CATIA模型设计技术要求

三维可视化设计标准
基于CATIA三维协同设计几何模型设计技术要求
版本：
发布时间：2010
目录
1前言 (4)
2范围 (4)
3规范性引用文件 (4)
4术语和定义 (4)
4.1三维模型设计（Three dimension design） (4)
4.2三维数字模型（Three dimensional digital model） (4)
4.3CATIA文件（CATIA Document） (4)
4.4实体（Solid） (5)
4.5几何图形集（Geometry set） (5)
4.6零件实体（Part body） (5)
4.7参考几何（reference geometry） (5)
4.8零件特征树（Specification/Part feature tree ） (5)
4.9产品结构树（Product structure tree） (5)
4.10“污染”模型（Corrupt model） (5)
4.11重复元素（Duplicate elements） (6)
4.12更新（Update） (6)
4.13曲线（Curve） (6)
4.14曲面（Surface） (6)
4.15自相交（Self-intersect） (6)
4.16关联尺寸标注（Associative dimensioning） (6)
4.17自动标注尺寸（Automatic dimensioning） (6)
4.18缺省值（Default） (6)
4.19缺省值选择（Default selection） (7)
4.20退化元素（Degenerate Element） (7)
4.21 DFM (7)
4.22 DMU (7)
5一般要求 (7)
5.1模型设计的一般原则 (7)
5.2建模一般要求 (8)
5.2.1三维几何特征的定义 (8)
5.2.2三维几何特征的表达 (8)
5.2.3三维模型的基本要求 (9)
5.2.4标准的使用 (9)
5.3模板 (10)
5.3.1模板使用规则 (10)
5.3.2模板的建立 (10)
5.3.3模板的管理 (10)
6实体建模 (10)
6.1草图绘制要求 (10)
6.2几何建模要求 (11)
6.2.1杂合设计 (11)
6.2.2几何图形集 (12)
6.2.3零件几何体 (13)
6.2.4无用几何 (14)
附录A案例——齿轮 (17)
A.1创建新的零件 (17)
A.2创建新的草图 (17)
A.3创建新的实体 (18)
A.4创建齿形 (18)
A.5齿形阵列 (18)
A.6创建齿轮中心 (19)
附录B选项（OPTION）的设定 (20)
B.1参数和测量 (20)
B.2零件设计设置 (20)
B.3草图编辑器设置 (22)
1前言
在总结过去几年三维可视化设计科研经验基础上，为继承和发展三维模型设计技术，达到快速建模、优质建模的目的，建立本模型设计技术要求。

本标准为试行本，适用于数字锦屏项目及稍后的三维可视化设计项目试点，使用过程中的意见和建议请及时反馈，我们将不断完善，并动态发布新版本。

2范围
本标准规定了应用CATIA进行水电工程三维设计的通用要求。

本标准适用于应用CATIA进行产品、部件和模板的设计。

3规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用成为本标准的条款。

规01 基于CATIA三维协同设计数据管理与命名规则。

4术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。

4.1三维模型设计（Three dimension model design）
应用三维造型软件（CATIA）进行三维零件、组件和部件的设计过程。

4.2三维数字模型（Three dimensional digital model）
是指三维实体在计算机内部的以1：1的比例来几何描述，它记录了实体的点、线、面、体等几何要素及其之间的关系。

4.3CATIA文件（CATIA Document）
用CATIA软件对产品及其零部件进行数字化描述而形成的各类文件，包括后缀名，如：CATPart、CATProduct、CATDrawing、Catalog、CATMaterial、CATAnalysis等。

4.4实体（Solid）
由CATIA软件所生成的三维几何体。

4.5几何图形集（Geometry set）
非实体元素是指不占有空间的几何元素（也可称为开放性元素），如：点、线、面等。

4.6零件实体（Part body）
由Solid组成的实体，显示在CATIA模型文件内。

4.7参考几何（reference geometry）
指建模过程中引用的其它模型中的几何元素。

使用CATIA建模时，参考几何的获得可通过“发布——引用”机制来实现，且被参考的几何是参与模型建立的，当相关选项打开时，特别是在关联设计中，它会在结构树上有一个单独的分支显示（External Reference）。

4.8零件特征树（Specification/Part feature tree ）
体现零件设计过程及其特征（如：点、线、面、体等）组成的树状表达形式，反映模型特征之间的相互逻辑关系。

零件特征树包含两部分，一部分是几何特征（如：点、线、面、体等）；另一部分是知识特征，也就是生成零件时，应用的关系（Relation）、参数（Parameter）、规则（Rules）等，这是CATIA V5特有的。

