【正文】 ufacturing Infrastructure) CATIA制造基礎(chǔ)框架產(chǎn)品是所有CATIA數(shù)控產(chǎn)品的基礎(chǔ)，其中包含的NC工藝數(shù)據(jù)庫(NC Technological Database)存放所有刀具、刀具組件、機庫、材料和切削狀態(tài)等信息。該產(chǎn)品提供對走刀路徑進行重放和驗證的工具，用戶可以通過圖形化顯示來檢查和修改刀具軌跡；同時可以定義并管理機械加工的CATIA_NC程序，并且建立和管理后處理代碼和語法。(12)注模和壓模加工輔助器(Mold and Die Machining Assistant) CATIA注模和壓模加工輔助器產(chǎn)品將加工象注模和壓模這樣的零件的數(shù)控程序的定義自動化。這種方法簡化了程序員的工作，系統(tǒng)可以自動生成NC文件。 (13)CATIA 目標管理器 (COM)CATIA目標管理器產(chǎn)品包含所有CATIA解決方案產(chǎn)品和配置所需的的基礎(chǔ)框架和共同特點。該產(chǎn)品提供了共享用戶界面、數(shù)據(jù)管理和環(huán)境控制等特點，這些對CAD/CAM/CAE系統(tǒng)的有效操作是有益的。(14)IGES 集成接口CATIA/IGES集成接口通過中性IGES格式同其它CAD/CAM/CAE系統(tǒng)雙向交換數(shù)據(jù)，支持行業(yè)標準的IGES功能。 CATIA系統(tǒng)特點圍繞數(shù)字化產(chǎn)品和電子商務(wù)集成概念進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的CATIA V5版本，可為數(shù)字化企業(yè)建立一個針對產(chǎn)品整個開發(fā)過程的工作環(huán)境。在這個環(huán)境中，可以對產(chǎn)品開發(fā)過程的各個方面進行仿真，并能夠?qū)崿F(xiàn)工程人員和非工程人員之間的電子通信。產(chǎn)品整個開發(fā)過程包括概念設(shè)計、詳細設(shè)計、工程分析、成品定義和制造乃至成品在整個生命周期中的使用和維護。相對于以前版本和其他PLM軟件，CATIA具有以下系統(tǒng)特點：(1)基于組件技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)為確保CATIA產(chǎn)品系列的發(fā)展，CATIA V5新的體系結(jié)構(gòu)突破傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)，采用了代表新一代的技術(shù)和標準的組件技術(shù)建立體系結(jié)構(gòu)，可快速地適應(yīng)企業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展需求，使客戶具有更大的競爭優(yōu)勢。(2)支持不同應(yīng)用層次的可擴充性 CATIA V5對于開發(fā)過程、功能和硬件平臺可以進行靈活的搭配組合，可為產(chǎn)品開發(fā)鏈中的每個專業(yè)成員配置最合理的解決方案。允許任意配置的解決方案，可滿足從最小的供貨商到最大的跨國公司的需要。(3)與NT和UNIX硬件平臺的獨立性 CATIA V5是在Windows NT平臺和UNIX平臺上開發(fā)完成的，并在所有所支持的硬件平臺上具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、功能、版本發(fā)放日期、操作環(huán)境和應(yīng)用支持。CATIA V5在Windows平臺的應(yīng)用可使設(shè)計師更加簡便地同辦公應(yīng)用系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)；而UNIX平臺上NT風格的用戶接口，可使用戶在UNIX平臺上高效地處理復雜的工作。(4)專用知識的捕捉和重復使用 CATIA V5結(jié)合了顯式知識規(guī)則的優(yōu)點，可在設(shè)計過程中交互式捕捉設(shè)計意圖，定義產(chǎn)品的性能和變化。隱式的經(jīng)驗知識變成了顯式的專用知識，提高了設(shè)計的自動化程度，降低了設(shè)計錯誤的風險。(5)給現(xiàn)存客戶平穩(wěn)升級 CATIA V4和V5具有兼容性，兩個系統(tǒng)可并行使用。對于現(xiàn)有的CATIA V4用戶，V5年引領(lǐng)他們邁向NT世界。對于新的CATIA V5客戶，可充分利用CATIA V4成熟的后續(xù)應(yīng)用產(chǎn)品，組成一個完整的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。 