三維零件參數(shù)化建模設(shè)計

郭晶 趙廣東

摘 要：通過典型零件的三維參數(shù)化建模，介紹了CATIA建模的基本方法和主要流程，達(dá)到了靈活使用參數(shù)化建模完成零件外形設(shè)計的目的。利用參數(shù)化設(shè)計手段，可以提高新產(chǎn)品的設(shè)計效率，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：CATIA；設(shè)計方法；參數(shù)化建模；CAD

0 引言

CATIA是CAD/CAE/CAM一體化軟件，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、造船、機(jī)械制造、電子/電器、消費(fèi)品等行業(yè)[1]。利用CATIA V5軟件可以直接進(jìn)行三維造型及建模[2-4]。三維參數(shù)化建模技術(shù)是一項基礎(chǔ)性的工作，比二維參數(shù)建模更能體現(xiàn)出產(chǎn)品特征，更適應(yīng)時代發(fā)展需要。

本文介紹了CATIA軟件三維參數(shù)化建模的實(shí)例研究，闡述了建模的基本方法和主要流程，充分說明了CAD軟件在零件建模過程中的重要作用。

1 典型零件設(shè)計實(shí)例

零件設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計基礎(chǔ)，必須能夠進(jìn)行后序的修改、裝配及各個零部件之間的參數(shù)關(guān)聯(lián)。本文典型零件結(jié)構(gòu)簡單，主要應(yīng)用到零件設(shè)計模塊，繪制實(shí)體零件，根據(jù)設(shè)計需要對零件進(jìn)行拉伸，挖槽等特征操作。

1.1 進(jìn)入零件設(shè)計模塊

打開軟件，選擇[開始] /[機(jī)械設(shè)計] /[零件設(shè)計]命令，在彈出的新建零部件對話框內(nèi)輸入零部件名稱“part1”，確定，進(jìn)入零件設(shè)計平臺。

1.2 創(chuàng)建基于草圖的零件特征

基于草圖的特征工具欄是零件設(shè)計平臺的核心模塊，是生成三維實(shí)體零件的基礎(chǔ)常用工具。

（1）建立基本輪廓線。選中xy平面，單擊進(jìn)入草圖工作臺。利用工具欄中“輪廓”工具，點(diǎn)擊，建立一個正方形，并對幾何圖形施加尺寸約束。在操作工具欄中，單擊“倒圓角”按鈕進(jìn)行圓角設(shè)置。單擊，畫一個圓，然后利用快速修剪工具，剪掉多余的曲線，圖1中是完成的零件參數(shù)化草圖，然后單擊按鈕，退出草圖工作臺，回到零件設(shè)計平臺。

（2）創(chuàng)建拉伸凸臺特征。選中建立的基本輪廓線，單擊，設(shè)置拉伸長度，將輪廓線拉伸成三維實(shí)體模型。

（3）重復(fù)（1）、（2），建立輪廓線和拉伸凸臺。選中xy平面，畫出基本輪廓線，并施加尺寸約束。建立凸臺，設(shè)置拉伸長度及拉伸凸臺長度。畫輪廓線，設(shè)置凸臺拉伸長度。

（4）創(chuàng)建拉伸凹槽特征。選中xy為基準(zhǔn)平面，建立輪廓線，畫圓，在45°方向的位置畫小圓，然后用快速修剪工具，僅保留小圓，如圖2所示。單擊凹槽工具，選擇第一限制類型。建立輪廓線，畫圓，拉伸長度為“直到下一個”。

建立直徑為25mm的圓，凹槽設(shè)置為“直到下一個”，點(diǎn)擊，創(chuàng)建平面，設(shè)置參考平面的偏移位置。選擇新建立的平面為基準(zhǔn)面，進(jìn)入草圖工作臺。繪制直徑為30mm的圓，凹槽類型深度為38mm，如圖3所示。

1.3 創(chuàng)建零件的變換特征

零件變換特征模塊中圓形陣列工具可以使用戶以選擇的特征為樣式，以圓形數(shù)組的方式重復(fù)應(yīng)用這個樣式。

（1）選擇特征對象，打開特征樹，選擇已建立的兩個凹槽，點(diǎn)擊“圓形陣列”按鈕。

（2）設(shè)置圓形陣列參數(shù)。在彈出定義圓形陣列對話框中進(jìn)行參數(shù)設(shè)計，確定，生成實(shí)體模型如圖4所示。

到此為止，通過對建立草圖輪廓線和參考平面、對草圖輪廓線拉伸和凹槽等操作，本文中典型零件的設(shè)計已基本完成。

2 結(jié)論

本文完成了典型零件設(shè)計，介紹了在設(shè)計過程中應(yīng)用到的CATIA零件設(shè)計模塊的主要功能。通過創(chuàng)建基于草圖的特征和變換特征，完成了零件的參數(shù)化設(shè)計，方便與其他零件進(jìn)行裝配設(shè)計的修改。可視化的特征樹及各種可視工具，簡化了零件三維設(shè)計，縮短了零件設(shè)計周期，提高了零件設(shè)計質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]李志學(xué)，李若松.CATIA實(shí)驗教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

[2]朱新濤，許祖敏，徐峰.CATIA V5機(jī)械設(shè)計從入門到精通[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3]楊磊，王中偉.基于CATIA汽車沖壓件拉伸模凸凹模曲面設(shè)計[J].模具制造2011，（11）：1-4.

[4]陳靖芯，徐晶，陸國民，等.基于CATIA 的三維參數(shù)化建模方法及其應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計，2003，（20）：48-50.

（作者單位：本鋼集團(tuán)汽車板實(shí)驗室）