基于CATIA的管路类标准件库的设计与实现

5Tubing Parts Catalog 的目录结构所示，在目录文 件中即对标准件按照材料进行了分类管理。如图 6 核心控制文件的目录结构所示，在 CATfct 文件中 定义了管路类标准件的类型。
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CATSettings
图7 标准件库的网络布局
图4 管路类标准件库的标准件调用界面 【22】 第34卷 第3期 2012-3(下)
关键词： CATIA；管路模块；标准件库
中图分类号：TP392
文献标识码：A
文章编号：1009-0134(2012)3(下)-0020-03
Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2012.3(下).06
0 引言
CATIA 已经成为国际航空工业首选的辅助设 计软件，在汽车制造领域，CATIA 的应用也日趋 广泛。目前对 CATIA 通用性标准件库构建方法的 相关研究比较深入，针对 CATIA 管路模块的研究 主要围绕客户化环境定制、管路模块的功能运用 等方面，而对管路模块的基本原理和组织结构的 研究及阐述都不明确，仅能满足基本的使用需求， 不足以指导管路模块的工程实际应用。而且目前 还没有一种通用性的管路类标准件库的构建方法， 导致 CATIA 的管路模块在实际工程应用中有很大 的局限性。
据以上的研究总结，可以得出
一种通用性的管路类标准件库
的构建方法。
1）创 建 零 件 库 的 核 心 控
制 文 件：CATfct 文 件。 由 于
CATIA 文件对管路类零件进
行了详细的描述与分类。
2）按照标准、使用习惯、
实际使用需求，通过建立或修 改相应的规则文件，实现设计
图5 Tubing Parts Catalog的目录结构
标准件与目录文件的映射关系如图 1 所示， Tubing Parts Catalog 文件是所有标准件按照功能特 征进行分类的集合，Specifications Catalog 文件是 Tubing Parts Catalog 文件中满足指定物理特征标准 件的集合。
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Tubing Parts Catalog
2）在有限元分析的基础上，运用 ANSYS 软
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件对机架进行优化设计，获得了较为理想的热压 机机架结构尺寸。优化结果表明：机架优化后的 结构与初始结构相比，机架的整体刚度提高了大 约 11.6%；最大等效应力下降了 26.6%，并且优化 后机架的最大等效应力为 157.7MPa，小于机架材 料的许用应力 160MPa，从而确保热压机机架的使 用寿命；机架结构质量减轻了约 9.5%，降低了热 压机的成本。
标准件库的主要文件目录结构如图 3 所示。
3 管路类标准件库的构建过程
默认环境下 CATIA 的管路模块标准件库仅提
图2 资源管理文件的组织结构
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资源管理文件共分三个
层 次： 项 目 资 源 层 次 定 义 可 以被所有模块共同使用的资
CATfct
CATS etting
Tubing
Project.xml
（上海理工大学，上海 200093）
摘 要： 本文对于电气、液压、燃油等设计部门，应用CATIA管路模块进行管路布局设计时十分方
便，可大幅提高其设计效率，但是管路模块中使用的标准件必须从管路类标准件库中调用才能
实现，该模块的自动装配等相关便捷功能。通过对CATIA管路设计模块的基本原理和组织结构 的研究，提出了一种即能满足工程实际又符合协同设计要求的管路类标准件库构建方法。
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机架总体积随迭代次数的收敛情况如图 4 所示。
图4 机架总体积与迭代次数之间的关系
3 结论
1）运用 ANSYS 的参数化程序设计语言 APDL 编 制 命 令 流， 并 将 一 系 列 具 有 某 种 特 定 功 能 的 APDL 语句组合起来，构建机架的参数化模型，保 存为记事本格式。方便了对机架模型的修改及调用。
5）系统环境配置文件，对 CATIA 的启动环境 进行设定；
6）管线目录文件，用于设定管线的选用目录 及管径的规格，其在标准件的调用过程中作为尺 寸筛选条件，其结构与组织形式与规则文件类似， 由目录文件 CATTub Tubing Line 进行统一管理。
