CATIA作為當(dāng)前一種主流的CAD三維設(shè)計(jì)軟件，廣泛應(yīng)用于航空、汽車、船舶及其他制造業(yè)。它之所以如此多地受到越來越多企業(yè)的青睞，除了其所具備的強(qiáng)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(fā)接口，用戶可以根據(jù)自己的需求開發(fā)出自身需要的界面，以及建立隨時(shí)可以調(diào)用的模型庫，方便設(shè)計(jì)者進(jìn)行設(shè)計(jì)。在當(dāng)前競(jìng)爭日益加劇的形勢(shì)下，誰先推出新的符合大眾需求的產(chǎn)品，誰就占據(jù)了商機(jī)。對(duì)于設(shè)計(jì)者來說，從產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)到產(chǎn)品的批量生產(chǎn)的過程中，經(jīng)歷了不斷的設(shè)計(jì)、測(cè)試、更改;再設(shè)計(jì)、再測(cè)試、再更改的過程。而這種更改經(jīng)常只是一些小的方面的更正，例如尺寸上的稍加改動(dòng)，而總的產(chǎn)品外形是不變的，如果重復(fù)性地做這種更改，會(huì)帶來設(shè)計(jì)時(shí)間上的浪費(fèi)。為了減少這種時(shí)間上的浪費(fèi)，提高設(shè)計(jì)效率，同時(shí)節(jié)約投入上的成本，對(duì)于一些標(biāo)準(zhǔn)件、常用件以及企業(yè)的一些同類型、尺寸不同的產(chǎn)品，有必要將其參數(shù)化，建立相應(yīng)的零部件庫，待到需要時(shí)，只需從庫中調(diào)出所需的參數(shù)化零件，或者在定制的界面中輸入用戶所需的參數(shù)，就可以快速在CATIA環(huán)境中生成模型，這樣很大程度上縮短了建模時(shí)間，提高了建模效率，而且方便了模型的更改。

　　基于當(dāng)前為了提高建模效率，降低重復(fù)性建模次數(shù)的要求，本文討論了關(guān)于CATIA中建立參數(shù)化零件庫的方法，以及它們相應(yīng)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(qiáng)大的建模功能，友好的界面，同時(shí)它也嵌入了裝配建模時(shí)所需的一些標(biāo)準(zhǔn)件，如螺栓、螺母和墊圈等的參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)件庫。但這些都不能滿足不同企業(yè)生產(chǎn)過程中的要求，因?yàn)檫@些自帶的標(biāo)準(zhǔn)件是CATIA軟件開發(fā)公司根據(jù)通用零件標(biāo)準(zhǔn)建立的，不具備特殊性。一般的企業(yè)都有自己的一些常用件，這些常用件又是設(shè)計(jì)過程中經(jīng)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(fù)建立這些模型，會(huì)導(dǎo)致時(shí)間上的浪費(fèi)，因此CATIA提供了參數(shù)化零件庫的二次開發(fā)功能。

　　目前，在CATIA中建立參數(shù)化零件庫的方法主要有以下兩種：①運(yùn)用CATIA軟件本身自帶的智能工程模塊建立零部件庫;②運(yùn)用編程的方式建立參數(shù)化零件庫。第二種方法需要用戶具備一定的計(jì)算機(jī)編程方面的知識(shí)，使用的方法可分為進(jìn)程內(nèi)和進(jìn)程外的編程。進(jìn)程內(nèi)的開發(fā)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(jìn)程外的主要是運(yùn)用VB和VC作為開發(fā)軟件，通過駕馭CATIA專門的外部接口進(jìn)行通訊建庫。

　　1. 運(yùn)用知識(shí)工程模塊建庫

　　利用CATIA的知識(shí)工程模塊，可以快速簡便地設(shè)計(jì)出用戶所需的參數(shù)化零部件庫。建庫的過程中主要用到的是CATIA知識(shí)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(shù)，并將它們制成數(shù)據(jù)表格，以EXCEL或TXT的形式保存下來，用表格內(nèi)的參數(shù)驅(qū)動(dòng)CATIA自動(dòng)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(shù)，若想生成新的同類模型，只需向表格中加入新的數(shù)據(jù)即可。并且用這種方法建庫的過程中還可以運(yùn)用該模塊中的規(guī)則(rule)和檢查(check)等功能將一些設(shè)計(jì)者總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)，或是設(shè)計(jì)要求添加進(jìn)來，以提高設(shè)計(jì)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(shù)是一些重要的尺寸，這些尺寸能夠反應(yīng)模型的構(gòu)造，尺寸的提取是通過草圖中的約束實(shí)現(xiàn)的。最終，通過表格驅(qū)動(dòng)這些約束尺寸實(shí)現(xiàn)建模。

