【文章內(nèi)容簡介】 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計 11 第二章 CATIA CATIA 軟件簡介 CATIA （ ComputerAided Threedimensional Interactive Application）軟件是由法國 Dassault systems 公司從 20 世紀 70 年代開始開發(fā)，并應(yīng)用于宇航工業(yè)的 CAD/CAE/CAM 一體化軟件。 80 年代初， Dassault 集團成立了 Dassault systems 公司，專門負責(zé) CATIA 軟件的開發(fā)，并將 CATIA 軟件作為商業(yè)軟件推向市場，與此同時還與 IBM 公司簽訂合同，由 IBM 公司負責(zé) CATIA 軟件的推廣和全球用戶的技術(shù)服務(wù)。 CATIA 軟件源于航空航天工業(yè)， 是業(yè)界無可爭議的領(lǐng)袖級軟件。從產(chǎn)品的概念設(shè)計到最終形成，以精確、安全、可靠及無縫結(jié)合產(chǎn)品開發(fā)的各個方面，居目前國際上專業(yè)設(shè)計人員使用最為廣泛的設(shè)計軟件之首位。 CATIA 軟件所采用的混合建模技術(shù)和集成關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使其在整個產(chǎn)品周期內(nèi)具有完備的設(shè)計能力，并廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車制造和造船等機械制造行業(yè)，目前 CATIA 軟件在航空航天領(lǐng)域的裝機量已經(jīng)達到本行業(yè)所有裝機量的 60%。 CATIA 軟件引以自豪的是幾個主要項目均成功地用 100%數(shù)字模型完成無紙加工（例如波音 73 777 和NEON），這在航空業(yè)中從 來沒有過，堪稱業(yè)界第一。 CATIA 軟件在汽車行業(yè)中應(yīng)用也非常廣泛，是汽車工業(yè)尤其是歐洲、北美和亞洲頂尖汽車制造商所用的核心軟件，其中克萊斯勒、寶馬、奔馳、本田和豐田等著名企業(yè)，均在使用 CATIA 軟件作為新車型的開發(fā)平臺。 CATIA 軟件的電子樣機設(shè)計環(huán)境使得汽車制造廠能夠快速及時地響應(yīng)不同消費群體的需要，向市場推出各種型號的汽車。 CATIA 軟件在車身造型及引擎設(shè)計等方面具有獨特的優(yōu)勢，為各種車輛的設(shè)計和制造提供了設(shè)計方案。 在我國 CATIA 軟件也取得了令人矚目的成績，哈爾濱、西安、成都、景德鎮(zhèn)、上海 和沈陽等飛機制造公司無一例外地選用 CATIA 軟件作為其核心設(shè)計軟件。一汽集團、鄭州宇通、奇瑞汽車、沈陽金杯、上海大眾、北京吉普和武漢神龍等許多汽車制造公司都選用 CATIA 軟件開發(fā)新車型，以提高市場競爭力。目前在世界范圍內(nèi)已有 13萬套以上的 CATIA 軟件為其工作。大到飛機、載人飛船和汽車，小到螺絲釘和釣魚竿，可以根據(jù)不同的規(guī)模和不同的用途，運用 CATIA 軟件定制合適本企業(yè)產(chǎn)品的最佳方案。 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 12 CATIA 模塊介紹 裝配設(shè)計 (ASS) CATIA 裝配設(shè)計可以使設(shè)計師建立并管 理基于 3D 零件機械裝配件。裝配件可以由多個主動或被動模型中的零件組成。零件間的接觸自動地對連接進行定義，方便了 CATIA 運動機構(gòu)產(chǎn)品進行早期分析。基于先前定義零件的輔助零件定義和依據(jù)其之間接觸進行自動放置，可加快裝配件的設(shè)計進度，后續(xù)應(yīng)用可利用此模型進行進一步的設(shè)計、分析、制造等。 Drafting(DRA) CATIA 制圖產(chǎn)品是 2D 線框和標注產(chǎn)品的一個擴展。制圖產(chǎn)品使用戶可以方便地建立工程圖樣，并為文本、尺寸標注、客戶化標準、 2D 參數(shù)化和 2D 瀏覽功能提供一整套工具。 DrawSpace(2D/3D) Integration(DRS) CATIA 繪圖 空間 (2D/3D)集成產(chǎn)品將 2D 和 3D CATIA 環(huán)境完全集成在一起。該產(chǎn)品使設(shè)計師和繪圖員在建立 2D 圖樣時從 3D 幾何中生成投影圖和平面剖切圖。通過用戶控制模型間 2D 到 3D 相關(guān)性，系統(tǒng)可以自動地由 3D 數(shù)據(jù)生成圖樣和剖切面。 CATIA 特征設(shè)計模塊 (FEA) CATIA 特征設(shè)計產(chǎn)品通過把系統(tǒng)本身提供的或客戶自行開發(fā)的特征用同一個專用對話結(jié)合起來，從而增強了設(shè)計師建立棱柱件的能力。