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1、2022-2-251基于CATIA的相关设计方法论 RP-Tech 2011迅利科技-2022-2-25 北京迅利创成科技有限公司：闫磊2022-2-25 RP-TECH 201121CATIA关联设计方法介绍4Publication机制3关联的类型2关联的定义5上下文背景设计（Design_In_Context）6多模型设计（Multi_Boby_Design）7针对于南摩研产品的关联设计2022-2-25 RP-TECH 201131CATIA关联设计方法介绍2022-2-25 RP-TECH 20114CATIA关联设计方法简介关联设计是CATIA软件的一大特点，它大大减轻了设计师的设计
2、负担，激活了设计师的主动创新思想。关联设计主题思想就是将设计特征与设计参数和设计输入关联起来，通过关联和发布机制实现关联设计。关联设计方法建模方法灵活，并且易于理解和应用。通过零部件模型中前后关联的特征之间的相互关系来实现关联性设计。一旦驱动特征发生设计变更将会影响与之关联的特征的变更。驱动特征可以是CATParts、CATProducts、V4数据或者其他的外部数据类型(IGES、STEP等)。2022-2-25 RP-TECH 20115关联设计方法作为并行工程的一部分，它具有以下的一些优点：关联设计方法作为并行工程的一部分，它具有以下的一些优点：重用已有的几何特征 为了简化设计过程，设计
3、人员可以重用已经存在的任何的几何特征。例如，可以重用已经存在的sketch，而不是重新建立一个sketch，当然，也可以重用点、直线、曲线、平面或者曲面等；重用其他部件中建立的参数 可以在当前部件中重用在其他部件中定义的参数来建立几何特征；装配模型的自动更新在关联设计中，一旦驱动的部件发生设计变更，与其关联的部件会自动地进行更新，从而实现装配体的自动更新。CATIA关联设计方法简介2022-2-25 RP-TECH 20116实现实现CATIACATIA关联设计，有以下几个关键要素：关联设计，有以下几个关键要素：CATIA数模的参数化 非参数化的CATIA数模是无法实现关联设计的，这是关联设计
4、最基本的要素。特征创建命令的选择 在CATIA中，不是所有的命令对于关联设计是有利的。为了最大限度的保证关联设计的效率，尽量使用有利于关联设计的命令。驱动特征的发布 在CATIA中，关联设计的本质是零部件和零部件特征之间的关联，为了实现这种关联，CATIA提供了发布机制来保证这种关联。特征引用的连续性避免出现循环更新CATIA关联设计方法简介2022-2-25 RP-TECH 201172关联的定义2022-2-25 RP-TECH 20118简单建模层面 一个模型文件中，各个几何体之间，乃至一个几何体的各个特征之间缺乏联系。参数化建模层面一个模型文件中，一个几何体的各个特征之间，各个几何体之
5、间保持联系 。上下文设计层面 联系涉及的范围从一个模型文件扩展到子装配（部件）或整个装配（产品），而装配中各个模型（零部件），乃至不同装配之间的模型（零部件），都互相引用其需要参考的参数和几何体。相对于参数化建模层次，联系的数量大大增加，联系也从顺序状态变成交错状态 。关联设计层面 按照自顶向下设计的设计方式，特征之间，几何体之间，零件之间，装配之间的各种联系从交错状态变成了树状结构，从而使联系本身也被有序地管理起来，这使整个装配（产品）模型从顶层到底层都具备一种端到端(end to end)的关联性。关联的定义2022-2-25 RP-TECH 20119关联是表示零部件之间传递几何元素、参
6、数或位置信息的依赖关系在CATIA中关联是单向的，通常是从子元素到父元素换名话说，子元素总是知道它的父元素是什么，这是因为它需要该信息来定义其工作环境。但是，父元素不知道它是否有子元素，因为子元素对父元素的定义没有影响。这种体系考虑到了在不同工作环境下父元素的重用。输入元素中间元素部件1部件2关联的定义2022-2-25 RP-TECH 2011103关联的类型2022-2-25 RP-TECH 201111在在CATIACATIA中大致有五种关联类型：中大致有五种关联类型： CCP Link (as result with link ) KWE Link (as result with li
