CATIA设计

2024-06-28|版权声明|我要投稿

CATIA设计(精选11篇)

CATIA设计 篇1

0 引言

CATIA (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application, 计算机辅助三维交互式应用) , 是由法国著名飞机制造公司Dassault开发并由IBM公司负责销售的CAD/CAM/CAE/PDM应用系统。CATIA起源于航空工业, 并广泛应用于汽车制造、机械制造、电子/电器等行业, 它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域。

CATIA在航天领域占了80%以上份额, 包括了波音 (Boeing/lockeed) 、空中巴士 (Aerospace) 等。全球每年大约生产6 000万辆汽车, 大多数都是选用CATIA作为核心开发软件, 包括了克莱斯勒 (Chrysler) 、宝马 (BMW) 、奔驰 (Benz) 、大众 (Volkswagen) 、奥迪 (Audi) 、中国一汽, 上海大众等。机械行业的ABB、Staeuble等, 家电行业的IBM、SONY、Panasonic、Toshiba、Samsung等都已将CATIA作为开发产品的核心工具之一。另外, 为了促进我国的制造业发展, 2004年5月, 北航海尔集团利用CATIA内核的CAA V5技术发布了CAXA V5 PLM解决方案, CAXA V5提供了一种融合中国工程技术的PLM解决方案, 通过数字化帮助中国中小企业优化从产品设计到生产制造的整个流程, 帮助企业按照自己的步伐从二维技术的应用迈向功能丰富的三维PLM应用。

本文主要介绍了CATIA在注塑模具产品设计中的应用。CATIA在注塑模具设计和分析阶段充分应用了参数化特征造型技术和数据库技术, 利用CATIA-Core & Cavity Design (自动拆模设计模块) 与CATIA-Mold Tooling Design (模具设计模块) , 同时结合材料成型及控制工程专业知识, 完成整套注塑模具的设计过程。

1 自动拆模设计模块的应用

使用自动拆模设计模块的主要步骤为:

(1) 进入CATIA软件后, 在标准菜单点击开始, 通过下拉菜单选择Assemble design进入装配设计工作台。

(2) 用鼠标将装配设计工作台处于被激活状态, 通过下拉菜单选择Core & Cavity Design进入自动拆分模设计工作台。

(3) 点击图标, 将零件模型 (实体设计部分) 调入, 可以在调入对话框中设置零件收缩率, 这里将ABS材料收缩率填为0.005, 同时, 在新的坐标系设置中填入相应数值, 点击确认, 这时实体被调入到自动拆分模设计工作台, 同时新的坐标系被建立。

(4) 点击图标定义开模方向, 在弹出的对话框中设置拔模方向、拔模斜度, 拖放指南针到新建坐标系原点, 用鼠标选取实体上表面, 这时实体表面发生颜色变化, 这表明初步的core、cavity被建立。在对话框中选择locked按钮, 让当前坐标系锁定, 点击确认, 使所建造的模型区域生效。

(5) 首先将零件中间的通孔利用进行填补, 同时利用生成通孔边界线, 利用建立外部分型面, 再用将外部分型面和填补孔合并, 这样就生成分型面。

(6) 同理, 在此模块中可以完成侧向抽芯分型过程。自动拆分模设计完成后, 形成的图形树如图1所示。

2 模具设计模块的应用

模具设计模块是一个管理模具定义的模块, 它可与CATIA V5的设计、仿真和制造等模块协同工作, 支持包括动定模固定板定义、组件实例化、注射和冷却特征定义等模具设计的所有工作。模具设计模块允许快速、经济地创建注塑模具, 可以使用下面的标准目录库:DME、DME-AMERICA、EOC、FUTABA、HASCO、MISUMI、NATIONAL、RABOURDIN、STRACK等。CATIA能让注塑模具设计人员创建、修改和分析模具构件, 并在模具设计变化时快速更新它们。CATIA为模具设计人员提供了一个发挥创造性的、方便快捷的集成环境, 其基于专家系统的模具设计功能组件主要包括以下几个部分:

(1) 模架组件 (Mold Base) 。

标准模架包括定模板 (Clamping Plate) 、上支承板 (Upper Bar) 、凹模型腔垫板 (Cavity Support Plate) 、凸模型芯垫板 (Core Support Plate) 、支承垫板 (Riser Bar) 、顶杆垫板 (Ejection Plate) 和动模底座 (Setting Plate) 等不同系列的标准部件。用户只需对这些设计好的标准件进行细节设计, 即可完成产品完整的注塑模具设计工作, 这大大降低了模具设计人员的工作量, 提高了注塑模具的设计效率和质量。

(2) 脱模组件 (Ejection Component) 。

该组件提供了包括顶杆等标准脱模件的设计与定位。

(3) 固定组件 (Fixed Component) 。

通过该组件可添加如螺钉、螺杆、螺母等联接件和紧固件的设计。

(4) 导向组件 (Guide Component) 。

导向组件用于导柱、导套等导向元部件的设计加载功能。

(5) 浇注组件 (Injection Component) 。

浇注组件用于设计浇注口、分流道、冷却水道等。

(6) 定位组件 (Locating Component) 。

定位组件主要完成添加定位销、衬套等定位组件的功能。

(7) 其他组件 (Miscellaneous Component) 。

其他组件提供用户自定义部件, 如螺柱、弹簧的设计功能。

(8) 明细表 (BomReport) 。

明细表对设计完成后的模具元、部组件进行汇总输出, 同时可以以网页的形式进行输出。

3 CATIA模具设计中的技巧

应用Mold Tooling Design (模具设计模块) 时, 将在Core & Cavity Design (自动拆模设计模块) 中设计完成的Molded Part调入。针对一模两腔设计, 两个制件呈中心对称布置 (有利于两个制件填充保持相同) , 而在Mold Tooling Design中无法完成两个制件的中心对称布置, 这时进入Assemble Design (装配设计模块) , 利用Move工具栏上Manipulation Parameter (操作参数) 对话框对Molded Part进行旋转, 然后再利用Constrains (约束) 工具栏上的偏移命令完成具体位置的设置。

利用CATIA完成Molded Part设计后, 进入Mold Tooling Design完成流道、浇口及冷却水道的布置, 再利用Moldflow软件进行塑料的成形过程分析, 动态仿真分析塑料在注塑模腔内的注射过程流动情况 (含多浇口注射时的塑料汇流纹分析) 、温度压力变化情况和注塑件残余应力等, 并根据分析结果来检查模具结构的合理性、流动状态的合理性、产品的质量问题等。

由于生成的浇注系统和制件之间是相互独立的, 不能在Moldflow软件中进行分析, 因此, 要将浇注系统和制件在实体设计模块利用执行布尔运算的方法, 通过Boolean Operation工具栏的Add命令进行合并, 合并后将整个实体另存为.stl格式, 在Moldflow软件中调入该文档, 即可进行分析。

4 结语

本文叙述了CATIA软件在注塑模具设计过程中的核心内容, 并对CATIA软件卓越的功能进行了介绍, 希望能对有关读者提供帮助。

参考文献

[1]王华侨, 赵华萍.CATIA注塑模具设计与数控铣削编程的关键技术及其应用[J].CAD/CAM与制造业信息化, 2006 (1) :81-83.

[2]Fred Karam, Charles Kleismit.CATIA V5使用指南[M].彭雨哟, 张云, 译.北京:清华大学出版社, 2005.

