一种基于CATIA使用规格型号驱动模型的方法与流程

一种基于catia使用规格型号驱动模型的方法
技术领域
1.本发明涉及一种基于catia使用规格型号驱动模型的方法，属于水电行业金属结构设计领域。


背景技术：

2.长期以来，水电行业金属结构设计绝大多数仍以传统的二维设计方式为主。周小丽等通过将闸门的设计思路按参数化绘图的思想进行模块分解，并在autocad软件上进行了二次开发，完成了一套闸门cad系统。孙慧翔等通过对齿轮设计研究，运用可视化编程技术和autocad平台，实现齿轮零件的快速参数化绘制。杨锡阶基于平门闸门的设计特点，利用vba开发工具，开发了一款平面闸门参数化cad软件(psgcad系统)。
3.随着计算机技术的快速发展及其在各行业更深层更广泛的应用，水利水电金属结构从二维平面走向三维设计进而提升到三维参数化设计已是总体趋势。
4.中国专利cn103810345a公开了一种基于catia和参数驱动的零件建模方法，包括步骤：步骤一，确定并提取零件的一个或多个部分尺寸作为该零件的主要参数，并在软件中对该零件的主要参数实现参数化；步骤二，在软件中编辑该零件的三维模型中主要参数以外的其它部分尺寸和约束以及主要参数间的关系公式；步骤三，在软件中，修改上述零件的主要参数，即可实现在软件中自动生成新的零件三维模型。其特征为以零件尺寸作为参数，在catia专业软件中编辑尺寸约束与参数间的关系公式，未见其与其他软件的数据关联以及catia软件的二次开发。该方法的问题是针对复杂零件建模时，所需输入参数极大，各参数间的逻辑关系也会成倍增加，大大加大了此方法实际使用难度。同时需熟悉catia软件的专业工程师进行操作，其步骤较多、专业性强，对操作人员软件熟悉度要求较高。
5.cn109657290a-基于catia与excel的心墙坝设计方法，包括建立心墙坝catia参数化模型，通过excel结构参数表控制心墙坝结构参数并驱动三维模型自动更新，采用工程量统计插件同步输出工程量清单至excel表格。其核心内容为以参数控制心墙坝模型。未见其使用规格型号驱动模型的内容，未见其建立零件库相关内容。该技术在运用到复杂模型，比如闸门时，所需的输入参数较多，输入界面繁杂，理清各参数关系与确定对应数据所需时间较长。同时其所针对的对象为土建结构，与金属结构为两个不同的工程领域与学科类型，其产品特点在详细设计与具体应用中有很大的不同。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于，提供一种基于catia使用规格型号驱动模型的方法。实现复杂产品、结构的快速三维建模，大幅减小了所需输入参数的数量，增加了人机交互的友好性，求得产品重心、重量等关键数据，减少平面设计方法此处工作所需的时间，提高设计效率。
7.本发明的技术方案：一种基于catia使用规格型号驱动模型的方法，包括以下步骤：
8.步骤1：创建第一个标准部件模型：在catia软件草图中绘制标准部件典型剖面图，
通过驱动方程式将标准部件主要驱动尺寸与知识工程中的参数一一定义函数关系；
9.步骤2：创建第一个标准部件参数设计表：在excel软件中建立标准部件规格与主要驱动尺寸间关系的参数设计表，在catia软件“关系”中建立“设计表”，在设计表的关联配置中，将catia软件的“参数”与excel软件的“参数”建立对应关系；
10.步骤3：依次创建其他标准部件模型；重复步骤1和2，完成其他标准部件模型和参数设计表；
11.步骤4：从装配部件库中选出第一个所需装配部件：创建一个excel装配参数设计表，根据产品图集中的尺寸从装配部件库中选出装配部件型号，并将选取的型号输入进装配参数设计表，在catia中通过在“关系
”‑“
规则”中编程读取excel中输入部件的型号并对模型激活状态进行规则定义，创建第一个装配部件；重复该步骤，完成所有装配部件的创建；
12.步骤5：完成所有的标准部件和装配部件创建，使用catia软件绘制其他部件，将所有部件进行模型的总装，完成装配。
13.上述的基于catia使用规格型号驱动模型的方法，所述catia软件的“参数”与excel软件的“参数”建立对应关系是在catia软件中创建标准部件设计尺寸参数的设计表，将标准部件参数化三维建模需要的参数整体打包封装为一个只有规格型号与各子项名称而没有数据的1行n列的矩阵，在 excel中创建参数设计表，采用与catia软件设计表同样表头名称与顺序的 n行n列矩阵，每一行分别存储每一种规格型号对应的各子项数据；在catia 中通过知识工程-设计表将catia软件设计表矩阵中的列与excel对应表头名称的列一一关联，并将规格型号作为可选择输入项；通过选取、输入不同的规格型号，实时将其对应的excel参数设计表的子项数据同步到catia的矩阵中并自动按excel返回的数据对零部件的尺寸进行更新。
