关于在CATIAV5中建立零部件库的方法

关于在CATIAV5中建立零部件库的方法本文介绍了建立CATIA参数化零件库的主要两种措施：CATIA内部知识工程模块技术以及编程开发技术，对编程开发技术又从进程内和进程外进一步加以介绍。本文着重讲解了用知识工程模块建立参数化零件库的方法和步骤，并对比分析了各方法的优缺点，以及运用各方法在开发过程中需注意的事项。CATIA作为当前一种主流的CAD三维设计软件，广泛应用于航空、汽车、船舶及其他制造业。它之所以如此多地受到越来越多企业的青睐，除了其所具备的强大的三维建模功能外，很大程度上由于其提供给用户的友好的二次开发接口，用户可以根据自己的需求开发出自身需要的界面，以及建立随时可以调用的模型库，方便设计者进行设计。在当前竞争日益加剧的形势下，谁先推出新的符合大众需求的产品，谁就占据了商机。对于设计者来说，从产品概念设计到产品的批量生产的过程中，经历了不断的设计、测试、更改;再设计、再测试、再更改的过程。而这种更改经常只是一些小的方面的更正，例如尺寸上的稍加改动，而总的产品外形是不变的，如果重复性地做这种更改，会带来设计时间上的浪费。为了减少这种时间上的浪费，提高设计效率，同时节约投入上的成本，对于一些标准件、常用件以及企业的一些同类型、尺寸不同的产品，有必要将其参数化，建立相应的零部件库，待到需要时，只需从库中调出所需的参数化零件，或者在定制的界面中输入用户所需的参数，就可以快速在CATIA环境中生成模型，这样很大程度上缩短了建模时间，提高了建模效率，而且方便了模型的更改。基于当前为了提高建模效率，降低重复性建模次数的要求，本文讨论了关于CATIA中建立参数化零件库的方法，以及它们相应的建立步骤。一、CATIA中建立零件库的方法简介作为一款成熟的CAD软件，CATIA拥有强大的建模功能，友好的界面，同时它也嵌入了装配建模时所需的一些标准件，如螺栓、螺母和垫圈等的参数化标准件库。但这些都不能满足不同企业生产过程中的要求，因为这些自带的标准件是CATIA软件开发公司根据通用零件标准建立的，不具备特殊性。一般的企业都有自己的一些常用件，这些常用件又是设计过程中经常用到的，并且很多情况下这些零件是同类不同尺寸，若反复建立这些模型，会导致时间上的浪费，因此CATIA提供了参数化零件库的二次开发功能。目前，在CATIA中建立参数化零件库的方法主要有以下两种：①运用CATIA软件本身自带的智能工程模块建立零部件库;②运用编程的方式建立参数化零件库。第二种方法需要用户具备一定的计算机编程方面的知识，使用的方法可分为进程内和进程外的编程。进程内的开发主要是使用宏命令录制或编写，使用到的语言有VBScript、CATScript和VBA;进程外的主要是运用VB和VC作为开发软件，通过驾驭CATIA专门的外部接口进行通讯建库。1.运用知识工程模块建库利用CATIA的知识工程模块，可以快速简便地设计出用户所需的参数化零部件库。建库的过程中主要用到的是CATIA知识模块中的FORMULAR功能、DESIGNTABLE功能，以及CATALOG功能。这种方法建库的思想是提取模型的特征参数，并将它们制成数据表格，以EXCEL或TXT的形式保存下来，用表格内的参数驱动CATIA自动建模。用这种方法建库可以很轻松地删除或是添加用户所需要的模型参数，若想生成新的同类模型，只需向表格中加入新的数据即可。并且用这种方法建库的过程中还可以运用该模块中的规则(rule)和检查(check)等功能将一些设计者总结出来的经验，或是设计要求添加进来，以提高设计效率，丰富我们所建的库。使用该方法需要注意的是：零件库所提取的特征参数是一些重要的尺寸，这些尺寸能够反应模型的构造，尺寸的提取是通过草图中的约束实现的。最终，通过表格驱动这些约束尺寸实现建模。在运用这种方法建库之前，先要对其环境进行相关的设置，具体有两种设置，操作如下。