3.2 關(guān)聯(lián)參數(shù)
參數(shù)必須附著在基本的零件結(jié)構(gòu)上，以下論述五個獨立的參數(shù)與一個零件關(guān)聯(lián)的步驟：
1.進入“草圖.1”，“編輯公式”打開公式編輯器，將幾何尺寸與A、B、d、R關(guān)聯(lián)起來。如圖5。
圖5 關(guān)聯(lián)參數(shù)
2.雙擊特征樹編輯特征“倒角”，關(guān)聯(lián)“長度1”。
3.此建模中草繪幾何尺寸中d、R兩參數(shù)均為實際數(shù)值的一半，在關(guān)聯(lián)中除以2確保一致性。得到關(guān)系如圖6。
圖6 關(guān)系
3.3.3 創(chuàng)建對應(yīng)的Ex cel標準化數(shù)據(jù)文件
新建Excel文件（注：CATIA不支持office2003以上版本），在Excel表格的第一行依次輸入：
“Part Number”、“A長度(mm)”、“B長度(mm)”、“d長度(mm)”、“R長度(mm)”、“C長度(mm)”，其中“Part Number”列為零件編號（P、N須大寫），“A長度(mm)”為定位銷有效定位長度，“B長度(mm)”為導(dǎo)向長度，“d長度(mm)”為定位銷直徑，“R長度(mm)”為銷尖倒圓角，“C長度(mm)”為螺紋倒角，定義單位為mm。例如輸入“CACP-Y1-5.8×15”表示定位直徑為5.8mm，有效定位長度為15 mm的圓型定位銷，依據(jù)企業(yè)標準在“A長度(mm)”、“B長度(mm)”、“d長度(mm)”、“R長度(mm)”、“C長度(mm)”列輸入對應(yīng)數(shù)值，如圖所示，將文件保存為“Pin.xls”。
3.3.4 創(chuàng)建設(shè)計表
在“Pin.CATPart”零件視圖中，單擊“知識工程”工具欄里的“設(shè)計表”按鈕，選擇“從預(yù)先存在的文件中創(chuàng)建設(shè)計表”選項，然后單擊“確定”，選擇保存的“Pin.xls”文件，打開后彈出詢問對話框“是否自動將設(shè)計表的列于同名模型的參數(shù)關(guān)聯(lián)嗎”，選擇“否”。在彈出的對話框中單擊“關(guān)聯(lián)”選項卡，過濾器類型選擇“用戶參數(shù)”并將“A長度(mm)”、“B長度(mm)”、“d長度(mm)”、“R長度(mm)”、“C長度(mm)”，分別與零件的對應(yīng)參數(shù)關(guān)聯(lián)，如圖7所示，然后單擊“確定”，保存文件，關(guān)閉“Pin.CATPart”文件。
圖7 編輯公式
3.4 創(chuàng)建標準零件庫
在CATIA菜單中依次選擇“開始”、“基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)”、“庫編輯器”，雙擊左側(cè)目錄樹上的“章節(jié)”，單擊“添加零部件系列”工具按鈕。在彈出的零件系列定義對話框中，輸入零件名稱Pin，類型選擇“標準”，單擊“引用”選項卡上的“選擇文檔”按鈕，瀏覽“Pin.CATPart”文件，如圖8所示，單擊“確定”，CATIA自動生成了包含Excle數(shù)據(jù)的定位銷。單擊預(yù)覽查看生成的一系列標準化的零件，如圖9所示。單擊“文件”-“保存”菜單，將文件保存為“Pin.catalog”。
圖8 零件系列定義
圖9 一系列標準化零件
4 設(shè)計過程中使用標準化的零件
4.1 汽車焊接工裝3D結(jié)構(gòu)圖設(shè)計
前提輸入：工裝設(shè)計員接到甲方提供的會簽版夾具仕樣書，參照車型工序圖卡、沖壓件RPS圖、車型焊裝夾具技術(shù)要求，在進行3D結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計之前，必須具備一定的3D設(shè)計圖庫，方便設(shè)計時調(diào)用，即可使設(shè)計標準化，又可節(jié)省設(shè)計時間。
圖10 標準件圖庫模型
以下論述3D設(shè)計步驟：
1)根據(jù)工序圖卡，將要設(shè)計的工位產(chǎn)品數(shù)模調(diào)入到3D夾具仕樣中：
2)插入相應(yīng)標準化零件
在CATIA“裝配件設(shè)計”模塊中，單擊“庫編輯器”按鈕，點擊“瀏覽”按鈕選擇前面生成的“Pin.CATPart”文件就可以瀏覽到一組標準化的“定位銷”零件，選擇相應(yīng)的零件，并拖到“目錄樹”中相應(yīng)的裝配層級下就完成了插入標準化零件的操作。
3)約束標準化零件
1.在CATIA“裝配件設(shè)計”模塊中，在“目錄樹”選中插入標準化零件，單擊“智能移動”按鈕在智能移動窗口中選擇定位銷軸線，在“裝配件設(shè)計”窗口中選擇孔位軸線，通過箭頭調(diào)整方向，單擊“確定”。如圖11所示。
圖11 智能移動
2.單擊“操作”按鈕軸向調(diào)整定位銷位置，單擊“確認”。定位銷應(yīng)穿出定位鈑件5～7mm，直徑為鈑件孔的直徑φ0.2mm。如圖12所示。
圖12 操作調(diào)整位置
4)按夾具仕樣上規(guī)劃的夾具定位位置和方式進行詳細夾具定位部分的設(shè)計，同時建立每一定位單元的零件設(shè)計目錄樹：
圖13 夾具3D仕樣書
圖14 創(chuàng)建每一定位單元的零件
5)如步驟三調(diào)入標準件及外購件，一個定位單元基本完成：
圖15 夾具3D仕樣書
圖16 壓頭離鈑件的距離要大于30mm
6)模擬壓頭打開角度，判斷是否方便鈑件豎直取出，一般打開后俯視位置壓頭離鈑件的距離要大于30mm以上。
7)按照以上步驟將其它定位單元設(shè)計完成：
圖17 工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計完成
8)焊鉗的3D模擬：
每一個焊點都要進行焊鉗操作的模擬，要充分考慮焊鉗的動態(tài)作業(yè)狀態(tài)，不可產(chǎn)生與夾具任何機構(gòu)的干涉（安全距離不小于10mm），且作業(yè)人員要能較方便的操作，符合人機工程的要求。注：模擬過程中如有發(fā)現(xiàn)干涉，要對夾具機構(gòu)進行更改，對定位面的更改須與工藝人員確認。
圖18 模擬操作
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本文標題：利用CATIA創(chuàng)建企業(yè)標準件庫及在汽車焊接工裝設(shè)計中的應(yīng)用
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