基于CATIA冲裁模具CAD三维标准件库的开发与应用

[摘 要]在机械设计过程中，需要大量使用标准件。经粗略统计，航空工业中使用的零件列入规范件的常用品种数以千计；而在汽车的行业中标准件数量也能达到3000种以上。可见标准件的使用数量在各类行业中占很大比重。而CATIA软件因为支持多平台、具有知识性、智能性等特点，已成为许多机械行业的主要工作平台，其标准零件库的开发也成为快速设计的关键。

[关键词]CATIA 二次开发 标准件 数据库

中图分类号：TM817 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0273-01

在CATIA的建模中，常常用到螺栓螺母等一系列的标准件，但目前CATIA中的标准件所提供的选择有限，其格式不具通用性而且操作繁复，标准件存储的数据冗余，不易操作。为了方便日后建模的工作，需要建立一个按照国标及企业标准所设定的标准零件库[1]。

建立一个方便的标准零件库可以大大减少重复工作，缩短产品设计周期。随着基于特征的三维参数化建模和尺寸驱动技术的发展，因为不需要从二维视图中重建零件，这些库在一定程度上提高了设计效率。设计人员能够在加载标准件后修改尺寸，从而为标准零件库提供知识重用的有效途径。并且，利用Visual Studio设计的友好简洁的操作界面可以让非专业人员对怎么操作一目了然，进而得到需要的航空标准管接头。最后，由于数据库的使用，仅仅需要d0即可得到对应的航空标准管接头三维模型，而不是依次输入每个尺寸，大大的减少了操作的难度。

CATIA二次开发技术在国内进行二次开发刚刚开始不久，相对其他行业技术人员比较少，相关资料不多，基于CATIA软件功能的全面性以及二次开发功能的强大，探索和实现基于CATIA的二次开发技术本身也具有很好的应用价值。并且，在航空产品设计过程中，需要大量使用标准件，所以说，基于CATIA二次开发的航空标准管接头三维建模具有很好的发展前景。

一、国内外研究概况及发展趋势

CATIA已经成为国际航空工业首选的辅助设计软件，在汽车制造领域，CATIA的应用也日趋广泛。目前对CATIA通用性标准零件库构建方法的相关研究比较深入，针对CATIA管路模块的研究主要围绕客户化环境定制、管路模块的功能运用等方面，而对管路模块的基本原理和组织结构的研究及阐述都不明确，仅能满足基本的使用需求，不足以指导管路模块的工程实际应用。而且目前还没有一种通用性的管路类标准零件库的构建方法，导致CATIA的管路模块在实际工程应用中有很大的局限性。[2]

同时，CATIA软件在汽车、航空、航天等一些高端技术制造领域得到广泛的应用，它具有强大的曲面造型功能和先进的参数化设计理念，并且为了满足用户专业化设计需要，它提供了多种二次开发接口。CATIA主要的二次开发方式有：自动化对象编程（AutomationAPI）和開放的基于构件的应用编程（CAA—RADE），前者功能有限，却足以满足该系统的开发要求，且较容易掌握，后者功能强大，但应用难度较大。我国水电行业自2006年引入CATIA以来，在厂房、大坝、闸门和地质等方面的三维可视化设计取得了一定的进展，但在岔管结构设计领域还缺乏基于CATIA二次开发的研究和应用。[3]

在航空产品设计过程中，需要大量使用标准件，据统计，我国航空工业列入规范的航空标准件大约有3000多种，常用的也达到1000种以上[4]，而在航空产品中，标准件的使用数量占全机零件数量的很大比重目前，在航空工业主机厂、所，CATIAV5系统以其支持多平台、可扩展性、具有知识的捕捉和重用等特性，已成为航空行业的主流CAD平台[5]，其标准零件库的开发已成为数字化产品定义和飞机快速设计的关键。[6]

在国内，CATIA用CAA组件应用架构进行二次开发刚刚开始不久，相对人员比较少，资料不多，基于CATIA软件功能的强大以及CAA二次开发功能的强大，探索和实现基CATIA的二次开发技术本身也具有很好的应用价值[7]；但我国再二次开发方面仍有很大的欠缺，具体情况如下：