第一种设置为：在option对话框中依次打开Tools→Options→General→ParametersandMeasure→Knowledge→ParameterTreeView→WithValue，直至WithFormula。第二种设置为：Tools→Options→Infrastructure→PartInfrastructure→Display→Parameters，选择Relations。以上这两种设置的主要目的，是方便在设置完变量和定义了公式后，可以在CATIA结构树中将其显示出来。具体建立参数化零件库步骤为(以C级六角头螺栓GB5780-2000为例)：①在CATIA环境中建立对象的模型，在此过程中，要注意用尺寸约束那些需要参数化的特征尺寸(如图1)，以便以后用来直接驱动这些尺寸，快速生成模型。②模型建好后(如图2)，利用FORMULAR功能，建立用户自己的变量(如图3)，这些变量必须是能够代表所建零件的一些特征尺寸。然后将这些变量赋给零件相对应的实体尺寸上，或通过编辑公式，来实现对应的关系。这样做的目的是使用户建立的变量与实体尺寸间建立关联，以后通过修改这些用户变量，就可生成形状相同、尺寸不同的零件。③建表。用DESIGNTABLE功能建立表格(如图4)，表格中的参数变量就是上一步操作当中定义的用户变量(也可以从外部调用一个已经存在的表格，调用时会自动将字段名相同的字段对应起来)，表格中输入的数据是用户需要的，或是根据国家标准得来。本例的螺栓相关数据可查机械设计手册得到。④入库。运用CATALOG功能建立零件的库(如图5)，以备需要时随时调用。调用时，用户只需选择自己需要的尺寸，对其进行鼠标双击，就可快速的生成模型。知识工程模块建库的方法完全基于CATIA，由于知识工程模块本身是CATIA的内部模块，因此开发起来很方便，调用时的响应速度也较快，同时也能够根据用户需要，只需增减表格中的数据，就能很方便地扩充库。但用这种方式开发的零件库也有其不足之处：数据冗余大，需将大量的数据存储在表格中。当模型较大时，数据就会增多，占用大量的资源，且不方便检索，不像利用VB或VC编程建库的方式，只需制定出简洁的界面，用户输入数据就能直接生成模型。2.运用编程方式建库运用编程方式建库就能够消除知识工程模块建库方法的弊端，但对用户的要求更高，用户需具备一定的计算机编程能力，同时还必须熟练掌握CATIA内部的API函数，这样才能够通过接口调用API函数进行编程建模。(1)进程内宏编程。运用CATIA中的宏(macro)进行二次开发是编程开发中最简易的开发方式，用户只需了解有关CATIA的API就可以进行编程开发。并且用户还可以通过录制宏的方式，更加简便地进行开发。具体方式是：在建模之前点击CATIA中“Tools”下的“宏(Macro)”菜单，开始宏的录制。之后，系统将出现录制结束的按钮，模型建完后，关闭此图标按钮。操作者此时只要打开宏对其进行编辑，修改其中的主要参数，然后运行，就可以生成不同的模型。用户还可以通过定制(customize)将编写或录制的宏命令加入到工具条上，并将其关联一个图标。当想要生成模型时，只需点击工具条中定制的宏图标，就可以快速生成模型。该方法虽然相对比较简单，但灵活性较差，与CATIA结合在一起，只有当CATIA运行时才能进行相应的操作，并且参数修改起来不太方便。而用进程外的应用软件VB或VC进行建库就能很好地解决这些问题，能够设计出友好的界面，进行人机交互式建模。(2)VB建库。用VB建库主要是基于CATIA二次开发中的AUTOMATION技术进行。运用VB建库的主要思想是：借助VB的开发功能设计出交互式界面，用户只需在界面中输入自己设计的参数，就能在CATIA中建立相应的模型。其中，最重要的就是要分析模型的构造，提取出模型的特征参数，然后将这些特征参数以控件的方式添加到VB定制出的界面中，实现人机交互。其流程如下图6所示。