CATIA應(yīng)用領(lǐng)域CATIA系統(tǒng)不僅在航空航天，還在汽車、造船、消費電子、機械加工、生活資料等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，在全球擁有超過13000的用戶，各領(lǐng)域主要應(yīng)用體現(xiàn)如下：(1)汽車運輸 CATIA是汽車工業(yè)的事實標準，是歐洲、北美和亞洲頂尖汽車制造商所用的核心系統(tǒng)。CATIA在造型風格。車身及引擎設(shè)計等方面具有獨特的長處，為各種車輛的設(shè)計和制造提供了端對端（endtoend）的解決方案，CATIA涉及產(chǎn)品、加工和人三個關(guān)鍵領(lǐng)域。CATIA的可伸縮性和并行工程能力可顯著縮短產(chǎn)品上市時間。(2)消費品 全球有各種規(guī)模的消費品公司信賴CATIA，其中部分原因是CATIA設(shè)計的產(chǎn)品風格新穎，而且具有建模工具和高質(zhì)量的渲染工具。CATIA已用于設(shè)計和制造如下多種產(chǎn)品：餐具、計算機、廚房設(shè)備、電視和收音機以及庭院設(shè)備(3)航空 CATIA源于航空工業(yè),可靠性滿足商業(yè) 、 防御和航空領(lǐng)域各種應(yīng)用的需要，CATIA引以自豪的幾個主要項目（例如波音777，737）均成功地用100％數(shù)字模型無紙加工完成。這在航空工業(yè)中從來沒有過。CATIA與STEP完全兼容，為航空提供的解決方案，包括管道系統(tǒng)（Piping and Tabling），組裝、結(jié)構(gòu)、內(nèi)部負荷分析（業(yè)界第一）、電路布線和綜合利用(4)工廠裝配 一個產(chǎn)品僅有設(shè)計是不夠的，還必須成功地制造出來，CATIA擅長于為棱柱和工具零件作2D/3D關(guān)聯(lián),分析和NC；CATIA規(guī)程驅(qū)動（Specdriven）的混合建模方案保證高速生產(chǎn)和組裝精密產(chǎn)品，如機床、醫(yī)療器械、膠印機、鐘表及工廠設(shè)備等均能做到一次成功。(5) AEC/造船業(yè) 在豐富經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,IBMETS和DassaultSystem為造船業(yè)、發(fā)電廠、加工廠和工程建筑公司開發(fā)新一代解決方案。CATIACADAMPlant是這些行業(yè)中的第一個面向?qū)ο蠛椭R工程技術(shù)的系統(tǒng)。 產(chǎn)品設(shè)計建模流程及發(fā)展 機械產(chǎn)品開發(fā)過程正面臨下列四個重要方面的轉(zhuǎn)變:從串行工程轉(zhuǎn)變到擴展企業(yè)范圍的并行協(xié)作工程。 從零件的參數(shù)化建模轉(zhuǎn)變到產(chǎn)品的參數(shù)化建模。 從基于二維工程圖紙的開發(fā)過程轉(zhuǎn)變到以三維實體模型為中心的開發(fā)過程。 從部門的CAD/CAE/CAM數(shù)據(jù)管理轉(zhuǎn)變到產(chǎn)品生命周期的數(shù)據(jù)管理。現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計已經(jīng)摒棄基于圖紙的設(shè)計思路，而采用基于特征，基于過程的設(shè)計方法，隨著科技的進步，基于知識工程的產(chǎn)品設(shè)計將占主導地位如圖51所示。依靠CATIA能實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計中復雜產(chǎn)品的有效設(shè)計，通過Feature_Based Modeling、Direct Modeling 組合參數(shù)化, 非參數(shù)化和直接建模方法，提供在設(shè)計過程中的靈活性；裝配建模采用自頂向下或從底向上的思想，利用向?qū)降膬?yōu)化工具有效的完成設(shè)計；利用集成的數(shù)字仿真與產(chǎn)品設(shè)計檢驗完成對產(chǎn)品的設(shè)計定型，標準化的制造過程仿真直至完成產(chǎn)品的NC加工。 圖51 CATIA _CAD/CAE/CAM工作流程 幾何實體建模方法要點對于實體幾何造型來說，不同的構(gòu)造過程雖然可以構(gòu)造出同樣的實體零件，但其造型過程及實體的構(gòu)型結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)樹）卻直接影響到實體模型的穩(wěn)定性、可修改性、可理解性及實體的應(yīng)用。