1、-_CATIA 简单介绍一. CATIA 的发展、特点及使用CATIA 是法国达索飞机公司在 70 年代开发的高档 CAD/CAM 软件，是世界上一种主流的 CAD/CAE/CAM 一体化软件。CATIA 是英文Computer Aided Tri-Dimensional Interactive Application（计算机辅助三维交互式应用） 的缩写。目前在中国由 IBM 公司代理销售。CATIA 的产品开发商 Dassault Aviation 是世界著名的航空航天企业，成立于 1981 年。其产品以幻影 2000 和阵风战斗机最为著名。而如今其在CAD/CAE/CAM 以及 PDM 领
2、域内的领导地位，已得到世界范围内的承认。其销售利润从最开始的一百万美圆增长到现在的近二十亿美圆。雇员人数由 20 人发展到 2，000 多人。CATIA 是 CAD/CAE/CAM 一体化软件，位居世界 CAD/CAE/CAM 领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子/电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的 DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA 提供方便的解决方案，迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。包括:从大型的波音 747 飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒，几乎涵盖了所有的制造业产
3、品。在世界上有超过 13,000 的用户在使用共 13 万套以上的 CATIA 为其工作，大到飞机、载人飞船和汽车，小到螺丝钉和钓鱼杆，CATIA 可以根据不同规模、不同应用定制完全适合本企业的解决方案。CATIA 源于航空航天业，但其强大的功能以得到各行业的认可，在欧洲汽车业，已成为事实上的标准。CATIA 的著名用户包括在世界制造业中具有举足轻重的地位一大批知名企业，如波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等。 在中国，CATIA 也得到了广泛的应用。哈尔滨、沈阳、西安、成都、景德镇、上海、贵阳等都选用 CATIA 做为其核心设计软件。包括一汽集团、一汽大众、沈阳金杯、上海大众、北京吉普、武汉神龙在内
4、的许多汽车公司都选用 CATIA 开发他们的新车型。CATIA 应用的几个主要项目例如波音 777，737 等均成功地用 100%数字模型无纸加工完成。波音飞机公司还使用 CATIA 完成了整个波音 777 的电子装配，创造了业界的一个奇迹，从而也确定了 CATIA 在 CAD/CAE/CAM 行业内的领先地位。在汽车行业使用的所有商用 CAD/CAM 软件中，CATIA 已占到了 60%以上。CATIA 在造型风格，车身及引擎设计等具有独特的长处，为各种车辆的设计和制造提供了广泛的支持。 CATIA 在摩托车行业的应用也非常普及，包括Honda、BMW、Suzuki 在内的许多国际知名的摩托
5、车厂家使用 CATIA 作为他们的新车型的开发平台。CATIA 的电子样机设计环境使得摩托车厂家能够快速及时的响应和满足客户的需求，向市场推出各种型号的摩托车，满足不同消费层次。从 1982 年到 1988 年，CATIA 相继发布了 1 版本、2 版本、3 版本，并于1993 年发布了功能强大的 4 版本，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 版本应用于 UNIX 和 Windows 两种平台。CATIA 软件运行在工作站的版本系列为 4 版本，由于其许多造型工具能利用不同的方法实现类似的造型效果，使用户必须在严格掌握各种
6、工具的细微差别的基础上才能正确的选择。所以对于工作站版本，往往需要专业的培训才能掌握。达索公司也通过推出一些更专业的软件包方便用户使用。令人高兴的是现在达索公司推出了 CATIA V5 版本，该版本能够运行于多种平台，特别是微机平台。这不仅使用户能够节省大量的硬件成本，而且其友好的用户界面，使用户更容易使用。为了使软件能够易学易用，Dassault System 于 1994 年开始重新开发全新的 CATIA V5 版本，新的 V5 版本界面更加友好，功能也日趋强大，并且开创了 CAD/CAE/CAM 软件的一种全新风格。从 CATIA 软件的发展，我们可以发现现在的 CAD/CAM 软件更多
