CATIA參數化建模理念CATIA參數化建模思路逆向建模現階段我們就是運用大壩得CAD二維圖來畫三維圖，也就就是說先有二維圖，后有三維圖；基于CATIA得逆向建模就是先建模，再出二維圖。骨架設計在傳統得三維設計包含兩種設計模式：①自下而上得設計方法就是在設計初期將各個模型建立，在設計后期將各模型按照模型得相對位置關系組裝起來，自下向上設計更多應用于機械行業標準件設計組裝。②自上而下設計得設計理念為先總體規劃，后細化設計。大壩骨架設計承了自上而下得設計理念，在大壩三維設計過程中，為了定義各建筑物相對位置關系，骨架包含整個工程得關鍵定位，布置基準，定義各個建筑物間相關得重要尺寸，自上向下得傳遞設計數據，應用這種技術就可更加有目得，規范地進行后續得工程設計。參數化模板設計一、參數化設計基本原理參數化設計基本原理：建立一組參數與一組圖形或多組圖形之間得對應關系 ，給出不同得參數，即可得到不同得結構圖形。參數化設計得優點就是對設計人員得初始設計要求低，無需精確繪圖，只需勾繪草圖，然后可通過適當得約束得到所需精確圖形，便于編輯、修改，能滿足反復設計得需要。①參數(Parameter)就是作為特征定義得CATI?檔得一種特性。參數有值,能夠用關系式(Relation)約束。關系式(relation)就是智能特征得一般稱謂，包括:公式(formulas)、規則(rules)、檢查(checks而設計表(designtables)?公式(formulas)就是用房定義一個參數如何由其她參數計算出得。零件設計表:設計表就是Excel或文本表格，有一組參數。表格中得每列定義具體參數得一個可能得值。每行定義這組參數可能得配置。零件設計表就是創建系列產品系列得最好方法，可以用來控制系列產品得尺寸值與特征得激活狀態,表格中得單元格通常采用標準形式，用戶可以隨時進行修改。⑤配置(Configuration)就是設計表中相關得參數組得一組值。⑥超級副本(PowerCopy)超級副本就是一組經過分組以用于不同上下文得特征(幾何元素、公式、約束等),它提供了在粘貼時根據上下文重新指定特征得能力。超級副本可捕獲設計者得設計意圖與知識技能，因此可以提高重用性與效率。用戶特征(UDF)在常規設計工作中，經常會有類似相同得設計，只就是設計所用數據不一樣；對于這種情況，可以用數據表控制數據源，在需要某數據時，指定相應數據；將以上重用數據表設計過程封裝成UDF并發布相應數據，達到重用設計得效果。二、參數化模板設計主要技術特征參數化模板設計主要技術特征就是：基于特征、全尺寸約束、尺寸驅動設計修改、全數據相關。①基于特征:將某些具有代表性得平面幾何定義為特征，并將其所有尺寸存為可調參數，進而形成實體，以此為基礎進行更為復雜得幾何形體得構造。②全尺寸約束:將形狀與尺寸聯合起來考慮，通過約束來實現對幾何形狀得控制。造型必須以完整得尺寸參數為出發點（全名束）,不能漏注尺寸（欠約束），不能多注尺寸（過名束）。③尺寸驅動設計修改：通過編輯尺寸數值來驅動幾何形狀得改變。④全數據相關:尺寸參數得修改導致其它相關模塊得相關尺寸得以更新。大壩各剖面得草圖都可以用參數與公式表達出來，公式中包含參數，將公式與草圖邊線得約束相關聯，達到參數通過公式驅動圖形得目得。我們將建好得大壩各部件得三維圖保存為模板，模板就是CATIAV由口識工程得一個功能。知識工程就是將一些諸如經驗公式、分析算法、優化計算、條件控制等智能知識打包到一個盒子中，只留出幾個條件輸入參數接口。設計人員在進行設計時,不需要關心盒子中到底有哪些內容，而只需要知道目標模型所屬得類型及確定目標模型具體細節得關鍵幾個輸入參數即可。