catia Class-A知識

1、開瑞汽車工程研究院 KAERICLASS_A曲面知識曲面知識開瑞汽車工程研究院 KAERI CASCAS數(shù)據(jù)建立和數(shù)據(jù)建立和A A級曲面光順，廣泛應(yīng)用于汽車概念設(shè)計與車身內(nèi)外級曲面光順，廣泛應(yīng)用于汽車概念設(shè)計與車身內(nèi)外飾曲面設(shè)計。在整車開發(fā)的前期，如：概念草圖飾曲面設(shè)計。在整車開發(fā)的前期，如：概念草圖CASCAS數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) A A級曲級曲面，能夠完成面，能夠完成CASCAS數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)與A A級曲面兩個設(shè)計階段。級曲面兩個設(shè)計階段。CLASS ACLASS A曲面是既滿足幾何光滑要求，又滿足審美需求的曲面。所謂曲面是既滿足幾何光滑要求，又滿足審美需求的曲面。所謂A A級曲面的定義，是必須滿足相鄰曲

2、面間之間隙在級曲面的定義，是必須滿足相鄰曲面間之間隙在 0.005mm 0.005mm 以下（有以下（有些汽車廠甚至要求到些汽車廠甚至要求到 0.001mm0.001mm），切率改變），切率改變 ( tangency Change ) ( tangency Change ) 在在0.160.16度以下，曲率改變度以下，曲率改變 (curvature change) (curvature change) 在在0.005 0.005 度以下，符度以下，符合這樣的標準才能確保鈑件的環(huán)境反射不會有問題。合這樣的標準才能確保鈑件的環(huán)境反射不會有問題。 一、什么是一、什么是A面面開瑞汽車工程研究院 KAE

3、RIA-classA-class包括多方面評測標準包括多方面評測標準, ,比如比如說反射是不是好看、順眼等等。當說反射是不是好看、順眼等等。當然，然，G2G2可以說是一個基本要求可以說是一個基本要求, ,因為因為g2g2以上才有光順的反射效果。但是以上才有光順的反射效果。但是, ,即使即使G3G3了，也未必是了，也未必是a-class,a-class,也就也就是說有時雖然連續(xù)，但是面之間出是說有時雖然連續(xù)，但是面之間出現(xiàn)褶皺，此時就不是現(xiàn)褶皺，此時就不是a-class a-class 通俗一點說，通俗一點說，class-Aclass-A就必須是就必須是G2G2以以上 連 接 。上 連 接 。

4、G 3G 3 連 續(xù) 的 面 不 一 定 是連 續(xù) 的 面 不 一 定 是CLASS-ACLASS-A曲面。曲面。 汽車業(yè)界對于汽車業(yè)界對于a classa class要求也有不同要求也有不同的標準，的標準，GMGM要求比要求比TOYOTA TOYOTA ，BMWBMW等等等要低一些，也就是說等要低一些，也就是說gapgap和和angleangle要求要松一些。要求要松一些。 關(guān)于關(guān)于A-class surfacesA-class surfaces，涉及曲面，涉及曲面的類型的二個基本觀點是位置和質(zhì)的類型的二個基本觀點是位置和質(zhì)量。量。 位置位置所有消費者可見的表面按所有消費者可見的表面按A-S

5、urfaceA-Surface考慮。汽車的考慮。汽車的consoleconsole（副儀表臺）屬于（副儀表臺）屬于A-surfA-surf，內(nèi)部結(jié)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)件則是構(gòu)件則是B-surfB-surf。 開瑞汽車工程研究院 KAERI二、二、A ClassA Class曲面連續(xù)性曲面連續(xù)性1、 A Class曲面: 達到G2, G3連續(xù)，即2階或3階連續(xù)。面與面之間曲率連續(xù)。2、 B Class曲面：達到G1切線連續(xù)，即1階連續(xù)。面與面之間相切連續(xù)；曲率不連續(xù)；點連續(xù)； 3、 C Class曲面：達到G0位置連續(xù)，即0階連續(xù)。面與面之間點連續(xù)；曲率不連續(xù)，相切不連續(xù)。 G0-位置連續(xù)，G1-切線連續(xù)

6、，G2-曲率連續(xù)，G3-曲率變化率連續(xù)，這些術(shù)語用來描述曲面的連續(xù)性。曲面連續(xù)性可以理解為相互連接的曲面之間過渡的光滑程度。提高連續(xù)性級別可以使表面看起來更加光滑、流暢。 開瑞汽車工程研究院 KAERI連續(xù)性的幾種方式連續(xù)性的幾種方式 G1-切線連續(xù)圖中所示的兩組曲線屬于切線連續(xù)，他們不僅在連接處端點重合，而且切線方向一致(可以看到相連的兩條線段梳子圖的刺在接觸點位置是在一條直線上的)。 這種連續(xù)性的表面不會有尖銳的連接接縫，但是由于兩種表面在連接處曲率突變，所以在視覺效果上仍然會有很明顯的差異。會有一種表面中斷的感覺。 通常用倒角工具生成的過渡面都屬于這種連續(xù)級別。因為這些工具通常使用圓周與