7、的向智能化、支持数字化制造企业和产品的整个生命周期的方向发展。二. CATIA V5 版本介绍CATIA V5 版本是 IBM 和达索系统公司长期以来在为数字化企业服务过程中不断探索的结晶。围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的CATIA V5 版本，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。CATIA V5 版本具有以下特点： 1.重新构造的新一代体系结构 为确保 CAT
8、IA 产品系列的发展，CATIA V5 新的体系结构突破传统的设计技术，采用了新一代的技术和标准，可快速地适应 企业的业务发展需求，使客户具有更大的竞争优势。 2.支持不同应用层次的可扩充性 CATIA V5 对于开发过程、功能和硬件平台可以进行灵活的搭配组合，可为产品开发链中的每个专业成员配置最 合理的解决方案。允许任意配置的解决方案可满足从最小的供货商到最大的跨国公司的需要。 3.与 NT 和 UNIX 硬件平台的独立性 CATIA V5 是在 Windows NT 平台和 UNIX 平台上开发完成的，并在所有所支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、操作环境和应用支持。CAT
9、IA V5 在 Windows 平台的应用可使设计师更加简便地同办公应用系统共享数据；而 UNIX 平台上 NT 风格的用户界面，可使用户在 UNIX 平台上高效地处理复杂的工作。 4.专用知识的捕捉和重复使用 CATIA V5 结合了显式知识规则的优点，可在设计过程中交互式捕捉设计意图，定义产品的性能和变化。隐式的经验知识变成了显式的专用知识，提高了设计的自动化程度，降低了设计错误的风险。 -_5.给现存客户平稳升级 CATIA V4 和 V5 具有兼容性，两个系统可并行使用。对于现有的CATIA V4 用户，V5 年引领他们迈向 NT 世界。对于新的 CATIA V5 客户，可充分利用 C
10、ATIA V4 成熟的后续应用产品，组成一个完整的产品开发环境。CATIAV5 应用领域：航空航天： CATIA 源于航空航天工业，是业界无可争辩的领袖。以其精确安全，可靠性满足商业、防御和航空航天领域各种应用的需要。在航空航天业的多个项目中，CATIA 被应用于开发虚拟的原型机，其中包括 Boeing 飞机公司（美国）的 Boeing 777 和 Boeing 737，Dassault 飞机公司（法国）的阵风（Rafale）战斗机、Bombardier 飞机公司（加拿大）的 Global Express 公务机、以及Lockheed Martin 飞机公司（美国）的 Darkstar 无人驾
11、驶侦察机。 Boeing 飞机公司在 Boeing 777 项目中，应用 CATIA 设计了除发动机以外的 100%的机械零件。并将包括发动机在内的 100%的零件进行了预装配。Boeing 777 也是迄今为止，唯一进行 100%数字化设计和装配的大型喷气客机。参与 Boeing 777 项目的工程师、工装设计师、技师以及项目管理人员超过 1700 人，分布于美国、日本、英国的不同地区。他们通过 1,400 套 CATIA 工作站联系在一起，进行并行工作。Boeing 的设计人员对 777 的全部零件进行了三维实体造型，并在计算机上对整个 777 进行了全尺寸的预装配。预装配使工程师不必再制
12、造一个物理样机，工程师在预装配的数字样机上即可检查和修改设计中的干涉和不协调。Boeing 飞机公司宣布在 777 项目中，与传统设计和装配流程相比较，由于应用 CATIA 节省了 50%的重复工作和错误修改时间。尽管首架 777 的研发时间与应用传统设计流程的其他机型相比，其节省的时间并不是非常的显著，但 Boeing 飞机公司预计，777 后继机型的开发至少可节省 50%的时间。CATIA 的后参数化处理功能在 777 的设计中也显示出了其优越性和强大功能。为迎合特殊用户的需求，利用 CATIA 的参数化设计，Boeing 公司不必重新设计和建立物理样机，只需进行参数更改，就可以得到满足用
