（车辆工程专业论文）基于catia+v5的汽车制动器零件库研究与开发.pdf

独创性声明 本人声明，所里交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保 留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：翌气一避导师签名：1 丛日期：删 武汉理工大学硕士学位论文 摘要 近年来，随着国内汽车工业的快速发展，汽车行业竞争日趋加剧。为了能够 在将来的汽车市场竞争中胜出，各大汽车企业加大了对新车型的开发力度，这就 意味着要求提高新产品的设计效率，同时降低生产成本，最终大部分厂家选择在 产品的设计阶段加以改进，具体的解决方法是各企业根据自身的设计平台进行设 计软件的二次开发，主要为零件库的建立，例如大家所熟知的一些三维c a d 软 件p r o e 、u g 、c a t i a 等在零件库的开发上都有所尝试，并且随着人们对其重 要性的认识进一步加深，越来越多的企业加入到设计软件的二次开发当中。 本文所做的工作正是基于提高汽车产品设计效率这一目的，对c a t i a 进行 了一定程度上的二次开发，主要目标就是开发出基于c a t i a 的三维制动器零件 库。该零件库的开发基于w i n d o w s 平台，采用外部开发方式，利用v c + + 、c a t i a r a d e 及c a t i aa p i 完成零件库的开发。在开发之前先将r a d e 环境嵌入到 v c + + 中，这样以后开发人员就能在此环境中实现插件及相关的响应程序的开发。 首先，本文阐述了当前有关c a d 三维设计软件的使用情况，对当前国内外 的c a d 二次开发的现状进行了讨论，并对本课题研究的目的和意义进行了说明， 并简要的描述了本文内容的基本架构； 然后，探讨了c a t i a 的二次开发方法及步骤。主要分析了运用c a t a l o g 、 v b 、v c 进行开发这三种方式，并重点阐述了利用v c 进行开发的情况，还对比 分析了这三种方法的优缺点； 接着，开发设计了建模主界面，该主界面是基于数据库的m f c 对话框。通 过对话框用户能够设计制动器的部分零部件，同时用户能够实现数据的添加、删 除、修改操作。数据库的设计采用的是a c c e s s 技术，对话框界面通过a d o 技 术实现数据库的访问链接； 同时还在v cr a d e 环境中完成了c a t i a 中插件的开发，通过代码实现了 主界面的嵌入，以及界面中参数的读取任务，最终实现参数的传递建模。而模型 的建立则主要是通过调用c a t i a 底层a p i 函数编程实现； 最后，对本文做了总结与展望。总结了本文所取得的研究成果以及在今后的 开发过程中可以加以改进和进一步深入研究的方向。 关键词：制动器零件库c a t i a二次开发 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，诵也t h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h ed o m e s t i ca u t oi n d u s t r y , c o m p e t i t i o no fa u t o m o b i l ei n d u s t r yi sb e c o m i n gi n c r e a s i n g l yi n t e n s i f i e d i no r d e r t o w i nt h ec o m p e t i t i o ni nt h ef u t u r ev e h i c l em a r k e t , m a n ya u t oc o m p a n i e si n c r e a s e d e f f o r t st od e v e l o pn e wm o d e l s ，w h i c hm e a n sg r e a t e re f f i c i e n c yw a sr e q u i r e dw h i l e d e v e l o p i n gn e wp r o d u c t ，a n dl o w e rp r o d u c t i o nc o s t s f i n a l l ym o s tm a n u f a c t u r e r s c h o s et om a k eai m p r o v e m e n ti nt h ep r o d u c td e s i g ns t a g e ，a n dt h es p e c i f i cs o l u t i o ni s t h ee n t e r p r i s e sm a d ea s e c o n d a r yd e v e l o p m e n ta c c o r d i n gt ot h e i ro w nd e s