CATIA设计 篇2

创建凸台是指在一个或两个方向上拉伸轮廓或曲面。应用程序允许您选择创建限制以及拉伸方向。

此任务说明如何使用闭合轮廓、“尺寸(Dimension)”和“镜像范围(Mirrored extent)”选项创建基本凸台。

打开 Pad1.CATPart(已链接到下载网址)文档。

1.选择 Sketch.1 作为要拉伸的轮廓。

2.单击“凸台(Pad)”。

弹出“凸台定义(Pad Definition)”对话框,且可通过应用程序预览要创建的凸台。

3.在“长度(Length)”字段中输入 40 以增加长度值。

可以通过拖动 LIM1 或 LIM2 操作器增加或减少长度值。长度值不能超过 1 000 000 毫米。4.(可选)单击“预览(Preview)”查看结果。

5.单击“确定(OK)”。

随即创建凸台。结构树显示已创建凸台。

6.关于轮廓

选择轮廓时,请记住:

可以使用在“草图编辑器(Sketcher)”中绘制的轮廓,或在“创成式外形设计(Generative Shape Design)”工作台中创建的平面几何元素(直线除外)。

也可以选择构成草图的不同元素。有关更多信息,请参见使用草图的子元素。如果在先前未定义轮廓的情况下单击“凸台(Pad)”,只需单击对话框中提供的

图标。然后只需选择草图平面以进入草图编辑器并创建所需的轮廓。

只要单击,“运行命令(Running Commands)”窗口就会立即出现,显示已运行命令的历史记录。此信息窗口在已使用很多命令(例如在复杂方案中)时尤为有用。

也可以从包括多个轮廓的草图创建凸台。这些轮廓不能相交。在下面的示例中,要拉伸的草图由一个正方形和一个圆定义。在此草图上应用“凸台(Pad)”命令可得到一个腔:

预览 结果

可以选择创成式外形设计曲面、非平面面,甚至 CATIA V4 曲面。有关更多信息,请参考从曲面创建凸台或凹槽。

默认情况下,如果拉伸轮廓,应用程序将拉伸用于创建轮廓的平面的法线。要了解如何更改拉伸方向,请参考创建不垂直于草图平面的凸台。

因为没有默认方向,所以拉伸曲面(例如,在“创成式外形设计(Generative Shape Design)”工作台中创建的曲面)时,需要选择一个定义方向的元素。

更改轮廓

请注意,如果对所选的轮廓不满意,可以进行以下操作:

单击“选择(Selection)”字段并选择其他草图。单击“草图(Sketch)”现,以便使您完成设计。

图。

线。

创建提取(Create Extract):从非连接子元素生成单独的元素。请参见提取几何图形。

如果已选择在混合设计环境中工作,则通过上面提到的上下文命令,随时创建几何元素

并将其聚集到基于草图的特征中。

创建接合(Create Join):接合曲面或曲线。请参见接合曲面或曲使用“选择(Selection)”字段中提供的任一创建上下文命令:

创建草图(Create Sketch):选择任意平面后启动“草图编辑器

(Sketcher)”,并按照《草图编辑器用户指南》中介绍的方法绘制所需轮廓的草

:此操作将打开“草图编辑器(Sketcher)”,然后可以编辑轮廓。完成修改后,只需退出草图编辑器。“凸台(Pad)”对话框再次出

限制

您将注意到,默认情况下,应用程序指定凸台的长度(“类型 = 尺寸(Type= Dimension)”选项)。但您也可以使用下面的选项:

面。直到下一个 直到最后 直到平面 直到曲面

如果设置了“直到平面(Up to Plane)”或“直到曲面(Up to Surface)”选项,则“限制(Limit)”字段有用于创建可能需要的新平面或曲面的上下文命令:

创建平面(Create Plane):请参见创建平面。

XY平面(XY Plane):当前坐标系原点(0,0,0)的 XY平面成为限制。YZ平面(YZ Plane):当前坐标系原点(0,0,0)的 YZ平面成为限制。ZX平面(ZX Plane):当前坐标系原点(0,0,0)的 ZX平面成为限制。创建接合(Create Join):接合曲面或曲线,请参见接合曲面或曲线。创建外插延伸(Create Extrapol):外插延伸曲面边界。请参见外插延伸曲如果创建以上任一元素,应用程序将在字段前面显示相应的图标。单击此图标即可编辑元素。

如果已选择在混合设计环境中工作,则通过上面提到的上下文命令,随时创建元素并聚集到基于草图的特征中。

选项

可以使用以下凸台创建选项: 厚(Thick):在轮廓的两侧增加厚度。若要了解如何使用此选项,请参考创建细长实体。

反转边(Reverse side):仅适用于开放轮廓。您可以通过此选项选择要拉伸轮廓的哪一侧。设计细长实体时,此选项没有意义。

镜像范围(Mirrored extent):使用同一长度值反向拉伸轮廓。

如果希望定义此方向的另一个长度,不必单击“镜像范围(Mirrored extent)”按钮,只需单击“更多(More)”按钮并定义第二个限制。

关于凸台的几点说明

请记住以下几点:

在单击“凸台(Pad)”之前,请确保要使用的轮廓与自身不相切。

如果现有几何图形可以修剪凸台,则应用程序允许您从开放轮廓创建凸台。已从开放轮廓创建了以下凸台,该轮廓的两个端点拉伸到六边形内侧的垂直面上。用于“限制1(Limit 1)”的选项为“直到下一个(Up to next)”。六边形内侧的下表面随后停止拉伸。相反,“直到下一个(Up to next)”选项不能应用于“限制2(Limit2)”。

预览

结果

但是,如果应用程序可以在轮廓的两个端点之间生成相交,则它将产生一个如下所示的凸台。所选轮廓为圆弧。虽然现有几何图形不能修剪要创建的凸台,但应用程序仍成功生成了凸台。

轮廓

浅谈CATIA用户文档的汉化 篇3

摘 要:目前,关于CATIA的各种教程书籍,可以说是五花八门,但大多数教程书籍只是从CATIA的某一两个模块(较为全面也只有三至五个模块)讲述。这对于企业产品设计部门的人员非常不利,意味着设计人员花费大量的时间及费用学习CATIA的相关模块的专业知识。其Dassault公司已经为用户提供了英文版的CATIA用户文档(CATIA Documentation,以下简称用户文档),最为全面、详细的讲解每个模块的各项功能。可对大多数英语水平不高的用户来说,阅读起来非常困难,因此对用户指南进行汉化非常重要。

关键词:网页;源代码;HTML;Title;Head;Link

CATIA是法国Dassault公司一套完整的3D CAD/CAM/CAE一体化软件。它的内容涵盖了产品从概念设计、工业设计、三维建模、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的生成到生产加工成产品的全过程,其中还包括了大量的电缆和管道布线、各种模具设计与分析、人机交换等实用模块。[1]

目前,关于CATIA的各种教程书籍,可以说是五花八门,但大多数教程书籍只是从CATIA的某一两个模块(较为全面也只有三至五个模块)讲述。这对于企业产品设计部门的人员非常不利,意味着设计人员花费大量的时间及费用学习CATIA的相关模块的专业知识。其Dassault公司已经为用户提供了英文版的CATIA用户文档(CATIA Documentation,以下简称用户文档),最为全面、详细的讲解每个模块的各项功能。可对大多数英语水平不高的用户来说,阅读起来非常困难,因此对用户指南进行汉化非常重要。

1 对用户文档进行分析

当在CATIA系统运行时,按下“F1”会自动弹出“CATIA Documentation”网页。根据网页地址栏所示路径找到用户文档所在的位置(C:\Program Files\Dassault Systemes\B21doc\online),所有文 档都放在online文件夹中。通过其中的网页进行分析,大部网页源代码采用FrontPage编制HTML(超文本标记语言)文件。online 文件夹中的网页就是我们要编译的HTML源代码文件,只要我们将其中的HTML文件依据HTML语言编译标准将英文转化成相应的中文即可。

2 对文件进行汉化

基于CATIA的标准零件库设计 篇4

在机械设计过程中, 需要大量使用标准件。而经粗略统计, 航空工业中使用的零件列入规范件的常用品种以千计数;而在汽车行业中标准件数量也能达到3000种以上。可见标准件的使用数量在各类行业中占很大比重。而CATIA软件因为支持多平台、具有知识性、智能性等特点, 已成为许多机械行业的主要工作平台, 其标准件库的开发也成为快速设计的关键。在 CATIA 的建模中, 常常用到螺栓螺母等一系列的标准件, 但目前CATIA 中的标准件所提供的选择有限, 其格式不具通用性而且操作繁复, 标准件存储的数据冗余, 不易操作。为了方便日后建模的工作, 需要建立一个按照国标及企业标准所设定的标准件库。建立标准件库有两个步骤:一是使用公式功能进行标准件参数化建模, 二是使用Catalog功能建立和使用标准零件库。

本文以GB/T 41-2000六角螺母为例, 运用知识工程模块以及Catalog等功能, 建立和使用标准件库。

2 标准件参数化建模

2.1 实体建模

使用CATIA V5R18建立CATPart或CATProduct文件, 通过实体零件设计或创成式外形设计都能建立实体模型。使用基于草图或者基于曲面的特征都能建立简单实体模型, 通过特征修饰或者变换特征来进行实体模型外形的完整化。