13、户需要的电子样机，用户可以在计算机上进行预览。 汽车工业： CATIA 是汽车工业的事实标准，是欧洲、北美和亚洲顶尖汽车制造商所用的核心系统。CATIA 在造型风格、车身及引擎设计等方面具有独特的长处，为各种车辆的设计和制造提供了端对端（end to end ）的解决方案。CATIA 涉及产品、加工和人三个关键领域。CATIA 的可伸缩性和并行工程能力可显著缩短产品上市时间。 一级方程式赛车、跑车、轿车、卡车、商用车、有轨电车、地铁列车、高速列车，各种车辆在 CATIA 上都可以作为数字化产品，在数字化工厂内，通过数字化流程，进行数字化工程实施。CATIA 的技术在汽车工业领域内是无人可及的，
14、并且被各国的汽车零部件供应商所认可。从近来一些著名汽车制造商所做的采购决定，如 Renault、Toyota 、Karman 、Volvo、Chrysler 等，足以证明数字化车辆的发展动态。 Scania 是居于世界领先地位的卡车制造商，总部位于瑞典。其卡车年产量超过 50，000 辆。当其他竞争对手的卡车零部件还在25，000 个左右时，Scania 公司借助于 CATIA 系统，已经将卡车零部件减少了-_一半。现在，Scania 公司在整个卡车研制开发过程中，使用更多的分析仿真，以缩短开发周期，提高卡车的性能和维护性。CATIA 系统是 Scania 公司的主要CAD/CAM 系统，全部
15、用于卡车系统和零部件的设计。通过应用这些新的设计工具，如发动机和车身底盘部门 CATIA 系统创成式零部件应力分析的应用，支持开发过程中的重复使用等应用，公司已取得了良好的投资回报。现在，为了进一步提高产品的性能，Scania 公司在整个开发过程中，正在推广设计师、分析师和检验部门更加紧密地协同工作方式。这种协调工作方式可使 Scania 公司更具市场应变能力，同时又能从物理样机和虚拟数字化样机中不断积累产品知识。 造船工业： CATIA 为造船工业提供了优秀的解决方案，包括专门的船体产品和船载设备、机械解决方案。船体设计解决方案已被应用于众多船舶制造企业，类似General Dynamics
16、, Meyer Weft 和 Delta Marin ，涉及所有类型船舶的零件设计、制造、装配。船体的结构设计与定义是基于三维参数化模型的。参数化管理零件之间的相关性，相关零件的更改，可以影响船体的外型。船体设计解决方案与其他 CATIA 产品是完全集成的。传统的 CATIA 实体和曲面造型功能用于基本设计和船体光顺。Bath Iron Works 应用 GSM （创成式外型设计）作为参数化引擎，进行驱逐舰的概念设计和与其他船舶结构设计解决方案进行数据交换。4.2 版本的 CATIA 提供了与 Deneb 加工的直接集成，并在与 Fincantieri 的协作中得到发展，机器人可进行直线和弧线
17、焊缝的加工并克服了机器人自动线编程的瓶颈。 General Dynamic Electric Boat 和 Newport News Shipbuilding 使用 CATIA 设计和建造美国海军的新型弗吉尼亚级攻击潜艇。大量的系统从核反应堆、相关的安全设备到全部的生命支持设备需要一个综合的，有效的产品数据管理系统（PDM ）进行整个潜艇产品定义的管理，不仅仅是一个材料单，而是所有三维数字化产品和焊接设备。ENOVIA 提供了强大的数据管理能力。Meyer Werft 关于 CAD 技术的应用在业内一直处于领先地位，从设计、零件、船载设备到试车，涉及造船业的所有方面。在切下第一块钢板前，已经完
18、成了全部产品的三维设计和演示。 Delta Marin 在船舶的设计与制造过程中，依照船体设计舰桥、甲板和推进系统。船主利用 4D 漫游器进行浏览和检查。中国广州的文冲船厂也对 CATIA 进行了成功地应用。使用 CATIA 进行三维设计，取代了传统的二维设计。 厂房设计： 在丰富经验的基础上，IBM 和 Dassault Systems 为造船业、发电厂、加工厂和工程建筑公司开发了新一代的解决方案。包括管道、装备、结构和自动化文档。CCPlant 是这些行业中的第一个面向对象的知识工程技术的系统。 CCPlant 已被成功应用于 Chrysler 及其扩展企业。使用 CCPlant 和 De