i g ns o f t w a r e p l a t f o r m ，a n do n eo ft h em a i ns o l u t i o n si st h ee s t a b l i s h m e n to ft h ep a r t sl i b r a r y , f o r e x a m p l e ，s o m ew e l l k n o w nt h r e e - d i m e n s i o n a lc a d s o f f w a r e s ，s u c ha sp r o e 、u g 、 c a t i ae t c h a v eb e e nd o n es o m ew o r ko nt h ed e v e l o p m e n to ft h ep a r t sl i b r a r y , a n da s p e o p l ek n o wm o r ea b o u tt h ei m p o r t a n c e ，m o r ea n dm o r ec o m p a n i e sw i l lj o i ni nt h e s e c o n d a r yd e v e l o p m e n to fd e s i g ns o f t w a r e i no r d e rt oi m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fa u t o m o b i l ep r o d u c td e s i g n , t os o m e e x t e n t , t h i sw o r ki sd o n et om a k eas e c o n d a r yd e v e l o p m e n to fc a t i a ，a n dt h em a i n g o a li st od e v e l o pat h r e e - d i m e n s i o n a lc a t i a - b a s e db r a k ep a r t sl i b r a r y t h el i b r a r y w h i c hb a s e do nt h ep l a t f o r m so fw i n d o w sa n dc a t i aw a sd e v e l o p e db ya ne x t e r n a l d e v e l o p m e n ta p p r o a c h , w h i c hu s i n gv c + + ，c a t i ar a d e a n dc a t i aa p it of i n i s h d e v e l o p m e n to fp a r t sl i b r a r y b e f o r es t a r t i n gt om a k ead e v e l o p m e n t ，w es h o u l df h s f l y e m b e dr a d ee n v i r o n m e n ti n t ov c + + ，s ot h a tl a t e rd e v e l o p e rw i l lb ea b l et oa c h i e v e t h ed e v e l o p m e n to fp l u g i nu n i t sa n dr e s p o n s e dp r o c e d u r ei nt h i se n v i r o n m e n t f i r s t , t h ep a p e rd e s c r i b e dt h ec u r r e n ts t a t e m e n ta b o u tu s a g eo ft h r e e d i m e n s i o n a l c a dd e s i g ns o f t w a r e ，a n dd i s c u s s e dt h ec u r r e n ts i t u a t i o no fs e c o n d a r yd e v e l o p m e n to f c a di nd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a l ，m e a n w h i l ed e s c r i b e dt h ep u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c e o ft h er e s e a r c ha n dm a d eab r i e fd e s c r i p t i o no ft h ec o n t e n t so ft h i sa r t i c l e i n f r a s t r u c t u r e ； t h