7、兩個表面切點間的一部分作為倒角面的輪廓線，圓的曲率是固定的，所以結(jié)果會產(chǎn)生一個G1連續(xù)的表面。如果想生成更高質(zhì)量的過渡面，還是要自己動手。G2-曲率連續(xù)圖中的兩組曲線屬于曲率線續(xù)。顧名思義，他們不但符和上述兩種連續(xù)性的特征，而且在接點處的曲率也是相同的。如圖中所示，兩條曲線相交處的梳子圖的刺常度和方向都是一致的（可以為0）。 三維網(wǎng)技術(shù)這種連續(xù)性的曲面沒有尖銳接縫，也沒有曲率的突變，視覺效果光滑流暢，沒有突然中斷的感覺（可以用斑馬線測試）。 這通常是制作光滑表面的最低要求。也是制作A級面的最低標準。G3-曲率變化率連續(xù)這種連續(xù)級別的表面有比G2更流暢的視覺效果。但是由于需要用到高階曲線或需要更

8、多的曲線片斷所以通常只用于汽車設(shè)計。圖中的兩組曲線的連續(xù)性屬于曲率變化率連續(xù)。這種連續(xù)級別不僅具有上述連續(xù)級別的特征之外，在接點處曲率的變化率也是連續(xù)的，這使得曲率的變化更加平滑。曲率的變化率可以用一個一次方程表示為一條直線。開瑞汽車工程研究院 KAERI曲線連續(xù)開瑞汽車工程研究院 KAERI曲面連續(xù)開瑞汽車工程研究院 KAERI高光表現(xiàn)開瑞汽車工程研究院 KAERI前風擋玻璃，曲率連續(xù)（對稱面要求）開瑞汽車工程研究院 KAERI開瑞汽車工程研究院 KAERI開瑞汽車工程研究院 KAERIB、切向連續(xù)開瑞汽車工程研究院 KAERIC、點連續(xù)開瑞汽車工程研究院 KAERI曲面的U、V向的階數(shù)應(yīng)該

9、控制在88以下 ，一般要求低于6階,曲面的控制多邊形較為均勻整齊、法矢指向一致 三：曲面階數(shù)開瑞汽車工程研究院 KAERINurbs 數(shù)據(jù)是CATIA V5 曲線曲面的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。Nurbs 是貝塞爾的擴展，A面以Nurbs 為主。創(chuàng)建曲線在A級曲面創(chuàng)建的過程中起著非常重要的作用。曲線的質(zhì)量決定了表面質(zhì)量。 曲線創(chuàng)建要求 曲線階數(shù)盡可能最低 曲線應(yīng)和相鄰曲線形狀相呼應(yīng) 盡量避免拐點 創(chuàng)建曲線時盡量要考慮相鄰曲線的狀態(tài)分割曲線盡可能避免不必要的急劇變化開瑞汽車工程研究院 KAERI次數(shù)和階數(shù)次數(shù)和階數(shù)曲線次數(shù) - 一個數(shù)學概念，指的是定義曲線的多項式次數(shù)。曲線次數(shù)一般比在曲線控制點的數(shù)量較少，

10、階數(shù)是指控制點數(shù)量次數(shù)較高的曲線變化是不易控制的次數(shù)較低的曲線更圓滑您應(yīng)該使用次數(shù)較低的曲線盡可能（3，4和5）。除非你有很好的理由這樣做，否則，使用三個默認的次數(shù)（3）。3次曲線次曲線, 4階曲階曲線線注意：低于5階的曲線是比較容易處理;移動控制點可以很好調(diào)整曲線形狀 5次曲線次曲線, 6階曲線階曲線注意：5階以上的曲線不是容易處理;移動控制點調(diào)整曲線形狀難度比較大開瑞汽車工程研究院 KAERI單段曲線多段曲線4個單段曲線開瑞汽車工程研究院 KAERI 1、根據(jù)造型特征拆分曲面，分塊要合理，曲面在UV方向都保證曲率的連續(xù)性及變化趨勢的合理。面的分塊應(yīng)該將主模型作為一個整體來考慮，整體的思想可