1.二次开发层次偏低、相关软件功能单一

目前我国的 CATIA二次开发项目主要来源于个体需求和 “部门级需求”。这里所说的 “部门级需求”意指需求范围局限于一个企业内的某部门。这种需求往往以校企合作的形式予以解决，即企业将项目委托给高校解决；而不少高校师生对企业实际的需求知之不详，从而限制了软件的利用水平。国内各大汽车公司中，仅有长安汽车等少数公司正视或采用了 CATIA V5二次开发技术。

2.二次开发的相关人才良莠不齐

由于三维制图软件的二次开发以及对三维制图软件的使用、 三维制图基础理论、应用领域（例如飞机设计）都需要较深刻的理解，而国内的二次开发人员多数是学生或刚参加工作的毕业生，三维CAD二次开发人员的水平也就决定了所开发的产品的层次，这导致了大部分相关人员对三维制图软件的应用经验严重不足，实际项目开发经验匮乏，对进行二次开发的必要性认识较浅。同样的原因，不少开发人员在三维制图应用领域更几乎是一片空白，难以把握开发任务的各相关技术难点。更有甚者，少数开发人员连 CAD/CAM 的基础理论都欠缺，仅仅熟悉了一门计算机编程语言。作为高端CAD软件的CATIA，功能众多、结构复杂； 所应用的航空航天和汽车等领域都是高精尖的技术密集型行业， 对二次开发人员的素质要求更为苛刻。

3.行业水平制约了CATIA的二次开发水平

无论是制图软件的应用还是对其的二次开发，都是“从行业中来， 到行业中去”，这是制图软件的特点，也是其使命。正是由于航空、航天、汽车等领域的迅速发展，使得原有的设计手段难以满足需求，从而促使三维制图软件应运而生；而随着行业科技的提高和制图应用水平的发展，通用的制图软件需要通过二次开发才能更好的为应用服务。我国航空工业的整体实力落后于国际先进水平，严重制约了CATIA V5等软件的应用水平和二次开发能力的发展。此外，国内二次开发还存在着缺乏系统性、应用领域狭窄、项目缺乏 可持续性、开发工具选择较盲目等问题。可喜的是，国内部分软件 商已经意识到了二次开发的重要性和紧迫性，已经将其纳入发展 规划。国内在CATIAV5二次开发方面历史较长、实力较强的要数江达科技公司了，目前已开发成功了多项应用，如曲面上所有点坐标、单位法矢报表系统；船舶项目管理及资源利用报表生成系统；标题栏信息自动更新系统；电子签名模块；CATIA V4的环境的自动 配置系统；Unix 环境下非中文操作系统的 CATIA 汉字标注软件 CATHZ 等。我国著名的 PLM 产品商 CAXA 也在 2004 年与达 索公司建立战略联盟，成立了 CAXA-Dassault Systems Joint R&D Center，成为其合作伙伴[8]。

参考文献

[1] 王勤易.基于CATIA的标准零件库设计[J].现代商贸工业，2012（18）：187-188.

[2] 李祥，杜宝江，崔熠，等.基于CATIA的管路类标准零件库的设计与实现[J].制造业自动化，2012，34（6）：20-22.

[3] 付山，伍鹤皋，汪洋，等.基于CATIA二次开发的月牙肋钢岔管辅助设计系统开发与应用[J].水力发电，2013，39（7）：73-76.

[4] 郑朔昉，徐明，倪先平.基于CATIAV5的三维数字化通用零部件/标准零件库的创建与使用[J].航空标准化与质量，2001（6）：7-10.

[5] 赵立营，黄翔.基于CATIA的三维标准零件库的研究与实现[J].机械制造与自动化，2003（3）：54-56.

作者简介

于朔，1995-，男，山东省平度市，汉族，学生，在校本科生，研究方向：基于catia二次开发的航空标准管接头三维建模。