catia组合仪表盘逆向设计及分析
在汽车中组合仪表盘相当于汽车的“大脑”，整车的状态都呈现在组合仪表盘上，能够满足汽车多变运行环境的仪表盘也就尤其重要！本篇论文通过CATIA软件将采集到的点云进行拟合调整，并装配组合仪表盘总成零件的位置以及配合关系，再将调整好的点云在CATIA中进行逆向设计得到三维实体数模，再将其导入ANSYS软件中进行绘制网格建立模型进行模态分析，得到位移云图，各阶频率云图，应力云图，从而分析逆向所得的仪表盘是否会产生共振，是否满足多变的运行环境。通过CAE和CAD的联合使用能够在缩短产品开发周期的同时保证和提高产品质量，减少必要的人力物力消耗，提高产品的竞争力！
目录
一、 绪论 1
（一）引言 1
（二）研究该课题的目的及意义 1
二、CATIA逆向设计主要模块及点云前期处理 2
（一）CATIA逆向设计主要模块 2
（二）点云分析 2
（三）点云相对位置拟合 4
（四）产品总成拟合 8
（五）本章小结 9
三、 组合仪表盘逆向建模 9
（一) 逆向建模 9
（二）本章小结 19
四、组合仪表盘总成检查 19
（一）曲面重合度分析检查 19
（二）工艺性分析检查 20
（三）装配检查 22
（四）本章小结 24
五、 模态分析 24
（一）前处理 24
（二）后处理 26
（三）结论 28
总结 29
致谢 30
参考文献 31
绪论
（一）引言
随着经济水平的提高，汽车成为了人们生活的必需品，需求量日益提高，从而带动了汽车工业的快速发展，各种风格的汽车相继出现。汽车的不断创新让人们不仅仅满足于汽车的性能，更加追求于汽车的内饰造型风格以及体验性。
在汽车中组合仪表盘相当于汽车的眼睛，整车的行驶状态以及工况都显示在仪表盘上，同时它能够体现汽车内饰的造型风格。因此它在汽车行业的地位显著提高。制造企业的竞争也随之加剧。
在缩短开发周期的前提下，保证组合仪表盘质量以及使用性 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
能，从而提高产品竞争力已成为各家制造业的难题!
（二）研究该课题的目的及意义
工程设计可分为两类：正向设计（从无到有）和逆向设计（从有到有）。前者在仪表盘的设计开发过程中投入成本高、研发周期长、不稳定性较高，适用于整车工程开发。逆向设计也可以称作反向工程和反求工程，和正向设计开发相比具有投入成本低、研发周期短、工程管控轻便、产品竞争力强的特点！因此，本文以逆向设计作为开发方式进行研究。
本文以组合仪表盘作为研究对象，用CATIA逆向设计出三维实体数模再由ANSYS构建模型进行分析。以这种方式进行工程设计与传统经验值设计方法相比，具有能够有效的减少产品的误差、控制研发成本、缩短产品开发周期、保证产品质量以及使用寿命的优势。与此同时产品的竞争力也能够有效保持。
通过研究预计达到以下目的：
1、通过学习CATIA软件，对采集到的组合仪表盘点云进行位置拟合保证正确的配合关系。
2、运用CATIA软件，对拟合后的组合仪表盘点云进行逆向设计得到三位实体数模，并保证它的生产工艺性。
3、对研究的组合仪表盘进行模态分析，研究组合仪表盘和汽车运行状态是否会发生共振。
二、CATIA逆向设计主要模块及点云前期处理
（一）CATIA逆向设计主要模块
1、创成式外形设计:用于点线面的创建以及参数化的控制，曲面之间的构造等。
2、逆向点云编辑模块:用于点云数据的处理，数据导入，点云过滤、分析、转换等。
3、逆向曲面重建模块：用于点云数据的构建，截面线的截取，规则曲面的刷取等。
4、装配设计模块：用于零件位置拟合，加工操作顺序的布置排列，以及层级层次的校核等。
5、零件设计模块:用于曲面实体的封闭以及加厚，产品工程信息的标注分析，零件结构的操作等。
6、自由曲面设计模块:用于复杂且不规则曲面的构造，拼凑。以及曲率的分析等。
（二）点云分析
采集到的点云往往与样件之间的配合、搭接、位置、对称性存在很大差异，因此前期对点云进行处理能够有效的减少误差，减少后续工作量，提升开发质量，保证点云总成与样件之间的关系。
1、明确产品总成，该组合仪表盘由：组合仪表盘底座、组合仪表盘电路板、组合仪表盘电路板支架、遮光罩、组合仪表盘玻璃面板、组合仪表盘框架、框架上饰条、框架下饰条构成。采集到的点云数据也应与之匹配对。收集到的点云进行三角化处理，如图21和22所示 。
图21 最初点云 图22 三角化点云
检查点云的完整性，扫描得到的点云数据应于本体相差不大。主要安装面必须具备。组合仪表盘总成点云数据外表面清晰，内部主要结构特征具备，符合逆向工程设计的规范，如图23和24所示。
图23 点云总成 图24 点云总成
3、产品各零件装配位置分析。从图23和24中可以看出点云数据装配关系混乱，相对位置，搭接配合关系不正确，需进行点云位置调整以及相对关系拟合。
4、产品总成各零件特征和配接结构清晰性检查。组合仪表盘通过卡扣方式配接，配接关系在点云数据中清晰可见。安装结构及主要特征清晰可见。符合逆向设计项目开发要求，如图25、图26、图27和28所示。
图25 框架特征 图26 搭接特征
