CATIA零件健壮建模分析.pdf

9 2 C A T I A零件健壮建模分析 王庆 ( 贵州大学 教育部现代制造技术重点实验室， 贵州 贵阳 5 5 0 ( ) 摘要： 本文对 C A T I A V 5 零件建模进行分析， 指出由于设计条理不清， 建模顺序混乱， 就会造成零件结构的“ 不健康” ， 使得 模型识别和修改困难； 2 5 其在大型装配设计 中甚至会因这样的“ 非健壮” 性零件结构无法有效修正而造成装配重建的失 败。因此， 按照一定的建模规则， 遵循 良 好的设计习惯和方法， 在实际应用中即可开发出足够灵活的健壮模型。 关键词： C A T I A 健壮模型建模布尔运算 中图分类号： T H 1 2 8 文献标识码： A 文章编号： 1 1 3 0 2- 6 8 8 6 ( 2 o 1 2 o 3- o o 9 2- 0 3 Th e An a l y s is o f CATI A Ro b u s t M u n g W A NG Ab s t r a ct ：T h i s p a p e r a n a l y z e s t h e p a r t mo d e l l i n g b a s e d o n CA T I A V5 ， a n d p o i n t s o u t t h a t t h e p a r t s s t r u ct u r e wi l l b e“ u n h 朗l 出y ” d u e t o co n f u s e d d e s i g n i d e a s a n d d i s o r d e r e d mo d e l in g s t e p s Th e s e p a r t s a r e d i ff icu l t t o b e id e n t i fi e d a n d mo d i fi e d E s p e ci a l l y ，i n a l a r g e a s s e mb l y d e s i g n s ，reb u l i d in g o f a s s e mb l y p a r ts e v e n f a i l s beca u s e t h a t the“ u n h e a l t h y ”p a r t s C an n o t be m o d i fi e d T h e r e f o r e ， I t i s i mp o r t an t wh e n mode l l i ng a cco rdi n g t o ce r t a in r u l e s and g o o d h a b i t s T h e s e r u l e s and h a b i t s w il l h e l p U S t o g e t t h e fle x ib l e r o b u s t mod- e l s i n the p r a cti cal a p p l i ca ti o n Ke y wo r d s： C A T I A； r o b u s t mod e l ； mod e ll in g ； B o o l e a n o p e r a ti o n O 前言设计习惯、 方法以及枣溪规则。 在3 D立体化设计软件普及的今天， 设计者能够利用 基于参数化特征建模技术， 快速创建出产品的三维模型。 但如果设计条理不清， 建模顺序混乱， 就会造成零件结构 的“ 不健康” ； 造成模型识别和修改的困难。在大型装配 设计中甚至会因这样的“ 非健壮” 性零件结构无法有效修 正而造成装配重建的失败。因此为了获得健壮模型 ， 在进 行设计时， 需要按照一定的建模规则， 在建模过程中遵循 良好的设计习惯和方法， 以开发出足够灵活的健壮模型。 本文从cA 1 TI A模型健壮性展开讨论， 以期能解决实际应 用 中出现的问题。 C A 1 1 A是 法 国 D a s s a ul t S y s t e m 公 司 的 C A D C A F C A M一体化软件， 居世界 C A D C A E C A M领域的领导地 位， 广泛应用于航空航天、 汽车制造、 造船、 机械制造、 电 子 电器、 消费品行业， 它的集成解决方案覆盖所有的产品 设计与制造领域， 其特有的D MU电子样机模块功能及混 合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。 