用VB建库需注意两点：①要先引用CATIA的对象库，将CATIA的相关库文件加入到VB环境中，具体方法是在VB环境中选中“工程→引用”，然后选中里面的所有有关CATIA的库文件(这对于初学者来说非常必要，以防漏选)，这样以后才能调用CATIA的对象库进行编程。②采用GetObject或CreateObject来建立跟CATIA的连接，如果CATIA在当前情况下没有启动，就采用CreateObject来启动CATIA，这是进程外VB跟进程内VBA编程的一个不同点。具体的宏命令为：DimCATIAAsObjectOnErrorResumeNextSetCATIA=GetObject(,“CATIA.Application”)IfErr.Number0ThenSetCATIA=CreateObject(“CATIA.Application”)CATIA.Visible=TrueEndIfOnErrorGoTo0(3)VC建库。采用VC建立参数化零件库，主要就是借助CATIA二次开发工具CAA(ComponentApplicationArchitecture)、RADE(RapidApplicationDevelopmentEnvironment)和不同的API接口程序在VC环境中开发出能够实现在CATIA中建模的交互式界面。要完成建立参数化零件库的目的，首先需安装与CATIA版本相对应的CAA-RADE软件。其建库思想总体上与VB相差无几：通过建立交互式界面，用户只需跟一系列的界面(对话框)进行对话，就可以生成模型。VC开发的特点在于其能够开发出跟CATIA无缝连接的界面，能够定制出具有CATIA风格的工具条、菜单以及对话框。一般情况下，外人很难从CATIA环境中分辨出用户开发的产品，而VB开发出的界面达不到这种效果。CAA采用面向对象的程序语言，对CAA的开发可看做是对其模块，架构的扩展，其架构如图7所示。RADE是一个可视化的开发环境，它以VC为载体，开发工具完全集成在VC++的环境中，并且提供了一个CAA框架程序编译器。在正式开发之前，用户需先将CAA-RADE环境引入到VC中，具体做法是：在VC环境中点击“工具→外接程序管理器”，之后系统会弹出一个界面(如图8)，在这个选项下，选择所有开发中要用到的RADE插件。关闭VC重启后，就完成了RADE环境的嵌入。用VC建库，首先要做的是界面的开发，即在CATIA中插入菜单、工具条和按钮等。具体的流程在VC环境中完成：新建工作空间(WorkSpace)→新建框架(Frame)→添加Module→载入必须的API函数(“LocatePrerequisiteWorkspace”)→插入资源(command、dialog和Pattern)→编译运行，通过这种方式可完成对工作台的创建以及对话框的建立等。对于菜单和工具条的创建，则要利用代码生成，通过调用相应的接口函数“CreateWorkbench()”中的宏来完成。以下就是本文作者在CATIAV5中做的界面(图9)开发，在机械设计模块中设计出了BrakeDesign子模块，在该子模块中还设计出了“制动器零件库”菜单和相应的工具条，并将制动器零部件建模命令按钮置于工具条之中。用于工具条、菜单以及命令按钮的添加代码如下，其中，NewAccess、SetAccessChild、AddToolbarView和SetWorkbenchMenu为CATIAAPI函数：NewAccess(CATCmdContainer,CATCmdContainer1,CATNewToolBar001Tlb);//建工具条NewAccess(CATCmdStarter,pBrakePrtLib,BrakePrtLib);//建命令按钮SetAccessChild(CATCmdContainer1,pBrakePrtLib);//将按钮置于工具条之内AddToolbarView(CATCmdContainer1,1,Right);//设置工具条的位置，将其置于界面的右边，第二个参数“1”，表示所建的工具条是可见的SetAccessChild