4.9产品结构树（Product structure tree）
产品结构树体现产品组成的树状表达形式，反映产品零组件的装配层次关系。

4.10“污染”模型（Corrupt model）
不能正常工作，并会反复引起系统出错的模型。

4.11重复元素（Duplicate elements）
重复元素是指数学定义与另一元素相同的元素。

4.12更新（Update）
对某一数据用最新状态覆盖原数据状态的操作功能。

4.13曲线（Curve）
数学点的集合，它是在实线（R1）连通子集上定义的一个连续函数在2维或3维空间中的图像，但不是一个简单的点。

4.14曲面（Surface）
数学点的集合，它是在平面（R2）的一个连通子集上定义的连续函数的图像。

4.15自相交（Self-intersect）
如果在曲线或曲面域中的一个数学点是在该对象参数范围内至少两个点的图像，且这两个点的一个位于参数范围的内部，则该曲线或曲面是自相交的。

对于顶点、边或面的自相交定义同上。

4.16关联尺寸标注（Associative dimensioning）
CATIA的一种尺寸标注功能。

它把三维模型的尺寸实体与要标注尺寸的二维几何图形关联起来，可以使所标注的尺寸值随三维模型尺寸实体的改变而自动更新，反之亦然。

与之相反的非相关尺寸标注（Non-associative dimensioning）则所标注的尺寸不建立关联，三维模型尺寸实体与二维几何图形关联不发生相互影响。

4.17自动标注尺寸（Automatic dimensioning）
CATIA的一种尺寸标注功能。

它能够按一定的格式自动排列图形的尺寸，并自动标注尺寸线、箭头和尺寸数字，并且用户可进行调整。

4.18缺省值（Default）
在CATIA的作业或操作中一个参数所需要的预定值，它由系统自动提供或以此定制文件和定制操作设定，而不是由用户操作确定的。

4.19缺省值选择（Default selection）
CATIA的一种用户化设置功能和特点，它允许用户为设计中的产品预先选定参数。

然后，每次发出的命令都使用这些预先选定了的缺省值参数。

亦可在输入命令时，通过选择不同的参数，设计者能够取代它们。

缺省值选择适用于用户在操作中对各项缺省值参数进行调整。

4.20退化元素（Degenerate Element）
退化元素指无法用鼠标选取的元素，无法用来生成新的元素的元素，不能进行UPDATE操作的元素或逻辑错误的元素，零长度直线或长度小于0.001mm 的曲线。

4.21 DFM
面向制造的设计，Design For Manufacture的缩写。

4.22 DMU
数字样机，Digital Mock-UP的缩写。

5一般要求
5.1模型设计的一般原则
基于CATIA的模型设计至少应遵循以下原则：
A.工程涉及的地质结构、建筑物、机电设备均应建立三维模型，以统一
保存设计信息，支持二维出图；
B.三维模型设计应统一在VPM系统环境下进行；
C.三维模型采用参数化设计以方便模型的修改与复用；
D.三维模型设计应采用模板、标准件等快速建模技术；
E.三维模型设计应采用规范的设计语言，具有清晰的组织机构，符合规范
的命名要求；
F.模型构件应具有唯一性和稳定性，不应有冗余元素存在；
G.在满足要求的情况下，尽量使模型轻量化，使其数量、重量减至最少；
H.三维模型应具有关联性，以保持数据间应有的链接关系和引用关系，
其关联性应具有理顺并尽量简单的驱动关系。

I.模型预发布或发布之前，应通过模型检查。

发布的模型应显示设计成果，
不带有额外的中间过程信息。

J.三维模型设计环境采用统一的定制环境。

K.同一工程模型应保证比例一致，实体类型一致。

5.2建模一般要求
5.2.1三维几何特征的定义
CATIA提供了点、线架、曲面和实体等基本三维几何特征。

其中：
A.用点产生直线和曲线，定义位置（如：表示所有孔和开口位置、基准
点位置等）；
B.线架用于建立所有曲面的相交线和切线、基准线、零件边界线和草图轮
廓线；
C.用点和线产生草图与线架；
D.曲面用于建立零件的非平面表面；
E.实体用于构建零件三维模型，完整的零件由若干实体组合为复杂实体表
示，用于产生相应的二维图样。