C A T I A V 5版本的发展注重变量化和基 于特 征的设 计技术。在开发模型时， 为了设计健壮的、 高质量的模型， 需要为模型的后续修改和各种详细的功能需求作好计划。 有效地将条理性和灵活性嵌入模型中， 是创建健壮模型的 有效途径。为此， 以下将讨论模型开发过程中一些良好的 1 草图创建力求简洁 K I S S ( K e e p it s i m p l e a n d s t u p id ) ， 尽管这是一个常用 于程序设计中的规则， 但在机械健壮模型创建中一样适宜 被广泛运用。cA 1 I A V 5 是一种变量化的建模工具， 其建 立模型的基本特征是基于草图轮廓。一些设计者不以为 然， 认为简单的零件用一个( 或很少几个) 草图就可囊括 所有模型特征， 无需繁琐地建立多个草图层层搭建。对于 简单的零件的确如此， 但对于大型装配件中的零件， 合理 有序的建模步骤正是基于简单的草图结构集合， 这有利 于装配体后续的修改与更新； 同时由于装配体的复杂程 度， 对大数据量计算 ， 也优于基于复杂草图的模型， 不但 节约了工作站响应时间也减少了运算过程中出错的风 险。 图1 为个零件的复杂草图结构。作图过程中通过 对基本结构线的修剪， 得出一段线框外形， 而后通过多次 对称得到了整个草图轮廓。对于复杂装配体中的零件之 一 ，本文认为这是一个不利于后续检验及修改的设计。因 为草图中约束过多， 众多约束的相互关联致使检查与修改 难以找到头绪； 而且修饰特征( 倒圆角) 也在草图中过早 体现， 按照健壮建模的观点， 修饰特征应在基本特征完成 之后进行 ， 这点后文中会提及。 93 图1 复杂草 图结构 因此合理的建模顺序应该是以简单的草图建立基础 轮廓， 通过各基础形状的布尔运算得出基础功能特征， 在 此基础上添加修饰特征以得出最终模型， 如图2 。 图2 简单草 图建模 2 健壮模型的特征建立与良好建模习惯 2 1 关于默认基准平面与默认零件实体 当在 C A T I A V 5中新建实体文档时， 会出现一个默认 的模型树。树的顶端是 P a r t l ； 紧随其后的是三个默认平 面x、 Y、 z平面； 然后是默认的创建实体容器“ P a r t B o d y ” 。 其中默认的平面 x、 Y、 z是固化于软件中， 不可删除 的。因此在实际建模中， 不为这些平面引入任何几何约束 是一个很好的习惯。解决基 准平面可用 的最好方法是 在 这三个平面上分别创建完全相同的平面， 而后隐藏软件固 有的x、 Y、 Z平面。这为模型增加了更多的灵活性， 因为 约束到元素的几 何体更易于修改， 见图3 。 默认的零件实体是打开新的 C A T P a r t 时创建的永久 实体。如图 3中的 P a r t B o d y ， 这个实体是模型树的根节 点， 用户不可对其进行操作。例如作为软件固有的实体容 器， 它不能以子集形式加入其他实体中进行布尔运算， 它 用于定义所有操作和实体装配后的结果。因此， 建立完成 所有模型元素之前， 最好将其保持为一个空实体。也即是 说在用户创建模型时， 重新建立新的实体来进行建模是一 个好的习惯。而按照软件设计的初衷， 当设计完成后， 所 有模型实体都应装配到默认的零件实体中， 作为零件设计 过程 中的最后操作。但这也要看设计者 自身的习惯 ， 本文 认为始终不对默认的零件实体进行操作是一个明智的选 择。 E互玉 墨 x y p l m e 7 z pla ne z x p l a n e IL P a r t B o d y 盘 衄 0址 j c a】 s盆i J 曝 L B o d y 2 抽 t _ h t - I ! “t - I a - I ， +一 创建新实体B o d y 图3 创建新基准平面与新实体 2 2 创建实体基本特征 创建实体时采用布尔运算的形式来搭建模型结构是 健壮建模的总体思路。它的优势是能提高运算和更新的 速度， 较采用 P a d 、 P o ck e t 、 S p l i t 等命令生成的单一实体要 明显快很多。同时参与布尔运算的简单独立实体也提高 了模型结构的可编辑性。 建模之前， 把实体组织的大致情况先在头脑里组合 呈现 ， 花少许时间考虑下将要处理的零件组成层次及执行 步骤 。 建模时 ， 不同的实体反映不同的模 型基本 特征并将 这些特征包含在各自的实体中。考虑零件模型的构造方 式， 并确定模型的基本功能特征。 另外， 建模过程中， 为实体重新赋予具有一定意义的 名称是一种好的习惯。这样可使用户和其他设计者易于 识别重要特征在规范树中的位置