利用CATIA知识工程进行零件设计

　　介绍了CATIA V5 软件知识工程模块，并以链轮为例，介绍了如何建立零件模板。

1、CATIA 软件介绍

　　CATIA(Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application) 是世界上一种主流的CAD/CAE/CAM 一体化软件。它的集成解决方案几乎覆盖所有的产品设计与制造领域。现在的CATIA 软件分为V4 版本和V5 版本两个系列。V4 版本应用于UNIX平台，V5 版本主要应用与Windows 平台。自从推出V5 版本以后，CATIA 发展的极为迅速，目前在航空航天及汽车制造行业应用非常广泛。

2、知识工程简介

　　知识工程是建立设计知识的模型，用户可将企业知识、标准以及已有的产品设计经验嵌入到设计模型中。这种简单的类似于面向对象的操作，使得设计人员在设计时不需要关心建模的具体过程，而将更大的精力投入到真正的设计及创新中。目前许多主流设计软件均有这方面的尝试，譬如UG(Unigraphics)中的知识融合(Knowledge Fusion 简称KF)模块，以Intent 工程语言为基础，开发出与UG 建模系统相同的KF 语言，把工程规则与UG 系统的对象模型互相融合在一起，构成需要的三维模型。

　　2.1、软件环境介绍

　　CATIA V5 知识工程模块提供了丰富的工具，例如参数、关系、公式、规则等手段，将企业知识嵌入到零部件中，然后通过提取这些知识，并在企业内部进行配置，从而实现企业知识的重用，提高设计效率。设计人员在进行设计时，不需要关心这些知识到底有哪些内容，而只需要知道目标模型所属的类型及确定目标模型具体细节的几个关键输入参数即可。调用模型时，通过输入参数，调用打包在模型内部的一系列计算公式及判断条件，自动进行内部运算与调整，快速生成符合用户设想的几何模型，这是CATIA V5 知识工程的实质。知识工程模块是CATIA V5 众多的模块之一(图1)，其包含以下子模块：知识工程顾问(KWA: Knowledge Advisor);知识工程专家(KWE: Knowledge Expert);产品工程优化(PEO: Product Engineering Optimizer);产品知识模板(PKT: Product Knowledge Template);业务流程模板(BKT: Business Process Knowledge Template);产品功能定义(PFD: Product Function Definition)。

图1 知识工程模块

　　2.2、主要命令介绍

　　知识工程的主要命令如图2，这些命令同时嵌入到其他模块中，设计人员也可以在其他模块直接使用。其命令功能介绍如下：

图2 知识工程的主要命令

　　(1)公式命令：可将图形的尺寸、比重、体积等数据以参数的方式表示，通过编辑参数，可以控制产品的特性。

　　(2)设计表命令：可将标准设计的变量名称及变量值，通过与Excle 链接制成表格，通过读取所列的Excle 文件，将文件的变量与Excle 的字段链接。

　　(3)函数命令：可以建立参考方程，利用一个参数来定义另一个参数。

　　(4)规则命令：对参数数值的判定逻辑来制定规则，预防在设计当中参数值违反设计规范。

　　(5)检查命令：可以让设计人员对参数值加以检查，当参数值违反检查规则时，检查会提供警告信息，以提醒设计人员注意。

4、结束语

　　使用CATIA V5 的知识工程进行新产品设计时，只需要修改相应的设计参数或规则，系统就可以按照规则自动驱动几何模型的修改或零部件的布置。这样，在设计效率上，就远远超过了传统的参数化或变量化设计软件系统。