CATIA作為當前一種主流的CAD三維設計軟件，廣泛應用于航空、汽車、船舶及其他制造業。它之所以如此多地受到越來越多企業的青睞，除了其所具備的強大的三維建模功能外，很大程度上由于其提供給用戶的友好的二次開發接口，用戶可以根據自己的需求開發出自身需要的界面，以及建立隨時可以調用的模型庫，方便設計者進行設計。在當前競爭日益加劇的形勢下，誰先推出新的符合大眾需求的產品，誰就占據了商機。對于設計者來說，從產品概念設計到產品的批量生產的過程中，經歷了不斷的設計、測試、更改;再設計、再測試、再更改的過程。而這種更改經常只是一些小的方面的更正，例如尺寸上的稍加改動，而總的產品外形是不變的，如果重復性地做這種更改，會帶來設計時間上的浪費。為了減少這種時間上的浪費，提高設計效率，同時節約投入上的成本，對于一些標準件、常用件以及企業的一些同類型、尺寸不同的產品，有必要將其參數化，建立相應的零部件庫，待到需要時，只需從庫中調出所需的參數化零件，或者在定制的界面中輸入用戶所需的參數，就可以快速在CATIA環境中生成模型，這樣很大程度上縮短了建模時間，提高了建模效率，而且方便了模型的更改。

　　基于當前為了提高建模效率，降低重復性建模次數的要求，本文討論了關于CATIA中建立參數化零件庫的方法，以及它們相應的建立步驟。

　　一、CATIA中建立零件庫的方法簡介

　　作為一款成熟的CAD軟件，CATIA擁有強大的建模功能，友好的界面，同時它也嵌入了裝配建模時所需的一些標準件，如螺栓、螺母和墊圈等的參數化標準件庫。但這些都不能滿足不同企業生產過程中的要求，因為這些自帶的標準件是CATIA軟件開發公司根據通用零件標準建立的，不具備特殊性。一般的企業都有自己的一些常用件，這些常用件又是設計過程中經常用到的，并且很多情況下這些零件是同類不同尺寸，若反復建立這些模型，會導致時間上的浪費，因此CATIA提供了參數化零件庫的二次開發功能。

　　目前，在CATIA中建立參數化零件庫的方法主要有以下兩種：①運用CATIA軟件本身自帶的智能工程模塊建立零部件庫;②運用編程的方式建立參數化零件庫。第二種方法需要用戶具備一定的計算機編程方面的知識，使用的方法可分為進程內和進程外的編程。進程內的開發主要是使用宏命令錄制或編寫，使用到的語言有VBScript、CATScript和VBA;進程外的主要是運用VB和VC作為開發軟件，通過駕馭CATIA專門的外部接口進行通訊建庫。

　　1. 運用知識工程模塊建庫

　　利用CATIA的知識工程模塊，可以快速簡便地設計出用戶所需的參數化零部件庫。建庫的過程中主要用到的是CATIA知識模塊中的FORMULAR功能、DESIGN TABLE功能，以及CATALOG功能。這種方法建庫的思想是提取模型的特征參數，并將它們制成數據表格，以EXCEL或TXT的形式保存下來，用表格內的參數驅動CATIA自動建模。用這種方法建庫可以很輕松地刪除或是添加用戶所需要的模型參數，若想生成新的同類模型，只需向表格中加入新的數據即可。并且用這種方法建庫的過程中還可以運用該模塊中的規則(rule)和檢查(check)等功能將一些設計者總結出來的經驗，或是設計要求添加進來，以提高設計效率，豐富我們所建的庫。

　　使用該方法需要注意的是：零件庫所提取的特征參數是一些重要的尺寸，這些尺寸能夠反應模型的構造，尺寸的提取是通過草圖中的約束實現的。最終，通過表格驅動這些約束尺寸實現建模。

　　在運用這種方法建庫之前，先要對其環境進行相關的設置，具體有兩種設置，操作如下。

　　第一種設置為：在option對話框中依次打開Tools→Options→General→Parametersand Measure→Knowledge→Parameter Tree View→With Value，直至With Formula。

　　第二種設置為：Tools→Options→Infrastructure→Part Infrastructure→Display→Parameters，選擇Relations。

　　以上這兩種設置的主要目的，是方便在設置完變量和定義了公式后，可以在CATIA結構樹中將其顯示出來。

　　具體建立參數化零件庫步驟為(以C級六角頭螺栓GB5780-2000為例)：①在CATIA環境中建立對象的模型，在此過程中，要注意用尺寸約束那些需要參數化的特征尺寸(如圖1)，以便以后用來直接驅動這些尺寸，快速生成模型。②模型建好后(如圖2)，利用FORMULAR功能，建立用戶自己的變量(如圖3)，這些變量必須是能夠代表所建零件的一些特征尺寸。然后將這些變量賦給零件相對應的實體尺寸上，或通過編輯公式，來實現對應的關系。這樣做的目的是使用戶建立的變量與實體尺寸間建立關聯，以后通過修改這些用戶變量，就可生成形狀相同、尺寸不同的零件。③建表。用DESIGN TABLE功能建立表格(如圖4)，表格中的參數變量就是上一步操作當中定義的用戶變量(也可以從外部調用一個已經存在的表格，調用時會自動將字段名相同的字段對應起來)，表格中輸入的數據是用戶需要的，或是根據國家標準得來。本例的螺栓相關數據可查機械設計手冊得到。④入庫。運用CATALOG功能建立零件的庫(如圖5)，以備需要時隨時調用。調用時，用戶只需選擇自己需要的尺寸，對其進行鼠標雙擊，就可快速的生成模型。