e n , t h es e c o n d a r yd e v e l o p m e n tm e t h o d sa n ds t e p sf o rc a t i a w e r ed i s c u s s e d t h i sp a r tm a i n l ya n a l y z e dd e v e l o p m e n tw a y so fu s i n gc a t a l o g ，v b ，v c ，a n df o c u s e d o nt h ew a yo fv cd e v e l o p m e n t ，b e s i d e st h i sp a p e rc o m p a r e dt h ea d v a n t a g e sa n d d i s a d v a n t a g e so f t h e s et h r e em e t h o d s ； t h e nt h ea u t h o ro ft h i sa r t i c l ed e v e l o p e dt h em a i ni n t e r f a c ef o rm o d e l i n g t h e m a i ni n t e r f a c ei sad a t a b a s e b a s e dm f c d i a l o gb o x b yu s i n gt h i sd i a l o gb o x ，t h eu s e r c o u l dd e s i g ns o m eo ft h eb r a k ec o m p o n e n t s ，a n dt h e yc a na l s oa d d , d e l e t ea n dm o d i f y h i 武汉理工大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第1 章绪论1 1 i 引言1 1 2 国内外研究现状分析2 i 3 课题研究的目的、意义3 1 4 本文的主要工作4 1 5 本章小结5 第2 章c a t i a 的二次开发方法6 2 1 引言6 2 2 运用知识工程模块对c a t i a 进行开发的方法与步骤6 2 2 1 运用知识丁程模块建库的步骤7 2 2 2 知识工程模块建库的优缺点8 2 3 运用v b 对c a t i a 进行开发9 2 4 运用v c 对c a t i a 进行开发1 0 2 4 i 引言1 0 2 4 2c a a 简介1 0 2 4 3v c 开发c a t i a 的工程架构1 2 2 4 4 本文v c 开发c a t i a 的思路1 5 2 5 三种开发方式的优缺点1 7 2 6 本章小结1 8 第3 章基于c a t i a 的制动器零件库系统设计1 9 3 1 制动器零件库架构1 9 3 2 数据库的设计与管理1 9 3 2 1 数据库的设计1 9 3 2 2 数据库访问方式2 1 3 3 零件库主界面布局及具体功能的实现m u 捌2 2 3 3 i 主界面总体布局2 2 3 3 2 零件库主界面功能的实现机制2 5 3 4 本章小结3 4 第4 章基于c a t i a 的内部模块及插件的开发3 5 4 1 引言3 5 4 2 工作台( w o r k b e n c h ) 的开发3 5 4 3 插件的开发3 7 4 4 本章小结4 1 第5 章自动建模的实现机制4 2 5 1 工具集对象介绍4 2 5 1 i 基于c a a 底层工具集的介绍4 2 i v 6 1 全文总结6 1 6 2 展望6 1 参考文献6 3 致谢6 6 附录：攻读硕士学位期间发表的论文6 7 v 5 6 9 9 4 5 7 0 l 4 4 4 4 5 5 5 6 6 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 引言 第1 章绪论 随着国内制造业的快速发展，如汽车，飞机，电器等行业以及计算机软硬件 技术水平的日益提高，c a d 技术的应用得到了广泛的发展。这其中 p r o e n g i n e e r 、u g 、c a t i a 等辅助设计软件得到了制造业各大厂商的大力应 用，设计者利用这些三维的软件大大提高了产品开发的效率，相比较于一般的二 维设计软件，这些基于三维的设计更能给人一种直观感，并且现在的三维c a d 软件通常不仅具备三维造型的功能，同时还能实现零件总成的组装，运动学分析， c a e 分析，以及导出工程图的功能，这使得它能够兼具二维设计的能力。基于 这些优势，三维设计软件在过去的时期内得到了快速的发展。随着行业的发展需 求越来越高及设计人员对c a d 的进一步认识，人们越来越发现原有的设计系统 很难满足企业的需求。因为现在的大部分新产品设计都是在原来类似产品基础之 上开展的，有时为了增加产品的某个新功能，设计者不得不重新对产品进行设计， 而在这个过程中，设计者就必须将原有的产品特征再次设计一遍，然后在其上稍 作改进。