5.2.2三维几何特征的表达
5.2.2.1点元素
空间基准点以“X”表示，其余所有的点都已“＋”表示。

5.2.2.2线架元素
使用线架元素应满足以下要求：
A.用实线标注边界线；
B.用点划线表示基准线。

5.2.2.3曲面元素
A.建立一个用实线型表达的平面，并在零件特征树上将其特征的缺省名
改为相应的基准面名称；
B.除特殊限制外，一般用曲面构成零件的非平面表面；
C.曲面用于建立实体轮廓，如用一个曲面与其它曲面或平面相交建立零件
的边缘线；
D.用曲面和线架来建立非规则倒圆；
E.若必须分割带曲面的模型，在分割的任一模型中尽可能保留完整的曲面。

5.2.2.4实体元素
不要遮盖以前实体的特征，如：不应在原开孔的位置上再覆盖一个更大的孔以修订原孔的尺寸及位置。

5.2.3三维模型的基本要求
5.2.3.1模型的简化
模型的简化应符合以下要求：
A.对边坡支护结构进行适当简化处理；
B.对基础处理结构进行适当简化处理；
C.对止水等细部结构进行适当简化处理；
D.其他结构均需建立完整的三维模型。

5.2.3.2模型的比例
应建立全尺寸（1：1）的零件模型，并采用零件的精确公称尺寸。

5.2.4标准的使用
5.2.4.1标准、规范的使用
建模过程中应贯彻项目设计所需依据的标准及规范的要求。

5.2.4.2标准件的使用
标准件及模板应从库中提取，应用时需根据工程实际情况进行实例化，使用者需模板生成的产品进行复核，并对产品质量负责。

5.2.4.3机电标准的使用
系统管路、电缆线束模型中，除表达真实的位置和走向外，应按有关标准的要求，确定其最小转弯半径。

线束应依据标准给出合理的返修余量。

5.3模板
5.3.1模板使用规则
A.模板应能反应专业设计经验，符合行业设计规范和国家有关规定。

B.入库模板的建立应经历设计、校核、评审等质量管理流程。

C.入库的模板应配有模板使用说明书。

5.3.2模板的建立
各专业建立的模板应反映本专业特点并能带来显著生产效益，各专业建立的模板应建立模板库并保存至VPM数据库。

5.3.3模板的管理
专业模板和通用性的模板放到VPM服务器中进行统一管理，调用、更新均需采取在线的方式。

6实体建模
6.1草图绘制要求
在草图绘制界面下需设定所有尺寸约束，在CATIA草图绘制界面下当所有尺寸约束时会高亮绿色显示，如下图1：
可以在系统设置中设置草图约束不够时提示错误，如下图2：
图2
6.2几何建模要求
6.2.1杂合设计
在几何建模的时候须禁用杂合设计，可在OPTION中进行设置，如下图3：
图3
6.2.2几何图形集
创建零件时候需创建几何图形集，同时在几何建模过程中所有的草图、点、线、面等几何元素均需保持位置在几何图形集下，如下图4：
图4
6.2.3零件几何体
所有的实体操作均保持在零件几何体内，如下图5：
图5
在同一个零件下，只允许有一个零件几何体，其余的零件几何体需通过布尔运算添加到主要的零件几何体内。

注：一般情况下，推荐使用“添加”、“移除”命令，不推荐使用“装配”、“相交”和“联合修剪”。

6.2.4无用几何
6.2.4.1无用元素
设计完毕的模型需进行模型完整性检查，对于几何图形集和几何体内无用元
素使用系统工具将其清理，清除数据冗余，如下图6：
图6
6.2.4.2无用发布
无用发布须通过发布工具进行清除，如下图7：
图7
附录A案例——齿轮
A.1创建新的零件
双击打开CATIA，点“文件——>新建”一个CATPart文档，如下图A.1：
图A.1
A.2创建新的草图
用草图工具绘制草图，如下图A.2：
图A.2
A.3创建新的实体
利用拉伸命令创建新的实体，如下图A.3：
图A.3
A.4创建齿形
利用草图工具在圆台面上创建齿形，如下图A.4：
图A.4
A.5齿形阵列
利用阵列工具将齿形在圆台轮廓上阵列，如下图A.5：
图A.5
A.6创建齿轮中心
利用凹槽工具创建齿轮中心，如下图A.6：
图A.6
附录B选项（OPTION）的设定
B.1参数和测量
在水工行业中，尺寸标度可能会用到mm、cm、m、km等，在“工具——>选项”中可以快速的进行设置，如下图B.1：
图B.1
B.2零件设计设置
在“零件基础设置”中进行设置，如下图B.2、图B.3、图B.4：
图B.2
图B.3
图B.4
B.3草图编辑器设置
在“草图编辑器”中进行设置，如下图B.5：
图B.5。