本文探討了為CATIA V5建立三維標準件庫的相關內容。

　　1 前言

　　目前，航空產品設計正由 2D 輔助設計逐步走向3D 主流設計的數字化時代，各種專業化的3D 設計軟件越來越成熟和多樣化，遺憾的是所有專業軟件公司均不能提供直接滿足設計使用的標準件三維圖形庫。據不完全統計，我們已列入型號標準件選用范圍的國家標準、航空標準、國家軍用標準、企業標準約有500 多個品種，常用的達400 多種。為滿足型號研制的需要，提高CAD 的技術水平，利用現有的技術資源，創建滿足設計使用的CATIA 三維標準件數據庫，并開發相應的軟件系統是十分必要的。通過建立其數字化設計體系可以實現統一建模、按需調用，為加速產品設計提供實用有效的工具，能夠進一步促進數字化設計工作的有序開展。

　　2 建立CATIA V5 三維標準件庫的基本思路

　　2.1 實體建模

　　利用 CATIA V5 軟件的各個功能模塊將標準件設計成三維實體模型。

　　2.2 參數化模型

　　創建參數表(design table)實現Part 的系列化。通過“formula”對實體的各元素逐個定義幾何約束關系，將定義的參數賦予實體特征的系統參數

　　2.3 模型的管理

　　利用 CATIA V5 中的Catalog 編輯工具來實現對三維標準件模型的集中管理。

　　3 CATIA V5 三維標準件庫的簡介

　　3.1 標準件庫的構成(見圖1)

　　標準件三維實體模型是在CATIA V5R8 軟件環境下創建的。庫中標準件按大類別(一類緊固件、二類機體構件和鎖……)、小類別(螺栓、螺釘、螺母……)分解成樹狀結構，庫中的類別采用中文名稱，零件模型全部按照各標準的標記示例命名，且各類標準件具有直觀的三維預覽圖標(見圖2)。

　　3.2 標準件庫的主要功能與特點

　　3.2.1 標準件庫的使用主要用于飛機設計過程中，所以它必須具備以下的功能:

　　a) 在 CATIA V5R8 裝配設計環境中實現對于特定類別與規格的標準件的調用;

　　b) 在調用窗口中實現對于不同規格零件的查詢和預覽。

　　3.2.2 三維標準件庫與 CATIA V5 直接集成，根據(國家標準、國家軍用標準、行業標準)標準件參數表進行驅動，其主要特點如下：

　　a) 分類清楚、規格齊全、標注規范;

　　b) 界面清晰、檢索快捷、調用方便;

　　c) 全參數化驅動，開放性接口，易于修改及擴充。

　　3.3 標準件模型使用環境要求

　　標準件庫應用系統是利用 CATIA V5R8 系統的庫管理功能集成開發的，并與CATIA 系統緊密集成。其使用環境要求與CATIA 軟件的使用要求相同。按軟件“向下兼容”的規則，標準件庫可以在CATIA V5R8 及高于V5R8 的版本中使用。

　　3.4 標準件模型創建過程

　　首先，進行實體建模。利用CATIA V5R8 軟件的各個功能模塊將標準件設計成三維實體模型。為了實現參數化，建立標準件的實體模型時需要根據標準圖紙引入參數變量。同時，對實體的各元素逐個定義幾何約束關系，將需要定義幾何約束關系的特征尺寸與相關參數的關系用表達式表示出來。選擇事先建好的數據表，系統將對模型和數據表中名稱相同的變量自動產生關聯。至此，一個標準件參數化模型的創建工作就基本完成了(見圖3)。

　　3.5 標準件模型的管理和維護

　　利用 CATIA V5 中的Catalog 編輯工具來實現對三維標準件模型的管理。在Catalog 編輯環境中，建立相關的標準件結點。選中結點，利用參數表中的數據自動驅動三維模型，并生成一系列預覽圖片。這個過程也可稱為“入庫”(見圖4)。標準件模型的維護也是在 Catalog 編輯環境中完成。根據需要可方便地對標準件庫進行擴充或修改。

　　4 系統的使用

　　在 CATIA V5R8 的Assembly design 界面下，點擊catalog 快捷按鈕，選擇庫文件***.catalog，能列出三維標準件庫的一級目錄，點擊一級目錄打開下一級目錄，其目錄的結構層次如圖2。最下一級目錄下面直接掛三維標準件模型，模型以各個規格標準件的標記示例列出，并以各個規格標準件的標記示例為文件名保存在規定的路徑下。

　　在調用窗口中按類別層次找到要調用的標準件種類和規格，右擊選擇“copy”(見圖5)，然后到裝配窗口中右擊父結點，選擇“paste”即可完成調用(見圖6)，也可以在調用窗口中找到要調用的標準件種類和規格，雙擊完成調用(圖 5、圖6)

　　5 實際應用效果

　　目前，建立的 CATIA V5 三維標準件庫已經包含了國標、國軍標、航標、企標標準件418 項;不同品種規格的標準件模型35795 個。完全滿足了型號研制的使用需求。三維標準件庫建立后已廣泛地應用于新機研制以及改進改型的設計工作中，通過實際應用，設計人員可以實時便捷地得到所需三維標準件圖形，極大地減少設計過程 中重復繪制標準件圖形或對不同裝配狀態的標準件圖進行修改的工作量，快速實現對飛機各零件的連接與協調，為設計繪制組件圖、裝配圖等圖樣提供了極大的方便。并且減少了產品發圖后的更改、錯誤與重復性的工作，避免由此造成的巨大浪費。通過建立三維標準件庫，有利于行業內部實現網絡化、數字化信息交流，為產品快速設計提供了實用有效的工具。總之，在數字化產品定義的設計工作中，隨著 CAD 技術應用的進一步深入，設計人員的使用要求也會不斷提高，三維標準件庫也將會在使用中不斷趨于完善。