为CATIA V5建立三维标准件库

　　本文探讨了为CATIA V5建立三维标准件库的相关内容。

　　1 前言

　　目前，航空产品设计正由 2D 辅助设计逐步走向3D 主流设计的数字化时代，各种专业化的3D 设计软件越来越成熟和多样化，遗憾的是所有专业软件公司均不能提供直接满足设计使用的标准件三维图形库。据不完全统计，我们已列入型号标准件选用范围的国家标准、航空标准、国家军用标准、企业标准约有500 多个品种，常用的达400 多种。为满足型号研制的需要，提高CAD 的技术水平，利用现有的技术资源，创建满足设计使用的CATIA 三维标准件数据库，并开发相应的软件系统是十分必要的。通过建立其数字化设计体系可以实现统一建模、按需调用，为加速产品设计提供实用有效的工具，能够进一步促进数字化设计工作的有序开展。

　　2 建立CATIA V5 三维标准件库的基本思路

　　2.1 实体建模

　　利用 CATIA V5 软件的各个功能模块将标准件设计成三维实体模型。

　　2.2 参数化模型

　　创建参数表(design table)实现Part 的系列化。通过“formula”对实体的各元素逐个定义几何约束关系，将定义的参数赋予实体特征的系统参数

　　2.3 模型的管理

　　利用 CATIA V5 中的Catalog 编辑工具来实现对三维标准件模型的集中管理。

　　3 CATIA V5 三维标准件库的简介

　　3.1 标准件库的构成(见图1)

　　标准件三维实体模型是在CATIA V5R8 软件环境下创建的。库中标准件按大类别(一类紧固件、二类机体构件和锁……)、小类别(螺栓、螺钉、螺母……)分解成树状结构，库中的类别采用中文名称，零件模型全部按照各标准的标记示例命名，且各类标准件具有直观的三维预览图标(见图2)。

　　3.2 标准件库的主要功能与特点

　　3.2.1 标准件库的使用主要用于飞机设计过程中，所以它必须具备以下的功能:

　　a) 在 CATIA V5R8 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) 在调用窗口中实现对于不同规格零件的查询和预览。

　　3.2.2 三维标准件库与 CATIA V5 直接集成，根据(国家标准、国家军用标准、行业标准)标准件参数表进行驱动，其主要特点如下：

　　a) 分类清楚、规格齐全、标注规范;

　　b) 界面清晰、检索快捷、调用方便;

　　c) 全参数化驱动，开放性接口，易于修改及扩充。

　　3.3 标准件模型使用环境要求

　　标准件库应用系统是利用 CATIA V5R8 系统的库管理功能集成开发的，并与CATIA 系统紧密集成。其使用环境要求与CATIA 软件的使用要求相同。按软件“向下兼容”的规则，标准件库可以在CATIA V5R8 及高于V5R8 的版本中使用。

　　3.4 标准件模型创建过程

　　首先，进行实体建模。利用CATIA V5R8 软件的各个功能模块将标准件设计成三维实体模型。为了实现参数化，建立标准件的实体模型时需要根据标准图纸引入参数变量。同时，对实体的各元素逐个定义几何约束关系，将需要定义几何约束关系的特征尺寸与相关参数的关系用表达式表示出来。选择事先建好的数据表，系统将对模型和数据表中名称相同的变量自动产生关联。至此，一个标准件参数化模型的创建工作就基本完成了(见图3)。

　　3.5 标准件模型的管理和维护

　　利用 CATIA V5 中的Catalog 编辑工具来实现对三维标准件模型的管理。在Catalog 编辑环境中，建立相关的标准件结点。选中结点，利用参数表中的数据自动驱动三维模型，并生成一系列预览图片。这个过程也可称为“入库”(见图4)。标准件模型的维护也是在 Catalog 编辑环境中完成。根据需要可方便地对标准件库进行扩充或修改。

　　4 系统的使用

　　在 CATIA V5R8 的Assembly design 界面下，点击catalog 快捷按钮，选择库文件***.catalog，能列出三维标准件库的一级目录，点击一级目录打开下一级目录，其目录的结构层次如图2。最下一级目录下面直接挂三维标准件模型，模型以各个规格标准件的标记示例列出，并以各个规格标准件的标记示例为文件名保存在规定的路径下。

　　在调用窗口中按类别层次找到要调用的标准件种类和规格，右击选择“copy”(见图5)，然后到装配窗口中右击父结点，选择“paste”即可完成调用(见图6)，也可以在调用窗口中找到要调用的标准件种类和规格，双击完成调用(图 5、图6)

　　5 实际应用效果

　　目前，建立的 CATIA V5 三维标准件库已经包含了国标、国军标、航标、企标标准件418 项;不同品种规格的标准件模型35795 个。完全满足了型号研制的使用需求。三维标准件库建立后已广泛地应用于新机研制以及改进改型的设计工作中，通过实际应用，设计人员可以实时便捷地得到所需三维标准件图形，极大地减少设计过程 中重复绘制标准件图形或对不同装配状态的标准件图进行修改的工作量，快速实现对飞机各零件的连接与协调，为设计绘制组件图、装配图等图样提供了极大的方便。并且减少了产品发图后的更改、错误与重复性的工作，避免由此造成的巨大浪费。通过建立三维标准件库，有利于行业内部实现网络化、数字化信息交流，为产品快速设计提供了实用有效的工具。总之，在数字化产品定义的设计工作中，随着 CAD 技术应用的进一步深入，设计人员的使用要求也会不断提高，三维标准件库也将会在使用中不断趋于完善。