基于CATIA导向件的参数化设计.docx
《基于CATIA导向件的参数化设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于CATIA导向件的参数化设计.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于CATIA导向件的参数化设计
.
xxx大学
毕业论文（设计）
论文题目基于CATIA下导向件的参数化设计
姓名xxx学号xxxxx
院系xxxxxxx专业xxxxxxxxx
指导教师xxxxxx职称xxx
中国·合肥
目录
摘要：
3
第一章绪论4
1.1课题来源及意义4
1.2毕业论文的想要达到的目的4
第二章导向件的概述4
2.1导向件的基本概念4
2.2导向件的组成4
2.2.1钻套5
2.2.2镗套5
2.2.3衬套5
2.2.4钻套、镗套螺钉5
第三章CATIA的概述5
3.1CATIAT简介6
3.1.2产品及服务6
3.1.3核心技术6
3.1.4功能和模块7
第四章参数化设计8
4.1参数化设计概述8
2应用8
第五章导向件的三维实体建模8
5.1三维实体建模过程8
5.2零件建模11
第六章零件库19
6.1零件库的定义19
6.2零件库的意义何在19
6.3主要的零件库产品介绍19
6.4零件库的建立21
结论25
致谢26
参考文献27
Abstract28
基于CATIA导向件的参数化设计
作者：
xxx指导老师：
xxx
xxxx大学11机械设计制造及其自动化合肥230036
下载须知：
本文档是独立自主完成的毕业设计，只可用于学习交流，不可用于商业活动。
另外，有需要电子档的同学可以加我2353118036，我保留着毕设的全套资料，旨在互相帮助，共同进步，建设社会主义和谐社会。
摘要：
导向件是机床夹具的重要组成部分，夹具的设计制造在整个制造生产开始工作中占有十分重要的地位，它的设计与制造质量对保证产品质量的影响具有决定性地位。
用方法开品时，零件设计模型的建立速度是决定整个产品开发效率的关键。
本文介绍了在CATIA环境下机床夹具导向件的参数化设计及常见导向件零件库的建立方法。
着重描述导向件的绘制，建模过程。
设计过程中，设计人员往往会遇到许多标准件，这就需要建立零件库来方便调用，不需要设计这费时地去逐个设计，可以通过改变有关参数或者从库中直接调用零件，就可达到设计要求，缩短设计周期、减少重复工作、大幅提高设计效率和工作质量。
关键词：
参数化设计，模型的建立，CATIA，导向件，零件库
第一章绪论
1.1课题来源及意义
不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。
夹具对加工质量、生产率和产品成本都有直接的影响。
花费在夹具设计和制造的时间不论在改进现有产品或者开发新产品中，在生产周期中都占有比较大的比重。
工艺装备的设计、制造、使用和管理，体现着一个企业的工艺技术水平，夹具设计制造又是制造环境中生产准备时间和加工成本的重要因素，工装设计水平的高低，很大程度上反映出企业制造能力的高低。
产品更新时往往需要重新设计相应的夹具，加上传统的设计模式，即夹具设计在产品和工艺设计之后进行，造成夹具设计制造周期长，成本高。
严重影响了新产品的研制周期，减弱了企业在产品开发中的竞争能力。
在当今激烈的市场竞争中，如何应用CAITA这一先进工具和手段服务于夹具的设计制造，实现产品的高质量、低成本、短生命周期，以满足日趋激烈的市场竞争是摆在我们面前的重要问题。
本课题提出经过了大量的市场调研，力图提高夹具的设计与制造的效率和质量，缩短制造周期，降低生产成本，进一步适应企业的需求。
1.2毕业论文的想要达到的目的
毕业论文主要想通过此次设计实现对导向件的三维实体建模及参数化设计，建立导向件的零件库，从而缩短设计周期、减少重复工作、大幅提高设计效率和工作质量。
另一方面，加强对夹具方面的知识融会贯通，解决设计中的难题。
第二章导向件的概述
2.1导向件的基本概念
导向件是在机床夹具上，起引导作用的一类零部件。
也是机机械制造过程中最常用的一种工艺装备，它直接影响机械加工的质生产效率和成本，因此导向件在机械制造中占有很重要的地位。
2.2导向件的组成
导向件的组成包括钻套、镗套、衬套、钻套、镗套螺钉等
2.2.1钻套
钻套是安装在钻模板或夹具体上，其作用是用来确定工件上被加工孔的位置，引导刀具进行加工，并提高刀具在加工过程中的刚性和防止加工中的振动。
钻套的作用,主要是用来确定钻头、扩孔钻、铰刀等定尺寸刀具的轴线位置,钻套的结构和尺寸已经标准化。
根据使用特点，钻套具有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种型式。
而且采用“光盈配合”把钻套镶入钻模板上。
钻套的意义在于他可以定位和引导刀具进行加工，从而提高加工的精度。
2.2.2镗套
镗套外形尺寸小、结构紧凑、制造简单，易保证镗套中心位置的准确，因与镗杆之间有摩擦，主要用于低俗加工。
镗套的主要作用用来引导镗杆。
镗套可以分为镗套、回转导套
2.2.3衬套
IKO微小型直线衬套轴承是边与轴进行转动，接触边朝轴的方向进行无限直线运动，且轴径尺寸为3~5mm的极小型直线运动导向机。
特点为：
低摩擦阻抗：
钢珠可因保持器的正确导向，以极小的摩擦阻抗进行稳定的直线运动
不锈钢制：
亦提供不锈钢系列，适合耐蚀性需求的用途
精巧的设计：
尺寸极小，可设计于精巧的机械/设备中
丰富的变化：
除了标准型外，还有系列化的高刚性长型，可依照用途选择.