7、nk )-参数 Instance Link 产品与零件间的装配关系 Constraints View Link 二维视图之间的关联关联的类型2022-2-25 RP-TECH 201112关联的类型- CCP Link 在装配环境之外，使用特殊粘贴中的“as result with link”来粘贴特征，几何元素被复制，并保持了到源文件的关联关系，这种关联关系就叫作CCP关联。2022-2-25 RP-TECH 201113关联的类型- KWE LinkKWE关联设计参数之间的关联，当一个特征的参数取决于外部特征的参数时，就需要创建该关联类型；该关联类型与CCP关联在许多方面是一致的，唯一的区
8、别是所复制的对象是参数，而不是几何体；KWE关联的创建方法是：使用特殊粘贴中的“Paste special as result with link”粘贴参数。2022-2-25 RP-TECH 201114关联的类型- Instance Link当往产品中新建或者插入一个零部件时，那么，在装配中对于每一个部件都创建了一个Instance关联；该关联承载了文件的名称与存放路径 ；Instance关联的创建方法为：将零部件插入到一个CATProduct中。2022-2-25 RP-TECH 201115关联的类型- Constraints当用户在产品中使用装配约束来对产品中的部件进行位置定位时，软
9、件就会自动创建Constraints约束；Constraints关联类型不能在Edit/Links对话框中查看得到，它保存在CATProduct中，应用于零部件的实例上。也就是说，装配约束应用于一特定装配中的一特定零件实例中；如果一个产品替换另外一个产品，则所有的约束就会被打破。而使用Publications会避免出现这种情况。 2022-2-25 RP-TECH 201116关联的类型- View Link利用创成式二维制图工具，可以从CATPart文档创建二维工程视图，这时，软件会自动生成View Link关联类型；这时不会在CATPart文档中创建任何外部关联，在CATDrawing文档
10、中创建一个指向CATPart的View Link关联。在每一个二维创成式工程视图上都会创建一个ViewLink关联。该关联承载了源模型的名称与存放路径。 2022-2-25 RP-TECH 2011174Publication机制2022-2-25 RP-TECH 201118Publication 机制介绍如果一个用户创建的几何特征需要被其他不同用户的几何特征所引用，这时就需要通过Publication机制将需要被引用的特征发布，使之在整个工作域内用户所见；在关联设计中，发布几何特征和参数是为了帮助用户更好的控制所创建的外部参考特征；发布的特征不仅仅在关联设计中所应用，凡是需要用户控制外部参
11、考特征的时候，可以考虑使用Publication机制。2022-2-25 RP-TECH 201119Publication 机制优点对特征进行标注，并命名，以易于识别（特别是在公布边界线edge、特征面face时)可以更方便地在特征树中找到一些特定的特征当设定只能借用公布元素（ select as external reference only the published elements)时，公布机制可以预选可以用作外部参考的元素可以容易地实现用零部件的替换，具有相同名称的公布元素会自动连接，而没有公布机制，则需要一个个的手工连接2022-2-25 RP-TECH 201120可用于发布的
12、元素线框元素，包括点、直线、曲线、平面草图整体Body实体设计特征，例如：Pad , Pocket，Hole等创成式设计特征，例如：拉伸曲面，偏置面，Join面等自由曲面的设计特征所有几何元素的子特征（Faces , Edges等）参数、关系等2022-2-25 RP-TECH 201121发布的元素在结构树上的显示发布元素在结构树上具有唯一的标识：发布元素在结构树上具有唯一的标识：A区域显示发布的元素B区域的绿色齿轮显示引用发布元素为发布参考元素C当应用发布元素时，在外部参考元素节点下面使用不同的颜色表示：a 表示发布已经同步更新b 表示发布没有同步更新2022-2-25 RP-TECH 2
