基于CATIAV5的三维标准件库的创建与使用

图 ５ 通过 ｃａｔａｌｏｇ 模板建立螺栓和垫片标准库集成界面
图 ６ 标准件调用示意图
方法二：在标准件库左上方窗口的图标处按下 鼠标左键，不松开，然后拖拽到 ＣＡＴＩＡ 装配窗口 Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｔｒｅｅ 的 Ｐｒｏｄｕｃｔ１ 处，松开左键。至此，此 标准件已被 ＣＡＴＩＡ 所调用。
轻型汽车技术 ２０１０（１０）总 ２５４
３４ 技术纵横
轻型汽车技术 ２０１０（１０）总 ２５４
基于 CATIA V5 的三维标准件库的创建与使用
胡国强 １ 贾 辉 ２
（1 武汉理工大学汽车工程学院 2 现代汽车零部件技术湖北省重点实验室）
摘要 汽车上标准件数量达到上千个，传统设计过程需要反复查阅手册以确定零部件的标 准外形与尺寸，耗费了大量的时间。ＣＡＴＩＡ Ｖ５ 具有强大的知识工程和参数化建模的功 能，本文以螺栓与垫片为实例，介绍了基于 ＣＡＴＩＡ Ｖ５ 的三维标准件库的创建与使用方 法，对汽车产品开发具有非常重要的作用和意义。 关键词：ＣＡＴＩＡ 三维标准件库 Ｃａｔａｌｏｇ 设计参数表
在 ＣＡＴＩＡ Ｖ５Ｒ１７ 下建立三维标准件库，可以分 为三种方法：
ａ） 使用 ＣＡＴＩＡ 软件提供的 Ｆｏｒｍｕｌａ 功能、Ｄｅ－ ｓｉｇｎ Ｔａｂｌｅ 功能和 Ｃａｔａｌｏｇ 功能，建立和使用三维标 准件库。
ｂ）用 ＶＢ 提供的引用对象库，将 ＣＡＴＩＡ 的库文 件加入程序框架，引用 ＣＡＴＩＡ 的类对象、函数等， 进行二次开发。
图 ２ 参数化螺栓模型图
２．３ 创建设计参数表 设计参数表给我们提供了一种创建和管理标 准件的方法和工具。同一类标准件的区别可能仅仅 在于它们之间的参数值不同。对同一类标准件我们 建立一个设计参数表（Ｄｅｓｉｇｎ Ｔａｂｌｅ），参数表的建 立方法有 ２ 种：①通过文本格式建立表格，以制表 键制表；②通过 Ｅｘｃｅｌ 电子表格格式建表。参数表给 用户提供一种创建和管理标准件的方法和工具。对 于该螺栓的参数表将采用 Ｔｘｔ 文本格式建立。具体 建立的表格数据见图 １。通过这种数据表产生 ＣＡ－ ＴＩＡ 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 ＣＡＴＩＡ 文档的某些属 性，如 ＰａｒｔＮｕｍｂｅｒ、ＰａｒｔＮａｍｅ 代表文档编号和名称， 其余列是与文档中各参数相关的参数变量名。数据 表的每行代表一组区别于同一类不同零件的尺寸 规格和标识。图 ３ 所示为螺栓标准件库的数据参数 表界面图。
参考文献 １ 赵立营，黄翔．基于 ＣＡＴＩＡ 的三维标准件 库的研究与实现 ［Ｊ］． 机械制造与自动化，２００３（３）： ５４－５６ ２ 胡忠会．基于 ＣＡＴＩＡ Ｖ５ 的三维标准件库 和非几何属性库的开发及应用［Ｊ］．航空标准化与质 量，２００３（６）：１３－１５ ３ 机械设计手册编委会． 机械设计手册 （新 版） ［Ｍ］．北京：机械工业出舨社， ２００４． ４ 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． ５ 朱婉玲，康飞．基于 ＣＡＴＩＡ Ｖ５ 的汽车三 维标准件库的建立及 ＤＭＵ 应用［Ｊ］．技术与应用， ２００９（３１）：３８－３９． ６ 范丽丽．液压缸参数化设计及标准件库的 二次开发．［学位论文］．西安：西安科技大学，２００８．
引言
在汽车设计过程中，不仅需要重要总成零部件 的三维模型，而且需要导入大量存在于汽车上的三 维标准件模型，而在标准件的建模过程中，需要反复 查阅手册以确定零部件的标准外形与尺寸，耗费了 大量的时间。随着科学技术的发展，汽车设计的复杂 性、精度要求、快速性要求都在逐步地提高，给传统 的机械设计方式提出了更高的要求。为了提高设计 效率，缩短设计周期，避免重复劳动，标准件库的概 念应运而生。