这种设计流程不仅费时费力，而且不利新产品的快速开发。因此，c a d 有必要给用户提供一个类似于模板库的数据库，使得用户能够将成功的设计经验 进行存储，同时还能够允许用户能将自己的设计参数扩充进来，以达到快速设计 的目的。 标准件库正是在这种要求下出现了，当下主流的三维设计软件都具备的参数 化设计功能为这种要求的实现提供了可能。本文以某企业实际开发需求为目的， 基于当前主流设计软件c a t i av 5 开发了制动器的零件库。c a t i a 软件自身也 具备零件库，当中的零件包括螺栓、螺钉、键、销等连接件和紧固件，它们在 c a t i a 中以c a t a l o g 形式将零件模板与对应参数表录入库中，这些零件库大多用 于产品的装配过程中，由c a t i a 开发商最初录入，不具备任何行业特殊性。对 于一个企业来讲，本企业的产品都具有自身行业的特征性，产品在设计过程中难 免需要进行反复验证修改，如果每次修改都要重新设计，这样就会显得很麻烦， 浪费大量的时间，因此有必要根据企业自身产品的特征建立相关的通用件、常用 件零件库，待到需要重新设计时，只需修改零件相关参数就能快速完成设计，以 提高企业的设计效率。 武汉理工大学硕士学位论文 1 2 国内外研究现状分析 随着人们对标准件库重要性认识的进一步加深，作为计算机辅助设计的重要 组成部分，有关标准件库的开发与应用越来越多。国内外的一些企业为了在本企 业的设计软件品台上提高设计效率，纷纷利用各自软件提供的二次开发接口进行 二次开发【1 1 。 1 9 9 8 年，沈梅、何小朝【2 】等在c a t i av 4 基础上提出了基于尺寸驱动的标准 件库，并应用实例展示了其设计过程，为以后的开发工作奠定了基础。1 9 9 9 年 卜引3 1 等在c a t i av 4 上应用尺寸驱动的同时，建立了一个实际建库工具，并阐 述了应用特征建模方法，为v 4 的二次开发提出了新途径。同年，王金凤等【4 j 提 出了应用m o t i f 对c a t i a v 4 进行开发的方法。张晓东【5 】论述了c a t i a 用户界面 客户化的问题，为零件库的数据网络化共享打下了基础。 2 0 0 2 年，李白胜等【6 】讨论了基于c a t i a 软件的二次开发技术，并着重阐述 了采用v b 进行开发的方法和步骤。张君媛等【7 i 讨论了基于知识的数据库系统的 开发，同时以汽车车门附件数据库系统的开发为实例进行了展示。赵立营等人【8 】 重点探讨了用v b 开发三维标准件库的方法，并尝试开发出了标准件库，同时讨 论了c a t i av 5 的有关二次开发架构c a a 的相关知识。胡忠会1 9 1 分析了用c a t i a 知识工程模块中的c a t a l o g 建立标准件库的方法，并利用该方式开发了基于航标 的标准件库。甄中锋等【m 1 用v b 开发了基于c a t i a 的冲模标准件库，实现了三 维冲压模具的自动建模，并在开发中对标准件库实行c s ( c l i e n t s e r v e r ) 管理方式， 有利于产品的网络化共享。张利国等【1 2 1 以m i c r o s o f t a c c e s s 数据库做基础，也利 用v b 开发出了基于c a t i a 的参数化标准件库，使得数据的操作变得更加简单 方便。武刚等人【1 3 1 研究了以v i s u a lc + + 为开发工具，通过应用c a t i a 为用户提 供的自动化( a u t o m a t i o n ) 编程接口，实现了参数化设计，为c a t i a 的二次开发提 供了新方法。傅蔡安等【1 4 1 应用c a t i a 的c a t a l o g 功能开发了一套标准件库，专 门用于专用夹具的设计，较好的解决了实际工程问题，为企业设计效率的提高提 供了探索。 2 0 0 4 年，熊欣，马洪阁【1 5 i 的文章c a t i a v 5 将知识工程应用于汽车零部件 开发详细讲解了基于c a t i a 内部知识工程模块( k n o w l e d g e w a r e ) 的零件库开发。 利用这种开发方式最终将零件模板和参数表一同入库( c a t a l o g ) 。 丁建新【1 6 1 利用v b 开发了汽车钢板弹簧自动建模系统，利用此系统用户能够 在c a t i a 环境下快速完成钢板弹簧的选型及设计任务，提高了设计效率。 南京航空航天大学在利用c a a 对c a t i a 进行装配模块开发上先后做过较多 的研究，包括曹俊型1 7 l 、曾柳杨【1 8 1 、何朝良【1 9 】，对装配模块开发的详细介绍， 2 武汉理工大学硕士学位论文 为后来的开发者提供了较好的借鉴。 华中科技大学【2 0 1 1 2 1 11 2 2 1 在c a d 的标准件库上也做过很多研究，并开发出了基 于网络数据库的三维标准件库，使得数据的管理更加完善，同时对p r o e 做了较 深入的开发研究，利用v c 开发出了标准件库。 