　　在運(yùn)用這種方法建庫之前，先要對(duì)其環(huán)境進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置，具體有兩種設(shè)置，操作如下。

　　第一種設(shè)置為：在option對(duì)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(shè)置為：Tools→Options→Infrastructure→Part Infrastructure→Display→Parameters，選擇Relations。

　　以上這兩種設(shè)置的主要目的，是方便在設(shè)置完變量和定義了公式后，可以在CATIA結(jié)構(gòu)樹中將其顯示出來。

　　具體建立參數(shù)化零件庫步驟為(以C級(jí)六角頭螺栓GB5780-2000為例)：①在CATIA環(huán)境中建立對(duì)象的模型，在此過程中，要注意用尺寸約束那些需要參數(shù)化的特征尺寸(如圖1)，以便以后用來直接驅(qū)動(dòng)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(duì)應(yīng)的實(shí)體尺寸上，或通過編輯公式，來實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的關(guān)系。這樣做的目的是使用戶建立的變量與實(shí)體尺寸間建立關(guān)聯(lián)，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(shù)變量就是上一步操作當(dāng)中定義的用戶變量(也可以從外部調(diào)用一個(gè)已經(jīng)存在的表格，調(diào)用時(shí)會(huì)自動(dòng)將字段名相同的字段對(duì)應(yīng)起來)，表格中輸入的數(shù)據(jù)是用戶需要的，或是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)得來。本例的螺栓相關(guān)數(shù)據(jù)可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得到。④入庫。運(yùn)用CATALOG功能建立零件的庫(如圖5)，以備需要時(shí)隨時(shí)調(diào)用。調(diào)用時(shí)，用戶只需選擇自己需要的尺寸，對(duì)其進(jìn)行鼠標(biāo)雙擊，就可快速的生成模型。

　　知識(shí)工程模塊建庫的方法完全基于CATIA，由于知識(shí)工程模塊本身是CATIA的內(nèi)部模塊，因此開發(fā)起來很方便，調(diào)用時(shí)的響應(yīng)速度也較快，同時(shí)也能夠根據(jù)用戶需要，只需增減表格中的數(shù)據(jù)，就能很方便地?cái)U(kuò)充庫。但用這種方式開發(fā)的零件庫也有其不足之處：數(shù)據(jù)冗余大，需將大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在表格中。當(dāng)模型較大時(shí)，數(shù)據(jù)就會(huì)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(shù)據(jù)就能直接生成模型。

　　2.運(yùn)用編程方式建庫

　　運(yùn)用編程方式建庫就能夠消除知識(shí)工程模塊建庫方法的弊端，但對(duì)用戶的要求更高，用戶需具備一定的計(jì)算機(jī)編程能力，同時(shí)還必須熟練掌握CATIA內(nèi)部的API函數(shù)，這樣才能夠通過接口調(diào)用API函數(shù)進(jìn)行編程建模。

　　(1)進(jìn)程內(nèi)宏編程。

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

　　具體方式是：在建模之前點(diǎn)擊CATIA中“Tools”下的“宏(Macro)”菜單，開始宏的錄制。之后，系統(tǒng)將出現(xiàn)錄制結(jié)束的按鈕，模型建完后，關(guān)閉此圖標(biāo)按鈕。操作者此時(shí)只要打開宏對(duì)其進(jìn)行編輯，修改其中的主要參數(shù)，然后運(yùn)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(guān)聯(lián)一個(gè)圖標(biāo)。當(dāng)想要生成模型時(shí)，只需點(diǎn)擊工具條中定制的宏圖標(biāo)，就可以快速生成模型。

　　該方法雖然相對(duì)比較簡單，但靈活性較差，與CATIA結(jié)合在一起，只有當(dāng)CATIA運(yùn)行時(shí)才能進(jìn)行相應(yīng)的操作，并且參數(shù)修改起來不太方便。而用進(jìn)程外的應(yīng)用軟件VB或VC進(jìn)行建庫就能很好地解決這些問題，能夠設(shè)計(jì)出友好的界面，進(jìn)行人機(jī)交互式建模。

　　(2)VB建庫。

　　用VB建庫主要是基于CATIA二次開發(fā)中的AUTOMATION技術(shù)進(jìn)行。運(yùn)用VB建庫的主要思想是：借助VB的開發(fā)功能設(shè)計(jì)出交互式界面，用戶只需在界面中輸入自己設(shè)計(jì)的參數(shù)，就能在CATIA中建立相應(yīng)的模型。其中，最重要的就是要分析模型的構(gòu)造，提取出模型的特征參數(shù)，然后將這些特征參數(shù)以控件的方式添加到VB定制出的界面中，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。其流程如下圖6所示。