　　知識工程模塊建庫的方法完全基于CATIA，由于知識工程模塊本身是CATIA的內部模塊，因此開發起來很方便，調用時的響應速度也較快，同時也能夠根據用戶需要，只需增減表格中的數據，就能很方便地擴充庫。但用這種方式開發的零件庫也有其不足之處：數據冗余大，需將大量的數據存儲在表格中。當模型較大時，數據就會增多，占用大量的資源，且不方便檢索，不像利用VB或VC編程建庫的方式，只需制定出簡潔的界面，用戶輸入數據就能直接生成模型。

　　2.運用編程方式建庫

　　運用編程方式建庫就能夠消除知識工程模塊建庫方法的弊端，但對用戶的要求更高，用戶需具備一定的計算機編程能力，同時還必須熟練掌握CATIA內部的API函數，這樣才能夠通過接口調用API函數進行編程建模。

　　(1)進程內宏編程。

　　運用CATIA中的宏(macro)進行二次開發是編程開發中最簡易的開發方式，用戶只需了解有關CATIA的API就可以進行編程開發。并且用戶還可以通過錄制宏的方式，更加簡便地進行開發。

　　具體方式是：在建模之前點擊CATIA中“Tools”下的“宏(Macro)”菜單，開始宏的錄制。之后，系統將出現錄制結束的按鈕，模型建完后，關閉此圖標按鈕。操作者此時只要打開宏對其進行編輯，修改其中的主要參數，然后運行，就可以生成不同的模型。用戶還可以通過定制(customize)將編寫或錄制的宏命令加入到工具條上，并將其關聯一個圖標。當想要生成模型時，只需點擊工具條中定制的宏圖標，就可以快速生成模型。

　　該方法雖然相對比較簡單，但靈活性較差，與CATIA結合在一起，只有當CATIA運行時才能進行相應的操作，并且參數修改起來不太方便。而用進程外的應用軟件VB或VC進行建庫就能很好地解決這些問題，能夠設計出友好的界面，進行人機交互式建模。

　　(2)VB建庫。

　　用VB建庫主要是基于CATIA二次開發中的AUTOMATION技術進行。運用VB建庫的主要思想是：借助VB的開發功能設計出交互式界面，用戶只需在界面中輸入自己設計的參數，就能在CATIA中建立相應的模型。其中，最重要的就是要分析模型的構造，提取出模型的特征參數，然后將這些特征參數以控件的方式添加到VB定制出的界面中，實現人機交互。其流程如下圖6所示。

　　用VB建庫需注意兩點：①要先引用CATIA的對象庫，將CATIA的相關庫文件加入到VB環境中，具體方法是在VB環境中選中“工程→引用”，然后選中里面的所有有關CATIA的庫文件(這對于初學者來說非常必要，以防漏選)，這樣以后才能調用CATIA的對象庫進行編程。②采用Get Object或CreateObject來建立跟CATIA的連接，如果CATIA在當前情況下沒有啟動，就采用CreateObject來啟動CATIA，這是進程外VB跟進程內VBA編程的一個不同點。

　　具體的宏命令為：

　　Dim CATIA As Object

　　On Error Resume Next

　　Set CATIA = GetObject(, “CATIA.Application”) If Err.Number <> 0 Then

　　Set CATIA = CreateObject(“CATIA.Application”) CATIA.Visible = True

　　End If

　　On Error GoTo 0

　　(3)VC建庫。

　　采用VC建立參數化零件庫，主要就是借助CATIA二次開發工具CAA(Component Application Architecture)、RADE(Rapid Application Development Environment)和不同的API接口程序在VC環境中開發出能夠實現在CATIA中建模的交互式界面。要完成建立參數化零件庫的目的，首先需安裝與CATIA版本相對應的CAA-RADE軟件。其建庫思想總體上與VB相差無幾：通過建立交互式界面，用戶只需跟一系列的界面(對話框)進行對話，就可以生成模型。VC開發的特點在于其能夠開發出跟CATIA無縫連接的界面，能夠定制出具有CATIA風格的工具條、菜單以及對話框。一般情況下，外人很難從CATIA環境中分辨出用戶開發的產品，而VB開發出的界面達不到這種效果。