2 0 0 6 年，刘冰1 2 3 】提出了基于c a t i a 的三维标准件库开发与研究。该文章对 c a t i a 的二次开发是基于v c + + 的，通过将c a t i ar a d e 环境引入v c + + 中，作 者较为详细的阐述了开发的流程，通过利用v c + + 制定出友好的建模主界面，以 及在r a d e 环境下利用c a t i a a p i 实现在c a t i a 环境中完成插件的开发，最终 将主界面嵌入c a t i a 。这种方法采用的是一种外部命令调用的方式，完成的零 件库中包括的零件有：螺柱、螺母、垫圈、挡圈等，并且零件库中的参数允许用 户进行修改、添加、删除等操作。周仙娥【2 4 】之后在其基础之上做了基于c a t i a 的数控机床加工仿真的研究与开发，将开发进一步应用到数控加工开发上。 2 0 0 6 年，董伊鑫，席平1 2 5 l 的基于c a t i a 的界面二次开发，比较详细的阐述 了利用v c + + 开发c a t i a 内部组件的方法和流程。该文采用范例代码讲述了插 件的开发方法，包括工具条、按钮、菜单及命令按钮的响应描述。该文可作为后 来开发者学习的范例。 2 0 0 6 年，何朝良等【2 6 1 的基于c a a 的c a t i a 二次开发初探讲解了当前c a t i a 二次开发的几种方法，并重点描述了基于v c 开发平台的c a t i ac a a 开发策略， 讨论了c a a 架构原理，开发的基本方法，最后采用实例的方式展现了v c 开发 的界面及相关模型生成代码。 在国外，对于c a d 开发技术的研究做得比较完善，很多企业和科研院所都做 过这方面的研究。文献 2 7 】阐述了一种基于w e b 的标准件库系统，文献 2 8 1 提出 了基于网络环境的工程数据交换框架，同时在此基础上利用s t e p 转换器实现了 基于网络的c a x 模块之间的数据共享。文献 2 9 1 应用面向事物特性的方法实现了 数据的管理，并建立了一个便于分类检索的零件库。 从总体上来说，三维c a d 设计软件c a t i a 在国内的研究起步较晚，国内 对其研究一般侧重于零件设计、装配设计、工程图等基本功能模块，并且国内很 多机械制造企业对此不是很重视，投入的关注度不大。就目前己开发的各种标准 件库而言，仍存在一些不足之处，比如零件种类不够完备、扩充不方便、标准件 信息不够完整等。 1 3 课题研究的目的、意义 随着市场竞争的日益激烈，新产品的开发时间和成本费用正成为企业成败的 关键性因素1 3 0 l 。为了抢占商机，在竞争中胜出，大多数企业都把快速推出新产品 3 武汉理工大学硕士学位论文 作为取胜的关键。而这其中利用c a d 技术进行设计是其中重要的一环，合理的 处理设计过程中遇到的重复设计问题( 产品结构相似) 是一种有效地解决方式。对 于汽车行业来说建立基于c a d 的相关系统的标准件、常用件库相当重要。汽车 由成千上万个零部件组成，如果每次新车型的设计都由设计人员来重新完成，不 仅工作量巨大，还降低了设计效率；并且零件很多，在这种情况下也容易发生一 些意想不到的错误；而且尽管汽车车型不同，但其组成的零部件构造上大体相似， 只是尺寸上存在差别，基于此本文借助设计软件c a t i a 对制动器的部分零部件 进行了建库，以此来实现快速设计的目的。 对于三维标准件库的开发和研究有许多单位和科研院所做过这个方面的研 究，目前工程上常用的c a d 软件中p r o e 、u g 等在零件库的开发上已经做得 比较完备了。作为当今国际知名的c a d 设计软件，c a t i a 也具备强大的二次开 发功能。其自身包含的c a t a l o g 模块中也有用于装配和紧固用的标准件，然而这 些标准件只是软件开发商在c a t i a 的开发过程中录入的，其中的种类和数量有 限，并且这种形式的零件库有很大的缺点：数据冗余量大，检索困难，以及使用 过程中无法随时修改零件参数等。因此，有必要针对行业的需求不同对c a t i a 进行二次开发，建立比较完备的标准件、企业常用件零件库，以提高设计效率。 对于一个具体的企业而言，在产品的设计上不仅仅会用到一些标准件，同时也必 然会有针对企业自身设计的标准件以及常用件，而这些零件在总体的结构，外形 上相似，只有尺寸上的差别，为了避免仅仅因尺寸不同而造成的重复性建模损失， 企业有必要针对自身产品的构造特点建立企业的标准件或常用件库，以提高设计 效率，降低设计成本，这也要求企业能够对c a t i a 进行二次开发。 同时建立了零件库后的产品设计准确度更高，用户每次所做的工作就是输入 相关的参数值，而建模则是通过后台的程序代码运行实现，代码一旦测试通过就 不会出现问题，能够最大程度的避免在设计者自行设计时，可能会出现一些由于 人为的疏忽或设计经验不足而导致模型的不准确等状况的发生。 1 4 本文的主要工作 本文主要的任务是完成基于c a t i a 的汽车制动器零件库的开发，在实现该 目的的过程中，主要做的工作如下： 1 1 根据零件的构造特征，提取零件的控制参数，完成相关制动器零件的参数 化。