图27电路板特征 图28 搭接关系
（三）点云相对位置拟合
由于扫描仪设备的原因导致采集到的点云数据不在同一坐标系下，扫描的过程中对零件以正反两面都进行扫描，所以零件具有正反两面的点云数据且相对不符合。因此在零件的拟合过程中线先拟合单一零件再拟合总成。
目录
一、 绪论 1
（一）引言 1
（二）研究该课题的目的及意义 1
二、CATIA逆向设计主要模块及点云前期处理 2
（一）CATIA逆向设计主要模块 2
（二）点云分析 2
（三）点云相对位置拟合 4
（四）产品总成拟合 8
（五）本章小结 9
三、 组合仪表盘逆向建模 9
（一) 逆向建模 9
（二）本章小结 19
四、组合仪表盘总成检查 19
（一）曲面重合度分析检查 19
（二）工艺性分析检查 20
（三）装配检查 22
（四）本章小结 24
五、 模态分析 24
（一）前处理 24
（二）后处理 26
（三）结论 28
总结 29
致谢 30
参考文献 31
绪论
（一）引言
随着经济水平的提高，汽车成为了人们生活的必需品，需求量日益提高，从而带动了汽车工业的快速发展，各种风格的汽车相继出现。汽车的不断创新让人们不仅仅满足于汽车的性能，更加追求于汽车的内饰造型风格以及体验性。
在汽车中组合仪表盘相当于汽车的眼睛，整车的行驶状态以及工况都显示在仪表盘上，同时它能够体现汽车内饰的造型风格。因此它在汽车行业的地位显著提高。制造企业的竞争也随之加剧。
在缩短开发周期的前提下，保证组合仪表盘质量以及使用性 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
能，从而提高产品竞争力已成为各家制造业的难题!
（二）研究该课题的目的及意义
工程设计可分为两类：正向设计（从无到有）和逆向设计（从有到有）。前者在仪表盘的设计开发过程中投入成本高、研发周期长、不稳定性较高，适用于整车工程开发。逆向设计也可以称作反向工程和反求工程，和正向设计开发相比具有投入成本低、研发周期短、工程管控轻便、产品竞争力强的特点！因此，本文以逆向设计作为开发方式进行研究。
本文以组合仪表盘作为研究对象，用CATIA逆向设计出三维实体数模再由ANSYS构建模型进行分析。以这种方式进行工程设计与传统经验值设计方法相比，具有能够有效的减少产品的误差、控制研发成本、缩短产品开发周期、保证产品质量以及使用寿命的优势。与此同时产品的竞争力也能够有效保持。
通过研究预计达到以下目的：
1、通过学习CATIA软件，对采集到的组合仪表盘点云进行位置拟合保证正确的配合关系。
2、运用CATIA软件，对拟合后的组合仪表盘点云进行逆向设计得到三位实体数模，并保证它的生产工艺性。
3、对研究的组合仪表盘进行模态分析，研究组合仪表盘和汽车运行状态是否会发生共振。
二、CATIA逆向设计主要模块及点云前期处理
（一）CATIA逆向设计主要模块
1、创成式外形设计:用于点线面的创建以及参数化的控制，曲面之间的构造等。
2、逆向点云编辑模块:用于点云数据的处理，数据导入，点云过滤、分析、转换等。
3、逆向曲面重建模块：用于点云数据的构建，截面线的截取，规则曲面的刷取等。
4、装配设计模块：用于零件位置拟合，加工操作顺序的布置排列，以及层级层次的校核等。
5、零件设计模块:用于曲面实体的封闭以及加厚，产品工程信息的标注分析，零件结构的操作等。
6、自由曲面设计模块:用于复杂且不规则曲面的构造，拼凑。以及曲率的分析等。
（二）点云分析
采集到的点云往往与样件之间的配合、搭接、位置、对称性存在很大差异，因此前期对点云进行处理能够有效的减少误差，减少后续工作量，提升开发质量，保证点云总成与样件之间的关系。
1、明确产品总成，该组合仪表盘由：组合仪表盘底座、组合仪表盘电路板、组合仪表盘电路板支架、遮光罩、组合仪表盘玻璃面板、组合仪表盘框架、框架上饰条、框架下饰条构成。采集到的点云数据也应与之匹配对。收集到的点云进行三角化处理，如图21和22所示 。
图21 最初点云 图22 三角化点云
检查点云的完整性，扫描得到的点云数据应于本体相差不大。主要安装面必须具备。组合仪表盘总成点云数据外表面清晰，内部主要结构特征具备，符合逆向工程设计的规范，如图23和24所示。
图23 点云总成 图24 点云总成
3、产品各零件装配位置分析。从图23和24中可以看出点云数据装配关系混乱，相对位置，搭接配合关系不正确，需进行点云位置调整以及相对关系拟合。
4、产品总成各零件特征和配接结构清晰性检查。组合仪表盘通过卡扣方式配接，配接关系在点云数据中清晰可见。安装结构及主要特征清晰可见。符合逆向设计项目开发要求，如图25、图26、图27和28所示。
图25 框架特征 图26 搭接特征
图27电路板特征 图28 搭接关系
（三）点云相对位置拟合
由于扫描仪设备的原因导致采集到的点云数据不在同一坐标系下，扫描的过程中对零件以正反两面都进行扫描，所以零件具有正反两面的点云数据且相对不符合。因此在零件的拟合过程中线先拟合单一零件再拟合总成。
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