14.上述的基于catia使用规格型号驱动模型的方法，所述装配部件包括铰式反向弹性滑块、简支式侧轮和悬臂式侧轮。
15.上述的基于catia使用规格型号驱动模型的方法，所述标准部件参数设计表的参数为《热轧型钢》gb/t 706标准中的标准部件及其参数。
16.上述的基于catia使用规格型号驱动模型的方法，所述通过“关系
”‑ꢀ“
规则”对输入部件型号与模型激活状态以编程的方式进行规则定义为：1. 读取excel装配参数设计表中指定位置对应项的型号规格数据；2.将读取到的数据与装配部件库中的型号进行对比；3.如果对比一致将此型号下的装配部件模型装改设置为激活，其他为关闭；4.如不一致继续下一项型号对比，直至对比一致。
17.本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
18.(1)本发明中对于结构复杂、所需参数较多的零部件，采用规格型号驱动三维模型的方式，将原本需要大量的参数输入变为简易的产品规格或型号输入，大幅减少了驱动模块所需的参数数量，提高了使用人员的输入参数时的便捷性，解决了大量参数输入带来的系统复杂与使用不便的问题。
19.(2)此方法的设计参数输入采用常用的excel文件，相比在专业软件中操作，此方法的人机交互方式更加友好，对与不熟悉catia软件的人员也可以轻快速正确的使用。
20.本发明主要优点是快速得到三维模型，以及后续对三维模型的利用，如生成二维
图纸、进行三维装配检查、计算重心和进行有限元分析等。使用此方法利用catia软件进行模型参数化三维模型设计，可提高约20％的工作效率。
附图说明
21.图1是槽钢的零件草图；
22.图2是槽钢的参数设计表；
23.图3是工字钢的零件草图；
24.图4是工字钢的参数设计表；
25.图5是实施例中一种闸门的总装图；
26.图6是一种实施例中拦污栅的总装图；
27.图7是实施例3中金属拦污栅的总装图。
28.图中，1-主梁，2-次梁，3-边梁，4-底主梁，5-反向弹性滑块，6-侧轮，7-隔板，8-底次梁，9-定位轴，10-吊耳板，11-顶座板，21-主梁，22-边梁， 23-纵向角钢，24-钢滑块，25-栅条，26-栅条支撑板。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
30.本发明的实施例1：一种基于catia使用规格型号驱动模型的方法，包括以下步骤：
31.步骤1：创建第一个标准部件模型：在catia软件草图中绘制标准部件典型剖面图，通过驱动方程式将标准部件主要驱动尺寸与知识工程中的参数一一定义函数关系；
32.步骤2：创建第一个标准部件参数设计表：在excel软件中建立标准部件规格与主要驱动尺寸间关系的参数设计表，在catia软件“关系”中建立“设计表”，在设计表的关联配置中，将catia软件的“参数”与excel软件的“参数”建立对应关系；
33.步骤3：依次创建其他标准部件模型；重复步骤1和2，完成其他标准部件模型和参数设计表；
34.步骤4：从装配部件库中选出第一个所需装配部件：创建一个excel装配参数设计表，根据产品图集中的尺寸从装配部件库中选出装配部件型号，并将选取的型号输入进装配参数设计表，在catia中通过在“关系
”‑“
规则”中编程读取excel中输入部件的型号并对模型激活状态进行规则定义，创建第一个装配部件；重复该步骤，完成所有装配部件的创建；
35.步骤5：完成所有的标准部件和装配部件创建，使用catia软件绘制其他部件，将所有部件进行模型的总装，完成装配。
36.所述catia软件的“参数”与excel软件的“参数”建立对应关系是在 catia软件中创建标准部件设计尺寸参数的设计表，将标准部件参数化三维建模需要的参数整体打包封装为一个只有规格型号与各子项名称而没有数据的1行n列的矩阵，在excel中创建参数设计表，采用与catia软件设计表同样表头名称与顺序的n行n列矩阵，每一行分别存储每一种规格型号对应的各子项数据；在catia中通过知识工程-设计表将catia软件设计表矩阵中的列与excel对应表头名称的列一一关联，并将规格型号作为可选择输入项；通过选取、输
入不同的规格型号，实时将其对应的excel参数设计表的子项数据同步到catia的矩阵中并自动按excel返回的数据对零部件的尺寸进行更新。
37.所述装配部件包括铰式反向弹性滑块、简支式侧轮和悬臂式侧轮。
38.所述标准部件参数设计表的参数为《热轧型钢》gb/t 706标准中的标准部件及其参数。
39.上述的基于catia使用规格型号驱动模型的方法，所述通过“关系
”‑ꢀ“