13、01122下面是几何特征发布的步骤：下面是几何特征发布的步骤：1.激活包含要发布几何特征的零件；2.点击ToolsPublications；3.选择要发布的几何特征；4.所选择的几何特征添加到Publications窗口；几何特征的发布（1/2）2022-2-25 RP-TECH 2011235. 重新命名发布几何特征；6. 重复步骤3到5来发布其他的几何特征；7. 点击OK确认；8. 发布的几何特征显示在Publication节点下面。几何特征的发布（2/2）2022-2-25 RP-TECH 201124当替换装配中一个部件时，如果该部件中包含驱动其它部件的参数时，参数的发布就变得很有用了
14、。如果导出的参数进行了发布，所替换的部件中具有发布的同样名称的参数，那么它将继承对导出参数的控制。否则，被替换部件的参数将继续保持对驱动部件的控制。在下例中，零件A中孔的数量和排列方式在零件B中进行了重用：A 如果这两个参数没有发布，零件B将继续被零件A所驱动，并没有发生更新；B 如果这两个参数发布，零件A被零件C所代替，那么零件B的参数将更新为新的数值。AB参数特征的发布2022-2-25 RP-TECH 2011255上下文背景设计（Design_In_Context）2022-2-25 RP-TECH 201126Context是指上下文设计的零件所处的装配产品。即如果打开该产品，将显示
15、所有的具有Context关联子零件所对应的父元素，并解析所有的关联。 在一个装配件中可包含CATParts、CATProduct、V4模型以及其它的外部模型(IGES、STEP等)，这些之间模型之间通过装配约束来进行定位；在CATProduct文档中，可以在几个零件之间创建ssociative Links，这些Links可以是“外部几何参考”，也可以是“外部参数参考”；如果一个零部件通过“外部几何参考”或者“外部参数参考”进行创建，这就是上下文背景设计。上下文背景设计的定义（1/2）2022-2-25 RP-TECH 201127有三种方法来创建上下文背景设计：通过“External Para
16、meter”通过“External Reference”通过“Assembly Feature”上下文背景设计的定义（2/2）2022-2-25 RP-TECH 201128上下文背景设计有助于实现企业的协同设计，其具有如下的一些优点：上下文背景设计有助于实现企业的协同设计，其具有如下的一些优点：重用已有的几何特征：为了零部件设计上的便利，设计人员可以重用在其它上下文背景零件中定义的任何格式的几何特征。例如：用户可以重用在其它的CATPart中定义的Sketch，而不必重新创建的具有同样特征的Sketch。当然，用户可以重用大部分的CATIA的元素(Point、Line、Curve、Plane
17、或者Surface)；重用用户参数：用户可以重用在其它零件中定义的参数来创建上下文背景零件；在发生设计变更时，自动更新产品装配：当在上下文背景中进行设计时，当外部参考特征发生设计变更时，上下文背景零件会自动地进行设计更新，用户不必编辑上下文背景零件来更新其设计。应用上下文背景设计的意义在上下文背景中修改一个Part时，会出现两种情况：Driving PartDriving Part上下文背景零件通过外部参考元素来驱动其更新Driven PartDriven Part修改Driven Part的几何特征来驱动上下文背景零件2022-2-25 RP-TECH 201129编辑上下文背景零件，其包括
18、外部参考，其更新由其它部件中的几何特征所驱动编辑Driven Part，其几何特征的修改驱动其它上下文背景零件的更新编辑Driving Part和Driven Part2022-2-25 RP-TECH 201130在使用上下文背景设计方法进行工程设计时，对上下文背景零部件进行全约束是十分关键的，这样可以避免几何特征意想不到的“扭曲”。草绘没有完全约束固定座旋转一定的角度Pad的几何特征发生了扭曲固定座旋转一定的角度固定座顺利进行了更新，并且，Pad的几何特征没有发生任何扭曲草绘完全约束全约束上下文背景零件2022-2-25 RP-TECH 201131零部件版本已经发布，用户希望避免不必要的