在参数提取过程中本着尽量简化的原则，可忽略不太重要的细微特征：如倒 角、圆孔等。这些零件包括制动盘、制动块、导向销、消声片等； 2 1 学习数据库开发知识，并结合本项目设计目的，利用提取的零部件关键尺 4 武汉理工大学硕士学位论文 寸参数完成数据库的设计； 3 1 本系统采用的是利用v c 平台进行外部控制的开发方式，利用v c 开发出 了零部件数据库系统程序，实现的目标包括用户对零件的分类选择及对数据库参 数的操作； 4 ) 为了实现c a t i a 中对外部数据库应用程序的嵌入，完成交互式零件设计 的目的，通过学习c a t i ac a a 完成在c a t i a 中添加具体的按钮及菜单，以实 现界面的无缝嵌入任务； 5 ) 数据库应用程序同c a t i a 内嵌建模模块分属不同应用层面，采用他们共 同支持的剪贴板功能实现数据库参数的内外传递，同时结合c a aa p i 实现零件 库的建立； 基于以上的工作，本文的章节分为以下几章： 第一章：绪论。分析了当前c a d 三维辅助设计软件的使用情况，接着介绍 了国内外零件库的研究现状及存在的不足，然后提出了本课题研究的目的和意 义。 第二章：c a t i a 的二次开发方法。主要讨论了c a t i a 二次开发的3 种方法 及各方法的总体开发步骤，其中重点介绍了运用v c 开发的情况。 第三章：基于c a t i a 的制动器零件库系统设计。详细分析了零件库的设计 架构，界面的布局及功能的实现，同时也讨论了本文数据库的开发及管理方法。 第四章：基于c a t i a 的内部模块及插件的开发。分析了本文如何实现在 c a t i a 中嵌入新的模块及相关插件的开发。 第五章：自动建模的实现机制。介绍了c a t i a 建模工具集及其内部架构， 并以制动盘为例讲解了零件建模的一般步骤。 第六章：总结与展望。总结了本文所取得的研究成果，并对后续可做改进的 方向进行了探讨。 1 5 本章小结 本章首先介绍了国内外基于c a d 系统的零件库开发的现状；接着阐述了本 课题的来源以及所做研究的目的和意义；最后概括性地描述了本文所做的主要工 作及各章节的内容架构。 5 武汉理工大学硕士学位论文 2 1 引言 第2 章c a t i a 的二次开发方法 作为当前比较流行的一款参数化商业设计软件，c a t i a 同以往的c a d 软件一 样具有可扩充的功能，不同的用户能根据自身的需求对c a t i a 进行必要的二次开 发，以扩充c a t i a 模块功能，满足本企业的需求。零件库的开发是近年来各企业 争相开发的重点，零件库的实质就是参数化( p a r a m e t r i c ) ，目前它已成为c a d 中最 为热门应用技术之一，能否实现参数化已成为评价c a d 系统优劣的重要技术指 标【3 1 1 。参数化设计技术非常适合于外形结构相同而只是尺寸参数变化的零件设计 【3 2 1 。就目前达索公司所提供的接口，其用户主要能够从三个方面对其进行进一步 的开发： ( 1 ) 利用c a t i a 自身内部模块k n o w l e d g e w a r e ，即知识工程模块进行开发； ( 2 ) 利用第三方编程开发软件v b 对c a t i a 进行开发； ( 3 ) 利用第三方编程开发软件v c j a v a 对c a t i a 进行开发。 2 2 运用知识工程模块对c a t i a 进行开发的方法与步骤 知识工程模块( k n o w l e d g e w a r e ) 为c a t i a 内部解决方案单元，此模块中提供 了专门的参数化建模工具，为软件开发之初达索公司设计的。在知识工程模块中 用户主要是通过利用其中的f o r m u l a r 命令、d e s i g nt a b l e 命令以及c a t a l o g 命令 功能实现自定义模型的参数化。该方法建库的最终思想是通过参数驱动模板模型 快速成型。现在的很多标准件库的建立均是采用模板建模技术1 3 3 1 ，其中这些参数 为模板的关键尺寸，通过f o r m u l a r 命令提供的方法设定模型的特征参数，同时 将参数跟模型几何相关联，并将这些模型数据生成数据表格进行存储，最终将参 数表格和模板模型同时入库( c a t a l o g ) ，使用过程中选择表格内的参数记录即可驱 动c a t i a 自动建模。用该方法建立的零件库可以实现模型参数的删除或添加等 操作，用户通过向表中添加数据记录，就能完成新模型的快速生成。此外在知识 工程模块中开发商还为用户提供了一些有利于参数化的工具如：规则( m l e ) 、检 查( c h e c k ) 等功能，利用这些功能可以将设计者积累的一些工作经验，或是设计条 件添加进来【3 4 1 ，以提高设计效率，同时帮助诊断用户输入参数的有效性问题，避 免了数据不合理引起的程序终止。 