规则”对输入部件型号与模型激活状态以编程的方式进行规则定义为：1. 读取excel装配参数设计表中指定位置对应项的型号规格数据；2.将读取到的数据与装配部件库中的型号进行对比；3.如果对比一致将此型号下的装配部件模型装改设置为激活，其他为关闭；4.如不一致继续下一项型号对比，直至对比一致。
40.所述catia软件的“参数”与excel软件的“参数”建立对应关系是在 catia软件中创建标准部件设计尺寸参数的设计表，将标准部件参数化三维建模需要的参数整体打包封装为一个只有规格型号与各子项名称而没有数据的1行n列的矩阵，在excel中创建参数设计表，采用与catia软件设计表同样表头名称与顺序的n行n列矩阵，每一行分别存储每一种规格型号对应的各子项数据；在catia中通过知识工程-设计表将catia软件设计表矩阵中的列与excel对应表头名称的列一一关联，并将规格型号作为可选择输入项；通过选取、输入不同的规格型号，实时将其对应的excel参数设计表的子项数据同步到catia的矩阵中并自动按excel返回的数据对零部件的尺寸进行更新。
41.本发明的实施例2:以水利水电用金属闸门所用部件为应用对象，具体实施过程如下：
42.金属闸门的结构如图5所示，闸门从上到下依次设有主梁1，次梁2和底主梁4，两侧安装边梁3，在边梁3上下两端均安装反向弹性滑块5，在主梁1与底主梁4上安装侧轮6，在边梁3中间还设置隔板7，在底主梁下方安装底次梁8，闸门上方设有定位轴9，吊耳板10和顶座板11，这些部件包括标准部件和装配部件，其中标准部件包括：次梁2、底次梁8，次梁2为工字钢，底次梁8为槽钢。
43.装配部件包括：反向弹性滑块5、侧轮6。
44.常规绘制其他部件为：主梁1、边梁3、底主梁4、隔板7、定位轴9、吊耳板10、顶座板11。
45.实施过程具体包括以下步骤：
46.步骤1：创建底次梁8槽钢部件模型：在catia软件草图中绘制标准部件典型剖面图，工字钢草图主要尺寸参数为h(高度)、b(宽度)、d(腹板厚度)、t(翼缘厚度)、r(转角半径)，通过驱动方程式将标准部件主要驱动尺寸与知识工程中的参数一一定义函数关系；
47.步骤2：创建底次梁8槽钢部件参数设计表：在excel软件中建立标准部件规格与主要驱动尺寸间关系的参数设计表，在catia软件“关系”中建立“设计表”，在设计表的关联配置中，将catia软件的“参数”与excel 软件的“参数”建立对应关系；
48.步骤3：创建次梁2的部件模型；重复步骤1和2，完成标准部件模型和参数设计表；
49.步骤4：从装配部件库中选出反向弹性滑块5；创建一个excel装配参数设计表，根据产品图集中的尺寸从标准部件库中选出装配部件型号，并将选取的型号输入进装配参数设计表，在catia中通过在“关系
”‑“
规则”中编程读取excel中输入部件的型号并对模型激
活状态进行规则定义；
50.步骤5：从装配部件库中选出侧轮6；重复步骤4，完成装配部件模型和参数设计表；
51.步骤6：将所有创建的标准部件：次梁2、底次梁8和装配部件：反向弹性滑块5、侧轮6进行模型的总装，加上绘制的其他零件，完成装配。利用全新的三维模型，可快速求得闸门重心、闸门重量、闸门平面三视图及轴测图。
52.本发明的实施例3:以水利水电用金属拦污栅所用部件为应用对象，具体实施过程如下：
53.拦污栅主要部件包括主梁21，主梁21连接两侧的边梁22，在拦污栅上设置纵向角钢23用于加固，在边梁22上安装钢滑块24，拦污栅上通过栅条支撑板26安装栅条25。其中标准部件包括：主梁21工字钢、边梁22工字钢、纵向角钢23角钢。
54.装配部件包括：钢滑块24。
55.栅条25和栅条支撑板26通过catia常规方式绘制。
56.步骤1：创建主梁21部件模型：在catia软件草图中绘制标准部件典型剖面图，通过驱动方程式将标准部件主要驱动尺寸与知识工程中的参数一一定义函数关系；
57.步骤2：创建主梁21部件参数设计表：在excel软件中建立标准部件规格与主要驱动尺寸间关系的参数设计表，在catia软件“关系”中建立“设计表”，在设计表的关联配置中，将catia软件的“参数”与excel软件的“参数”建立对应关系；
58.步骤3：依次创建边梁22和纵向角钢23的部件模型；重复步骤1和2，完成其他标准部件模型和参数设计表；
59.步骤4：从装配部件库中选出钢滑块24：创建一个excel装配参数设计表，根据产品图集中的尺寸从标准部件库中选出装配部件型号，并将选取的型号输入进装配参数设计表，在catia中通过在“关系
”‑“
规则”中编程读取excel中输入部件的型号并对模型激活状态进行规则定义；
60.步骤5：将所有创建的标准部件：主梁21、边梁22和纵向角钢23和装配部件：钢滑块24进行模型的总装，加上绘制的栅条25和栅条支撑板26，完成装配。