2.2 参数化

CATIA参数化变量造型器可以更改参数数据, 并智能捕捉, 加快产品开发。这项技术使设计更改的处理自动化, 它使得在维持原有设计意图和约束不变的前提下, 在快速开发设计替代时具有更大的灵活性。图形使用参数化定义是完全约束的, 很适合标准件这类约束不变、尺寸不同的零件。

标准件的实体建模采用参数化设计。通过实体的尺寸 (直径、孔径、长度、螺纹、角度等) 、标准等来选择合适的参数变量。这样设计出的实体零件, 能满足不同的参数值 (国际标准、国家标准、行业标准、企业标准) 。螺母通过公式功能自定义用户参数:M螺母公称直径、S六角对边长度、e六角对角长度、m厚度、P螺距, 同时通过公式把这些参数与实体中的重要尺寸和特征建立对应关系。

(1) 对显示菜单中的关系、参数、公式等设置CATIA V5R18→工具→选项 (图1)

(2) 使用参数、关系、公式进行实体建模。

①具有关系的草图绘制 (图2) ;

②具有关系的简单实体建模 (图3) ;

③采用修饰特征与变换特征进行参数化实体建模 (图4) 。

注:螺纹特征在CATIA实体平台中不显示, 特征树及工程制图中显示。

3 标准件库的集成

3.1 参数表设计

参数表设计是创建和管理标准件类模型设计的工具。标准件之间往往符合某种标准计算, 若每次进行设计将增加大量重复的工作, 因此对标准件根据标准数据建立设计参数表。参数表创建采用excel电子表格格式建表。在数据表的首行进行相关的参数变量名定义, 包括实体零件的属性零件编号、零件名称、零件中与参数化设计。数据表中每一行代表一组标准件尺寸。

(1) 利用CATIA设计表功能从当前的参数值创建设计表 (图5) 。

(2) 将GB/T41-2000六角螺母参数输入生成的设计表 (图6) 。

3.2 使用Catalog模板建立零件的标准库

建立库功能为同一类不同尺寸的零件建立集合, 成为标准库, 既能精简设计时间又能解决CATIA中冗余数据问题。以GB/T 41-2000六角螺母系列为例创建六角螺母的零件系列。通过catalog文件将该系列所有型号的螺母自动创建。

(1) 创建六角螺母系列, 并关联相关设计表 (图7) 。

(2) 创建catalog文件 (图8) , 可自由使用所有不同级别的标准件。

4 标准件库的使用

由于标准件库属于单机使用文件, 建立标准件库后, 必须将其共享并设定外来用户与管理者相应的读写权限。标准件库可从文件下拉菜单中打开, 也可通过装配模块中catalog browser进行调用, 后者读取速度较快, 但是无特征树结构。调用不同尺寸参数的零件主要使用在装配模块中, 对不同尺寸的单零件, 右击鼠标进行复制, 在装配模块中的特征树上进行粘贴就能直接使用不同规格零件。

(1) 选择相应的规格的零件右击复制 (图9) 。

(2) 在所需工作模块中粘贴标准件, 图10中分别调用两个不同规格螺母。

5 结语

标准件库的建立能广泛应用于产品研制以及各类改进、改型的设计工作中。在实际生产中, 设计人员可以快速便捷的调用标准件库中所有的单一零件, 减少了重复设计或在装配过程中修改零件数据的工作量。标准件库的建立有效的减少设计师在设计过程中的重复工作量, 提高产品设计质量以及工作效率, 缩短了开发周期, 同时降低成本, 有其应用价值。标准件库具扩充简便, 只要补充相关标准件的参数变化, 就可以满足不同工业需求。

摘要:CATIA是法国达索公司开发的CAD软件, 其市场应用不断扩大, 作为其知识库的标准件库市场也应运而生。在CATIA下建立标准件库, 分为两个阶段:一是标准件参数化建模, 二是利用CATALOG进行标准件库的集成。

关键词:CATIA,参数化建模,标准零件库,Catalog设计参数表

参考文献

[1]机械设计手册编委会.机械设计手册新版[M].北京:机械工业出版, 2004.

[2]龙坤, 唐俊.CATIA V5R18中文版基础教程[M].北京:清华大学出版社, 2008.

[3]谢龙汉, 单岩, 周超明.CATIA V5零件设计[M].北京:清华大学出版社, 2005.

[4]范丽丽.液压缸参数化设计及标准件库的二次开发[D].西安:西安科技大学, 2008.

CATIA设计 篇5

随着经济的发展和科技的进步,计算机软件也在不断地更新换代,如今一般的二维设计软件已无法满足日益发展的机械设计需求。而随着汽车行业的不断发展,也更青睐使用三维软件进行设计,如CATIA、SolidWorks、I-DEAS 和ProE 等。轮胎作为汽车行业的重要配件,对其性能也提出了更高的要求,设计师需采用准确率和效率更高的设计方法来缩短设计周期、降低人力成本和减少设计失误, 并同时能便捷地展现设计理念。CATIA 作为一种在汽车行业常用的设计软件,笔者将简述其在轮胎三维设计中的应用。

1CATIA V5 简介

CATIA 是由法国索达公司推出的一套集成应用软件包,其功能覆盖了产品设计的各个方面:CAD、CAE、CAM, 既可以支持各种类型的协同产品设计,也可以进行无缝集成,能完全支持“端到端” 的企业流程解决方案。索达公司于1982 年推出CATIA V1 版本,后相继推出CATIA V2、V3、V4 版本,但因应用V4 版本的UNIX平台价格太过昂贵, 许多中小企业无法承受,索达公司于1995 年开发了全新的V5 版本,该版本界面更加友好,功能更加强大,开创了一种全新的风格,几乎迎合了所有工业领域的大、中、小型企业需求,

CATIA V5 能应用于UNIX 和Windows 两种操作系统,在AIX、HP-UX 和IRIX 等UNIX 操作系统下都可以使用, 且在Windows 上融入了OLE 功能,具有鼠标右键以及复制、黏贴等基本功能,方便了用户的学习和使用。而且通过使用其自身专业模块的二次开发功能,用户可自行开发自己感兴趣的功能。

2003 年IBM 和索达公司在巴黎发布了其产品生命周期管理(PLM)解决方案产品系列的第12 版(V5 R12)。该产品系列由用于协同产品开发的CATIA 和用于产品生命周期管理、协同和决策支持的ENOVIATM 以及SMARTEAM 组成。它还引进了一组新的创成式的加工方面的最佳经验,即PLM Best Practices(PLM 最佳经验),能方便地对资源进行标准化,有助于客户降低成本,来获得更多的市场份额。同时还提高了实施能力,能进行更快的曲面建模。

2 轮胎设计的一般流程

2.1 设计草图

CATIA 的重要工作台之一是草图设计, 它能设计复杂的平面轮廓,并转为三维实体。并且还具有后参数化的约束功能,能非常方便、快速地绘制轮廓。

进入CATIA 工作界面,新建PART 文件,选择坐标、参考或零件等其中任一平面(如坐标平面选择XY平面),就能进入草图编辑器,使用该软件的`工具栏中的设计工具做出草图,并添加约束,绘制完成的曲线。

2.2 曲面设计

CATIA V5 的曲面设计功能非常强大, 设计师可直接在曲面上进行花纹绘制, 也可以为在轮胎旋转曲面上绘制花纹,既可绘制点、线、圆、曲线等等,也可直接在曲面上依弧长或弧长作线架补正,快速完成花纹设计。CATIA 还拥有易学易用的后参数设计功能, 可直接设置参数间的彼此关系, 加入designtable,链接完成设计电子表格单,然后直接在设计电子表格单上,依序填入相关型式尺寸,即可自动更新图档。

2.3 实体设计

CATIA V5 中的Part Design 模块, 既能实体填充曲面,形成整胎后,又能在轮胎的侧面绘制字体,最后结果实体轮胎非常吻合原来的二维曲面,十分可靠。

2.4 制图

CATIA 中的Drafting 可将三维的实体进行多角度的剖面,获得二维的平面图,这样可以方使后期修改更加方便、简单。

3CATIA 的二次开发

二次开发就是修改现有的软件,扩展软件的功能来满足客户的某种需求。一般而言公司在开发大型软件时会给未来的二次开发预留接口, 这样用户就能有渠道进行针对性的二次开发,这种开发是不会使原有系统内核发生变化的,并能提高软件的应用效率和专业性。