ｃ） 通 过 应 用 ＣＡＴＩＡ 提 供 的 二 次 开 发 工 具 ＲＡＤＥ 和库函数 ＣＡＡ （ＣＡＴＩＡ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃ－ ｔｕｒｅ）的接口，在 ＶＣ 开发环境中创建标准件库应用 程序。
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本文将以 ＧＢ５７８０－８６ 六角头螺栓为例，运用 ＣＡＴＩＡ 知识工程模块以及 Ｃａｔａｌｏｇ 等功能，建立和使 用三维标准件库。
３．１ 标准件库的安装 将此标准件库拷贝到网络服务器的共享目录 下，设定好其他用户的只读权限和数据库管理员的 读写权限。在使用者的工作站上设定 ｉｃｏｎ 的路径， 即将标准件库目录下的 ｉｃｏｎ 目录的路径加到 Ｅｎｖｉ－ ｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｄｉｔｏｒ 的 ＣＡＴＧｒａｐｈｉｃＰａｔｈ 参数所指定的目 录中。 ３．２ 标准件库的打开 在调用时，有两种打开标准件库的方法： 方法一：在 ＣＡＴＩＡ Ｖ５ 窗口内打开下拉式菜单 ＦＩＬＥ—Ｏｐｅｎ，打开标准件库所在网络服务器（＼＼ＮＥ－ ＴＡＰＰ＼ 标准件库 ｖ５）或本地硬盘目录下的 ＳＴＤ．Ｃａｔ－ ａｌｏｇ 文件，即进入标准文件库的窗口。该方法是通过 进入 Ｃａｔａｌｏｇ ｅｄｉｔ 功能模块来完成调用的，缺点是运 行慢，优点是窗口左侧区显示了标准件库的结构 树，便于宏观上对标准件进行类别查找。 方法二：点击 ＣＡＴＩＡ Ｖ５ 装配设计模块（Ａｓ－ ｓｅｍｂｌｙ Ｄｅｓｉｇｎ） 工具条上的 Ｃａｔａｌｏｇ Ｂｒｏｗｓｅｒ 图标就 可以打开标准件库。 ３．３ 标准件库的调用 有两种方法可以实现对特定规格标准件的正 确调用： 方法一：在 Ｔａｂｌｅ 窗口中选中需要的尺寸规格， 点鼠标右键，在弹出式窗口中选 Ｃｏｐｙ，然后切换到 ＣＡＴＩＡ装配窗口，在 Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｔｒｅｅ 的 Ｐｒｏｄｕｃｔ１ 上 点鼠标右键 ｐａｓｔｅ。至此，此标准件已被 ＣＡＴＩＡ 所调 用，如图 ６ 所示。
图 ４ 通过 ｃａｔａｌｏｇ 模板建立螺栓零部件标准库的界面
２．５ 标准件库的集成 在螺栓标准件库的基础上，通过 Ａｄｄ Ｃｈａｐｔｅｒ 功 能建立一个文件名为垫片的文件夹。然后也通过 Ａｄｄ Ｐａｒｔ Ｆａｍｉｌｙ 功能把之前做过的垫片参数化模型 导入 Ｃａｔａｌｏｇ 模板中， 从而建立该垫片的标准件库。 依照此做法可对所需要建立的标准件库按国标、企 标和国际标准的结构分类，完成标准件库的集成。集 成后的零部件标准库如图 ５ 所示。
2 标准件库的创建
建立基于 ＣＡＴＩＡ Ｖ５ 的标准件库我们称之为创 建 ＣＡＴＡＬＯＧＳ。在完成对零部件的分类后，我们先 用 ＣＡＴＩＡ Ｖ５ 软件对各类零部件进行实体建模，在 建模过程中引入参数变量，并对实体的元素加以约 束，然后进行创建设计表、建立描述文件、创建图标， 并进行分类、编码，最后加入到 ＣＡＴＡＬＯＧＳ 中。这 样，设计人员便可方便快速地通过索引或树状结构 对标准件库进行检索调用了。图 １ 所示为 ＣＡＴＩＡ 中 建立标准件库的流程图。
1 三维标准件库建立方法
目前，应用于一辆普通轿车上的标准件数量可
以达到 ３０００ 多个。这些标准件主要集中在螺栓、螺 母、螺钉、螺塞、铆钉、挡／垫圈、电缆扎带、弹性夹 箍、软管接头、快速接头等类别上。ＣＡＴＩＡ 虽然有自 己的标准件库功能，但其格式是开发商自己定义专 业格式，操作繁琐，更新性较差，标准件存储的数据 冗余，不易操作。这都要求我们开发出符合自己实 际情况的三维标准件库系统。因此各个企业出于产 品开发的需要，有相当大的一部分标准件的规格型 号及材料要求是按照企业标准设定的。建立一个以 企业标准 ＱＢ 为主，兼顾国家标准 ＧＢ 和行业标准 ＨＢ 的三维标准件库，可以有效节约产品开发过程 中结构相似零件的设计时间，以适应市场对汽车产 品快速变型的要求。
