随着机械制造自动化的不断发展,各企业需要的三维模型种类繁多、形状复杂且被反复利用。企业都有自己的零件库,但是多数都是依赖于CAD软件自带的标准零件库,该标准零件库更新性差、没有针对性、实用性差、调用较复杂。针对以上问题,文中利用CAD/CAM软件开发的参数化建模功能。通过该功能可以设计具有用户特性的零件库,以便于满足不同需求和指导机械零件的生产。三维参数化建模是机械工作的基础比二维更能体现零件的特性,满足不同客户个性化的特征。将CATIA建好的模型导出Excle表,表内包含模型的几何参数及附带加工信息,便于改变参数来丰富自己的模型库和指导机械零件的加工。CATIA标准零件库的开发大幅提高了零件调用的效率、装备的准确性和生产效率。
1 用CATIA对机械零件参数化建模
大多数三维软件的参数化建模需要通过软件的接口编程实现,进行编程对操作人员的技术水平要求较高。CATIA V5为用户提供了可视化的操作工具在可视化的操作环境下可以轻松的完成三维的参数化建模。CATIA的参数化建模功能就是在三维机械模型创建的过程中对其几何尺寸进行参数化,通过改变参数(如模型长度、宽度以及拉伸高度等)来控制模型的目的,其中的关键就是参数、公式、表格、特征驱动图形。以用于航空零件的HB-7208沉头螺钉为例。
图1 HB一7208沉头螺钉
以CATIA内部的系统参数为基础来创建不同的零件模型。根据不同的要求选择了螺钉的不同参数,然后再用公式对螺钉参数进行约束。公式是自定义参数和系统参数的桥梁,当改变螺钉参数的大小时就会通过公式连接系统参数从而驱动改变螺钉的形状。
将一个创建好的“三维机械模型”存放在表格中。这里存放在表格中的是模型本身所附带的参数,而非真正的CATIA模型。通过手动改变、添加表内的数据进而修改螺钉的几何尺寸和添加一个新的螺钉模型。以HB-7208螺钉为例来观察表格中的对应参数。
表1所示是螺钉建模时所涉及的主要参数和一些附带的加工信息(Mass、Material、Finish)来指导螺钉的加工和装配。用户可以根据需求来扩充附带的加工信息。
表1 沉头螺钉的参数化特性
共有设计参数的尺寸、约束和公式尺3种主要类型。尺寸主要用来表示机械零件的形状、大小等;约束的主要功能就是来限制各元素之间的特殊关系,比如垂直相切等。各参数之间存在的加减、乘除等的数学关系就用公式来表示。如图2示的界面就是将CATIA内模拟的参数与表格中的参数关联起来以此来实现通过填写表格来获得更多的模型。Columns所表示的名称是表格中所填写的参数。Parameters下是模型本身具有的参数。操作的时候要一组一组的进行关联,选定要关联的参数点击Associate就是实现的模型参数和表格参数的关联。
图2 模型参数关联表格参数
2 利用VB对CATlA的二次开发
三维机械设计软件的二次开发其实并不容易,而本论文所涉及到的VB对CATIA的二次开发主要是一些简便、易行的操作步骤。通过VB这个桥梁,从数据库中把符合设计要求的三维零件调取到CATIA中进行编辑。最后将VB编写的程序发布成一个软件,利用打开软件的方式进行对三维模型筛选。
在通过编程启动CATIA之前要引用其的库文件。
(1)CATIA V5 GSMInterfaces Object Library;
(2)CATIA V5 InfInterfaces Object Library;
(3)CATIA V5 KnowledgeInterfaces Object Library;
(4)CATIA V5 MecMoldInterfaees Object Library;
(5)CATIA V5 PartInterfaees Object Library;
(6)CATIA V5 SpaceAnalysisInterfaces Object Li—brary 。
以下是通过VB来启动CATIA的程序段:
Dim CATIA As Object
On Error Resume Next
CATIA = GetObject(,”CATIA.Application”)
If Err.Number < > 0 Then
CATIA = CreateObject(”CATIA.Application”)
CATIA.Visible = True
End If
On Error GoTo 0