CATIA 的功能很强大,适用于各种产品的设计需求,具有较高的通用性的同时也有一些缺点:针对性就不够强,不方便进行标准化设计。二次开发就能较好的解决这些问题。CATIA中的二次开发接口有许多,在这之中以V5 Automation 和CAA最为常用,以下简介这两种开发方式。

3.1V5 Automation

CATIA V5 Automation 中的对象接口可使用多种软件进行编程, 包括VC、VB、Delphi 等,Application 是其中常用对象,Document、Windows、Cameras 是Application 的三个子对象,, 其余实现的种种对象都是直接或间接地继承这三种对象。一般CATIA 的对象有很多,功能也不尽相同,还包括了Document 和Documents 对象、Product Document 对象、Drawing Document 对象、交互对象和有限元分析对象等等。

3.2CAA

CAA 包含两个部分:CAA-RADE 及CAA。CAA-RADE 是基于COM 的接口程序包, 其环境是在Visual Studio 软件中集成的。CAA 是基于COM 的接口函数库, 其三个部分为用户对象、接口函数和实现函数,这三个部分既有着不同的分工又彼此相关来实现CAA 的功能。

4 结语

最近几年我国的汽车行业正在快速发展,对汽车轮胎的要求也越来越高。设计轮胎时涉及许多曲面上的绘制,CATIA 是汽车行业常用的一款设计软件,不仅能方便快捷地完成自己的设计,缩短开发周期,更扩宽了设计师的设计思路,使其更具个性化特征。CATIA 在后期修改时也非常方便,减少了出现错误的机会,提高了企业的产品质量和自主创新能力,增强了核心竞争力,并能使企业形象获得提升。

但CATIA 中没有专门的轮胎设计模块, 不能确保相同的设计精确度,若对CATIA 进行二次开发并结合轮胎设计特征,就能快速准确地完成轮胎设计, 显著增加轮胎的开发效率,并进一步规范化轮胎的开发过程。

CATIA设计 篇6

关键词:CATIA 二次开发 VBA 零件模板

中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)11(c)-0015-02

飞机结构件是构成飞机机体的主要组成部分,其设计的质量和效率将直接影响飞机设计周期。由于飞机设计过程是一个阶段过程,需要多家企业参与一起研制,在研制的过程中,由于阶段不同,会出现零件模板内容增加或者更换的情况,根据标准化要求,已经建立完成的零件必须用统一模板,要求设计人员更新零件模板,如果手动为每个零件更新模板,不仅给设计人员带来重复的大量的工作量,而且还影响设计周期。因此,为了能够满足公司模板更新和标准化设计要求,以及设计人员快速更换模板的需求,基于CATIA二次开发的模板的自动更新方法具有重大意义。

1 CATIA二次开发方法

CATIA二次开发[1]的主要方法有三种: 一是AutomationAPI(使用自动化应用接口的宏);二是Interactive User Defined Feature(交互式的用户定义特征);三是CAA V5的C++和Java应用接口。这三种方法可实现装配、造型等操控功能。该文运用自动化应用API接口的宏实现零件模板的自动更新。

2 零件模板自动更新设计流程

根据已经制定好的零件模板,运用CATIA中的宏命令对零件模板自动更新进行设计。通过VBA[2]编程对模板内容进行添加,以及对零件属性内容的添加。实现用户对零件模板内容快速更新。程序设计流程见图1。

2.1 获取当前文档和根容器句柄

在CATIA“工具”菜单下的“宏”命令中打开Visual Basic编辑器,在这里对零件模板更新进行编程。主要程序代码如下。

Dim partDocument1 As PartDocument

Set partDocument1 = CATIA.ActiveDocument

Dim part1 As Part

Set part1 = partDocument1.Part

Dim hybridBodies1 As HybridBodies

Set hybridBodies1 = part1.HybridBodies

2.2 零件模板内容的添加

获得当前零件文档[3]后,添加模板内容。由于零件内包含之前已经建立的几何信息内容,这需要通过程序把模板新的几何信息内容添加进去,并且还要保留之前的几何信息。利用Add命令添加新的几何信息,对已有信息的保留是利用一个小的循环程序处理。具体主要代码如下。

.........

Dim i As Integer

i = hybridBodies1.Count

Dim hybridBody1 As HybridBody

Set hybridBody1 = hybridBodies1.Add()

hybridBodies1.Item(i + 1).Name = "紧固件信息"

part1.Update

Dim hybridBody2 As HybridBody

Set hybridBody2 = hybridBodies1.Add()

hybridBodies1.Item(i + 2).Name = "参考信息"

part1.Update

.........

2.3 零件属性的添加

在飞机结构零件设计中,我们经常给零件添加若干自定义的属性,以便于制造部门对组件和零件BOM属性的提取。由于每个零件都要添加同样的自定义属性,一旦零件属性需要添加新内容,需要设计人员为每个零件添加新属性,工作量重复并繁重。运用宏来自动添加零件属性,省时又省力。考虑到零件原有存在的属性,为了便于控制的零件模板属性信息,需要删除原有属性,统一添加零件模板的属性信息。程序添加主要代码如下。

.........

Dim parameters1 As Parameters

Set parameters1 = product1.UserRefProperties

Dim j As Integer

If parameters1.Count = 0 Then GoTo flag1

k = parameters1.Count

For j = 1 To k

parameters1.Remove (k - j + 1)

Next

flag1:

.........

Set strParam1 = parameters1.CreateString("零件状态", "")

.........

Set strParam2 = parameters2.CreateString("零件名称", "")

......

3 程序实例

在CATIA窗口中打开一个零件文档,如图2所示,需要更新零件模板信息,添加“緊固件信息”,“主要参考信息”和“主要几何尺寸信息”三部分内容,更新属性“零件状态”,“零件名称”和“数据集类型”三部分内容,运用宏命令自动更新模板,结果见图3。

4 结论

随着CATIA应用范围的不断扩大,CATIA二次开发工具作为一种必不可少的辅助功能,在飞机领域中运用越来越多,运用CATIA宏实现三维零件模板的自动更新是完全可行的。零件模板的自动更新不仅替设计人员省去了繁重的手工操作,而且缩短飞机设计周期。

参考文献

[1]胡挺,吴立军.CATIA二次开发技术基础[M].电子工业出版社,2006.

[2]陈庆章.Visual Basic程序设计基础[M]. 浙江科学技术出版社,2004.

CATIA设计 篇7

在航空、航天等领域, 产品设计中包含大量重要的特殊曲线。这些特殊曲线往往是为了满足设计要求, 通过理论设计和计算推导得出, 具有明确的方程表达式。CATIA作为当代主流的CAD/CAE/CAM一体化软件, 已经在航空、航天领域广泛应用。CATIA软件提供诸如圆、椭圆、抛物线、双曲线、二次曲线、螺线、螺旋线等常规曲线建模工具栏命令, 可以通过工具栏命令直接进行这些曲线的设计建模, 其它曲线则没有直接的建模工具栏命令。因此, 实现一般方程曲线在CATIA软件中的设计建模显得尤为重要。

1 方程曲线设计建模方法探讨

专门针对CATIA方程曲线设计建模的国内文献较少。涉及、相关的文献大多集中在渐开线, 其它方程曲线较少。在渐开线设计建模方面:徐锐良等[1]在CATIA环境中利用渐开线的直角坐标参数方程得到一组渐开线上的离散点, 使用样条线将这些离散的点连接起来, 完成了渐开线的设计建模;周厚建等[2]依据渐开线生成的几何原理, 使用CATIA相关模块工具命令完成了渐开线的设计建模;朱明一等[3]根据渐开线的直角坐标系参数方程, 使用CATIA知识工程工具栏建立法则曲线, 结合相关曲线工具栏命令完成了渐开线的设计建模。这三种方法是目前典型的渐开线设计建模的三类方法。