19、设计变更；零部件设计已经稳定，用户不再需要从一个零件到另外一个零件的设计驱动；用户不经意删除了定义上下文元素的上下文背景的装配或者部件。Isolate上下文背景零件有时候，我们需要在Driving和Driven Part之间切断上下文背景的关联，这是因为：2022-2-25 RP-TECH 201132黄色齿轮图标表示该零件没有上下文，不包含任何Import或Context关联，但可能含有其它关联类型，例如KWE、CCP。绿色齿轮图标表示一个具有Context零件的定义实例。它具有至少一个Import关联和一个Context关联，并可以保含其它类型的关联。棕色齿轮图标表示一个具有Context
20、的零件的实例。它具有与定义实例同样的关联。还表示在其Context装配之外打开的定义零件。将具有绿色齿轮图标的零件所在的装配环境插入到其它装配时，其图标就会变为白色齿轮图标。 上下文背景设计中图标显示2022-2-25 RP-TECH 2011336多模型设计（Multi_Boby_Design）2022-2-25 RP-TECH 201134将一个复杂的零件，按照设计的内容将其分解成多个简单的模型，分别进行设计，通过一定的方法，将这些模型组合起来形成这个复杂的模型，这种设计技术就是Multi-Model Design；在工程设计过程中，采用Multi-Model技术能够提高模型的柔韧性和健壮
21、性。采用Boolean操作，一个复杂的模型可以通过Adding、Removing或者Intersecting多个简单的几何形状来获得；通过Multi-Model建模技术，同一个几何特征可以快速、方便的在多个零件之间进行传递，而保持良好的关联性；Multi-Model Design的定义(1/3)2022-2-25 RP-TECH 201135在协同设计过程中，Multi-Model Links使得用户能够通过从其它模型中重用设计特征来完成一个模型的设计，从而实现设计的协同，缩减设计周期； 采用Multi-Model Links使得用户可以复制其它模型中的Body到自己设计的Part中，这样，一
22、旦复制的Body发生设计变更，那么这种设计变更会自动地影响到自己的模型，从而实现零件设计的自动更新。例如：1.Part A由设计师A创建；2.Part B由设计师B创建；3.通过Multi-Model Links，Part B复制到Part A中123Multi-Model Design的定义(2/3)2022-2-25 RP-TECH 2011364.通过Boolean中的Remove操作，Part B从Part A中移除；5.设计师对Part B进行设计变更；6.由于Multi-Model Links，Part A自动进行更新。456Multi-Model Design的定义(3/3)20
23、22-2-25 RP-TECH 201137采用Multi-Model Design可以使模型更灵活；采用Multi-Model Design可以更好的保持模型的关联性，便于设计更新，缩短设计更新时间；采用Multi-Model Design可以在一定程度上降低模型的大小；在设计零件时可以很方便地重用其它零件中的特征；可以实现复杂零部件的多名工程师并行设计。使用Multi-Model Design的意义2022-2-25 RP-TECH 201138在建立在建立Multi-Model LinksMulti-Model Links的过程中，采用的过程中，采用如下的设计步骤：如下的设计步骤：1.
24、打开设计文档和元素引用文档；2. 在元素引用文档中，在结构树上右键点击复制的Body节点；3. 在出现的背景菜单中，点击Copy；4. 在设计文档中，在结构树上右键点击PartBody；5. 在出现的背景菜单中，点击Paste Special；35建立Multi-Model Links（1/2）2022-2-25 RP-TECH 2011396. 在Paste Special对话框中，选择As Result with Link；7. 点击“OK”进行确认；8. 这时，引用元素复制到设计文档中；9. 通过Boolean运算完成模型组合。6897建立Multi-Model Links（2/2）20