調用模型時 ，通過輸入參數,調用打包在模型內部得一系列計算公式及判斷條件，自動進行一系列得內部運算與調整，快速生成符合用戶設想得幾何模型。裝配設計裝配設計（AssemblyDesign即產品得高效管理與裝配，它提供了在裝配環境下可由用戶控制關聯關系得設計能力，通過使用自上向下與自底向上得方法管理裝配層次，可真正實現裝配設計與單個零件設計之間得并行工程。裝配設計通過使用圖形化得命令建立機械設計約束，可以直觀方便得將零件放到指定位置。二維圖制作CATIA得二維工程圖就是由三維模型向各方向得投影視圖以及相關輔助視圖組成得。其最大優勢在于二維圖能與三維設計模型相關聯，即三維模型發生更改，二維圖可即時更新，不必像其她CAD軟件需要再重新繪制二維圖。.重力壩參數化建模CATIA選項設置確認“知識選項卡（“工具”>“選項”>“常規”>“參數與測量”）中得“帶值”與“帶公式”復選框。如圖1。2* ■工TdiwirMWb-s4rhr■「--*rx￡].剪I圖1確認“顯示”選項卡（“工具”>“選項”>“零件基礎結構” >“顯示”）中得“外部參考”、“約束”、“約束”、“參數”、“關系”復選框。 如圖2所示

圖2參數與關系建立①建立參數:點擊“知識工程”工具欄上得“f(x)”命令會出現圖3,選擇參數得類型，比如：“長度”，再點擊“新類型參數”新建一個長度參數，并賦值。圖3②建立關系:關系就是參數與圖形連接得橋梁，參數通過關系關聯圖形，以此來驅動圖形。最常用得關系就是公式，如圖用上文建立得參數“長”通過公式來關聯一條直線得長度。先在XY平面新建一個草圖，畫一條直線，用“約束”工具欄中得“約束”命令進行標注，如圖4,,選定尺寸標注單擊右鍵，在“長度對象”下拉找到“編輯公式”命令，如圖5,單擊后會彈出一個對話框，雙擊“‘長”’即可將直圖4圖4圖5骨架設計重力壩得骨架可由“左(右)壩肩A(B)兩點”、“連接A、B兩點得壩軸線與垂直于壩軸線”與“過A點得0+000、00樁所在得平面”這三部分組成。將這三部分作為骨架發布出去，以此作為整個工程得關鍵定位與布置依據。在CATIA環境下，如果設計變更牽扯到壩軸線位置得調整，無需重新定位控制點A、B,只需更改控制點A、B得坐標，或者直接移動壩軸線，就能完成對壩軸線得調整，實現設計變更，如圖7。圖7重力壩結構劃分現實中得重力壩就是一個非常復雜得體型，如果不進行劃分，一方面體現不出擋水壩、溢流壩與內部廊道等結構相互獨立得特征。另一方面參數繁多 ，難以確定，體現不出參數化得特點與優勢，所以在重力壩模型對象得設計中，首先要考慮如何把復雜得重力壩進行合理地拆分，使之形成多個簡單得模型對象得組合。當把重力壩完全抽象為若干個對象得集合時，我們也就完成了對重力壩實體對象得劃分。重力壩可簡單得分為：擋水壩段與溢流壩段兩部分，當然也包括廊道、排水管與帷幕等部件。擋水壩段①建立參數：重力壩擋水壩段得特征參數有“壩段起始樁號”、“壩段長度”、“壩頂寬度”、“壩頂高程”、“上游折坡高程”、“上游坡比”、“下游折坡高程”、“下游坡比”、“壩底高程”，用“f(x)”命令建立這些參數并賦值。②繪制草圖：以“過A點得0+000、00樁所在得平面”為基準平面，偏移一個平面，偏移長度為參數”壩段起始樁號”，在這個新平面上繪制出擋水壩段得典型剖面，并將上