结合方程曲线对比分析以上三种方法: (1) 通过样条线连接从曲线方程得到一组离散点来实现方程曲线设计建模的方法实际上是用样条线对方程曲线的一种近似, 特点是直观、简单, 但方程曲线的设计建模精度无法有效保证; (2) 依据曲线生成的几何原理进行曲线设计建模的方法可以获得CATIA软件系统支持精度的曲线模型, 曲线模型精度可以得到有效保证, 但对于没有明确几何原理的方程曲线该方法则无法完成, 具有很大局限性, 同时该方法需要把曲线生成的几何原理转换成CATIA软件支持的工具栏命令, 是基于CATIA工具命令的对曲线生成几何原理进行的二次设计定义, 设计建模过程复杂, 建模思想晦涩、不易理解; (3) 使用曲线方程建立法则曲线同时结合相关曲线工具栏命令实现方程曲线设计建模的方法具可以保证方程曲线设计建模精度, 同时相比较而言, 设计建模思想简洁、直观。通过以上对比分析, 结合实际工作经验, 对于方程曲线的设计建模

作者认为法则曲线结合相关曲线工具命令的方法在三种方法中最为理想。

2 基于法则曲线的方程曲线建模过程

法则曲线结合曲线工具栏命令的方程曲线设计建模方法具有诸多优点, 该方法建模过程一般包含由以下三个步骤: (1) 建立法则曲线; (2) 建立平行曲线; (3) 平行曲线的混合、投影等。

下面结合具体实例, 对法则曲线结合曲线工具栏命令的曲线设计建模过程进行说明。示例曲线方程如下:

2.1 建立法则曲线

CATIA法则曲线使用的曲线方程为直角坐标方程, 同时要求曲线方程可以转化为函数表达式, 或者直角坐标参数方程。在CATIA知识工程工具栏中打开法则曲线编辑器, 创建名称rule.y法则曲线, 在规则编辑器中输入y关于t的函数关系。同理, 依据x关于t的函数关系建立rule.x法则曲线。

2.2 建立平行曲线

在CATIA软件中沿Z轴方向建立一直线段, 作为平行曲线命令操作对象, 直线段的长度限定了参数方程中以t为自变量的函数曲线的建模范围。选择平行曲线命令, 以直线段为对象, ZX平面为支持面, 建立法则曲线rule.x的平行曲线, 如图1a) 。同理, 以ZX平面为支持面, 建立法则曲线rule.y的平行曲线, 如图1b) 。

2.3 平行曲线的混合、投影

选择混合命令, 建立两条平行曲线的混合曲线, 如图2a) 。将混合曲线向XY平面投影, 得到的投影曲线即为要求的方程曲线, 如图2b) 。

对于可以写成函数表达式y=f (x) 的简单曲线方程, 只需按照函数表达式建立法则曲线, 创建法则曲线的平行曲线即为所需的方程曲线, 而无需进行平行曲线混合、投影。

3 结束语

文章对CATIA环境下一般方程曲线设计建模方法进行了探讨和研究, 通过实例对基于法则曲线的方程曲线建模方法进行了论述和说明, 对方程曲线设计建模工作有很好的借鉴和指导意义。

摘要:对于圆、椭圆等常规曲线CATIA软件提供有工具栏命令, 可以直接进行这些曲线的设计建模, 其它曲线则没有直接的建模工具栏命令。因此, 实现一般方程曲线在CATIA软件中的设计建模显得尤为重要。文章对CATIA环境下方程曲线设计建模方法进行了探讨和研究, 通过实例对方程曲线建模过程进行了论述和说明, 对方程曲线设计建模工作有很好的借鉴和指导意义。

关键词:方程曲线,建模方法,CATIA

参考文献

[1]徐锐良, 房雷.基于CATIA的渐开线斜齿轮的建模方法的研究[J].机械工程与自动化, 2011 (1) :77-79.

[2]周厚建, 柯江林.基于CATIA的渐开线齿轮建模及其参数化设计[J].中原工学院学报, 2012, 23 (3) :76-78.

CATIA设计 篇8

关键词:CATIA二次开发,集成,定制

1 引言

随着企业信息化进程的发展, 企业所使用的应用软件越来越多, 各种软件之间集成的深度和广度也发生了变化, 从初始的信息集成发展到今天的过程集成 (如并行工程) 。随着PDM系统 (产品数据管理系统) 的引入, 用户一方面希望它能实现对各种软件所产生的数据和文档进行有效的管理;另一方面也希望在PDM环境下做到应用软件间的信息共享、用户间的协同工作、应用系统与PDM系统中数据对象的一致性以及设计信息与经营管理信息间的集成。本软件主要结合企业开发规范和流程, 实现建模软件CATIA与数据管理系统PDM的集成。

2 软件需求

2.1 集成方式

(1) 集成方式是CATIA和PDM双向互动式的。具体包括装配数据的入库;装配结构和零件数量改变双向同步更新;零件信息改变的同步更新。能够管理CATIA数模几何图形、参数信息、属性信息和结构信息等。能够实现CATIA数模的版本控制。

(2) PDM系统以封装方式实现CATIA数模管理;CATIA以插件方式 (CATIA工具栏, 如图1) 实现CATIA数模管理。

2.2 需求用例

本软件不仅实现CATIA数模管理、信息集成等相关功能, 还运用catia二次开发技术, 实现企业个性化、专业化的CATIA定制功能, 如焊点生成功能。以CATIA三维数模为例, 需求用例如图2。

2.3 性能要求

(1) 并发性能:能满足500人同时使用。

(2) 响应时间:响应时间控制5S以内。

(3) 稳定性:保证软件长期稳定运行, 不会出现“死机”现象。

(4) 易用性:做到易学易操作、高效、少错和令人满意。

3 设计思路

3.1 系统架构

在系统设计上, 为增加系统的可维护性, 本系统采用C/S架构, 从软件设计上分为三个层次:表现层、业务逻辑层、数据访问层。表现层, 主要用于接收用户的输入以及向用户显示计算结果。业务逻辑层, 主要用于处理系统中的计算逻辑。数据访问层, 主要用于将数据存入数据库或FTP服务器, 以及从数据库或FTP服务器获取所需要的数据。从应用部署上表现为数据库/电子仓库---服务端---客户端。

3.2 集成框架

为实现系统和PDM系统的紧密集成, 采用的集成框架是与PDM底层数据 (数据库和电子仓库) 共享, 以及权限、工作流和逻辑控制过程统一, 从而达到在异构、分布式计算机环境中实现信息集成、功能集成和过程集成, 其表现形式为CATIA---数据库/电子仓库---PDM。

4 技术实现

4.1 接口调用

CATIA二次开发接口是开放式的, 适用于不同语言开发的软件系统调用, 这里主要供PDM系统和CATIA软件调用。软件系统开发语言不同, 调用方法也不同, 以CATIA软件的宏函数 (VISUAL BASIC编写) 为例:

4.2 客户端

CATIA接口客户端根据实现的功能主要封装成5层, 采用VISUAL C++语言编写。

第一层:封装所有供外部软件调用的接口方法。

第二层:封装系统所有用到的输入和输出显示的窗体界面。

第三层:封装所有和CATIA交互的二次开发方法, 这里采用CATIA AUTOMATION技术进行二次开发。CATIA自动化是一种在解释环境下执行, 在COM基础上实现的技术, 继承了COM的与语言无关、进程透明特点, 简化了COM的底层细节。

COM (Component Object Model, 组件对象模型) 是一种二进制兼容规范, 使不同语言开发的组件在二进制可执行代码级基础上相互通信。这一技术的主要思想就是用一种程序去控制另一种程序, CATIA Automation并不能直接获取和处理数据, 只能间接地通过开放的对象、方法和属性, 来获取、设置和处理数据。

针对二维、三维数模, CATIA二次开发主要分为6个步骤:

第一步:获取CATIA Application对象;

第二步:获取Documents对象;

第三步:获取Document对象, 包括Partdocument、Productdocument、Drawingdocument;

第四步:获取Part、Product、Drawing对象;

第五步:利用Part、Product、Drawing对象的接口方法和关联对象的接口方法, 实现想要的操作, 并且更新CATIA的显示界面;

第六步:CATIA文档的保存和关闭。

第四层:封装所有和FTP服务器交互的方法, 这里采用MFC类库中提供的WININET扩展接口。WININET提供了对普通Internet协议的访问, 这些协议包括:HTTP、FTP和Gopher。Win Inet为所有几种协议 (HTTP、FTP和Gopher) 提供了统一的函数集, 也就是Win32 API接口。利用这些统一的函数集, 将Internet集成到自己的应用程序中。