11、保證整個面的和諧統(tǒng)一 2、建議采用盡可能少的面片，曲面使用單段面和低階面，一般少于6階。3、基本曲面應(yīng)該建立到或超過理論的相交區(qū)域，這提供了更大的自由度，用來對過渡面變化調(diào)整和高光線控制。曲面應(yīng)該產(chǎn)生預(yù)期的延伸，延伸沒有任何不正常結(jié)果（例如猴尾巴和螺旋），這允許下游的建模者產(chǎn)生延伸用來滿足實體建模、工藝補充面、鉆模和夾具需要。4、曲面應(yīng)該修剪到內(nèi)部邊界并且能夠縫合，要提供生成修剪實體的理想數(shù)據(jù)。四、四、 面的要求面的要求開瑞汽車工程研究院 KAERI5、曲面應(yīng)該具有偏置額定材料厚度的性質(zhì)，如果圓角半徑比額定材料厚度小，將是例外情況。曲面偏置的能力考慮內(nèi)部面片和背部材料厚度的生成。6、曲面的創(chuàng)建

12、應(yīng)該超過零件的周界。這減少了因為一條開口線、封閉線或零件邊界的變化而不得不重新生成曲面的可能。7、一般要求所有外部數(shù)模滿足尺寸誤差0.005mm，相切誤差0. 01 度。 好的拆面不是很好的拆面開瑞汽車工程研究院 KAERI8、 半徑和過渡面。 用數(shù)字化方法創(chuàng)建過渡面時，盡可能避免在一些過渡面上使用出現(xiàn)呆板的曲率變化或是定曲率的方式，這些呆板的面僅限于在一些不重要的或是不顯眼的地方。如即使這些圓角的 半徑大于4，能保證相切連續(xù)，但是卻不能保證美學的效果。為保證良好的美學效果采用變曲率的方法。這 種 過 渡 表 面 使 產(chǎn) 品 外 形 擺 脫 機 械 產(chǎn) 品 的 生 硬 而 變 得 更 加 人

13、性 化。一般大于R5的倒角，做曲率連續(xù)半徑呆板型過渡面開瑞汽車工程研究院 KAERI開瑞汽車工程研究院 KAERI曲率倒角的效果開瑞汽車工程研究院 KAERI五五. Class A評價手段評價手段1.曲面與云點之間偏差檢查（DISTANCE ANALYSIS）下面以Catia為例講解一下常用的檢測A面方法開瑞汽車工程研究院 KAERI2.曲面連續(xù)性檢查檢查曲面間的間隙和連續(xù)性偏差，要求達到設(shè)計要求開瑞汽車工程研究院 KAERI3.截面曲率檢查要求曲率梳流暢，無突變以及異常波動要求曲率梳流暢，無突變以及異常波動開瑞汽車工程研究院 KAERI4.斑馬紋檢查要求走向流暢，分布合理，過度連續(xù)要求走向流

14、暢，分布合理，過度連續(xù)疏密有致疏密有致開瑞汽車工程研究院 KAERI突變5.曲率檢查顯示均勻漸變，凸凹關(guān)系 和諧,沒有明 顯 的突變開瑞汽車工程研究院 KAERI6.曲面控制點和法矢指向要求控制點分布均勻整齊，法向合理開瑞汽車工程研究院 KAERI7.脫模角度分析開瑞汽車工程研究院 KAERI六、六、 A級曲面流程級曲面流程1、 面工程根據(jù)工作流程的不同分為正向和逆向兩大類，由于在比較大型的項目中逆向流程不可缺少，即使是以正向開始的項目最后還是會有逆向環(huán)節(jié)，同時在技術(shù)上逆向流程使用的技術(shù)同樣可以運用在正向流程中 l 正向流程簡述 所謂正向流程指的是以已知數(shù)字化邊界條件為依據(jù)，例如結(jié)構(gòu)數(shù)模，效果

15、圖等，直接在計算機中建構(gòu)和完成級曲面，其具體流程可以描述為下面的流程圖： 工程輸入設(shè)計輸入AS面建構(gòu)設(shè)計評審工程驗證AS面修改設(shè)計評審工程驗證面建構(gòu) 快速樣件設(shè)計評審面發(fā)布設(shè)計凍結(jié)l 正向流程的優(yōu)勢與缺點 正向流程的優(yōu)點是開發(fā)周期短，方案修改方便，開發(fā)成本低；缺點是風險具有不可預(yù)期性。 什么項目適合采用正向流程 一種情況是當我們對最后的產(chǎn)品的效果比較有把握時，我們總是愿意選擇正向流程。一種情況是我們需要做很多方向的嘗試，并且最終的表現(xiàn)形態(tài)是樣機，以此來試探市場的反應(yīng)，比如概念車的開發(fā)，此時我們通常采用正向流程。還有一種情況是由于開發(fā)周期或者預(yù)算的限制使我們無法采用逆向流程時，那么我們就選擇正向