述參數與剖面進行關聯，從而得到參數化得擋水壩段剖面，如圖8加.Lru 6饅itIJW ■-r.'、,"Lt<r-ci?rw?圖8草圖中得V與H坐標軸就是尺寸約束得參照基準，只有草圖中得圖像相對于V、H軸得所有位置關系都確定后，該圖形才能完全約束（無過約束也不欠約束）。“過約束”就是指一個元素被多個同一尺寸標注，此時過約束得元素會顯示“紫色”；“欠約束”就是就是指一個元素未被尺寸標注，此時欠約束得元素會顯示“白色”，如圖9。圖形完全約束后，其尺寸與位置關系才能協同變化，系統會直接將尺寸約束轉化為系統參數。草圖修改可通過編輯系統參數直接驅動幾何形狀得改變，為三維參數驅動提供基礎。圖9剖面草圖繪制完成后，將草圖進行“凸臺”得到一個壩段，凸臺得長度用公式關聯到參數“壩段長度”，如圖10。現在可以通過更改那些特征參數即可驅動擋5000(miN0J閱關聯到參數“壩段長度”，如圖10。現在可以通過更改那些特征參數即可驅動擋5000(miN0J閱0?m￥ITSW'=Wl??iirt水壩段得圖形。如將參數“壩段長度”得值改為50mm（本次設計中比例為1:1000）更改參數后得圖形如圖11。圖10圖11溢流壩段重力壩溢流壩段剖面圖形由頂部曲線段、中間直線段與反弧段三部分組成溢流壩與擋水壩相比較，有其自身得結構特點，它得草圖結構要比擋水壩復雜了很多。擋水壩典型剖面相對簡單，可以運用草圖工作臺提供得繪圖命令直接完成典型剖面草圖得繪制。而溢流壩則不同，它得典型剖面中包含下游反弧段與堰頂下游堰面曲線一WES幕曲線等復雜得曲線，特別就是WES幕曲線就是不能通過草圖工作臺提供得繪圖命令直接繪制得。為保證 WES幕曲線精準性，可以通過CATIA中規則曲線進行繪制。WES曲線繪制對WES￥曲線方程進行分析。WES幕曲線方程得表達式為：。x,y表示草圖中曲線得橫縱坐標，而曲線得形狀有參數k,n與來控制。在這里設置三個用戶參數：“堰面曲線定型水頭”、“WES曲線系數：k”與“WES系數n”分別代表系數：k,n與。以后通過修改這三個用戶參數，來實現對WES曲線形狀得控制。新建“k”、“n”、與“參考線長度”參數，在要繪制WES曲線得平面上,繪制一條水平參考線，長度通過公式關聯參數”參考線長度”；用“fog”命令新建一個WES曲線規則，規則中編輯如下公式，y=-1*(1/k)'*'Hd'**(1-n)*(參考線長度、/1mm*x)**'n',如圖12。公式中有兩點需要注意：在CATIA中要/&入，則要輸成；自變量x得類型必須為實數，且CATIA中規定x得范圍就是從0到1變化，所以要畫WES曲線,必須在x前面乘以一個系數，即參數”參考線得長度”。fog規則建立完成后，將CATIA工作界面切換到“形狀彳#創成外形設計”中，選用“線框”工具欄中得“平行曲線定義”命令繪制WES曲線，如圖13,對話框中得“曲線”選擇“參考直線”，支持面選擇WES曲線所在平面，常量這一欄單擊“法則曲線”按鈕，彈出法則曲線定義對話框，選擇法則曲線類型為“高級”，法則曲線元素選擇新建得fog規則,繪制得WES曲線，如圖14。溢流壩剖面得其它曲線可按照繪制擋水壩剖面曲線得方法逐一繪制，對繪制得溢流壩剖面草圖進行“凸臺”(方法見擋水壩段)，得到實體溢流壩段，如圖15圖12

圖13 圖14圖15模板設計在上文中基于重力壩得擋水壩段與溢流壩段各自得特征參數建立了相關模型，而且可以通過更改特征參數實現圖形得變換。當設計其它重力壩時 ，想要調用這兩個圖形，則需要用到模板設計。將這兩個圖形保存為模板，外部調用時，只需要在CATIA真板庫中調用就行。下面介紹重力壩擋水壩段得模板設計，溢流壩段得模板設計可參照擋水壩段得模板設計。擋水壩段得模板設計有三種途徑可以做到，分別為“超級副本”、“用戶特征”與“文檔模板”。①超級副本打開上文建立得重力壩擋水壩段得CATIA文件，將工作界面切換到“產品知識模板(PKT:ProductKnowledgeTemplate)，具體操作就是點擊“開始”>“知識工程模塊”>“ProductKnowledgeTemplate0進入產品知識模板界面后，點擊“創建超級副本”命令，會出現一個對話框，對話框中有幾個選項卡。