6 武汉理工火学硕士学位论文 2 2 1 运用知识工程模块建库的步骤 在运用这种方法建库之前，先要对相关的环境进行设置，具体操作如下： 第一：在o p t i o n 对话框中打开t o o l s o p t i o i l s g e n e r a l p 锄珊e t i e r sa n d m e a s u r e - - , - k n o w l e d g e - - p a r a m e t e rt r e ev i e w w i t hv a l u e ，w i t hf o r m u l a 第二：t o o l s o p t i o n s i n f r a s t r u c t u r e p a r ti n f r a s t r u c t u r e d i s p l a y p a r a m e t e r s ，r e l a t i o n s 以上这两种设置主要是方便在设置完变量，定义了公式后可以在c a t i a 结 构树中将定义的参数变量和参数间的关系显示出来。 具体建立参数化零件库步骤如下( 以c 级六角头螺栓g b 5 7 8 0 2 0 0 0 为例) ： 利用c a t i a 建立零件的三维几何模型，作为零件库的模板。建模之前分 析模型的构造特征，提取所需的关键尺寸，在建模过程中用尺寸约束那些需要参 数化的关键尺寸( 如图2 1 ) ，以便使用时通过直接驱动这些尺寸，实现零件的快 速成型。 模型成型后( 如图2 2 ) ，利用f o r m u l a r 命令的相关功能，建立用户自己的 变量( 如图2 3 ) ，并利用这些变量控制模型的外形构造特征。之后通过赋值或编 辑相应的公式实现这些变量跟模型实体尺寸的相关联。而参数化驱动建模的原理 即是通过这些变量的改变，同时利用参数跟实体尺寸的内部关系，控制所设计模 型的快速建立。 建立用户参数表。利用d e s i g nt a b l e 功能建立表格( 如图2 _ 4 ) 。对于表格的 创建c a t i a 为用户提供了两种方式：第一种方式为直接利用上步中的用户自定 义变量进行实时创建；第二种方式可以事先制定好一张表格存于硬盘，然后通过 外部调用的方式实现关联，调用过程中会自动实现相同字段名的一一对应。表格 中的数据视用户需要而定，用户可以根据设计需要自行添加。本例的螺栓相关设 计参数由机械设计手册查得。 将参数化后的模型入库。运用c a t a l o g 模块将参数化零件入库( 如图2 5 ) ， 用以满足设计过程中的随时调用。调用时，用户鼠标双击自己需求的尺寸参数记 录，就可实现零件的快速成型。 7 图2 - 5 螺栓入库图 2 2 2 知识工程模块建库的优缺点 这种方法采用内部开发模式，完全基于c a t i a 产品本身，对新用户来说比 较容易掌握，此外用此方法建立的零件库也具有其独特的优点：占用空间小、扩 充容易、响应速度快等。因此，对于零件构造简单或外形特征尺寸间关系不是很 复杂的情况下采用该方法建立参数化零件库显得十分快捷方便。但是当零件数量 过多或构造过于复杂时，采用该方法建立零件库就显得不那么便捷了，太多零件 势必造成参数的增多，文件加大，占用的空间增大；构造过于复杂的模型采用此 方法参数化的过程中也会出现参数的难以控制问题，且调用时的交互性也不及采 用外部编程开发的v b 、v c 方便。 8 武汉理工大学硕士学位论文 2 3 运用v b 对c a t i a 进行开发 c a t i a 开发商达索公司在开发该软件的时候就考虑到了软件的组件扩展性 问题，因此为软件的进一步开发提供了接口，用户可借助第三方编程语言驾驭这 些接口对c a t i a 组件模块进行拓展，v b 编程语言即是其中之一，利用v b 开发建 立零件库主要是基于c a t i a - 次开发方法中的a u t o m a t i o n 技术【”1 ，运用v b 建 库的主要思想最终也体现为参数化驱动，但实现的方法跟运用知识工程模块创建 不同，它是一种外部编程控制的方式，通过用户提供的参数驱动建模代码实现参 数化建模。相比较于采用内部模块开发，这种方式更具有开发深度，通过调用底 层a p i 接口函数实现开发目的；同时该方法更具灵活性，直观性，用户可以根据 个人的要求对界面进行布局，交互性更强，参数的更改等操作也更方便，可直接 在设计界面完成；并且该方法不依赖于c a t i a 程序是否运行，通过c a t i a 的接口 可实现对c a t i a 的启动。v b 开发首先需对目标模型的构造进行分析，提取出模 型的关键特征参数，然后根据这些特征参数利用v b 定制出界面，用户通过界面 最终完成零部件的设计。其流程如图2 6 所示： 功 能 扩 充 调 试 图2 - 6v b 建库流程图 用v b 建库需注意两点： i c a t i a 对象库的引用。开发之前先将c a t i a 的相关库文件引入v b 环境中， 这样以后在开发的过程中就能够调用c a t i a 的对象库进行编程开发，不至于出现 类似于找不到对象无法编译调试的情况。