25、22-2-25 RP-TECH 201140在Multi-Model Links中，有多种CATIA几何特征都可以用来重用。在重用的过程中，所使用的粘贴类型至关重要。CATIA提供了三种特殊拷贝类型，下面对这三种分别进行介绍：CATIA 特殊拷贝类型（1/2）2022-2-25 RP-TECH 201141如果使用通常的粘贴或特殊粘贴中的“as specified in the part document”来粘贴特征，则所复制的特征与源文件间不存在任何关联关系。如果使用特殊粘贴中的“as result with link”来粘贴特征，则几何元素被复制，并保持了到源文件的关联关系。这是唯一一种创
26、建CCP关联的复制方法。如果使用特殊粘贴中的“as result”来粘贴特征，则几何元素被复制，但所复制的几何元素与源文件之间不存在关联关系。CATIA 特殊拷贝类型（2/2）2022-2-25 RP-TECH 201142在Multi-Model设计中，设计师通过Paste Special/As Result with Link来建立引用元素和设计文档之间的关联。这时，根据这种关联的状态，引用元素会以不同图标来显示不同的含义，见下表：管理Multi-Model Links（1/2）2022-2-25 RP-TECH 201143用户可以同过EditLinks来检查，设计文档所以用的文档所在的
27、位置，并通过Links对话窗口来Load、Syncronize、Active/Deactive、Isolate或者替换参考文档。具体使用方法见前面所述。管理Multi-Model Links（2/2）2022-2-25 RP-TECH 201144在使用Multi-Model Design开始设计之前，必须对零件进行细致的分析，确认零件分解的步骤和方法；在零件后学的设计中，严禁使用引用特征作为设计参考；为了保持零件更好的关联性，在进行设计时，选择有利于关联的CATIA V5命令； 以Multi-Model Links为基础，延伸出Multi-Body Design，使用该方法进行设计时，关闭H
28、ybrid Design，见下图：2022-2-25 RP-TECH 2011457针对于南摩研产品的关联设计2022-2-25 RP-TECH 201146根据关联设计思想，特制定本案例作为关联设计整体演示。在此，根据南摩研要求，制定出车把相关零件的关联设计流程。由于车把总成包括611001、610002、614001、614002、614003等零件，这里，将由这五个零件作为本讲解案例。在整个车把总成相关零件设计中，车把管是所有零件的基准，其余零件都是跟车把有安装配合关系。所以制定出本案例的设计流程为：零件介绍2022-2-25 RP-TECH 201147611001车把管设计作为整个关
29、联设计的第一个零件，车把管的设计没有利用其余零件的元素。只需要正常完成该零件设计即可。但在零件设计时，需要考虑到之后的零件设计需要利用该零件的哪些元素，在设计时要特别定义出来。考虑到后边零件设计应用元素。这里定义出车把管的内径、外径、中心对称面、两端面作为输出参考元素。2022-2-25 RP-TECH 2011481. 车把相关参数制定车把的内径和外径和车把设计的两个重要参数，也是影响之后零件设计的关键参数。所以，特别将这两个参数以用户参数的方式定义在参数集中。点击创建参数命令，弹出参数创建对话框。在对话框内选择新建参数类型为“长度”，点击创建两个心参数，并将其名称修改为：“车把管内径”与“
30、车把管外径”，并将两个参数值分别赋予18mm、22mm。611001车把管设计2022-2-25 RP-TECH 2011492. 设计车把管中心线，并使用GSD中“扫率”，生成车把管曲面数据。这里，扫率类型为：圆柱扫率；扫率方式为：中心线和半径。在扫率中输入半径值得位置，点击鼠标右键，在菜单中选择编辑公式。在弹出的公式编辑器中点选用户参数“车把管外径”并编辑公式为：“车把管外径/2”。这样，就讲生成数模的半径与用户参数关联起来。611001车把管设计2022-2-25 RP-TECH 2011503. 按照参数关联的思想，完成整个车把管的设计。设计过程简述如下：将车把管曲面填充成实心管。分别
31、新建两个“Boby”创建花键及安装孔特征。使用布尔运算将该两特征装配到车把管“Boby”中。使用实体抽壳方式将车把管制作成空心管。注：抽壳厚度需要定义公式，其公式为：“（车把管外径车把管内径）/2”。对需要倒角特征进行倒角以完成创建。611001车把管设计2022-2-25 RP-TECH 2011514. 车把管相关参数特征发布。选择“工具”/“发布”。弹出发布对话框。611001车把管设计2022-2-25 RP-TECH 201152依次在结构树上点选： 参数：“车把管外径”、“车把管内径” 元素：“中心线”、“中心面”、“左侧端面”、“右侧端面” 在发布框中单击发布元素名称，将其修改为
