论CATIA在产品设计中的运用

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申请。因模型之间的互联特性先期设计成果可直接应用于后期设计工作。实现前期和后期设计同参互补。

1.4  实用性强，涵盖面广

CATIA覆盖于整个产品设计过程。从最初设计概念到最终产品成型CATIA全程参与并提供精准参数作用于二维、三维设计层面，同时发挥软件高度集成化的优势将零件设计、有限元分析及运动仿真、装配设计和工程制图有机结合。为设计过程提供严密的全程无纸化运行环境。

2  CATIA的操作模块及相关功能

CATIA设计功能十分强大，系统包含了多项实用于不同类型及不同设计阶段需求的多个功能模块。主要有以下几种：

（1）创成式工程制图（GDR CATIA），此功能利用三维零件模型和装配体生成与之对应的工程图。

（2）交互式工程制图（IDI），交互式制图模块能直观、高效的，开展产品的二维设计。

（3）曲面和线造型设计 （WSF），在产品设计初期通过草图设计面命令绘制图形线条或曲面元素，作为产品设计的基础。

（4） 创成式外型设计（GSD CATIA），于产品外形设计中利用线框与多个曲面特征相结合，设计复杂的曲面外形。

（5）创成式零件结构分析（GRS CATIA），它可以为设计者提供有限元分析和预校验。

（6）产品设計渲染（RTI CATIA），通过对设计模型赋予不同材质便于设计者对模型实际形态的观察和质感把握，是一种写实手法。

（7）运动结构模拟（KIN），通过自动转换装配约束条件或通过调用系统关节连接方式而生成关节连接，对各种规模的电子样机结构进行定义。

（8）空间分析（SPA CATIA），运用于电子样机的断面分析和干涉检查、验证3D形态的几何参数。

（9）知识工程顾问（KWA CATIA）实现设计全过程的隐式状态向显式状态的转化。

（10）目标管理器（COM CATIA），为产品设计达成统一工作界面环境而服务。

3  CATIA的主要应用表现

3.1  航天航空工业

源于航天航空工业的CATIA，凭其先进的设计技术可靠的设计精度高效的设计特性被航天航空工业完全认可而极力推广使用。例如CATIA虚拟原型机的开发包括波音737/777、阵风战斗机、Global Express公务机、以及Darkstar 无人驾驶侦察机。

3.2  汽车工业

CATIA凭借其出色设计表现已成为汽车工业设计领域的行业标准，世界前20名的汽车企业已有18家采用CATIA作为其核心设计软件。CATIA软件以其独到的开发思维全程数字化精准设计理念为各类车型的设计制造提供终极的解决方案技术依托。

3.3  造船工业

CATIA以一贯的技术优势深入运用于造船工业设计方面。为船体结构设计、船舱结构及及载重优化设计提供先进的技术支持，已被众多船舶制造企业广为认可。

3.4  加工和装配

产品从概念设计到制造成型要经历一个复杂且精细的过程，高效先进的设计软件的选用可事半功倍。擅长为棱柱和工具零件作二维三维关联、设计分析的CATIA软件，可保证产品高速生产和组装精密。

3.5  电子电器

CATIA于电子电器行业的设计运用很大成分得益于其快速、方便的操作性能和高品质的实时渲染技术。经CATIA软件设计制造的电器产品不仅外观新颖而且质感上层。诸如，PC、移动通讯工具、厨电设备、各种智能电子设备大部分都是CATIA设计成果。得利于快速、真实的实时渲染技术可使生产企业在产品为上市前即可参与预售宣传展示，实现预先经济效益。

4  CATIA实例设计-活塞模型

本例以绘制汽车活塞实体为说明，包含整个部件的模型建造流程及CATIA相关操作命令（草图、拉伸实体、拉伸凹槽、旋转槽、倒圆角）的使用。

（1）绘制步骤

1）新建一个part文件命名1.1

2）调用草图命令，以XY平面为操作台进入草图设计，调用两点圆命令以坐标原点为圆心绘制圆，约束直径107.5 mm。

3）退出草图窗口返回零件设计界面，调用拉  伸实体命令以草图为轮廓，向上拉伸102.4 mm。如图4。

4）再次进入草图设计界面，以1.1.1所绘圆柱上表面为操作点，调用两点圆命令绘制直径为57.5的圆，圆心至横轴距离6 mm，纵轴距离1.5 mm。如图5。

5）调用拉伸凹槽命令对上步轮廓向下拉伸22.4 mm，再以倒圆角命令于凹槽底部边线倒半径为13 mm的圆角。再次进入草图于圆柱下端面创建直径为10 mm的圆，以拉伸凹槽命令拉伸轮廓66 mm。如图6。

6）调用边线圆角命令于凹槽底部边线倒半径14 mm，以ZY平面为设计平面调用连续轮廓命令绘制关于纵轴对此的草图7。

7）拉伸上步草图轮廓成实体在ZX平面建立圆心在纵轴上直径为35 mm的圆，用拉伸凹槽命令，建成实体。并在yz面以镜像命令建立草图8。

8）以旋转槽命令将1.1.6轮廓按中心轴旋转360度生成实体，在zx平面建立封闭轮廓草图9。

9）調用旋转槽命令将草图1.1.7轮廓旋转360度建立旋转槽，在ZX平面建立凹槽草图并以凹槽命令生成实体，模型建成。如图10。

通过实例可知CATIA不仅操作界面简洁、操作命令清晰方便、交互人性、设计结构树规律有序，而且混合设计功能强大，操作非常流畅便捷。在实用产品设计中认可度相当高。

5  结语

由法国达索系统公司开发的CATIA软件是一套集成系统应用设计软件它涵盖产品设计各个方面，实用于平面二维、三维立体草图创建及实体造型，不仅适宜普通机械产品零部件设计也能很好的用于复杂的空间曲面造型设计以及知识工程，有限元分析、逆向开发、运动仿真等等产品设计的全过程。CATIA在产品设计领域的广泛使用极大的缩短了设计过程，加速了成品制造效率，降低企业开发成本促进制造工业向“高精尖”方向飞速发展。

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