开发者在v b 开发环境中选中菜单“工 程一引用 ，然后勾选中其中所有有关c a t i a 的库文件，点击确认后就完了c a t i a 对象库的引入。 9 武汉理工大学硕士学位论文 i i 建立跟c a t i a 的连接。调用方法g e t o b j e c t 来建立跟c a t i a 的连接，如 果c a t i a 应用程序当前情况下处于未运行状态，就调用c r e a t e o b j e c t 来创建对 象启动c a t i a 。具体的宏命令为： d i mc a t i aa so b j e c t o ne r r o rr e s u m en e x t s e tc a t i a = g e t o b j e c t ( ，”c a t i a a p p l i c a t i o n ”) i fe r r n u m b e r 0t h e n s e tc a t i a = c r e a t e o b j e e t ( ”c a t i a a p p l i c a t i o n ”) c a t i a s i b l e = t r u e设置启动后的c a t i a 为可见状态 e n d i f o n e r r o r g o t o0 2 4 运用v c 对c a t i a 进行开发 2 4 1 引言 v c 对c a t i a 的二次开发就是借助v c 环境为开发平台，利用c a t i a 为开发提 供的组件c a a ( c o m p o n e n ta p p l i c a t i o na r c h i t e c t u r e ) a p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a m i n t e r f a c e s ) 以及c a ar a d e ( r a p i da p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t ) 对c a t i a 进行的开发。其中a p i 为c a t i a 提供给开发者的接口，用户利用这些接口提供的 方法能够完成组件的扩展以及模型的建立等，在当今信息化社会中，人们工作的 特点是群体性、交互性、分布性和协作性，协同设计【3 6 1 越来越重要，利用c a t i a 为用户提供的开发工具，用户能够独立地对c a t i a 进行开发，使用户也参与到 c a t i a 的开发中。 2 4 2c a a 简介 客户利用c a a 能够对d a s s a u l ts y s t e m e s 系统进行深度的二次开发。c a a 为 一个可扩展的，开放式的模块化系统架构，因此它支持多线程的开发，不同的用 户能够同时独立的对其进行二次开发。同时其内部的子模块之间又相互联系，层 l o 武汉理工大学硕士学位论文 次分明，用户通过学习了解这套架构的内部组织原理，就能够参与到c a a 的模 块扩展当中，开发出用户自己独特的模块，并且这些新的模块能够实现与原 d a s s a u l ts y s t e m e s 的紧密结合，开发完成后，一般情况下很难将其从原架构中区 分开来。 为使用户能够较容易的参与到系统的开发当中，c a t i a 为用户提供了可供 开发用的不同开发语言，包括：v c 、v b 及j a v a 等，用户可根据自身情况，选 择熟悉的开发语言环境进行开发，对于本文c a a 用户来说，则是利用v c 环境 进行的开发，通过利用c a a 提供的a p i 实现最终的开发任务。 开发软件v c 只是c a t i a 开发所依托的语言平台，要实现开发的目的，还 需提供独特的开发环境，而r a d e 就是c a a 为二次开发的实现所提供的研发环 境，它集成了开发编程所需的工具。它以v c 为基础载体，将c a a 扩展开发所 需的工具组件嵌入v c 环境当中。 d a s s a u l ts y s t e m e s 提供的c a a 产品包括如下内容： c a a 鼬山e 快速应用开发环境，基于m i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o c a a c a t 从v 5a p i ，应用于c a t i a v 5 的开发工具 c a ae n o v i al c av 5a p i ，应用于e n o v i al c a 的开发工具 c a a d e l m i a v 5a p i ，应用于d e l m i a v 5 的开发工具 c a ae n o v i ap o r t a lv 5a p i ，应用于e n o v i ap o r t a lv 5 的开发工具 同时，c a a 在商业运作方面一般由两部分组成：配置( c o n f i g u r a t i o n ) 和产品 模块( p r o d u c t ) 。 c a a 涵盖的