起衬垫作用的环套在阀门应用领域，衬套在阀盖之内，一般使用聚四氟乙烯或者石墨等耐腐材料，用于密封作用。
可分为钻套用衬套、镗套用衬套
2.2.4钻套、镗套螺钉
机床夹具常用零件之一。
第三章CATIA的概述
3.1CATIAT简介
CATIA是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。
作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。
3.1.2产品及服务
模块化的CATIA系列产品提供产品的风格和外型设计、机械设计、设备与系统工程、管理数字样机、机械加工、分析和模拟。
CATIA产品基于开放式可扩展的V5架构。
通过使企业能够重用产品设计知识，缩短开发周期，CATIA解决方案加快企业对市场的需求的反应。
自1999年以来，市场上广泛采用它的数字样机流程，从而使之成为世界上最常用的产品开发系统。
CATIA系列产品在八大领域里提供3D设计和模拟解决方案：
汽车、航空航天、船舶制造、厂房设计、建筑、电力与电子、消费品和通用机械制造。
3.1.3核心技术
CATIA先进的混合建模技术
设计对象的混合建模：
在CATIA的设计环境中，无论是实体还是曲面，做到了真正的交互操作；
变量和参数化混合建模：
在设计时，设计者不必考虑如何参数化设计目标，CATIA提供了变量驱动及后参数化能力。
几何和智能工程混合建模：
对于一个企业，可以将企业多年的经验积累到CATIA的知识库中，用于指导本企业新手，或指导新车型的开发，加速新型号推向市场的时间。
CATIA具有在整个产品周期内的方便的修改能力，尤其是后期修改性
无论是实体建模还是曲面造型，由于CATIA提供了智能化的树结构，用户可方便快捷的对产品进行重复修改，即使是在设计的最后阶段需要做重大的修改，或者是对原有方案的更新换代，对于CATIA来说，都是非常容易的事。
CATIA所有模块具有全相关性
CATIA的各个模块基于统一的数据平台，因此CATIA的各个模块存在着真正的全相关性，三维模型的修改，能完全体实现二维，模拟分析，模具和数控加工的程序中。
并行工程的设计环境使得设计周期大大缩短
CATIA提供的多模型链接的工作环境及混合建模方式，使得并行工程设计模式已不再是新鲜的概念，总体设计部门只要将基本的结构尺寸发放出去，各分系统的人员便可开始工作，既可协同工作，又不互相牵连；由于模型之间的互相联结性，使得上游设计结果可做为下游的参考，同时，上游对设计的修改能直接影响到下游工作的刷新。
实现真正的并行工程设计环境。
CATIA覆盖了产品开发的整个过程
CATIA提供了完备的设计能力：
从产品的概念设计到最终产品的形成，以其精确可靠的解决方案提供了完整的2D、3D、参数化混合建模及数据管理手段，从单个零件的设计到最终电子样机的建立；同时，作为一个完全集成化的软件系统，CATIA将机械设计，工程分析及仿真，数控加工和CATweb网络应用解决方案有机的结合在一起，为用户提供严密的无纸工作环境，特别是CATIA中的针对汽车、摩托车业的专用模块。
3.1.4功能和模块
曲面设计模块
CATIA拥有强大的曲面设计模块。
1.GenericShapeDesign
简称GSD，创成式造型，非常完整的曲线操作工具和最基础的曲面构造工具，除了可以完成所有曲线操作以外，可以完成拉伸，旋转，扫描，边界填补，桥接，修补碎片，拼接，凸点，裁剪，光顺，投影和高级投影，倒角等功能，连续性最高达到G2，生成封闭片体Volume，完全达到普通三维CAD软件曲面造型功能，比如Pro/E。