16、流程。 開瑞汽車工程研究院 KAERI 2 逆向流程簡述 以某一個實際存在的模型作為建模依據(jù)和目的的工程稱為逆向工程，這個模型可以是某個實際的產(chǎn)品也可以是油泥模型和樣件。逆向工程主要的目的有兩個，第一是盡可能的靠近模型，第二是完成的模型有盡可能高的曲面質(zhì)量。其具體流程可以描述為下面的流程圖： 點云的輸入與處理切斷面線構(gòu)建基礎(chǔ)面構(gòu)建主要過渡曲面構(gòu)建過渡曲面分件曲面質(zhì)量初步檢查設(shè)計評審工程驗證修改 斷差,分縫，圓角曲面質(zhì)量檢查 數(shù)據(jù)評審 A面發(fā)布 快速樣件驗證 評審 外表面數(shù)據(jù)凍結(jié) l 逆向流程的優(yōu)勢與缺點 逆向流程的優(yōu)勢在于決策者能夠最真實直觀的看到產(chǎn)品最后的效果，從而將風險降到最低。逆向流程的

17、缺點是開發(fā)周期相對較長，投入相對較大，在后期不容易作大的修改。 l 什么項目適合采用逆向流程 一種情況是當我們希望生產(chǎn)的產(chǎn)品與某個既有產(chǎn)品幾乎完全一樣時，逆向流程是最佳的解決方案。 另一種情況是某些較復(fù)雜或者投入較大的產(chǎn)品，二唯的圖紙和計算機上虛擬的效果可能與真實的情況存在偏差，采用先制作油泥模型或者樣品以供決策，在決策確認開發(fā)繼續(xù)進行時，再將模型通過逆向工程轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)模型作為開發(fā)繼續(xù)的基礎(chǔ)。例如在汽車開發(fā)中經(jīng)常采用這一開發(fā)流程。 在實際的工作中，并不一定是絕對的逆向和正向的工作流程，通常會根據(jù)自身的開發(fā)條件，采取相互結(jié)合的開發(fā)流程 開瑞汽車工程研究院 KAERI A面工程常用軟件 各個大的廠

18、家根據(jù)自己的產(chǎn)品特點采用了不同的面標準和上下游環(huán)境的不同，于是采用不同的軟件來完成面工程。例如大眾采用ALIAS做設(shè)計，用ICEMSURF做A面，這幾乎可以代表歐洲各大著名汽車公司的模式，例如奔馳、寶馬等等；而通用則直接用ALIAS做設(shè)計和A面，意大利的一些設(shè)計公司也采用了這種模式；也有設(shè)計部門用UG公司的IMAGEWARE做A面；CATIA的A面模塊也被用來完成A面工程流程簡述1)、點云的輸入點云的輸入與檢查 輸入后首先要對點云數(shù)據(jù)進行檢查。首先檢查生成的可視化三角面與模型的誤差，細節(jié)特征的損失程度是否在可接受范圍內(nèi) 。 然后檢查數(shù)據(jù)是否已經(jīng)經(jīng)過合適的精簡，由于點云數(shù)據(jù)將占據(jù)比較大的資源，所

19、以我們總是希望在保留必要的細節(jié)特征的前提下將點云精簡到最小。 最后確認數(shù)據(jù)是否已經(jīng)對完位，根據(jù)特征檢查數(shù)據(jù)的對稱情況。 2)點云的處理 過濾、刪除、分割云點，網(wǎng)格化云點，修補網(wǎng)格開瑞汽車工程研究院 KAERI3) 切斷面線 通常我們都會對點云切出斷面線，最常用的切法是以，平面根據(jù)產(chǎn)品的大小和特征復(fù)雜情況按照一定的間距來切出一組斷面線。也可以以一條曲線作為路徑來切斷面線。 切斷面線的作用是為了產(chǎn)生一組反映模型特征的曲線，將我們建構(gòu)的曲面按同樣的方式切出的斷面線與點云上提取的斷面線比對就可以反映曲面與點云的逼近程度。 l4) 構(gòu)建基礎(chǔ)面 基礎(chǔ)面是指構(gòu)成基本形體的大面。 基礎(chǔ)面不太可能一次性準確到位，通常需要在后續(xù)的構(gòu)建過程中進行調(diào)整，所以對構(gòu)建基礎(chǔ)面的要求是快速和盡量完整，這與素描有點相似，我們總是完成大形才去深入細節(jié)，整體的工作進度要求均衡，如果在某個細節(jié)上扣的太細，那么很可能在發(fā)現(xiàn)整體關(guān)系要調(diào)整時全部推翻以前的工作。 同時基礎(chǔ)面的質(zhì)量又會影