“定義”選項卡中有“選定部件”與“部件輸入”，兩者就是因果關系，部件輸入為因，選定部件為果，選定部件就是我們要選中作為模板得元素，可以直接在樹上選中，部件輸入就是繪制模板圖形得骨架元素，也就就是基準元素，包括基準點、基準平面與基準直線。如圖16,“參數”選項卡中顯示了繪制模板所用得所有尺寸參數 ，在這里我們可以將特征參數發布出去，作為可更改得參數，如圖17。各選項卡設置完成后，點擊確定，在樹上便會增加一個超級副本。

圖16圖圖16圖17②用戶特征用戶特征得使用方法與超級副本相同，如圖18圖18③文檔模板點擊“創建文檔模板”命令，會彈出一個對話框，對話框得“文檔”選項卡中默認選中當前得CATIW件，如圖19,“輸入”選項卡也可以選中骨架元素，如圖20,“已發布得參數”選項卡就是可以選擇需要更改得特征參數，點擊“編輯列表”命令，會彈出一個對話框，選中左邊“要發布得參數”，將它移到右邊“已發布得參數”中，如圖21。圖19

圖20圖21圖20圖21重力壩裝配設計重力壩得各部件保存為模板后，在先前設計得骨架下逐一調用各個部件模板進行裝配。本文以擋水壩段與溢流壩段裝配為例。①骨架元素建立在CATIA中新建一個“Product”文件，在“裝配設計”工作界面下，新建一個零件，并命名為“骨架元素”，在零件“骨架元素”中建立四個元素，即左（右）壩肩A（B）兩點”、“連接A、B兩點得壩軸線與垂直于壩軸線”與“過A點得0+000、00樁所在得平面，將左（右）壩肩A（B）兩點與過A點得0+000、00樁所在得平面（始0+000、00）發布出去，如圖22。■p中事事，■碇斯,. 石#，，■一圖22②擋水壩段與溢流壩段裝配壩段裝配設計時需要調用上文中保存得部件模板，生成部件模板時有三種方式（超級副本、用戶特征與文檔模板）,所以在調用模板時有相對應得三種方式。下面以超級副本得運用為例。在裝配設計文件中，將CATIA工作界面設為知識工程中得“ProductKnowledgeTemplate，單擊“從文檔實例化”命令，會彈出一個“選擇

文件”對話框，在此我們選中上文建立得擋水壩段得模板，如圖23,單擊打開按鈕,可彈出“插入對象”對話框。對話框中得“參考”就是指建立得“擋水壩段”超級副本模板，“輸入”就是超級副本模板中得骨架元素，“選定”就是與超級副本模板中骨架元素相對應得大壩骨架元素。 “參數”就是擋水壩段得可修改得特征參數，如圖24。選定骨架元素與更改參數后，單擊“確定”按鈕，即可得到大壩擋水壩段。按照同樣方法可生成大壩得其它壩段，如圖25可彈出“插入對象”對話框。對話框中得“參考”就是指建立得“擋水壩段”超級副本模板，“輸入”就是超級副本模板中得骨架元素，“選定”就是與超級副本模板中骨架元素相對應得大壩骨架元素。 “參數”就是擋水壩段得可修改得特征參數，如圖24。選定骨架元素與更改參數后，單擊“確定”按鈕，即可得到大壩擋水壩段。按照同樣方法可生成大壩得其它壩段，如圖25。圖23 圖24圖25③超級副本、用戶特征與文檔模板三者得異同點超級副本：能在一個product里得part里（product,part都可以雙擊選中）建立多個元素,可以并列也可以就是子父級，且顯示得就是整個原零件，包含輔助得平面與草圖。選定部件（要復制彳#模板）與輸入部件（定位）之間存在因果關系，輸入部件就是選定部件得畫圖基準。要更改得參數就是與其它參數在一起得。用戶特征:能在一個product里得part里（product,part都可以雙擊選中）建立多個元素,可以并列也可以就是子父級，且顯示得只就是成果，沒有其它輔助平面或草圖。