完全参数化操作。
2.FreeStyleSurface
简称FSS,自由风格造型，几乎完全非参。
除了包括GSD中的所有功能以外，还可完成诸如曲面控制点（可实现多曲面到整个产品外形同步调整控制点、变形），自由约束边界，去除参数，达到汽车A面标准的曲面桥接、倒角、光顺等功能，所有命令都可以非常轻松的达到G2。
3.AutomotiveClassA
简称ACA，汽车A级曲面，完全非参，此模块提供了强大的曲线曲面编辑功能，和无比强大的一键曲面光顺
功能。
几乎所有命令可达到G3，而且不破坏原有光顺外形。
可实现多曲面甚至整个产品外形的同步曲面操作（控制点拖动，光顺，倒角等）。
4.FreeStyleSketchTracer
简称FST，自由风格草图绘制，可根据产品的三视图或照片描出基本外形曲线。
5.DigitizedShapeEditor
简称DSE，数字曲面编辑器，根据输入的点云数据，进行采样，编辑，裁剪已达到最接近产品外形的要求，可生成高质量的mesh小三角片体。
完全非参。
6.QuickSurfaceReconstruction
简称QSR，快速曲面重构，根据输入的点云数据或者mesh以后的小三角片体，提供各种方式生成曲线，以供曲面造型，完全非参。
7.ShapeSculpter
小三角片体外形编辑，可以对小三角片体进行各种操作，功能几乎强大到与CATIA曲面操作相同，完全非参。
8.AutomotiveBIWFastening
汽车白车身紧固，设计汽车白车身各钣金件之间的焊接方式和焊接几何尺寸。
9.Image&Shape
可以像捏橡皮泥一样拖动，拉伸，扭转产品外形、增加“ImageShape（橡皮泥块）”等方式以达到理想的设计外形。
可以极其快速的完成产品外形概念设计。
1~9包括在Shapedesign&Styling模块中
10.HealingAssistant
一个极其强大的曲面缝补工具，可以将各种破面缺陷自动找出并缝补。
第四章参数化设计
4.1参数化设计概述
参数化设计是RevitBuilding的一个，它分为两个部分：
参数化图元和参数化修改引擎。
RevitBuilding中的图元都是以构件的形式出现，这些构件之间的不同，是通过参数的调整反映出来的，参数保存了图元作为数字化建筑构件的所有信息。
参数化修改引擎提供的参数更改技术使用户对建筑设计或文档部分作的任何改动都可以自动的在其它相关联的部分反映出来，采用智能建筑构件、视图和注释符号，使每一个构件都通过一个变更传播引擎互相关联。
构件的移动、删除和尺寸的改动所引起的参数变化会引起相关构件的参数产生关联的变化，任一视图下所发生的变更都能参数化的、双向的传播到所有视图，以保证所有图纸的一致性，毋须逐一对所有视图进行修改。
从而提高了工作效率和工作质量。
2应用
用方法开发产品时，零件设计模型的建立速度是决定整个产品开发效率的关键。
零件设计初期，零件形状和尺寸有一定模糊性，要在装配验证、性能分析和数控编程之后才能确定。
这就希望零件模型具有易于修改的柔性。
参数化设计方法就是将模型中的定量信息变量化，使之成为任意调整的参数。
对于变量化参数赋予不同数值，就可得到不同大小和形状的零件模型。
在CAD中要实现参数化设计，参数化模型的建立是关键。
参数化模型表示了零件图形的几何约束和工程约束。
几何约束包括结构约束和尺寸约束。
结构约束是指几何元素之间的拓扑约束关系，如平行、垂直、相切、对称等；尺寸约束则是通过尺寸标注表示的约束，如距离尺寸、角度尺寸、半径尺寸等。