WININET实现文件上传下载的几个步骤:

第一步:用Internet Open和Internet Connect建立连接。

第二步:发出请求, 比如用Ftp Get File下载文件, 用Ftp Put File上传文件等。

第三步:关闭连接。

第五层:封装所有和数据库服务器交互的方法, 这里采用WCF通信接口。Windows Communication Foundation (WCF) 是由微软发展的一组数据通信的应用程序开发接口。通信双方的沟通方式, 由合约来约定。通信双方所遵循的通信方法, 由协议绑定来约定。通信期间的安全性, 由双方约定的安全性层次来约定。

WCF是.NET框架的一部分, 在C++语言中需要采用一种托管方式。客户端和数据库服务器交互分为五步:

第一步:定义WCF服务契约;

第二步:配置WCF客户端;

第三步:创建WCF的客户端实例, 引入WCF服务代理;

第四步:发出请求, 调用Service方法, 通过服务代理访问WCF服务;

第五步:WCF服务接收和执行请求, 反馈信息;

第六步:接收反馈信息, 传输到调用接口, 关闭WCF服务代理。

4.3 数据库服务端

4.3.1 实现机制

数据库服务端采用C#语言开发, 代码基于面向对象、分层架构、ORM框架及反射+工厂设计模式等, 可用于Oracle、Sql Server、Access数据库。ORM (Object Relational Mapping, 对象关系映射) 框架采用“类映射模型”实现数据库表和对象之间的映射。

数据库服务器采用WCF通信接口, 实现和客户端的数据通信。数据库服务器主要运行机制为:

第一步:定义WCF服务契约;

第二步:实现WCF服务契约 (添加具体实现函数) ;

第三步:构架WCF服务, 运行WCF服务 (添加Uri, 定义服务对象地址, 运行服务) ;

第四步:接收和处理服务代理请求 (客户端请求) ;

第五步:通过ORM框架, 操作数据库表和进行数据库事务处理;

第六步:反馈信息到客户端。

4.3.2 数据结构

集成系统和PDM系统共用一个数据库, 用户、权限、流程等的数据结构关系和PDM系统一致。

4.4 数据库

采用Microsoft公司推出的Sql Server数据库, 它是一个关系数据库管理系统。

4.5 文件服务器

采用Serv-U作为文件服务器, 它是一款由Rob Beckers开发的FTP服务器软件。

5 结论

基于C/S架构的CATIA和PDM集成接口, 作为一个管理平台软件系统, 可以贯穿到产品研发整个生命周期中, 实现产品数据和信息的网络管理。

运用CATIA二次开发技术, 可以实现联机版或单机版的个性化、专业化的定制程序, 用作CATIA设计开发的工具。

参考文献

[1]刘锐宁等.Visual C++从入门到精通[M].北京:清华大学出版社, 2008.

[2]钱能.C++程序设计教程[M].北京:清华大学出版社, 2009.

CATIA设计 篇9

1 CATIA参数化设计特性

参数化设计是CATIA强调的重要设计理念,而参数是参数化设计的核心基础。参数化模型的尺寸用对应的关系表示,而无需确定的数值,变化一个参数值,将自动改变所有与其相关的尺寸,因此参数是通过“尺寸”的形式来体现的。参数化建模的突出优点在于通过改变参数来修改和控制几何形状,自动实现部件的精确造型,从而达到修改设计意图的目的。公式是参数化建模的另一个重要内容,它体现了参数之间相互制约的关联特性。基于CATIA的参数化建模与常规的二维参数建模相比,其可视化的三维空间实体模型更能清晰地表达实物特征参数及实物之间的相互关系。设计人员可以在零部件创建或虚拟装配环境下采用自顶向下的设计方法,实现各组件的参数化建模,并通过提供设计对象的附加信息、配合关系等对可视化的三维模型进行分析、变更参数以达到设计出一组而非单一的在形状和功能上具有相似性的产品模型目的[1]。因此基于CATIA的参数化建模技术能方便、快捷地创建几乎任何复杂形状的实体,可以满足绝大部分工程设计的需要。

2 基于CATIA的参数化建模方法

目前参数化建模技术主要通过以下几种方法实现:①基于“宏”进行的二次开发;②基于系统参数及尺寸约束;③基于用户参数和公式;④基于设计表格数据;⑤基于规则与检验。

2.1 基于宏的二次开发

使用宏(Macro)进行二次开发,以VBScript作为编辑工具,这是一种交互方式的定制。CATIA提供了Automation API模块,赋予VBScript对CATIA的二次开发。该自动化应用接口可以通过调用函数、公式获取用户输入、输出信息以实现参数化设计的目的。其开发基本流程如图1所示。

2.2 基于系统特征参数及尺寸约束

CATIA具备优越的系统自动提取功能,通过应用拉伸、切除、旋转、曲面等基于特征的三维造型工具,能够方便快捷地创建各种复杂形状且具有参数化特征的实体。其独特之处在于能将尺寸约束作为特征参数保存起来,以便此后建模过程中可视化地对其进行修改。基于尺寸驱动的参数化建模是应用最广泛也是最基本的方法。系统特征参数驱动图形的关键是如何将从产品中提取的参数转化为驱动三维模型的特征参数。尺寸约束是实现尺寸驱动的前提,尺寸驱动是参数驱动的基础。CATIA v5的尺寸约束特点就是将形状和尺寸关联,并通过尺寸约束实现对特征几何结构的控制。为了实现尺寸和位置关系能够协同变化的目的,设计时必须以完整的尺寸(即全约束)参数为出发点,不能欠约束或过约束。尺寸驱动是在草图设计——Sketcher环境下实现的,因此只有草图中的图形相对于基准V、H轴的所有位置关系都确定后,才能完全约束。图形完全约束后,系统就会直接将尺寸约束转化为系统参数。

2.3 基于知识工程的用户参数和公式

CATIA v5建模是一种基于特征的建模技术,它不仅具备系统定义的参数,而且包含各种用户自定义的参数。产品设计过程中可以通过知识工程模块中的f (x)功能便捷地创建各种用户参数及约束这些参数的公式。公式作为系统参数与用户参数关联的中央枢纽,可以作为单个零部件的参数与参数之间的关联驱动图形,也可以通过工具发布作为不同部件之间的链接来驱动部件的协同变更。因此设计人员可以根据实际需求,通过CATIA v5知识工程模块中提供的几何参数、物理参数、无量纲参数、布尔型参数等40多种类型的用户自定义参数创建相应的公式,以实现利用参数控制几何图形的目的。

2.4 基于知识工程的设计表格数据

CATIA v5知识工程模块提供了Micrsoft Excel与CATIA的智能接口。CATIA电子表格作为高级表达式编辑器,是将零部件相关信息抽取至电子表格里,并创建数据与三维模型特征参数、公式的关联,在部件更新前对表格进行编辑处理,从而实现应用表中不同数据驱动不同的零件模型的目的。CATIA用户基于参数化设计的表格功能创建各种标准件、通用件库、行业机械模型,从而大大提高了设计效率。

2.5 基于规则及检验

CATIA v5可以通过规则和检验对三维模型的特征进行控制和检查。规则是由用户定义的在一定条件下控制某些参数、特征和事件的指令。用VBScript语言可以方便地编辑规则,控制参数、特征和事件。检验是用户编写的简单指令,不影响参数值。检验被执行时,它会针对图形中参数的异常变化,警示设计人员,防止不符合要求的参数破坏原有的三维模型。

3 基于Top down design模式的参数化虚拟装配设计

3.1 概念

虚拟装配是指根据产品需求设计的形状特性、精度特性,将创建的三维零件模型按约束关系进行定位、定置,并进行分析、仿真、修改等,真实模拟产品三维装配过程及其可装配性[2]。自顶向下参数化设计方法是创建大型的、复杂的模型的基本方法,其关键在于将零件或参数化特征创建于顶级骨架基础上,并将零件、特征基于参数关系和骨架定位的关系,并行设计单独的零件、特征细节。因此基于Top down design的参数化虚拟装配设计是一种基于整体布局并行设计,将上层处理关键信息及数据向下层产品结构传递的设计模式,相对于“自底向上”的常规设计方法更为先进。

