CATIA V5三维标准件库的创建与应用.pdf

航空与航天2 0 0 7年第 3期 C A T I A V 5三维标准件库的创建与应用蒋代兵 C A T I A V 5三维标准件库的创建与应用 蒋代兵 成都飞机设计研究所 四川成都6 1 0 0 4 1 摘要 介 绍 了 C A T I A V 5三维标 准件 库的构成 功能特 点及创建过程 并根据 企业 实际应用情况阐述 了其意义和作 用 关键词 三维标准件库 C A T I A V 5 标 准件库系统标准件模型参数化设计产 品设 计软件 随着我国制造业数字化进程的不断推进 飞机产品设计 已经全面进入 3 D设计 的数 字 化时代 各种 3 D设计软件越来越成熟和多样 化 目前航空产品广泛采用 C A T I A软件进行 数字化定义与设计 其标准件零件库 的开发 已 成为实现产品数字化定义与数字化装配技术 的重要基础 为了满足产品研发的需要 适应 企业内部实现网络化 数字化和无纸化设计的 迫切需求 创建满足企业使 用的 C A T I A三维 标准件数据库是 十分必要 的 通过该数据库 的创建和应用可在企业内部实现一次建模 重 复使用 达到充分共享和高效利用公共资源的 目的 件三维实体模型是根据企业实 际需求 在 C A T I A V 5软件环境下创建 的 其存储格式为 C A T P a r t 零 件 或 C A T P r o d u c t 组 件 文档 数据库中的标准件按类别和层次分解成树状 结构 便于使用和维护 客户端的标准件调用 和维护管理软件可根据企业需求单独开发 也 可在 C A T I A的 C a t a l o g功能基础 上进行少量 的二次开发或直 接使用 C A T I A的 C a t a l o g功 能 具体采用的方式根据企业的实际情况决 定 标准件库应用系统 以 WI N D O WS中文系 统和 C A T I A V 5软件为操作平台 且与 C A T I A V 5 软件直接集成 其主要特点如下 a 在 C A T I A V 5装 配设 计环境中实 现对 于特定类别与规格的标准件的调用 b 友好的全中文化人机界面 各类标准件 具有直观的三维预览 图标 界面清晰 使用方 便 操作简单 c 分类清楚 规格齐全 标注规范 检索快 捷 调用实时便捷 d 采用参 数化设计手段 占用存贮空 间 小 e 具有开放 性的接 口 扩充容易 维 护方 便 只要补充相关 的标准件 就可 以满足企业 不同时期 的使用需求 2 标准件库的构成与特点 3标准件库的创建 我所开发的标准件库应用系统 由服务器 端的三维标准件图形库和客户端的标准件调 3 1 前期准备工作 用软件构成 服务器端图形数据库 中的标准 为了缩短数据库开发周期 首先应对企业 一 3 一 维普资讯 航空与航天2 0 0 7年第 3期 C A T I A V 5三维标准件库的创建与应用蒋代兵 使用的标准件进行清理 分类 必要时应征求 产品开发人员的需求意见 确定数据库结构框 架和标准件清单 同时开发组还应进行任务 分工 制定建库计划 以保证建库工作的顺利 进行 此外 如要单独开发调用程序和数据库维 护管理程序 还应根据企业实际情况编制软件 需求报告和开发计划 需求和计划应保证标 准件库应用系统功能的实用性 同时控制开发 风险 为软件开发的顺利进行和标准件库应用 系统按期交付使用提供保障 3 2 参数化标准件三维实体模型的创建过程 开发该标准件库的大部分工作是创建各 类标准件的参数化三维实体模型 首先在 C A T I A V 5环境 中对各 类零部件进行 实体建 模 在建模过程中引入参数变量 并对实体模 型的尺寸元素逐个加以约束 然后按照标准文 本创建设计表 验证模型及其尺寸参数的正确 性 最后将创建好的参数化模型导人数据库应 用系统 这样 设计人员便可在 C A T I A V 5软 件环境下通过调用程序方便快捷地对标准件 库进行检索 浏览和调用了 3 2 1 实体建模 实体建模就是用 C A T I A V 5软件的各个 功能模块将标准件设计成三维实体模型 如 图 1 所示 这些实体模型实际上就是 C A T I A V 5中的 C A 耶姐 零件 或 C A I P o d u c t 组 件 文档 为了实现参数化 建立标准件的实 体模型时需要根据标准引入参数变量 如图2 所示 并对实体的各尺寸元素逐个定义几何 约束关系 如图3 所示 在定义约束关系过 程中应使约束关系尽量优化 避免出现重复的 过约束情况或遗漏必要的函数关系 3 2 2参数化 C A T I A V 5 软件提供了参数化的零件库设 计手段 参数化设计是指系统通过尺寸驱动 的方式 以独立的几何约束条件和简单的等 式 寻找特定的解决方案 C A T I A V 5中的参 4 毒 冀 矗 r 强 葺 叁 l 目 嘲 匿遏萎 鲤 垒多 嵩 霉 黠 燃 蝴潲 酶 图 1 标准件实体模型 图2 引入参数变量 图3 对各元素定义几何约束关系 维普资讯 航空与航天2 0 0 7 年第 3 期 C A T I A V 5 三维标准件库的创建与应用蒋代兵 数化设计是指系统在一个实体模型基础上 按 即定的几何约束关系生成一系列具有相同或 相似几何特征的三维实体模型 参数化设计 的优点是以后面要创建的设计表中的尺寸值 