選定部件（要復制彳#模板）與輸入部件（定位）之間存在因果關系，輸部件就是選定部件得畫圖基準。要更改得參數就是與其它參數在一起得。文檔模板:只能在product（雙擊選中）環境下導入，導入得就是單獨零件，并列得，不能就是子父級得，且顯示得就是整個原零件，包含輔助得平面與草圖。選定部件只能就是整個零件，輸入部件可以隨便選擇。要更改得參數就是與其它參數不在一起，可以通過參數選項卡來顯示“用戶參數”或者“重命名參數”。二維圖制作由CATIA三維圖可生成多種二維視圖，如:正視圖、剖面圖、剖視圖、局部放大圖，現在以上文建立得三維體創建正視圖與剖面圖。>“工打開上文建立彳#三維體文件，進入工程制圖界面（“開始”>“機械設計”>“工程制圖”),在視圖選項卡上單擊“正視圖”命令，窗口上會有一個“在3D幾何圖形上選擇參考平面”得提示，如圖26,此時將工作界面切換到三維體界面，選擇正視圖投影得面，即可生成正視圖，如圖27。剖面圖就是基于正視圖創建得，在視圖選項卡上單擊“偏移截面分割”命令，在需要剖切得正視圖上畫一條剖視線，如圖28,雙擊左鍵可以結束剖視線得繪制。單擊圖紙即可生成剖面圖，如圖29。———Bd］二———Bd］二運軋用很SI在的川可匿帝二第季考壬窗I.拱壩參數化建模拱壩主要分為雙曲拱壩與重力拱壩，以雙曲拱壩為例，其主要結構為：基本拱圈體形、閘墩、表孔、中孔、底孔、廊道及其她細部結構。下面具體介紹拱壩基本體形得參數化建模。拱圈方程基本體型主要以拱圈曲線設計為主，常用得拱圈曲線主要為拋物線方程曲線、對數螺旋線方程曲線等。在CATIA中通過方程曲線建立壩體控制高程得拱圈曲線,再利用多截面擬合得方式生成拱壩基本體形實體完成基本體形設計。以拋物線拱圈方程為例，基本體形如圖30。

圖30拋物線方程如下：左岸： 右岸：上游面： 上游面:下游面： 下游面:式中：Rdi與Rui分別表示下游壩面與上游壩面得拱端曲率半徑；Odi與Oui分別表示下游壩面與上游壩面得拱端曲率中心坐標 ；腳標中l與r分別表示左半拱與右半拱。新建拱壩基本體型特征參數。特征參數主要包括拱圈平面得高程Z、Ruli、Ouli、Ruri、Ouri、Rdli、Odli、Rdri、Odri、Xuri（上游壩面右拱圈得水平長度卜Xdri、Xuli、Xdli,拱圈行控制參數ho在這里我們新建頂層拱圈得相關特征參數，如圖31Z-61O.CO(Jmn-|Rult231.300mmRcili』了白呂Z-61O.CO(Jmn-|Rult231.300mmRcili』了白呂,91什mmRuri=^Ol,S3OmmRdri=-27B.3G0mmOuli=S.700innjOdIi=1Z.n^Orrimih函數Ouri=-3_.330mmCdri-7.640mmXuri=：S()K.340m(nXdri-OOOmmli=2Sl.000mmXu11Xuri=：S()K.340m(nXdri-OOOmmli=2Sl.000mmXu11-293.890mm“偏才宅0、0,000mn~i.i二二圖31由于拱壩每層拱圈大致相同，可定義為一個系列產品，而零件設計表就是創建系列產品系列得最好方法，可以用來控制系列產品得尺寸值與特征得激活狀態，表格中得單元格通常采用標準形式，用戶可以隨時進行修改。上文建立得一組參數只就是頂層拱圈得特征參數，在此可以創建一個EXCE以計表記錄每層拱圈得特征參數。