CATIA全参数化建模理念

CATIA参数化建模理念

1.CATIA参数化建模思路

1.1.逆向建模

现阶段我们是运用大坝的CAD二维图来画三维图，也就是说先有二维图，后有三维图；基于CATIA的逆向建模是先建模，再出二维图。

1.2.骨架设计

在传统的三维设计包含两种设计模式：

①自下而上的设计方法是在设计初期将各个模型建立，在设计后期将各模型按照模型的相对位置关系组装起来，自下向上设计更多应用于机械行业标准件设计组装。

②自上而下设计的设计理念为先总体规划，后细化设计。

大坝骨架设计承了自上而下的设计理念，在大坝三维设计过程中，为了定义各建筑物相对位置关系，骨架包含整个工程的关键定位，布置基准，定义各个建筑物间相关的重要尺寸，自上向下的传递设计数据，应用这种技术就可更加有目的，规范地进行后续的工程设计。

1.3.参数化模板设计

一、参数化设计基本原理

参数化设计基本原理：建立一组参数与一组图形或多组图形之间的对应关系，给出不同的参数，即可得到不同的结构图形。参数化设计的优点是对设计人员的初始设计要求低，无需精确绘图，只需勾绘草图，然后可通过适当的约束得到所需精确图形，便于编辑、修改，能满足反复设计的需要。

①参数（Parameter）是作为特征定义的CATIA文档的一种特性。参数有值，能够用关系式（Relation）约束。

②关系式（relation）是智能特征的一般称谓，包括：公式（formulas）、规则（rules）、检查（checks）和设计表（design tables）。

③公式（formulas）是用来定义一个参数如何由其他参数计算出的。

④零件设计表：设计表是Excel或文本表格，有一组参数。表格中的每列定义具体参数的一个可能的值。每行定义这组参数可能的配置。零件设计表是创建系列产品系列的最好方法，可以用来控制系列产品的尺寸值和特征的激活状态，表格中的单元格通常采用标准形式，用户可以随时进行修改。

⑤配置（Configuration）是设计表中相关的参数组的一组值。

⑥超级副本（PowerCopy）：超级副本是一组经过分组以用于不同上下文的特征（几何元素、公式、约束等），它提供了在粘贴时根据上下文重新指定特征的能力。超级副本可捕获设计者的设计意图和知识技能，因此可以提高重用性和效率。

⑦用户特征（UDF）：在常规设计工作中，经常会有类似相同的设计，只是设计所用数据不一样；对于这种情况，可以用数据表控制数据源，在需要某数据时，指定相应数据；将以上重用数据表设计过程封装成UDF，并发布相应数据，达到重用设计的效果。

二、参数化模板设计主要技术特征

参数化模板设计主要技术特征是：基于特征、全尺寸约束、尺寸驱动设计修改、全数据相关。

①基于特征：将某些具有代表性的平面几何定义为特征，并将其所有尺寸存为可调参数，进而形成实体，以此为基础进行更为复杂的几何形体的构造。

②全尺寸约束：将形状和尺寸联合起来考虑，通过约束来实现对几何形状的控制。造型必须以完整的尺寸参数为出发点（全约束），不能漏注尺寸（欠约束），不能多注尺寸（过约束）。

③尺寸驱动设计修改：通过编辑尺寸数值来驱动几何形状的改变。

④全数据相关：尺寸参数的修改导致其它相关模块的相关尺寸得以更新。

大坝各剖面的草图都可以用参数和公式表达出来，公式中包含参数，将公式与草图边线的约束相关联，达到参数通过公式驱动图形的目的。

我们将建好的大坝各部件的三维图保存为模板，模板是CATIA V5知识工程的一个功能。知识工程是将一些诸如经验公式、分析算法、优化计算、条件控制等智能知识打包到一个盒子中，只留出几个条件输入参数接口。设计人员在进行设计时，不需要关心盒子中到底有哪些内容，而只需要知道目标模型所属的类型及确定目标模型具体细节的关键几个输入参数即可。调用模型时，通过输入参数，调用打包在模型内部的一系列计算公式及判断条件，自动进行一系列的内部运算与调整，快速生成符合用户设想的几何模型。

1.4.装配设计

装配设计（Assembly Design）即产品的高效管理和装配，它提供了在装配环境下可由用户控制关联关系的设计能力，通过使用自上向下和自底向上的方法管理装配层次，可真正实现装配设计和单个零件设计之间的并行工程。装配设计通过使用图形化的命令建立机械设计约束，可以直观方便的将零件放到指定位置。

1.5.二维图制作

CATIA的二维工程图是由三维模型向各方向的投影视图以及相关辅助视图组成的。其最大优势在于二维图能与三维设计模型相关联，即三维模型发生更改，二维图可即时更新，不必像其他CAD软件需要再重新绘制二维图。

2.重力坝参数化建模

2.1.CATIA选项设置

确认“知识选项卡（“工具”>“选项”>“常规”>“参数和测量”）中的“带值”和“带公式”复选框。如图1 。

图1

确认“显示”选项卡（“工具”>“选项”>“零件基础结构”>“显示”）中的“外部参考”、“约束”、“约束”、“参数”、“关系”复选框。如图2所示

图2

2.2.参数和关系建立

①建立参数：点击“知识工程”工具栏上的“f（x）”命令会出现图3，选择参数的类型，比如：“长度”，再点击“新类型参数”新建一个长度参数，并赋值。

图3

②建立关系：关系是参数与图形连接的桥梁，参数通过关系关联图形，以此来驱动图形。最常用的关系是公式，如图用上文建立的参数“长”通过公式来关联一条直线的长度。先在XY平面新建一个草图，画一条直线，用“约束”工具栏中的“约束”命令进行标注，如图4，，选定尺寸标注单击右键，在“长度对象”下拉找到“编辑公式”命令，如图5，单击后会弹出一个对话框，双击“’长’”即可将直线的长度与参数“长”关联，这样直线的长度将会等于参数“长”的值，如图6。

图4 图5

图6

2.3.骨架设计

重力坝的骨架可由“左（右）坝肩A（B）两点”、“连接A、B两点的坝