這個專用對話著重于一個類似于一族可重新使用的零件或用于制造的設(shè)計過程。 鈑 金設(shè)計 (Sheetmetal Design) CATIA 鈑金設(shè)計產(chǎn)品使設(shè)計和制造工程師可以定義、管理并分析基于實體的鈑金件。采用工藝和參數(shù)化屬性，設(shè)計師可以對幾何元素增加象材料屬性這樣的智能，以獲取設(shè)計意圖并對后續(xù)應(yīng)用提供必要的信息。 高級曲面設(shè)計 (ASU) CATIA 高級曲面設(shè)計模塊提供了可便于用戶建立、修改和光順零件設(shè)計所需曲面的一套工具。高級曲面設(shè)計產(chǎn)品的強項在于其生成幾何的精確度和其處理理想外形而無需關(guān)心其復(fù)雜度的能力。無論是出于美觀的原因還是技術(shù)原因，曲面的質(zhì)量都是很重要的 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計 13 CATIA 逆向工程 模塊 (CGO) 該產(chǎn)品可使設(shè)計師將物理樣機轉(zhuǎn)換到 CATIA Designs 下并轉(zhuǎn)變?yōu)樽謽訖C，并將測量設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 CATIA 數(shù)據(jù)。該產(chǎn)品同時提供了一套有價值的工具來管理大量的點數(shù)據(jù)，以便進行過濾、采樣、偏移、特征線提取、剖截面和體外點剔除等。由點數(shù)據(jù)云團到幾何模型支持由 CATIA 曲線和曲線生成點數(shù)據(jù)云團。反過來，也可由點數(shù)據(jù)云團到 CATIA 曲線和曲面。 自由外形設(shè)計 (FRF) CATIA 自由外形設(shè)計產(chǎn)品提供設(shè)計師一系列工具，來實施風(fēng)格或外形定義或復(fù)雜的曲線和曲面定義。對 NURBS 的支持使得曲面的建立和修形 以及與其它 CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換更加輕而易舉。 創(chuàng)成式外形建模 (GSM) 創(chuàng)成式外形建模產(chǎn)品是曲面設(shè)計的一個工具，通過對設(shè)計方法和技術(shù)規(guī)范的捕捉和重新使用，可以加速設(shè)計過程，在曲面技術(shù)規(guī)范編輯器中對設(shè)計意圖進行捕捉，使用戶在設(shè)計周期中任何時候方便快速地實施重大設(shè)計更改。 整體外形修形 (GSD) CATIA 整體外形修形提供了一套工具，使用戶在 CATIA 模型中使用表皮、面、曲面和曲對復(fù)雜的外形進行連續(xù)的修形。用戶在工具編目中選取合適的工具，以此對 CATIA 元素進行操作。這些整體和非線性修形 (比如拉伸、彎曲和扭曲 等 )仍使 CATIA 元素保持特征線和幾何等的連續(xù)性。用戶控制包括位置公差、曲面細分行修改程度等一些關(guān)鍵性的“承前啟后”參數(shù)。 曲面設(shè)計 (SUD) CATIA 曲面設(shè)計模塊使設(shè)計師能夠快速方便地建立并修改曲面幾何。它也可作為曲面、面、表皮和閉合體建立和處理的基礎(chǔ)。曲面設(shè)計產(chǎn)品有許多自動化功能，包括分析工具、加速分析工具、可加快曲面設(shè)計過程。 裝配模擬 (Fitting Simulation) CATIA 裝配模擬產(chǎn)品可使用戶定義零件裝配或拆卸過程中的軌跡。使用動態(tài)模擬，系統(tǒng)可以確定并顯示碰撞及是否超出最小間隙。用 戶可以重放零件運動軌跡，以確認設(shè)計更改的效果。 空間分析 (SPA) 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 14 CATIA 空間分析產(chǎn)品允許汽車、航空航天、造船和設(shè)備行業(yè)的機械設(shè)計師檢查零件干涉和驗證 CATIA3D 元素之間的間隙。該產(chǎn)品對快速方便地混合環(huán)境下辨別和確定相關(guān)干涉提供了集成化的工具。 有限元模型生成器 (FEM) 該產(chǎn)品同時具有自 動化網(wǎng)格劃分功能，可方便的生成有限元模型。有限元模型生成器具有開放式體系結(jié)構(gòu)，可以同其它商品化或?qū)Ｓ们蠼馄鬟M行接口。該產(chǎn)品同 CATIA 緊密地集成在一起，簡化了 CATIA 客戶的培訓(xùn)，有利于在一個CAD/CAM/CAE 系統(tǒng)中完成整個有限元模型造型和分析。 創(chuàng)成式零件分析及優(yōu)化 (GPO) CATIA 創(chuàng)新式零件應(yīng)力分析產(chǎn)品在產(chǎn)品開發(fā)過程初期提供設(shè)計師一個應(yīng)力分析工具 ,作為鑄件、鍛件或厚壁零件設(shè)計的指導(dǎo)。