3.2 自顶向下的参数化虚拟装配设计流程

根据产品需求确立设计意图→创建主要部件的基本结构→设计意图的实现即拓展、衍生实体模型→评价、修改=>零件并行详细设计。

3.2.1 设计意图

设计意图是指产品设计所伴随的一些主要功能及需求,因此在设计前需要确定相关产品的规范及限制,设计的需求、零部件间的关系、定义主要部件及从属零部件。根据这些规范及限制、关系,设定核心设计参数、信息以体现设计意图。

3.2.2 主要部件的基本结构

基于CATIA的虚拟装配设计核心就是创建“顶层基本骨架”即TBS,这是装配的三维布局。它包含一系列的子装配和零部件,整个设计过程就是在该骨架基础上进行的拓展、细化、修改与完善过程。在定义设计时,许多主要子装配及部件将在此时被确定,其代表着产品模型的主要空间位置和形状,体现各子模块间的拓扑关系及主要运动功能。一般情况下其基本结构形式为:Top级骨架模型—子模块及骨架—零件。该模型定义了相关空间要求及其他几何属性,但是并不顾及具体的尺寸及细节。构建模型时主要注重共享设计信息及相关零件的关联、依赖性。

3.2.3 设计意图的实现

以Top级骨架模型为基础将设计参数、数据从装配传递到单个零部件,并切换至零件环境中创建实体特征。

3.2.4 评价、修改

通过可视化的三维装配模型进行功能性的空间需求分析、评价,并对相关位置、结构、参数进行优化、修改,以完善零部件的基本几何尺寸及结构,并以满足产品需求为目的拓展相关功能的产品零件。

3.2.5 零件并行详细设计

通过评价、修改后的Top级骨架模型已经具备了满足产品各项设计需求的各个零件基础模型,因此可以同时将基于此骨架下的各零件进行逐步修饰、细化特征,并通过可视化的三维模型进行空间分析、受力分析、运动仿真等方法检测零件以达到持续优化的目的。并行设计的优点在于可视化地对零件进行几何干涉检查、修改与优化。

3.3 以TBS为核心的参数化装配设计方法

通过创建四柱液压机基本结构模型的设计,详细阐述基于CATIA v5自顶向下的参数化虚拟装配设计的基本流程及方法。

3.3.1 根据设计意图设定空间核心参数,并创建四柱液压机的Top级骨架

(1)通过工具选项如图2所示,激活、显示相关参考、参数、关联等选项,以便可视化地显示出相关参数及发布,激活零部件之间、参数之间的链接关系。

(2)根据液压机工作原理,创建Top级顶层骨架并对骨架各组件命名。该骨架主要包含如图3所示,包括液压机上、下横梁组件、滑块组件、导柱组件、油缸组件等基本组件。

(3)定义核心参数并对骨架部件的三维空间位置进行布局(如图3所示):①设定用户核心参数,例如下横梁离地高度、滑块离地高度、上横梁离地高度、导柱横、纵距离、基板基本尺寸等空间、几何关系参数并发布为共用参数,如有遗漏,在后续拓展骨架时可实时增设定义;②创建液压机整个设计过程的基准零件(下横梁基板),并创建原点与Z方向的中轴线作为整个设计的基准轴线,XY平面为基准平面,同时对各个组件的空间关系进行核心参数化约束;③根据空间关系及设计要求创建如图3所示的各子装配的参数化骨架模型。

3.3.2 传递设计意图,衍生部件的三维模型

基于Top级骨架模型的思维模式对其进行逐级拓展、增设零件参数化模型特征,并进行相关参数化约束、关联后创建如图4所示的四柱液压机基本三维装配模型。该模型是在顶层骨架模型基础上对上、下横梁、滑块、油缸等进行的相应模块拓展以满足机械强度、运行需求等功能的设计。建模过程中可以双击模块进入相应的子模块进行参数零件设计。

3.3.3 对部件进行评价、修改并行详细设计

三维装配模型如图4所示,各功能模块衍生完成后,对其进行综合评价、DMU分析等,并对各模块下的零件进行详细设计、对相关参数进行修改。零件细节设计完成后无需做额外的装配,因为这些零件都是在装配关系中完成的且拥有共同的基准和顶层骨架[3]。需要变更零件或装配关系时只需要对相关参数进行修改进而驱动整个零件、装配模型的变更。这时基于Top down设计方法下的参数化装配设计表现为:由于尺寸的驱动和父子关系的继承,顶层骨架的变更会完全反映到每个零件、模具上,从而达到以一个主模型控制产品的设计与变更的目的[3],这就是与传统装配设计相对的创新意义的设计模式。零部件的特征细化是并行设计的过程,因此评价与修改是设计中的重点,模型设计完成后应对该装配进行基于有限元的受力分析,对相关未达到性能要求的零部件进行进一步优化,在此不进行详解。

4 结语

对复杂、同类相似的产品进行设计时采用参数化设计,便于在零部件修改、装配设计、DMU分析时的即时修改,实现“一模多型”的多样化设计。基于CATIA V5的三维可视化产品设计,更容易实时对不合理的结构进行修改。采用这种先进的设计方法是缩短设计周期,提高产品质量,减少设计成本的创新举动。

参考文献

[1]吴永明,冯培恩.一个支持top down设计的产品建模系统[J].计算机辅助设计与图形学学报,1999,11(1):49-52.

[2]孟冠军,屈新怀.基于CATIA的模具结构参数化及虚拟装配[J].机械研究与应用,2007,20(6):40-41.

[3]张长.基于CATIA软件平台的自顶向下参数化装配设计[J].青海大学学报,2007,25(1):83-85.

CATIA设计 篇10

一体化桌椅是集桌子和椅子为一体的集成化产品, 因其造型简洁、成本低廉、节省空间, 可普遍运用在教室、讲堂等教学场所或者用于旅行。随着经济的发展, 人们对一体式桌椅的关注度也在不断地提升, 但有些一体式桌椅明显存在一定的弊端, 如功能单一、结构固定、不易于存放等。本文应用计算机辅助设计技术, 在CATIA环境下, 进行新型一体化折叠桌椅设计, 完成了运动仿真分析, 实现了一体化桌椅的虚拟设计过程。

随着计算机技术的发展, 计算机在机械设计中得到了日益广泛的使用, 并出现了许多高效率的设计、分析软件。利用这些软件可以在设计阶段进行多方案的对比, 可以对不同的包括大型和很复杂的方案的结构强度、刚度和动力学特性进行精确的分析。同时还可以在计算机上构建虚拟样机, 利用虚拟样机仿真对设计进行验证, 从而实现在设计阶段充分评估设计的可行性。可以说, 计算机技术在机械设计中的推广使用已经并正在改变机械设计的进程, 它在提高设计质量和效率方面的优势是难以预!估!的[!1]。!

1 CATIA软件建模与仿真环境

CATIA是法国达索系统公司与美国IBM公司联合开发的工程应用软件, 集自动化设计、制造工程分析于一体, 应用在机械制造与工程设计领域。它具有原理图设计、三维设计、结构设计、运动模拟、有限元分析、交互式图形接口、多模块接口、实体几何、高级曲面、绘图、形象设计、数控加工等多项功能。特别是采用1~15次Bezier曲线、曲面和非均匀有理B样条计算方法, 具有很强的三维复杂曲面造型和加工编程能力[2]。

2 一体化桌椅整体方案设计

本设计采用模块化设计思想, 完成一体式桌椅设计。该一体式桌椅由两大模块组合而成, 一个是椅子模块, 另一个是桌子模块。两个模块各自的功能相互独立, 互不影响。通过中轴将两模块连接在一起, 即形成可折叠式一体化桌椅;同时, 各模块也可以独立使用, 拆装方便。其设计总装配图如图1所示。

2.1 桌子模块设计

桌子模块的特点是在下撑杆和主撑杆之间采用销键连接, 杆与杆之间加入了旋转折叠结构, 目的是增加下撑杆的折叠功能;另外, 其主撑杆沿用了普通的H型杆件, 杆件中上部的横轴主要用于桌椅一体时的连接支撑之用, 杆下部有两个突出的限位部分, 作为下撑杆展开时的死点定位, 主撑杆的左侧圆杆为桌面调高装置的外作用杆;对于调高杆, 其上设计一列分布均匀的小孔, 用于锁紧装置的限位和锁定, 由于整个桌面只有一根杆支撑, 整个桌面和桌面撑杆是可以沿着调高杆 (空间z轴) 旋转的;桌面撑杆采用悬臂支撑, 它和调高杆之间采用旋转结合, 弹簧销定位;桌面撑杆上安装了一个锁紧装置, 用于在桌面板调节角度后的锁定和紧固。这样的设计实现了桌面高度可调、角度可调, 桌面可水平旋转和全折叠功能。其展开和折叠后的结构如图2、图3所示。