32、该元素中文名称。点击确定，在结构树上生成发布。611001车把管设计2022-2-25 RP-TECH 201153614002设计由于是使用关联设计，所以零件的设计时在装配环境下进行的。即在“Product”下完成零件的设计。现在已经制作好了611001，及可再装配中点击“插入新零件”，并将新建的“Part”文件命名为“614002”，进行第二个零件的设计。2022-2-25 RP-TECH 201154在零件设计之初，需要确定该零件设计基准。由于该零件是以车把端面作为其生在零件设计之初，需要确定该零件设计基准。由于该零件是以车把端面作为其生成基准平面的。成基准平面的。1. 双击零件进入零件
33、设计模块，点击平面创建，选择类型为偏移平面，参考平面为以发布的“左侧端面”（这时会出现一个关联对话框，问是否作为关联，点击“是”），并输入偏移值为“0.5mm”，点击确定生成参考平面。在外部引用生效之后，结构树中Part文件符号前出现一个绿色的链条，提示已经建立的外部的链接。在设计结构树中会自动出现一个“外部参考”几何集，其中会显示现在引用的外部关联为“左侧端面”。614002设计2022-2-25 RP-TECH 2011552. 使用草绘完成该零件截面草图。注意草图轮廓外圆半径是受到车把管内径影响的。其与车把管内径的关联公式为“（车把管内径-0.5mm）/2”。该公式的添加方式与61100
34、1中半径的公式编辑方式相同，即打开尺寸编辑后点击鼠标右键在菜单中选择“编辑公式”来添加该公式。注意：在草图设计中圆只有在半径约束的情况下才能添加公式，所以，若打开圆直径尺寸约束类型为“直径”时，需将其修改为“半径”。614002设计2022-2-25 RP-TECH 2011563. 使用实体拉伸命令生成614002实体零件，将其拉伸值设计为“18mm”。最终完成零件设计。614002设计2022-2-25 RP-TECH 2011574. 使用发布，将该件的“内孔直径”及两端面发布出来，以供以下零件设计使用。点击发布，在结构树中点选内孔径及左右两侧端面。并修改发布名称，点击确定生成发布。61
35、4002设计2022-2-25 RP-TECH 201158614001设计该零件根据其结构特点可以使用实体搭积木的方式建模。即依次完成各个特征该零件根据其结构特点可以使用实体搭积木的方式建模。即依次完成各个特征的草图和的草图和3D3D特征生成，并最终完成零件设计。特征生成，并最终完成零件设计。1. 在装配中新建Part文件并将其命名成614001。双击进入该Part进行零件设计。2022-2-25 RP-TECH 2011592. 在614002发布中选择端面作为第一个草图的生成平面。并进行第一个特征制作。注意：在点击发布后又会出现外部引用对话框，并点击“是”。制作草图是圆半径值与“车把管内
36、径”制作公式，编辑公式为“车把管内径/2”。614001设计2022-2-25 RP-TECH 2011603. 依次完成各个界面草图设计，并分别生成实体，以最终完成零件设计。注：在各个截面草图设计时，草图的圆的半径都需要与“车把管内径”发生关系。使之能随着“车把管内径”能够在公式基础上建立关联联系。614001设计2022-2-25 RP-TECH 201161其余零件设计按照以上讲解的方式，依次完成其余所有零件的关联性设计。设计时需要注意：零件设计使用关联设计，都需要与外部参数发生关联。考虑到后期修改更新，要注意零件关联无死循环（本设计的循环流程见后页）。零件设计时需要考虑其定位面需要与外界关联。零件设计时需要考虑其特征尺寸需要与外界关联。发生关联是出现关联对话框需要点击“是”。关联创建完成后在结构树中会自动出现“外部参数”和“外部参考”，确定其关联关系正确。关联后的Part文件在装配中显示前有绿色链条。2022-2-25 RP-TECH 201162关联关系流程图：关联设计的流程关系对于零件的更新尤为重要，要注意避免出现循环。在本案例中，关系遵循了从上到下的上下文关联方式。无死循环出现。2022-2-25 RP-TECH 201163演讲完毕，谢谢观看！