CATIA 軟件在輪胎三維設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析論文
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)軟件也在不斷地更新?lián)Q代，如今一般的二維設(shè)計(jì)軟件已無(wú)法滿足日益發(fā)展的機(jī)械設(shè)計(jì)需求。而隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，也更青睞使用三維軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，如CATIA、SolidWorks、I-DEAS 和ProE 等。輪胎作為汽車行業(yè)的重要配件，對(duì)其性能也提出了更高的要求，設(shè)計(jì)師需采用準(zhǔn)確率和效率更高的設(shè)計(jì)方法來(lái)縮短設(shè)計(jì)周期、降低人力成本和減少設(shè)計(jì)失誤， 并同時(shí)能便捷地展現(xiàn)設(shè)計(jì)理念。CATIA 作為一種在汽車行業(yè)常用的設(shè)計(jì)軟件，筆者將簡(jiǎn)述其在輪胎三維設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
1CATIA V5 簡(jiǎn)介
CATIA 是由法國(guó)索達(dá)公司推出的一套集成應(yīng)用軟件包，其功能覆蓋了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)方面：CAD、CAE、CAM， 既可以支持各種類型的協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)，也可以進(jìn)行無(wú)縫集成，能完全支持“端到端” 的企業(yè)流程解決方案。索達(dá)公司于1982 年推出CATIA V1 版本，后相繼推出CATIA V2、V3、V4 版本，但因應(yīng)用V4 版本的UNIX 平臺(tái)價(jià)格太過(guò)昂貴， 許多中小企業(yè)無(wú)法承受，索達(dá)公司于1995 年開發(fā)了全新的V5 版本，該版本界面更加友好，功能更加強(qiáng)大，開創(chuàng)了一種全新的風(fēng)格，幾乎迎合了所有工業(yè)領(lǐng)域的大、中、小型企業(yè)需求，
CATIA V5 能應(yīng)用于UNIX 和Windows 兩種操作系統(tǒng)，在AIX、HP-UX 和IRIX 等UNIX 操作系統(tǒng)下都可以使用， 且在Windows 上融入了OLE 功能，具有鼠標(biāo)右鍵以及復(fù)制、黏貼等基本功能，方便了用戶的學(xué)習(xí)和使用。而且通過(guò)使用其自身專業(yè)模塊的二次開發(fā)功能，用戶可自行開發(fā)自己感興趣的功能。
2003 年IBM 和索達(dá)公司在巴黎發(fā)布了其產(chǎn)品生命周期管理(PLM)解決方案產(chǎn)品系列的第12 版(V5 R12)。該產(chǎn)品系列由用于協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)的CATIA 和用于產(chǎn)品生命周期管理、協(xié)同和決策支持的.ENOVIATM 以及SMARTEAM 組成。它還引進(jìn)了一組新的創(chuàng)成式的加工方面的最佳經(jīng)驗(yàn)，即PLM Best Practices(PLM 最佳經(jīng)驗(yàn))，能方便地對(duì)資源進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，有助于客戶降低成本，來(lái)獲得更多的市場(chǎng)份額。同時(shí)還提高了實(shí)施能力，能進(jìn)行更快的曲面建模。
2 輪胎設(shè)計(jì)的一般流程
2.1 設(shè)計(jì)草圖
CATIA 的重要工作臺(tái)之一是草圖設(shè)計(jì)， 它能設(shè)計(jì)復(fù)雜的平面輪廓，并轉(zhuǎn)為三維實(shí)體。并且還具有后參數(shù)化的約束功能，能非常方便、快速地繪制輪廓。
進(jìn)入CATIA 工作界面，新建PART 文件，選擇坐標(biāo)、參考或零件等其中任一平面(如坐標(biāo)平面選擇XY 平面)，就能進(jìn)入草圖編輯器，使用該軟件的工具欄中的設(shè)計(jì)工具做出草圖，并添加約束，繪制完成的曲線。
2.2 曲面設(shè)計(jì)
CATIA V5 的曲面設(shè)計(jì)功能非常強(qiáng)大， 設(shè)計(jì)師可直接在曲面上進(jìn)行花紋繪制， 也可以為在輪胎旋轉(zhuǎn)曲面上繪制花紋，既可繪制點(diǎn)、線、圓、曲線等等，也可直接在曲面上依弧長(zhǎng)或弧長(zhǎng)作線架補(bǔ)正，快速完成花紋設(shè)計(jì)。CATIA 還擁有易學(xué)易用的后參數(shù)設(shè)計(jì)功能， 可直接設(shè)置參數(shù)間的彼此關(guān)系， 加入designtable，鏈接完成設(shè)計(jì)電子表格單，然后直接在設(shè)計(jì)電子表格單上，依序填入相關(guān)型式尺寸，即可自動(dòng)更新圖檔。
