基于CATIA的管路类标准件库的设计与实现

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本文对于电气、液压、燃油等设计部门，应用CATIA管路模块进行管路布局设计时十分方便，可大幅提高其设计效率，但是管路模块中使用的标准件必须从管路类标准件库中调用才能实现，该模块的自动装配等相关便捷功能。通过对CATIA管路设计模块的基本原理和组织结构的研究，提出了一种即能满足工程实际又符合协同设计要求的管路类标准件库构建方法。

CATIA 已经成为国际航空工业首选的辅助设计软件，在汽车制造领域，CATIA 的应用也日趋广泛。目前对CATIA 通用性标准件库构建方法的相关研究比较深入，针对CATIA 管路模块的研究主要围绕客户化环境定制、管路模块的功能运用等方面，而对管路模块的基本原理和组织结构的研究及阐述都不明确，仅能满足基本的使用需求，不足以指导管路模块的工程实际应用。而且目前还没有一种通用性的管路类标准件库的构建方法，导致CATIA 的管路模块在实际工程应用中有很大的局限性。

1、管路类标准件库的基本原理

1)通过引入特征的概念，将管路类标准件按照功能特征和物理特征进行分类。使用一系列的目录文件(目录文件是catalog 格式的CATIA 文件，由CATIA 的目录编辑器进行创建和修改)组织管理标准件、建立特征与标准件之间的映射关系。管路类标准件的主要功能特征可分为：直通接头、三通接头、四通接头、卡箍、管袖、管螺母、软管、弯管、堵帽和塞子等类型;主要物理特征可分为：标准件件号、公称直径、壁厚、端头类型、材料类型、等级和标准等。

Tubing Parts Catalog 和Specifications Catalog文件分别用于管理按照功能特征进行分类以及按照物理特征进行分类的标准件。管路模块根据不同的索引驱动方式，从不同的目录文件中调用标准件。功能特征索引方式从Tubing Parts 目录文件中调用，物理特征索引方式则从Specifications 目录文件中调用。标准件与目录文件的映射关系如图1 所示，Tubing Parts Catalog 文件是所有标准件按照功能特征进行分类的集合，Specifications Catalog 文件是Tubing Parts Catalog 文件中满足指定物理特征标准件的集合。

2)利用规则文件建立管路模块与不同功能类型标准件的属性链接。规则文件就如同标准件库的骨骼，只有完善的规则体系，才能实现标准件的自动过滤、自动配合和自动关联等管路模块优势功能。主要规则有：标准件弯曲规则、长度规则、直径规则、旋转规则、分支规则、焊接规则、自动调用规则和功能特征映射规则等。例如，弯曲规则，用于在装配软管过程中使软管的变形自动满足设定的弯曲半径;直径规则，用于对标准件按照公称直径进行过滤，使调用的标准件自动匹配设定的管路半径;自动调用规则，用于将管接头与管壁进行自动配合，实现自动装配的功能。功能特征映射规则，用于在使用标准检索方式时调用按照功能特征进行分类的标准件。规则文件采用txt 格式，便于建立与catalog 文件的链接及其内容的修改。

3)利用资源管理文件对管路模块的资源进行标识，特别是指定标准件库中各个文件的调用位置。资源管理文件就如同标准件库的神经中枢，负责将管路模块的各个功能部分连接到一起，对资源进行统一协调。其采用XML 格式、树形层次化结构和模块化组织管理，可方便的管理及利用资源。当不同的功能模块调用相同的资源文件时，只要在资源管理文件中统一对其路径进行标识即可实现，方便的实现了资源的共享。当相同的功能模块需要调用不同的资源文件时，只要建立不同的资源管理文件即可实现。对管路模块使用资源管理文件进行管理的方式，为其标准件库实现协同应用奠定了基础。

2、结论

本文对CATIA 的管路模块的标准件库的结构进行了研究和分析，阐述了标准件库的构建过程，实现了标准件库的共享式应用。采用本文阐述的方式构建的CATIA 管路模块标准件库可以满足企业的实际使用需求，保证了标准件的来源唯一，标准件库的更新维护方便，为数字化协同设计提供了应用基础。本文的研究成果已经应用于上海飞机设计研究院的标准件管理系统中。

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