工程约束是指尺寸之间的约束关系，通过定义尺寸变量及它们之间在数值上和逻辑上的关系来表示。
第五章导向件的三维实体建模
5.1三维实体建模过程
1这里选用机床夹具手册导向件中的长型固定钻套
2打开CATIAV5R20软件，进入CATIA界面点击开始，进入机械设计，零件设计，进入草图编辑器，按照数据要求画出零件草图如下
3检查每一步的约束是否合理，是否存在过多约束、不合理约束。
然后退出草图界
面，点击“旋转”
，得到下图：
5.2零件建模
其他导向件零件建模过程和5.1过程一致，这里我截取部分展示如下：
固定钻套A型
钻套用衬套
镗套用衬套
钻套螺钉
然后利用CATIA的Formula（公式）功能、DesignTable（设计表）功能和Catalog（目录）功能，进行零件的参数化设计，并建立相应的三维零件库，这里我们还是以长型固定钻套为例对其进行参数化设计。
1首先点击f（x）图标
，打开参数建立对话框。
点击“新类型参数”
，选择“长度”
、“单值”
，输入“D”，“24mm”然后依次输入其他数据，在点击“确定”
，如图
2在依次对这些参数对应的约束进行关联处理，在草图界面，双击约束——右击——选择“编辑公式”，打开“公式编辑器”，选择“参数——长度——L0”，进行参数关联。
同理长型固定钻套的其他数据进行参数关联。
约束边的f（x）表示关联成功，结构树会出现图示如下：
3创建设计表，使用当前值创建设计表，将所有数据插入
4最后将表格填入Excel表中，得到设计表，注意Excel表中第一列插入PartNumber列，并给定该列的序列号。
选择每组都会得到对应数据的零件
根据如上所述的方法，其他导向件参数化设计大致相同，这里就不赘述。
第六章零件库
6.1零件库的定义
零件库是为三维CAD软件提供零部件模型的插件，可以帮助工程师快速创建标准件和常用件模型。
按种类分为紧固件（如螺钉、螺母、螺柱和螺栓、垫圈和档圈、销和键、铆钉和焊钉）、轴承、密封件、润滑件、电动机、液压缸、法兰、管接头等。
6.2零件库的意义何在
在产品开发过程中零件库能节省大量的设计成本，如果没有标准件和常用件的三维模型库，工程师将花费大量的时间在简单的重复建模工作上，造成设计资源的浪费。
以一个轴承模型为例：
工程师通常需要2个小时才能建立一个合格的模型，而从零件库中选用，只需要1分钟。
6.3主要的零件库产品介绍
世界3大零件库
Traceparts零件库
Traceparts拥有全球最大使用最广泛的数字3D零件库,1亿多个3D数字零件模型,支持CATIA,SolidWorksandSpatial,AutoCAD,Inventor,MechanicalDesktop,Pro/ENGINEER）,GOOGLE（SketchUp）,KOMPAS3D,TopSolid,Unigraphics,SolidEdge等主流3D建模软件格式.所有的零件库模型开放免费下载
拥有各国标准零件库
GB国标库,DIN德国工业标准库,ISO国际标准化组织,ANSIASMEASTM美国国家标准库,UNI意大利标准库,JIS日本标准库.
数百家制造商零件库
如西门子,施耐德,研华,FAG,NSK,空中客车,米其林,ABB,阿尔斯通,SKF等数百家知名制造商零件库
各行业零件库
机械系统和通用部件,液压系统和通用部件,制造工程,能量和热传导工程,电气工程,电子元件,信息技术,办公设备,新能源,图像处理,道路和车辆,飞机和航天器,原料处理设备,货物包装和调运,农业,食品技术,采矿,石油及相关设备,冶金,橡胶和塑料,建筑和建筑物,工木工程,计量和测量,文娱和体育等行业库.