值得一提的是：Tubing Parts Catalog 目录文件 的结构目录与 Tubing Design Rules 中文件 TubingFunctionPhysical.txt 的结构必须一致，以保证标准 件的正确调用。
制造软件
基于CATIA的管路类标准件库的设计与实现
The design and implement of tubing standard parts library based on CATIA 李 祥，杜宝江，崔 熠，马 群
LI Xiang, DU Bao-jiang, CUI Yi, MA Qun
管路类标准件库构建完成后的效果如图 4 ! 图 6 所示，图 4 管路类标准件库的标准件调用界 面， 如 图 4 所 示， 根 据 实 际 的 工 程 需 求 在 标 准
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Tubing CATfct project.xml
件的下拉列表中，根据标准件的材料对同一类标
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准件进行了分类，方便设计员查找及调用。如图
资源管理文件的组织结构如图 2 所示：
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Tubing Design
Tubing Diagrams
的零件属性信息、解析零件文件夹等。
2 管路类标准件库的组成结构
通过以上论述，我们可以得出管路类标准件 库必须要包含：
1）定义标准件特征的特征文件，即 .CATfct 文件，其由 CATIA 的特征字典编辑器进行创建和 修改，是标准件库的核心控制文件。管路标准件 库的标准件均基于此文件进行创建、编辑及修改；
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Specifications Catalog
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图1 标准件与目录文件的映射关系
2）利用规则文件建立管路模块与不同功能类 型标准件的属性链接。规则文件就如同标准件库 的骨骼，只有完善的规则体系，才能实现标准件 的自动过滤、自动配合和自动关联等管路模块优 势功能。主要规则有：标准件弯曲规则、长度规 则、直径规则、旋转规则、分支规则、焊接规则、 自动调用规则和功能特征映射规则等。例如，弯
CATTubTubingLine …
TubingStandards.catalog …
表 文 件 等； 应 用 层 次 定 义 仅 能 在 该 应 用 下 使 用 的 资 源，
TubingDesignRules …
TubingSpecifications.catalog …
TubingParts.catalog …
3）利用资源管理文件对管路模块的资源进行 标识，特别是指定标准件库中各个文件的调用位 置。 资 源 管 理 文 件 就 如 同 标 准 件 库 的 神 经 中 枢， 负责将管路模块的各个功能部分连接到一起，对 资源进行统一协调。其采用 XML 格式、树形层次 化结构和模块化组织管理，可方便的管理及利用 资源。当不同的功能模块调用相同的资源文件时， 只要在资源管理文件中统一对其路径进行标识即 可实现，方便的实现了资源的共享。当相同的功 能模块需要调用不同的资源文件时，只要建立不 同的资源管理文件即可实现。对管路模块使用资 源管理文件进行管理的方式，为其标准件库实现 协同应用奠定了基础。
2）将 标 准 件 按 照 功 能 特 征 进 行 分 类 管 理 的 Tubing Parts Catalog 目录文件；
3）将 标 准 件 按 照 物 理 特 征 进 行 分 类 管 理 的 Tubing Specifications 目录文件；
4）定义各种规则的规则文件，通过 txt 文件定 义规则，由目录文件 Tubing Design Rules 进行统 一管理；进行项目管理的资源管理的 Project.xml 文件。
参考文献：
[1] 李刚. 热压机框架板的受力分析及其改进措施[J]. 木材 加工机械, 2003(5): 8-11.
[2] 崔文彬, 王洁瑛, 等. 有限元法在框架式压机机架板设计 中的应用. 1998, (1): 5-7.
[3] 王野平, 吴占炜. 运用有限元方法改进热压机框架的实 践[J]. 机械研究与应用, 2005, 6(18): 85-87.
