基于CATIA中core-cavity造型的應(yīng)用

張 崢

（蘇州大學(xué)，江蘇 蘇州 215325）

基于先后赴上海迅利科技有限公司和百得（蘇州）科技有限公司進(jìn)行CATIA培訓(xùn)的機(jī)會，隨后承擔(dān)了企業(yè)CATIA軟件的培訓(xùn)任務(wù)，經(jīng)過與企業(yè)工程師的交流和自己的教學(xué)反思，在CATIA軟件的使用上有了一些心得和想法。

1 CATIA V5應(yīng)用背景

CATIAV5是法國Dassault公司開發(fā)的集CAD/CAE/CAM/PLM一體化的軟件，在世界范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位.CATIA V5從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品的形成，以其精確可靠的解決方案提供了完整的2D、3D參數(shù)化建模、電子樣機(jī)建立及數(shù)據(jù)管理手段，同時(shí)，作為一個(gè)完全集成化的軟件系統(tǒng)，CATIA將機(jī)械設(shè)計(jì)、工程分析仿真、工廠設(shè)計(jì)、數(shù)控加工及CAT web網(wǎng)上解決方案有機(jī)地結(jié)合在一起，為用戶提供了嚴(yán)密的無紙化工作環(huán)境，從而幫助客戶達(dá)到縮短設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本的目的。隨著新的CATIA個(gè)人計(jì)算機(jī)版本（V5）的推出，越來越多的世界級的汽車、航空航天、造船、電子等部門的企業(yè)廣泛地采用了CATIA V5。CATIA V5已經(jīng)逐漸成國內(nèi)外大學(xué)院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生的必修的專業(yè)課，也成為工程技術(shù)人員必備的技能。

2 傳統(tǒng)的實(shí)體造型方法及過程

具有CAD繪圖基礎(chǔ)的人都受到以往繪圖思路的影響，對三維實(shí)體造型往往只追求準(zhǔn)確和快速，因此，初使用CATIA的人通過熟練操作part design命令來設(shè)計(jì)，一般只在一個(gè)body中完成參數(shù)設(shè)計(jì)。如果現(xiàn)在要繪制圖1中的一個(gè)實(shí)體零件，這個(gè)零件是B&D公司電子水平儀的上蓋實(shí)體造型。

圖1 實(shí)體零件圖

這個(gè)實(shí)體造型應(yīng)該是比較簡單的，花很短的時(shí)間就可以畫出來，一般會使用CATIA的都采用通用的步驟（繪制草圖——實(shí)體拉升——切除本體——倒角等命令完成），先做出這個(gè)上蓋的實(shí)體本體，然后在此基礎(chǔ)上做出中間的兩個(gè)buttons部分去除，利用shell命令可得到薄壁件，最后加上兩個(gè)screws和一個(gè)label就可完成實(shí)體造型。整個(gè)實(shí)體造型都在一個(gè)body里完成，參數(shù)設(shè)定之間關(guān)系非常密切。

3 CORE-CAVITY實(shí)體造型方法及過程

采用core-cavity方法實(shí)體造型其實(shí)與模具（tooling）鑄造零件的概念相似，要做出上模(cavity)和下模(core)，通過上下模壓鑄材料最后得出實(shí)體造型,這種方法使用的關(guān)鍵是要熟悉掌握body與body之間的關(guān)系，也就是布爾運(yùn)算。因此這種實(shí)體造型的方法所花時(shí)間比傳統(tǒng)的實(shí)體造型要多很多，而且很麻煩。首先要?jiǎng)?chuàng)建9個(gè)body,分配關(guān)系如下：

這9個(gè)body才用的布爾運(yùn)算如下：

圖2 core-cavity

如圖 2分別做出 materail和 tooling（core和 cavity），我們也可以看出core-cavity的效果圖，最后加上label就能得出實(shí)體造型。

4 兩種方法的比較

傳統(tǒng)的實(shí)體造型方法快速簡單，但隨后若要做修改的話，很容易造成CATIA軟件中參數(shù)運(yùn)算的錯(cuò)誤，特別是里面采用了shell命令甚至是shape模塊里的命令。這是不利于企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的更新和升級，因此，每次所做的數(shù)據(jù)參數(shù)對隨后的產(chǎn)品再次開發(fā)無利用價(jià)值，與可持續(xù)發(fā)展的理念是相悖的。

在CATIA V5的設(shè)計(jì)環(huán)境中，最左側(cè)的當(dāng)前工作文檔的設(shè)計(jì)樹，在設(shè)計(jì)樹上，記錄了產(chǎn)品的所有邏輯信息，同時(shí)將產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的每一步操作都記錄下來。通過CATIA軟件中的樹命令比較，可以看出利用core-cavity方法的步驟繁多，所花時(shí)間是很多的，但這樣卻彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)體造型方法的缺陷，特別是有利于后期的修改，因?yàn)閎ody之間的布爾運(yùn)算相對于shell、shape命令的參數(shù)計(jì)算要簡單，不容易出現(xiàn)參數(shù)計(jì)算出錯(cuò)的現(xiàn)象。此外，還能為模具供應(yīng)商提供有力的數(shù)據(jù)支持，而且文件中的部分?jǐn)?shù)據(jù)參數(shù)還可單獨(dú)取出，用于其他產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，增加了利用率，對于設(shè)計(jì)人員來說是非常有價(jià)值的。由于這種方法的設(shè)計(jì)思路是很清晰的，初級設(shè)計(jì)人員能很容易讀懂它，充分體現(xiàn)了資源共享。雖然簡單的零件不能體現(xiàn)出core-cavity的優(yōu)點(diǎn)，但隨著科技產(chǎn)品的發(fā)展，現(xiàn)在的實(shí)體造型都涉及到參數(shù)化曲面，因此，使用core-cavity的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行part design就是必須的了。

5 結(jié)語

Core-cavity的設(shè)計(jì)理念是非常符合企業(yè)需要，我們應(yīng)該大力提倡這種理念?，F(xiàn)在市場上有很多的CATIA的教材教程，都只是注重軟件命令操作和步驟使用，很少有涉及實(shí)體造型設(shè)計(jì)方法理念的，這其實(shí)是與企業(yè)有所脫節(jié)的，因此，我們要大力加強(qiáng)在這方面的教學(xué)體現(xiàn)，鼓勵(lì)Core-cavity實(shí)體造型方法的使用，使我們的職業(yè)類學(xué)生在掌握CATIA軟件的同時(shí)更能與企業(yè)貼近。

所以，對于教師來說，在教學(xué)過程中不能只僅僅注重教學(xué)內(nèi)容的傳授，還應(yīng)強(qiáng)調(diào)企業(yè)理念，這樣才能是學(xué)生的知識學(xué)用所用，學(xué)以適用。那我們就必須切實(shí)落實(shí)好工學(xué)交替，教師應(yīng)多去企業(yè)走動走動，經(jīng)常與企業(yè)的工程師交流，了解企業(yè)的用人需求和技術(shù)動態(tài)，不斷提升自己，才能更好地為學(xué)生服務(wù)。

[1]王錦，朱宇.無師自通CATIA V5之接觸篇[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[2]王華杰.CATIA模具設(shè)計(jì)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

[3]曾紅江.CATIA V5從入門到精通[M].北京：中國青年出版社，2004.