交互式地對零件而非有限元模型進行操作；用戶只需輸入?yún)?shù)，系統(tǒng)可對設(shè)計自動優(yōu)化。載荷及約束值隨著每次迭代，自動地顯 示出來。用戶可通過歷史瀏覽器對所有分析結(jié)果的變化進行研究，邊設(shè)計邊分析，同時可獲得有關(guān)質(zhì)量、位移以及主應(yīng)力等數(shù)據(jù)。 創(chuàng)成式零件應(yīng)力分析 (GPS) CATIA 創(chuàng)成式應(yīng)力分析產(chǎn)品在產(chǎn)品開發(fā)過程初期提供設(shè)計師一個應(yīng)力分析工具，作為鑄件、鍛件或厚壁零件設(shè)計的指導(dǎo)。交互地對零件而非有限元模型進行操作，設(shè)計師只用六個簡單的步驟在零件上進行檢查。 CATIA 機構(gòu)設(shè)計運動分析模塊 (KIN) CATIA 運動機構(gòu)產(chǎn)品可使用戶通過真實化仿真設(shè)計并驗證機構(gòu)的運動狀況，基于新的或現(xiàn)有的零件幾何，運動機構(gòu)可以建立許多 2D 和 3D 連接 ，來分析加速度、干涉、速度、間隙等。 曲面加工編程器 (Surface Machining Programmer) CATIA 曲面加工編程器產(chǎn)品可使用戶建立 3 軸銑加工的程序，將 CATIANC 銑產(chǎn)品的技術(shù)與 CATIA 制造平臺結(jié)合起來，這就可以存取制造庫，并使機械加工標準化，這些都是在 CATIA 制造綜合環(huán)境中進行的，該環(huán)境將有關(guān)零件、幾何、毛坯、夾具、機床等參數(shù)信息結(jié)合起來，為公司機械加工提供了詳細的描述。 刀具庫存取 (Toolshop Access) 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 15 CATIA 刀具庫存取對用戶提供一個實時環(huán)境，以運行和管 理將 CATIA 刀具軌跡轉(zhuǎn)換成機器專業(yè)的 NC 代碼文件所需的各種作業(yè)。用戶可以編輯、拷貝、更名、刪除和存儲自己的 NC 文件。該程序可使用戶檢查批處理作業(yè)執(zhí)行報告，改變作業(yè)執(zhí)行的優(yōu)先級，從作業(yè)隊列中刪除不需要的作業(yè)等。 2D Wireframe and Annotation(DR2) CATIA2D 線架和標注產(chǎn)品為快速方便地建立、分析和修改 2D 幾何及對 2D 和3D CATIA 模型進行顯示提供了工具。作為降低費用的一種手段，該產(chǎn)品允許建立基本的幾何圖形和標注。 三維線框 (WF3) CATIA3D 線架是 CATIA 系統(tǒng) 幾何造型的關(guān)鍵產(chǎn)品。據(jù)此用戶可以建立、修改并分析 3D 幾何。 3D 線架產(chǎn)品對構(gòu)造在許多設(shè)計系統(tǒng)中并不是常見的 3D 幾何提供了處理方法。 4D 漫游器 (4D Navigator) CATIA4D 漫游器可使用戶在機械和建筑 CAD 模型中進行可視化漫游。它允許在在裝配早期，就對設(shè)計進行交互式和動畫可視化檢測。 4D 漫游器提供控制功能，以簡化漫游和參數(shù)調(diào)整。 動態(tài)草繪器 (DYS) CATIA動態(tài)草圖器可作為一個工具在用戶快速草繪 2D輪廓圖并將其作為 3D 設(shè)計的一部分使用。用戶可以直接操作共面實體幾何并且編輯形狀、改變自由度 或修改相關(guān)約束。動態(tài)草繪器在 2D 窗口中不斷地分析幾何以檢查約束沖突。通過對輪廓幾何約束的自動記憶，該產(chǎn)品可以捕捉到設(shè)計意圖。 精確實體建模 (SOE) CATIA 精確實體產(chǎn)品提供了對類似于數(shù)控加工和有限元分析這樣的后續(xù)應(yīng)用所需的實體造型定義。許多分析工具和構(gòu)造實體幾何技術(shù)在進行設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計時有所幫助。 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 16 第 三 章 塔機的三維動態(tài)仿真 引言 本章簡要介紹了一塔機的 主要 三維零件圖的畫法 。 支座 本節(jié)介紹一個基礎(chǔ)節(jié)的設(shè)計。后續(xù)的步驟中將用這個固定件進行裝配。 進入零件設(shè)計工 作臺 在桌面上雙擊 CATIA 的快捷方式圖標 ，運行軟件，打開軟件的工作界面，如圖 31 所示。選擇菜單欄中的“開始”→“機械設(shè)計”→“ Part Design（零件設(shè)計）”命令，如圖 32 所示，進入零件設(shè)計工作臺，如圖 33 所示。