一個好的實體零件的結(jié)構(gòu)樹應(yīng)為： (1)其結(jié)構(gòu)樹應(yīng)是低而平緩的樹結(jié)構(gòu)，可以提高拼合運算的速度，提高實體模型的穩(wěn)定性和可靠性，優(yōu)化零件的修改和更新(Udate)性能。 (2)避免在體素或特征之間的非法和多余的操作。 (3)能夠反映零件的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特點體素或特征的合理組合，可充分反映零件的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特點，提高零件的可理解性及可修改性。 (4)可方便應(yīng)用把具有相同工程特性或應(yīng)用特性的體素或特征進行合理組合，可方便實體模型在其他應(yīng)用(如輸出2D工程繪圖、NC加工等)中的處理。 在零件構(gòu)造以前，首先應(yīng)仔細研究所要完成零件的特點和技術(shù)要求，制定清晰合理的構(gòu)造方案：由哪些體素或特征組成，體素之間如何進行拼合操作，拼合操作的順序等。在零件造型過程中，應(yīng)該非常用心地管理你所設(shè)計零件的造型結(jié)構(gòu)。使用CATIA系統(tǒng)構(gòu)造復雜實體幾何零件要點如下：(1) 盡量簡化實體的結(jié)構(gòu) 實體零件越復雜，其穩(wěn)定性、可靠性、可修改性、可理解性就越差。因此，在技術(shù)要求允許的情況下，盡量簡化實體零件的結(jié)構(gòu)，即在實體零件造型過程中所使用的特征體素，能用單個體素定義的盡量使用單個體素，盡量減少體素間的拼合計算量。(2) 借助基于特征設(shè)計產(chǎn)品的特征體 CATIA系統(tǒng)對基于特征的設(shè)計(Feature Based Design)產(chǎn)品，提供了大量的機械設(shè)計、飯金設(shè)計等常用的參數(shù)化特征體。另外，用戶也可以根據(jù)自己的產(chǎn)品形狀特點和特殊需要，建立用戶自己的參數(shù)化特征庫。CATIA實體造型，可直接使用這些系統(tǒng)定義的或用戶自定義的參數(shù)化特征體。這些參數(shù)化特征體的使用，可簡化實體的結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)更加清晰，同時也可提高實體造型的效率。另外，由于這些特征體帶有工藝參數(shù)等非幾何信息或應(yīng)用信息，可實現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。 (3) 特征或局部操作有序的邏輯組臺 在生成實體零件時，應(yīng)把相同作用的分支或具有相同功能特性（如零件的加工制造）的特征組合在一起。(4) 應(yīng)避免重復的拼合操作 當某些操作，同時作用于幾個特征上時，應(yīng)避免重復拷貝這些操作，而應(yīng)該把有關(guān)的特征組合在一起，再進行統(tǒng)一的操作。 修邊沖孔模具實體模型建模過程二維圖紙是傳統(tǒng)設(shè)計、生產(chǎn)方法中最常使用的產(chǎn)品表達方式，建模者必須充分理解圖紙中所表達的設(shè)計信息，在讀懂圖紙的基礎(chǔ)上，才能在計算機中完整地再現(xiàn)產(chǎn)品的幾何形狀。應(yīng)用CATIA軟件平臺一般可通過以下幾個步驟構(gòu)造產(chǎn)品的三維幾何信息模型： (1)依據(jù)二維圖紙上的關(guān)鍵視圖構(gòu)造零件的基本線框。 (2)構(gòu)造零件主特征型面。 (3)依據(jù)投影圖、剖面圖提取特征結(jié)構(gòu)線。 (4)構(gòu)造零件的附屬特征型面。 (5)對曲面進行剪裁構(gòu)造孔、窗口等特征。 (6)完成不同曲面之間的拼接、剪裁及圓弧過渡。 修邊沖孔模具組件模型(1)模具模座如圖553所示.圖52 上模座圖53 下模座(2)模具凸模鑲塊如圖54所示。圖54 凸模鑲塊(3)模具凹模鑲塊如圖55所示。圖55 凹模鑲塊(4)模具固定板和墊板如圖56所示。 圖56 固定板和墊板(5)模具廢料刀如圖57所示。圖57 廢料刀(6)模具廢料盒如圖58所示。圖58廢料盒(7)模具彈簧如圖59所示。圖59彈簧(8)模具廢料盒擋板如圖510所示。圖510 廢料盒擋板(9)模具氣缸組件如圖511所示。圖511 氣缸組件 修邊沖孔模具虛擬裝配虛擬裝配技術(shù)是在虛擬設(shè)計環(huán)境下，完成對產(chǎn)品的總體設(shè)計進程控制并進行具體模型定義與分新的過程。