　　CAA采用面向對象的程序語言，對CAA的開發可看做是對其模塊，架構的擴展，其架構如圖7所示。

　　RADE是一個可視化的開發環境，它以VC為載體，開發工具完全集成在VC++的環境中，并且提供了一個CAA框架程序編譯器。在正式開發之前，用戶需先將CAA-RADE環境引入到VC中，具體做法是：在VC環境中點擊“工具→外接程序管理器”，之后系統會彈出一個界面(如圖8)，在這個選項下，選擇所有開發中要用到的RADE插件。關閉VC重啟后，就完成了RADE環境的嵌入。

　　用VC建庫，首先要做的是界面的開發，即在CATIA中插入菜單、工具條和按鈕等。具體的流程在VC環境中完成：新建工作空間(WorkSpace)→新建框架(Frame)→添加Module→載入必須的API函數(“Locate Prerequisite Workspace”)→插入資源(command、dialog和Pattern)→編譯運行，通過這種方式可完成對工作臺的創建以及對話框的建立等。對于菜單和工具條的創建，則要利用代碼生成，通過調用相應的接口函數“CreateWorkbench()”中的宏來完成。以下就是本文作者在CATIAV5中做的界面(圖9)開發，在機械設計模塊中設計出了Brake Design子模塊，在該子模塊中還設計出了“制動器零件庫”菜單和相應的工具條，并將制動器零部件建模命令按鈕置于工具條之中。

　　用于工具條、菜單以及命令按鈕的添加代碼如下，其中，New Access、SetAccess Child、AddToolbar View和 SetWorkbenchMenu為CATIA API函數：

　　NewAccess(CATCmdContainer,CATCmdContainer1,CA TNewToolBar001Tlb); //建工具條

　　NewAccess(CATCmdStarter,pBrakePrtLib,BrakePrtLib);//建命令按鈕

　　SetAccessChild(CATCmdContainer1,pBrakePrtLib); //將按鈕置于工具條之內

　　AddToolbarView(CATCmdContainer1,1,Right); //設置工具條的位置，將其置于界面的右邊，第二個參數“1”，表示所建的工具條是可見的

　　SetAccessChild(CATCmdWorkbench1,CATCmdContain er1); //將工具條設置為位于所建工作臺(Brake Design)之中

　　NewAccess(CATCmdContainer,pBrakePrtLibMbr,Brake PrtLibMbr); //建立菜單入口

　　NewAccess(CATCmdContainer,pBrakePrtLibMnu,Brake PrtLibMnu); //建立系統菜單入口

　　SetAccessChild(pBrakePrtLibMbr,pBrakePrtLibMnu) //設定pBrakePrtLibMnu為pBrakePrtLibMbr的子對象

　　NewAccess(CATCmdStarter,pBrakePrtLibM,BrakePrtLibM); //建立菜單命令按鈕

　　SetAccessChild(pBrakePrtLibMnu,pBrakePrtLibM); //設置命令按鈕為菜單入口pBrakePrtLibMnu的子對象

　　SetWorkbenchMenu(CATCmdWorkbench1,pBrakePrtLibMbr);//設置菜單按鈕為工作臺BrakeDesign的子對象

　　以上代碼是在所開發的模塊(module)My Workbench中的“My Workbench.h”中完成的，其中My Workbench即為本文新開發的子模塊Brake Design所在module。對于有關資源(圖標和標題等)的定義，則在文件My Workbench.CATNls和MyWorkbench.CATRsc中分別定義。

　　在MyWorkbench.CATNls中，主要定義相關的標題資源：

　　MyWorkbench.Title=”Brake Design”;//設置新建工作臺標題為Brake Design

　　CATNewToolBar001Tlb.Title=”制動器零件庫”;//設置新建工具條標題

　　BrakePrtLibMnu.Title=”制動器零件庫”;//設置新建菜單標題

　　在MyWorkbench.CATRsc中，主要定義工作臺相關的圖標，路徑等資源：

　　MyWorkbench.Category=”MechanicalDesign”;//設置新建工作臺路徑位于MechanicalDesign之下

　　MyWorkbench.Icon.NormalPnl =”I_Brake”;// Icons for the Welcome window 64x64

　　My Workbench.Icon.NormalCtx =“I_Brake32”;// Icons for the Start menu 32x32

　　My Workbench.Icon.NormalRep=“I_Brake24”;//Icons for the workbench toolbar 24x24

　　其中I_Brake、I_Brake32和I_Brake24分別為圖標資源的名稱，它們一般存放在工程目錄“CNext esourcesgraphicicons ormal”之下，圖片格式一般為bmp格式。

　　運用VC建立參數化零件庫是當前對CATIA做的最高級的開發方式，建立的庫能夠很好地與CATIA融合到一起。但此種方式對開發者的要求很高，初學者要熟悉CAA的基本知識，以及它所提供的函數，因此入門較之前面提到的方法要難。

　　二、結論

　　CATIA作為一款參數化的設計軟件，其優點主要體現在它具備用于客戶化的接口，使得越來越多的企業能夠根據自身的需求對其進行二次開發，以開發出符合本企業所需要的模塊。對于本文所描述的建立參數化零件庫的方法，已有些企業做過，相信隨著人們對CATIA的進一步認識，對其建庫的需求將會日益加大。