2.2 椅子模块设计

椅子模块主要由以下几部分组成, 1) T型斜撑杆;2) 调高机构;3) 旋转型后撑杆;4) 椅面折叠机构和椅面板;5) 靠背部分。下面说明每个构件的具体设计和功能。

1) T型斜撑杆。由方杆和圆杆焊接而成, 方杆是椅子主要承力部件, 其上方有一个接口, 以便和桌子的中轴相连, 中间部位有两列均匀的小孔, 用于调高机构的紧固和限位。

2) 调高机构。由一个棘轮调高机构和紧固机构合成, 前者用于椅子面板的上下高度调节, 后者则用于相应位置的紧固。

3) 旋转型后撑杆。由可折叠的杆和起固定作用的套筒组成;这是一个多用途的部件, 当可折叠杆展开到一条直线上, 用套筒紧固成一根杆时, 它就可旋转到椅子下方, 作为椅子的后撑杆;当桌椅一体时, 可以将后撑杆旋转上来, 再折叠成椅子的扶手;如果使用者觉得扶手使用不方便, 可以将扶手隐藏起来。

4) 椅面折叠机构和椅面板。椅面折叠机构和调高机构通过一个短轴相连, 在不影响调高的情况下还可以将椅面整个折叠起来, 相对于普通的折叠椅还要更节省空间, 椅面板和下面的椅架也是通过一个竖直的轴连接的, 这样椅面板就可以向左或向右旋转90°, 这样使用时的自由度也就更大。

5) 靠背部分。靠背是通过一根U型杆件连接到调高部件上的, 可以随着椅面板的高度调节而上下运动, 同时靠背后面的杆件也可以进行独立的上下调节和向侧面旋转, 相应的连接部分也加入了紧固机构。同时, 整个靠背部分可以直接旋转到椅子的前面, 这样靠背就可以当做了一个简易桌子使用, 同时靠背斜度也是可以调节的。

通过这样的设计实现了靠背在后当普通单独椅子使用, 或者靠背置于前当小桌面使用两种功能。其具体结构见图4、图5。

2.3 一体化桌椅的折叠设计

普通的一体式桌椅大多是不可折叠的, 当不使用时很浪费空间, 且功能单一。本设计方案的一体式桌椅能实现将所有部分均折叠到主撑架部分, 更加节省空间, 折叠后状态见图6。

3 结语

在CATIA建模环境下, 应用模块化设计使一体式桌椅结构既节省空间, 又功能齐全, 桌椅的单独使用功能可与其他普通桌椅相媲美;一物多用的思想既简化了结构, 又增加了功能。解决了一体式桌椅不易存放的问题。

摘要:在CATIA设计建模环境下, 对一体式折叠桌椅进行建模, 完成整体结构设计与运动仿真分析, 实现了桌面高度、倾斜度可调, 位置可旋转;靠背高度、角度可调节, 靠背板旋转可选择, 必要情况下可作为简易桌子使用;椅子可实现高度调节、椅面板旋转和空间折叠等功能。该一体式桌椅具有结构紧凑、占用空间小、方便携带的特点, 适合于教室或旅行使用。

关键词:CATIA,一体化,折叠,桌椅

参考文献

[1]濮良贵, 陈国定, 吴立言.机械设计[M].北京:高等教育出版社, 2013.

[2]张春林.机械创新设计[M].北京:机械工业出版社, 2007.

[3]詹熙达.CATIA V5R20快速入门教程[M].北京:机械工业出版社, 2011.

CATIA设计 篇11

对于飞机来说,要将其设计转化为制造,则需要通过样板设计来实现。同时样板设计也是飞机几何尺寸的参照标准,也能起到协调飞机制造中的各类部件、组件、零件尺寸的作用。在设计飞机零件三维模型以及理论外形时需要使用数字化的技术,在这一过程中,准确、唯一是零件中的信息的主要特征。在数控加工中使用的检测方法为数控测量,使用的传递方法为数字量方法,这种方法具有一个固定的数据来源,因此其工艺装备制造具有非常高的准确性。在当前的发展状况中,基于CATIA的样板设计的发展前景非常好,但其零件形状种类繁多,且十分复杂,因此在进行基于CATIA的样板设计时往往会碰到各种各样的复杂的难题[1]。

1 基于CATIA的样板设计中存在的问题

本文所探讨的样板设计所采用的样板模线材料是多空网泡防火型,充填泡沫塑料是这一材料的主要成分,多用于飞机的燃油箱的填充,这种材料用于飞机燃油箱的原因就在于其海绵状内部结构。在燃油箱内一旦出现火焰扩散的情况,就需要对其进行抑制,而海绵状的结构正好就能抑制火焰的扩散,因此在飞机燃油箱中大多都使用多孔网泡防火材料,从而避免出现燃油箱爆炸的情况。

基于CATIA的样板设计中存在的问题主要有三类:1)在进行投影时,部分投影在投影面的形状是一条线,导致模线样板无法正常进行加工[2];2)凸台的角度常会发生变化,但当其角度变化太大时,就会导致其相交于延伸平面上,使其外轮廓无法正常获取;3)将三视图投影用于异边非直角零件时,零件的尺寸往往不够精确,位置也不够精准,常常发生偏移的情况。

2 基于CATIA的样板设计中问题的解决措施

2.1 外形投影

如果在凸台角度发生变化时,出现角度过大的问题。在这种情况下,其延伸线在延伸上顶面相交,所以在这时想要获得其外形就不能使用常规的方法。如果凸台倾斜角度为120°,此时相交线就位于凸台之外。在这种情况下,就应该使用外形投,双击投影,随后进行零件外轮廓的选择。模线样板的加工需要在完成投影外形之后,而此时明显还未完成,因此要将外形投字样标志在外形轮廓上,通过这种方式使得样板零件外形得以正确表达。

2.2 凸缘下标记

如果出现投影时部分投影呈线状,由于零件所在的面成一条线,此时在模线中无法很好地表达其最大轮廓,因此鞋面也就无法很好的进行表达。面对这一情况,我们可以寻找面上一个合适的地方,将其中的最大轮廓选取出来,在其进行角度测量时借助CATIA工具栏,运用其中的测量功能进行测量,在其临近面上将凸缘角度标出来。[3]为了通过模线样板设计将其斜面进行准确地表达,需要将凸缘下80°的投影标记出来。

2.3 分别投影

三角图投影并不适用于异边非直边零件的投影,因为其零件的边角不是直角,所以在使用三视图投影时并不能达到预期效果,得到面的最大轮廓[3]。在这一过程中,其误差是随着角度变化的程度而变化的,因此当其角度过大时,其误差也就越大。本文所采用的模型夹角为96.217°,具体情况参照图1和图2。

在上图中,图1为三视图投影和正视图投影的对比,图2是两种投影重叠后的对比。在图2中,可以清晰看到A点发生偏移,而且位置产生变化,其变化还包括了A点的宽尺寸,变化值为0.13 mm。

由于尺寸和未知的变化很小,所以这种微笑的变化常常被设计者忽略,但这种变化的出现,极其微小,也会对样板的质量产生影响。在这种情况下,为了取得面的最大轮廓,需要针对这两个面的不同情况,取其正视图,从而使其符合标准。

3 结语

本文基于CATIA的模线样板设计投影问题进行了探讨,针对样板中常见的问题使用凸缘下标记、外形投影、分别投影三种方法进行解决。通过这些方法的实行,使得模线样板设计符合工程的需求,解决其内部的问题,使其设计经验为后来的样板设计提供帮助。

参考文献

[1]齐德胜,刘秀芝,宫少波,等.基于Fiber SIM的复合材料构件数字化设计与制造技术研究[J].航空制造技术,2012(3):52-55.

[2]陈湘阳,李凯旋.基于流程的任务管理在工艺装备设计中的应用研究[J].CAD/CAM与制造业信息化,2012(4):84-87.

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