它可有效支持自頂向下的并行產(chǎn)品設(shè)計以及與Master Model相關(guān)的可制造性設(shè)計和可裝配性設(shè)計，可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。虛擬裝配(Virtual Assembly)是產(chǎn)品數(shù)字化定義中的—個重要環(huán)節(jié)，在虛擬技術(shù)領(lǐng)域和仿真領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用研究。虛擬裝配包括設(shè)計過程、過程控制和裝配仿真三部分。 虛擬裝配基本設(shè)計思想及內(nèi)涵 以設(shè)計為中心是虛擬裝配基本設(shè)計思想，以設(shè)計為中心的虛擬裝配是指在產(chǎn)品三維數(shù)字化定義應(yīng)用于產(chǎn)品研制過程中，結(jié)合產(chǎn)品研制的具體情況，突出以設(shè)計為核心的應(yīng)用思想。它有三方面內(nèi)涵： (1)面向裝配設(shè)計 (2)自頂向下(Top—Down)的并行產(chǎn)品設(shè)計 (3)與Master Model相關(guān)的可制造性設(shè)計和可裝配性設(shè)計 基于CATIA的虛擬裝配基本過程CATIA的裝配模塊，主導思想是把各個組件依照一定的約束關(guān)系組合在一起，從而用于干涉分析和樣機試制。虛擬裝配的步驟：在CATIA所提供的裝配工作臺上，導入須裝配的零、部件（CATIA提供的插入部件的方法主要有插入部件、插入產(chǎn)品、插入新部件和插入已存在的部件等），然后，對零部件進行適當?shù)募s束并建立裝配關(guān)系，然后得到完整的裝配模型。與Pro/E相比，使用CATIA進行裝配的過程中已經(jīng)自動建立了2個待裝配零件各自的設(shè)計基準點的重合關(guān)系，便于設(shè)計者明確零部件的設(shè)計基準與零部件間的裝配基準之間的差別。 修邊沖孔模具裝配示意圖，如圖5151514所示。圖512 模具上部分513 模具下部分514 模具總裝圖 修邊沖孔模具電子樣機運動仿真電子樣機（DMU：Digital MockUp）主要是指在計算機平臺上，通過三維CAD/CAE/CAM軟件，建立完整的產(chǎn)品數(shù)字化樣機，組成電子化樣機的每個部件除了準確定義三維幾何圖形外，還賦有相互間的裝配關(guān)系、技術(shù)關(guān)聯(lián)、工藝、公差、人力資源、材料、制造資源、成本等信息，電子樣機應(yīng)具有從產(chǎn)品設(shè)計、制造到產(chǎn)品維護各階段所需的所有功能，為產(chǎn)品和流程開發(fā)以及從產(chǎn)品概念設(shè)計到產(chǎn)品維護整個產(chǎn)品生命周期的信息交流和決策提供一個平臺。 電子樣機技術(shù)，不只是單純的3D裝配，具有以下的功能和特點： (1)與CAX系統(tǒng)完全集成，并以“上下關(guān)聯(lián)的設(shè)計”方式作業(yè)。 (2)提供強大的可視化手段，除了虛擬顯示和多種瀏覽功能，還集成了DMU漫游和截面透視等先進手段。 (3)具備各種功能性檢測手段，如安裝/拆卸、機構(gòu)運動、干涉檢查、截面掃描等。 (4)具有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的配置和信息交流功能。由于電子樣機（DMU）技術(shù)加強了設(shè)計過程中最為關(guān)鍵的空間和尺寸控制之間的集成，在產(chǎn)品開發(fā)過程中不斷對電子樣機進行驗證，大部分的設(shè)計錯誤都能被發(fā)現(xiàn)或避免，從而大大減少實物樣機的制作與驗證。 CATIA V5的電子樣機功能由專門的模塊完成，下面簡單介紹設(shè)計中用到的DMU模塊的功能，以期讓大家對DMU有一定的了解。 (1)電子樣機漫游設(shè)計 CATIA電子樣機漫游設(shè)計（DMN：CATIA DMU Navigator）使設(shè)計人員可以通過最優(yōu)化的觀察、漫游和交流功能實現(xiàn)高級協(xié)同的DMU檢查、打包和預裝配等。提供的大量工具（如添加注釋、超級鏈接、制作動畫、發(fā)布及網(wǎng)絡(luò)會議功能）使得所有涉及DMU檢查的團隊成員可以很容易地進行協(xié)同工作。高效的3D漫游功能保證了在整個團隊中進行管理和選擇DMU的能力。DMN指令自動執(zhí)行和用可視化文件快速加載數(shù)據(jù)的功能大大提高設(shè)計效率。批處理模式的運用進一步改善了存儲管理。借助與其它DMU產(chǎn)品的本質(zhì)集成，使完整的電子樣機審核及仿真成為可能，滿足設(shè)計人員處理任何規(guī)模電子樣機（如轎車等大型裝配體）的需求。 (2)電