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

　　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(shù)化零件庫，主要就是借助CATIA二次開發(fā)工具CAA(Component Application Architecture)、RADE(Rapid Application Development Environment)和不同的API接口程序在VC環(huán)境中開發(fā)出能夠?qū)崿F(xiàn)在CATIA中建模的交互式界面。要完成建立參數(shù)化零件庫的目的，首先需安裝與CATIA版本相對(duì)應(yīng)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(duì)話框)進(jìn)行對(duì)話，就可以生成模型。VC開發(fā)的特點(diǎn)在于其能夠開發(fā)出跟CATIA無縫連接的界面，能夠定制出具有CATIA風(fēng)格的工具條、菜單以及對(duì)話框。一般情況下，外人很難從CATIA環(huán)境中分辨出用戶開發(fā)的產(chǎn)品，而VB開發(fā)出的界面達(dá)不到這種效果。

　　CAA采用面向?qū)ο蟮某绦蛘Z言，對(duì)CAA的開發(fā)可看做是對(duì)其模塊，架構(gòu)的擴(kuò)展，其架構(gòu)如圖7所示。

　　RADE是一個(gè)可視化的開發(fā)環(huán)境，它以VC為載體，開發(fā)工具完全集成在VC++的環(huán)境中，并且提供了一個(gè)CAA框架程序編譯器。在正式開發(fā)之前，用戶需先將CAA-RADE環(huán)境引入到VC中，具體做法是：在VC環(huán)境中點(diǎn)擊“工具→外接程序管理器”，之后系統(tǒng)會(huì)彈出一個(gè)界面(如圖8)，在這個(gè)選項(xiàng)下，選擇所有開發(fā)中要用到的RADE插件。關(guān)閉VC重啟后，就完成了RADE環(huán)境的嵌入。

　　用VC建庫，首先要做的是界面的開發(fā)，即在CATIA中插入菜單、工具條和按鈕等。具體的流程在VC環(huán)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(shù)(“Locate Prerequisite Workspace”)→插入資源(command、dialog和Pattern)→編譯運(yùn)行，通過這種方式可完成對(duì)工作臺(tái)的創(chuàng)建以及對(duì)話框的建立等。對(duì)于菜單和工具條的創(chuàng)建，則要利用代碼生成，通過調(diào)用相應(yīng)的接口函數(shù)“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(fā)，在機(jī)械設(shè)計(jì)模塊中設(shè)計(jì)出了Brake Design子模塊，在該子模塊中還設(shè)計(jì)出了“制動(dòng)器零件庫”菜單和相應(yīng)的工具條，并將制動(dòng)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(shù)：

　　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(nèi)

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

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

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

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

　　SetAccessChild(pBrakePrtLibMbr,pBrakePrtLibMnu) //設(shè)定pBrakePrtLibMnu為pBrakePrtLibMbr的子對(duì)象

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

　　SetAccessChild(pBrakePrtLibMnu,pBrakePrtLibM); //設(shè)置命令按鈕為菜單入口pBrakePrtLibMnu的子對(duì)象

　　SetWorkbenchMenu(CATCmdWorkbench1,pBrakePrtLibMbr);//設(shè)置菜單按鈕為工作臺(tái)BrakeDesign的子對(duì)象

　　以上代碼是在所開發(fā)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(fā)的子模塊Brake Design所在module。對(duì)于有關(guān)資源(圖標(biāo)和標(biāo)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(guān)的標(biāo)題資源：

　　MyWorkbench.Title=”Brake Design”;//設(shè)置新建工作臺(tái)標(biāo)題為Brake Design

　　CATNewToolBar001Tlb.Title=”制動(dòng)器零件庫”;//設(shè)置新建工具條標(biāo)題

　　BrakePrtLibMnu.Title=”制動(dòng)器零件庫”;//設(shè)置新建菜單標(biāo)題

　　在MyWorkbench.CATRsc中，主要定義工作臺(tái)相關(guān)的圖標(biāo)，路徑等資源：

　　MyWorkbench.Category=”MechanicalDesign”;//設(shè)置新建工作臺(tái)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(biāo)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(yùn)用VC建立參數(shù)化零件庫是當(dāng)前對(duì)CATIA做的最高級(jí)的開發(fā)方式，建立的庫能夠很好地與CATIA融合到一起。但此種方式對(duì)開發(fā)者的要求很高，初學(xué)者要熟悉CAA的基本知識(shí)，以及它所提供的函數(shù)，因此入門較之前面提到的方法要難。

　　二、結(jié)論

　　CATIA作為一款參數(shù)化的設(shè)計(jì)軟件，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在它具備用于客戶化的接口，使得越來越多的企業(yè)能夠根據(jù)自身的需求對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)，以開發(fā)出符合本企業(yè)所需要的模塊。對(duì)于本文所描述的建立參數(shù)化零件庫的方法，已有些企業(yè)做過，相信隨著人們對(duì)CATIA的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，對(duì)其建庫的需求將會(huì)日益加大。