结论
通过对标准库建减少了设计过程中工程技术人员的设计工作量。 对于提高工程设计质量，有效利用人力资源，提高设
计人员的工作效率，缩短研制周期，有效降低设计 成本，具有重要的应用价值。也为产品快速设计提 供了实用有效的工具。同时三维标准件库的建立也 是企业实现无纸化设计的技术基础。该标准件库是 一个简单的模拟应用系统，采用参数化设计手段， 占用存贮空间小，具有开放性的接口，扩充容易。内 容是一简单的锁紧类标准件库，只要补充相关标准 件，就可以满足不同需求。这对促进信息技术下的 标准化工作和工程数据库实用性项目开发，同样有 着积极的影响和指导作用。
ＣＡＴＩＡ Ｖ５ 是 ＩＢＭ 和 Ｄａｓｓａｕｌｔ ｓｙｓｔｅｍ 公司共同 推出的全新一代 ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ 软件，目前在世 界范围内是应用面最广、影响最大的 ＣＡＤ 软件。 ＣＡＴＩＡ Ｖ５ 具有强大的知识工程和参数化建模的功 能，并允许用户自由和开放式地建立和使用自己建 立的标准件库。用户可以运用 ＣＡＴＩＡ 的知识工程模 块建立知识库从而参数化地驱动标准件设计，再通 过 ｃａｔａｌｏｇ 模板建立标准件库。这种三维标准件库的 建立，不仅大大节约标准件的建模时间，而且对于产 品结构设计过程中标准件的选择提供了有力的帮 助。
参数的位置是固定的，但参数的数值是可以改变 的。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比较明确 的零件。
标准件的实体建模，要求对这些实体进行优化 的参数化设计。根据实体的外形、尺寸（直径、长 度）、角度、标准等来选择适当的参数变量。按上述 要求设计出的实体，才能适用于每组不同的参数 值。实体由关键字描述，关键字包括描述实体的引 用、类型、直径、长度、角度等。将这些关键字用参数 变量来表达，这个过程就是参数化。该螺栓通过 Ｆｏｒｍｕｌａ 功能依次建立用户参数：公称直径 Ｍ、扳手 尺寸 ｅ、螺栓头厚度 Ｋ、螺栓头外侧厚度 Ｋ１、螺杆长 度 Ｌ、螺纹长度 ｌｇ 和倒角半径 ｒ。然后将通过公式把 这些用户参数与实体中的一些主要尺寸和特征建 立对应关系。图 ２ 所示为参数化螺栓模型图。
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３．４ 出错与处理方法 在使用过程中如出现文件不能被正确调用，或 者调用之后相关的参数不正确，请与标准件库技术 人员联系，以便进行更正。一般情况下，有可能会出 现如下几类错误，临时应对的处理方法： １）调出的标准件的名称和大小不会自动调整 此时请通过打开 Ｔｏｏｌｓ－Ｏｐｔｉｏｎｓ， 在弹出的 ＣＡ－ ＴＩＡ 设定窗口中，打开 Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｄｅｓｉｇｎ—Ｐａｒｔ Ｄｅ－ ｓｉｇｎ—Ｄｉｓｐｌａｙ 窗口中的 Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 和 Ｒｅｌａｔｉｏｎｓ 两个 选项。然后展开调入的零件，在它的 Ｒｅｌａｔｉｏｎｓ 分支 下，双击 ＤｅｓｉｇｎＴａｂｌｅ，在弹出的窗口中选择需要的 规格，按 ＯＫ，关闭窗口，然后就可以将 ＤｅｓｉｇｎＴａｂｌｅ 分支从结构树上删除。 ２）调入标准件的装配件在保存时提示文件名称 中有不合法的字符 此时可以通过双击调入的标准件分支，然后 Ｓａｖｅ Ａｓ， 给出一个正确的名称即可。 ３）标准件在调入时出错 此时可以通过在 ｃａｔａｌｏｇ ｂｒｏｗｓｅｒ 窗口中对应的 零件上点鼠标右键—ｏｐｅｎ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ 打开此零件，修 改它的 ＤｅｓｉｇｎＴａｂｌｅ，然后将此零件拖拽或拷贝到装 配件上。