Cadenas零件库
德国CADENAS公司推出的“零件库”分为两个产品序列，即在线版和离线版，在线版的中国（简体中文）主站已于2010年上线，名为LinkAblePARTcommunity，是CADENAS与国内的翎瑞鸿翔公司共同开发的，新用户可以通过XX等搜索引擎搜索“LinkAblePARTcommunity”访问并登录，这个网站囊括了ISO/EN/DIN/GB/JIS等主要的标准件外，还包括数百家国内外厂商的产品模型，如国内用户所熟知的工业电气ABB，魏德米勒，施耐德等等，轴承行业的FAG/NSK/WD/NTN等等，FA自动化的MISUMI，气动的SMC/FESTO/AIRTAC亚德客等等，以及液压行业的AHP等，三维模型达数百万个规格。
全部模型数据可被访客免费注册后，免费使用，其提供的众多主流CAD原始数据接口包括：
Pro/E（Creo），SolidWorks，UGSNX，SolidEdge,Inventor,CATIA，AutoCAD等等，此外提供的STEP,STL,IGES,SAT等中间格式接口满足访客的不同需求。
而其离线解决方案名为PARTsolutions，其不仅为CAD系统提供上述零部件数据资源外，更提供更广泛的ERP/PDM接口，实现与主流PLM系统的紧密集成，如SAP,Windchill,Intralink,Enovla,Vault,Teamcenter,Smarteam等等。
PARTsolutions可将其上游ERP系统中的物料信息与模型信息实现对接，并经CAD系统导入PDM，从而打通企业的整个PLM流程，将饱含产品全寿命周期的几何与非几何信息贯穿始终，并在不经意间解决了常见的“一物多码”现象。
到目前为止，CADENAS及其在华服务商翎瑞鸿翔提供的PLM辅助解决方案赢得西门子、空客、戴姆勒、依维柯、大众、MAN、博世、中国北车、中国南车在内的众多工业巨头的青睐。
经过近20年的发展，CADENAS凭借着其技术优势，迅速打入了欧洲和美国市场。
目前CADENAS已发放超过200万个软件许可证，拥有全球员工300人，年度营业额迅猛增长，同时CADENAS的中国步伐也在逐步推进，其PLM解决方案目前拥有第一家认证服务商和授权经销商。
StrackNorma模具标准件库
StrackNorma提供注塑模具和冲压模具标准件。
使用标准件完成的部件在设计、计算和分类上都更容易一些。
在这个系统里有超过30,000个完整的模架和40,000个标准零件可用于高效的注塑模具设计。
W&b{%@:
|a_N-\.[
此外还有专门用于冲压成型模具的标准件。
所有用于冲压和成型模具的标准件都包含在STRACK分类里面。
这个分类清晰的系统有超过20,000完整模架，30,000个可用标准件和齐全的其他附件.
国内的零件库
6.4零件库的建立
打开catia新建CatalogDocument文件，添加零件系列，选择所画的所有零件图一一添加上去,将得到所有零件集合的零件库，然后右键编辑章节下的小项的定义即可改名，如下图所示：
在分别点开每个零件图，就可以得到每个零件参数化设计图，如下：
固定钻套A型（GB22-80）
长型固定钻套
钻套用衬套（GB2263-80）
镗套用衬套（GB2267-80）
钻套螺钉（GB2268-80）
其他零件库的建立方法与这里一样，这里就不过多举例。
结论
通过这几个月的学习，我已经掌握了CATIA软件的一些基本命令操作，能够独立完成导向件的参数化设计及零件库的工作。
期间虽然遇到了很多困难，问题，但在老师的指导下，同学的帮助中，最终还是解决了，我深深地体会到了做任何事都不是一蹴而就的，坚持是成功的基石。
本次毕业设计我完成了CATIA下的导向件参数化设计，CATIA的强大建模功能给设计带工作带来了很大的方便，可以看到参数化设计大大提高了模型的生成和修改速度，零件库的建成带来了很便捷的体验，其优越性、效率显著，在很多方便都具有较大的应用价值。
致谢
在本次论文设计过程，老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节细心指导，使我得以最终完成毕业论文设计。
同时室友耐心的帮助，解决了很多小问题，使得毕业设计能顺利的完成。
最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢！
参考文献
【1】江洪要，仲兴等.CATIAV5基础培训教程机械工业出版社2005.11
【2】孙恒，陈作模.机械原理.北京高等教育出版社.2001
【3】马铁林，刘海桥从零开始CATIA[M].人民邮电出版社.2004
【4】宁贵欣.CATIA.V5造型设计实例教程[M]..清华大学出版社.2004
【5】李益民等.机械设计制造工艺设计简明手册.机械工业出版社.2005.7
【6】彭春雷，吴雪飞.基于CATIA下零件库的建立.机械研究与应用
【7】曹岩，曹现刚CATIA V5R12产品设计实例精讲北京：
机械工业出版社，
2005.4
【8】吴宗泽，罗圣国．机械设计课程设计手册[M].北京高等教育出版社,2006.
【9】王光斗.机床夹具设计手册 .第3版.上海科学技术出版社，2008
【10】Chang,G.S.,Hwnang,J.S.,Chenon,S.U.,2006.AutomaticGenerationofParametricModels.ProceedingsoftheKoreanSocietyofCAD/CAM,p.567-575
TitleParametricdesignofsupportpartsbasedonCATIA
Abstract
Guideisanimportantpartofmachinetoolfixture,thefixturedesignmanufacturingplaysaveryimportantroleinthewholemanufacturingbegantowork,itsdesignandmanufacturingqualitytoensureproductqualityhasadecisiveposition. Whenusingthemethodtodeveloptheproduct,thespeedofthedesignmodelisthekeytothewholeproductdevelopmentefficiency..
Inthispaper,theparametricdesignofthefixtureguidepartsinCATIAenv
升级会员 