2.3 實(shí)體設(shè)計(jì)
CATIA V5 中的Part Design 模塊， 既能實(shí)體填充曲面，形成整胎后，又能在輪胎的側(cè)面繪制字體，最后結(jié)果實(shí)體輪胎非常吻合原來(lái)的二維曲面，十分可靠。
2.4 制圖
CATIA 中的Drafting 可將三維的實(shí)體進(jìn)行多角度的剖面，獲得二維的平面圖，這樣可以方使后期修改更加方便、簡(jiǎn)單。
3CATIA 的二次開發(fā)
二次開發(fā)就是修改現(xiàn)有的軟件，擴(kuò)展軟件的功能來(lái)滿足客戶的某種需求。一般而言公司在開發(fā)大型軟件時(shí)會(huì)給未來(lái)的二次開發(fā)預(yù)留接口， 這樣用戶就能有渠道進(jìn)行針對(duì)性的二次開發(fā)，這種開發(fā)是不會(huì)使原有系統(tǒng)內(nèi)核發(fā)生變化的，并能提高軟件的應(yīng)用效率和專業(yè)性。
CATIA 的功能很強(qiáng)大，適用于各種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求，具有較高的通用性的同時(shí)也有一些缺點(diǎn)：針對(duì)性就不夠強(qiáng)，不方便進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。二次開發(fā)就能較好的解決這些問(wèn)題。CATIA中的二次開發(fā)接口有許多，在這之中以V5 Automation 和CAA最為常用，以下簡(jiǎn)介這兩種開發(fā)方式。
3.1V5 Automation
CATIA V5 Automation 中的對(duì)象接口可使用多種軟件進(jìn)行編程， 包括VC、VB、Delphi 等，Application 是其中常用對(duì)象，Document、Windows、Cameras 是Application 的三個(gè)子對(duì)象，, 其余實(shí)現(xiàn)的種種對(duì)象都是直接或間接地繼承這三種對(duì)象。一般CATIA 的對(duì)象有很多，功能也不盡相同，還包括了Document 和Documents 對(duì)象、Product Document 對(duì)象、Drawing Document 對(duì)象、交互對(duì)象和有限元分析對(duì)象等等。
3.2CAA
CAA 包含兩個(gè)部分：CAA-RADE 及CAA。CAA-RADE 是基于COM 的接口程序包， 其環(huán)境是在Visual Studio 軟件中集成的。CAA 是基于COM 的接口函數(shù)庫(kù)， 其三個(gè)部分為用戶對(duì)象、接口函數(shù)和實(shí)現(xiàn)函數(shù)，這三個(gè)部分既有著不同的分工又彼此相關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)CAA 的功能。
4 結(jié)語(yǔ)
最近幾年我國(guó)的汽車行業(yè)正在快速發(fā)展，對(duì)汽車輪胎的要求也越來(lái)越高。設(shè)計(jì)輪胎時(shí)涉及許多曲面上的繪制，CATIA 是汽車行業(yè)常用的一款設(shè)計(jì)軟件，不僅能方便快捷地完成自己的設(shè)計(jì)，縮短開發(fā)周期，更擴(kuò)寬了設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思路，使其更具個(gè)性化特征。CATIA 在后期修改時(shí)也非常方便，減少了出現(xiàn)錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)，提高了企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和自主創(chuàng)新能力，增強(qiáng)了核心競(jìng)爭(zhēng)力，并能使企業(yè)形象獲得提升。
但CATIA 中沒(méi)有專門的輪胎設(shè)計(jì)模塊， 不能確保相同的設(shè)計(jì)精確度，若對(duì)CATIA 進(jìn)行二次開發(fā)并結(jié)合輪胎設(shè)計(jì)特征，就能快速準(zhǔn)確地完成輪胎設(shè)計(jì)， 顯著增加輪胎的開發(fā)效率，并進(jìn)一步規(guī)范化輪胎的開發(fā)過(guò)程。
總而言之，CATIA 這款三維開發(fā)軟件能明顯提高輪胎的設(shè)計(jì)質(zhì)量，是輪胎設(shè)計(jì)去繁瑣化，使其變得簡(jiǎn)單，值得推廣使用。
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