例如在 Tubing Design 应用中
图 3 标准件库的主要文件结构
第34卷 第3期 2012-3(下) 【21】
供简单的样例，在工程实际应
用中，要满足各种设计单位不
同的使用需求，仅仅依靠修改
CATIA 的环境变量以及进行
管路模块的客户化环境定制是
远远不够的，需要重新修改或
建立标准件库的关键文件。根
1 管路类标准件库的基本原理
1）通过引入特征的概念，将管路类标准件按 照功能特征和物理特征进行分类。使用一系列的 目录文件（目录文件是 catalog 格式的 CATIA 文件， 由 CATIA 的目录编辑器进行创建和修改）组织管 理 标 准 件、 建 立 特 征 与 标 准 件 之 间 的 映 射 关 系。 管路类标准件的主要功能特征可分为：直通接头、 三通接头、四通接头、卡箍、管袖、管螺母、软 管、弯管、堵帽和塞子等类型；主要物理特征可 分为：标准件件号、公称直径、壁厚、端头类型、 材料类型、等级和标准等。
Tubing Parts Catalog 和 Specifications Catalog
文件分别用于管理按照功能特征进行分类以及按 照物理特征进行分类的标准件。管路模块根据不 同的索引驱动方式，从不同的目录文件中调用标 准件。功能特征索引方式从 Tubing Parts 目录文件 中调用，物理特征索引方式则从 Specifications 目 录文件中调用。
源， 主 要 包 括 模 块 的 资 源 索
引 文 件、 特 征 目 录 相 关 路 径 等； 模 块 层 次 定 义 在 该 模 块
DesignRule
SampleData
Specification
Standards
TubingDesign
的所有应用下可使用的资源， 主 要 包 括 各 种 目 录 文 件、 报
收稿日期：2011-09-05 作者简介：李祥（1987－），男，山东烟台人，硕士，研究方向为CAD/CAM。
【20】 第34卷 第3期 2012-3(下)
曲规则，用于在装配软管过程中使软管的变形自 动满足设定的弯曲半径；直径规则，用于对标准 件按照公称直径进行过滤，使调用的标准件自动 匹配设定的管路半径；自动调用规则，用于将管 接头与管壁进行自动配合，实现自动装配的功能。 功能特征映射规则，用于在使用标准检索方式时 调用按照功能特征进行分类的标准件。规则文件 采用 txt 格式，便于建立与 catalog 文件的链接及 其内容的修改。
[4] 孙靖民, 梁迎春. 机械优化设计[M]. 北京: 机械工业出版 社, 2009.
标准件库的网络布局如图 7 所示。在企业服务 器上存放 Tubing、CATfct 和 Project.xml 文件等标 准库的主文件。在设计员本机仅存放 CATSettings 文 件， 使 设 计 员 可 以 根 据 工 作 需 求 进 行 不 同 的 CATIA 设置。在服务器上共享标准件库文件，在
图6 核心控制文件的目录结构
员可以方便快捷的对零件进行检索和调用。 3）创建零件选用目录。首先在管路模块中建
立零件的三维模型，定义连接点等属性信息；然 后创建零件的设计表，其中包含零件的参数化信 息；最后将零件导入至 Tubing Parts Catalog 目录 文件中。
4）设 定 资 源 的 调 用 路 径 及 配 置 方 式。 在 Project.xml 文件中，设定管路零件库的各个文件的 调用路径及模块功能的配置方式，保证 CATIA 可 以调用零件库的相关文件。
4 管路类标准件协同应用的实现
为了满足数字化协调设计的需求，工程实际 使用标准件库的过程中必须保证标准件的来源唯 一，同时标准件库的信息可共享，冗余少，可进 行集中控制等。这就要求标准件库必须是共享式 的，以保证数据的唯一性及数据更新的快捷。根 据管路模块的特点及实际的工程要求，本文利用 B/S 架构对企业服务器及客户端进行相关配置实现 标准件库的协同应用。