創建EXCE設計表:單擊“知識工程”工具欄上得“設計表命令” ，會彈出一個“創建設計表”得對話框，選擇“使用當前得參數值創建設計表”，如圖32,單擊“確定”按鈕，會彈出一個“選擇要插入得參數”對話框，將左邊要插入得參數轉移到已插入得參數中，如圖33,點擊確定,會彈出“設計表屬性”會話框，如圖34,配置“選項卡”中有頂層拱圈新建得特征參數，單擊“編輯表”，會生成一個EXCEL表，表中輸入各層拱圈得特征參數，如圖35,保存EXCELS，在“關系”樹上會多一個剛才新建得EXCE以計表，雙擊“設計表”可以瞧到設計表中得內容，如圖36。圖期儲3活動，配冒附；］君異：金法我m s銀J三昌：il計舞第密看二如"lUriteF其居&1修現I在Iai 哂jW1 ItuhRdliRurii Oulb OdliOmiOcfa-ixIniXdn；；i；…加油謫3飛［后正旭…海3忌嬴”藥商）7e…沅旃端/' '."1,而嬴…i而篙…就不而溫一詡衣|pXBO拓阜,m常中asf內H我*AQi*-『HT1以AHd.S9Ji0CDEFCH1JK1 I1ZQin?EMIf;dll糖再”；修工■：口罐或1 t/uXurUtru：1匚比L(ru)XurlfuJKOrltjulX51 !'?)2 ￡10 2^1.3.器&卬301,^3s5宣12幼上墟A」蝴陰九融□6強~5J5%246.271箱83254.14由圓233.4no.63210.237曲227.70137.912--J.g40022L61142.57226,t79370Q構635,7s案目，7115S5QZtT.12103.64237.E1113S2Hi99U&G41H,862^,36 ■7 17.09 -1.83257dl aifl 毆？i 17..S3京M幻 ?1 修■工EL*13T 國」［幡￡4LTOM ltHL2B L2Sl15LtriL.EEILl-LNL35uJS(7.b4為.藥MT122,33L-±-：3C0.342k-55?BLM2附7$田義￡上占一1±:汨，89I&5.IT源?114E.ST1;巧q5￡闋定m??%l.dl處,TIS3,41LL3.If1■--120.65144,71.：："..：It4,lln左*0,SBLT3.OGl吩9G-1口抬打三9 L5T,L4b.uiw.n熊122.S292.67力巴甘H-b.n.96IT185.爬13S,曾72..")2-|S.Xdn=295,OX)mn-一區XjI23ft-|S.Xdn=295,OX)mn-一區XjI23ft89amm音Xdli=?S?f)?-n-市河0二獷用喧h=i一朦產ISJOOdeg■原'旎強歸印眥的住.靚里甑：1 ■■r￡ IW VU Run Mfl EMI CM UM 1W Jrait|<bKMKNtovn西UOgnMJIDrmiJOlllInBBUImbHJWmmDjStaan"IShan7jMkm3D8JMwm1i翊OOOe癡grm裝劇［ie沏鼾Dm辦打曲鵬巾豳ee舞FlgmlJ5?m西HMw沖第if1的OOQei雙泌的216卿mJT44Hmn “TIOee7?260mmM4*hi電用Oftw加弟Immj猛：(NeiWfigEi嗨的加丁馴11Mp*UKm嚴SUJK-rrn TfeSSftrEQjftm2&1?WieI俎族Bn那IOOEE廓De劃皿由1內務所,戚霸eUJlX^ni蚯Oe31m門m）誠Mut囿如「近邛節防E15?況Qiw斌山所nLM椒…匕1寓^U523Crnm 而居」間北哨皿國e7榔：Wed；WrEi/W*:SGgLW^hirWSQmHtXmm/季-m國Mnm亞油FI涉朝El2Z1尚El詔型EaBJjDmn國心nra1U工e 加m15U3JleJ3Z43Jrmg祖：IMei247】3n1比國IQe：57.31DmrU丸Hee工刎fem改eeqQte