来控制几何模型 利用 C A T I A V 5软件创建实 体模型时应参照标准不同的几何特征对各实 体元素建立独立或相关的几何参数和约束关 系 这些参数所控制的几何特征的相对位置是 确定的 但参数的数值可以改变 这样生成一 系列不同规格的标准件实体模型 标准件的三维实体建模 要求对这些实体 模型进行优化的参数化设计 根据实体的外 形 尺寸 直径 长度 角度 等来选择适当的 参数变量 按此要求设计出的实体才能适用 于每组不同的参数值 C A T I A V 5中的实体模 型由系统特定的关键字来描述控制 这些关键 字包括实体类型 直径 长度 角度等 将这些 关键字用参数变量或根据约束关系生成的表 达式来表达 这个过程就是参数化 参数化定 义的图形是完全受约束的 参数化的设计方法 更适合于标准件这类设计过程和目标 比较明 确的零件 3 3 创建设计参数表 C A T I A V 5的设计参数表给我们提供了一 种快速创建三维标准件实体的方法和工具 同一系列标准件的区别可能仅仅在于它们之 间的参数值不同 对大部分标准件而言是这 样 的 只有少数标 准件可能因规格 变化 其几 何特征有所不 同 对 同一系列 的标准件需 要建立一个设计参数表 D e s i g n T a b l e 如图 4所示 再根据系统提示将之前定义的有效独 立变量添加 为将要建立 的 E x c e l 数据表 的列 参数 如图5 所示 然后用 E x c e l 表格处理软 件生成数据表 如 G B 9 3 1 x l s 通过这个数据 表产生 C A T I A文档的外部数值 在数据表的 首行对参数变量进行定义 数据表的每列代表 C A T I A文档的某些属性 如标记示例代表文 档名称和编号 其它列是与文档中各参数 独 立关键字 相关联的参数变量名 数据表的 每行代表一组 区别于同一类零件不同规格 的 尺寸参数和标识 如图 6所示 露嚣翳嚣翳鬻 甏 黧察黎饕 羔 i 嘲n b l 脚 蛳幽 州 b y 她 撇 碍 o o 确 s 4 d 嘲 l 曲f m m 酶 艟 0 6幽郴bb k耐 f 瞒棚r 魄 r 目h 碜 嘲簿簪 謦 搀 饕 毪 童 毫 媾 瞄 罐瀚每 穗 繇曦媾 j I 鹄 键 0 蕊 酶 一 嚣 冀 曼 警 t 赫 蕾 氟 赫 酶 船 亩 8 妊 瓣域蝴 擗 尊 岛 t 船 s 葫 1 誓 j 辨 簟 t l 辑曲梆嘟 曼 g l 窟量 匿 图4 创建设计参数表 图 5 添加外部数据表列参数 丽 r 一 一 婶 t 旃意 菡 磊 赫驾 赢藏篇蕊 啕 b i 耘 b l 图6 生成设计参数表数据 一 5 一 维普资讯 航空与航天2 0 0 7年第 3期 C A T I A V 5三维标准件库的创建与应用蒋代兵 3 4 参数化标准件模型的入库 保存前面所做的工作 至此 一个参数化 标准件三维实体模型的创建过程已基本完成 为了保证实体模型的正确入库 在完成参数化 实体建模后 应参照标准文本校验模型的正确 性和系列尺寸可驱动性 如图 7 所示 如果 在校验过程 中发现实体模型有误 可回到 S k e t c h e r 或实体状态对其进行修改 直至与标 准一致 最后的工作是用数据库维护和管理 程序对参数化标准件实体模型进行入库 这 样只要在客户端安装标准件库调用软件 便可 在 C A T I A V 5环境下方便地调用库中的标 准 件实体模型 共享该标准件数据库中的模型信 息资源 巍 E 一 B L 一 毛 一二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 一 g i 图7 参数化标准件实体尺寸驱动 4标准件库的使用和维护 我所开发的 C A T I A三维标准件库应用系 统包括了现阶段我所常用的典型标准件三维 数字化实体模型 已广泛地应用于各类产品的 设计建模工作中 通过网络 设计人员可以实 时便捷地得到所需的三维标准件图形 极大地 减少了设计过程中重复仓 0 建标准件模型或对 不同装配状态的标准件模型所进行修改的工 作量 快速实现对飞机各零件的连接与协调 大大减少了制造过程中的不合格品率 避免 由 此造成的巨大浪费 在提供给设计使用的同时 我们很注重收 6 集各方面的使用反馈意见 及时地修正和完善 该标准件库应用系统 的不足之处 及时补充新 的标准件模型 逐步丰富和完善调用软件的功 能特性 同时做好数据库的维护管理工作 以 便更好地满足设计使用需要 为提高设计和协 调效率及企业 的标准化水平服务 5 意义与作用 标准件在飞机 的设计和生产 中具有重要 的作用 合理地采用标准件可以减少设计和生 产工作量 缩短研制周期 降低研制风险 提高 飞机的可靠性 维修性 提高飞机的 三化 水 平 随着设计手段和生产工艺水平 的不断提 高 异地无纸设计生产是未来飞机设计生产的 发展方向 由于异地无纸化设计 的基础是三 维数字产品定义 所以三维标准件库就成为三 维产品数字化定义中重要的组成部分 标准件库系统的创建和使用 免去了工程 技术人员在设计过程 中创建标准件三维模型 的工作 为产 品研制三维建模 二维发图和实 现数字化预装配及协 调提供 了极 大 的方便 该标准件库在三维数字产品定义的设计工作 中实时便捷地 向设计人员提供实体了标准件 与标准相关方面