19、neb 仿真对正在建设中的 Toledo 吉普工厂设计进行了修改。费用的节省已经很明显地体现出来。并且对将来企业的运作有着深远的影响。 Haden International 的涂装生产线主要应用于汽车和宇航工业。Haden International 应用 CATIA 设计其先进的涂装生产线，CCPlant 明显缩短了设计与安装的时间。 Shell 使用 CCPlant 在鹿特丹工厂开发新的生产流程，鹿特-_丹工厂拥有二千万吨原油的年处理能力，可生产塑料、树脂、橡胶等多种复杂化工产品。 加工和装配： 一个产品仅有设计是不够的，还必须制造出来。CATIA 擅长为棱柱和工具零件作 2D/3D 关
20、联，分析和 NC ；CATIA 规程驱动的混合建模方案保证高速生产和组装精密产品，如机床，医疗器械、胶印机钟表及工厂设备等均能作到一次成功。 在机床工业中，用户要求产品能够迅速地进行精确制造和装配。Dassault System 产品的强大功能使其应用于产品设计与制造的广泛领域。大的制造商像 Staubli 从 Dassault System 的产品中受益非浅。 Staubli 使用 CATIA 设计和制造纺织机械和机器人。Gidding &Lewis 使用 CATIA 设计和制造大型机床。Dassault System 产品也同样应用于众多小型企业。象 Klipan 使用 CATIA 设计和
21、生产电站的电子终端和控制设备。Polynorm 使用 CATIA 设计和制造压力设备。Tweko 使用 CADAM 设计焊接和切割工具。 消费品： 全球有各种规模的消费品公司信赖 CATIA，其中部分原因是 CATIA 设计的产品的风格新颖，而且具有建模工具和高质量的渲染工具。CATIA 已用于设计和制造如下多种产品：餐具、计算机、厨房设备、电视和收音机以及庭院设备。 另外，为了验证一种新的概念在美观和风格选择上达到一致，CATIA 可以从数字化定义的产品，生成具有真实效果的渲染照片。在真实产品生成之前，即可促进产品的销售。 CATIA 也显示出了在非高科技行业的应用价值。例如：LOreal
22、使用CATIA 设计洗发水的包装瓶，这使得不光是包装设计人员，其他非技术人员，象销售人员、采购人员、管理人员都可以快速地浏览大量产品照片。这一点在卫生用品制造业是非常重要的，因为在这个行业中包装是唯一不同的产品。 三. CATIA 主要模块及简称：零件设计 PDG：Part Design 装配设计 ASD：Assembly Design 交互式工程绘图 IDR：Interactive Drafting 创成式工程绘图 GDR：Generative Drafting 结构设计 STD：Structure Design 线架和曲面设计 WSF：Wireframe and Surface 钣金设计
23、SMD：Sheetmetal Design 航空钣金设计 ASL：Aerospace Sheetmetal Design 钣金加工设计 SHP：Sheetmetal Production 三维功能公差与标注设计 FTA：3D functional Tolerancing & Annotation 模具设计 MTD：Mold Tooling Design 阴阳模设计 CCV：Core & Cavity Design 焊接设计 WDG：Weld Design -_自由风格曲面造型 FSS：FreeStyle Shaper 自由风格曲面优化 FSO：FreeStyle Optimizer 基于截面线
24、的自由风格曲面造型 FSP：FreeStyle Profiler基于草图的自由风格曲面造型 FSK：FreeStyle Sketch Tracer 创成式外形设计 GSD：Generative Shape Design 创成式曲面优化 GSO：Generative Shape Optimizer 汽车白车身接合 ABF：Automotive Body In White Fastening 数字化外形编辑 DSE：Digitized Shape Editor 汽车 A 级曲面造型 ACA：Automotive Class A 快速曲面重建 QSR：Quick Surface Reconstruc
25、tion 创成式零件结构分析 GPS ：Generative Part Structural Analysis 创成式装配件结构分析 GAS ：Generative Assembly Structural Analysis 变形装配件公差分析 TAA：Tolerance Analysis of Deformable Assembly Elfini 结构分析 EST：Elfini Solver Verification 电路板设计 CBD：Circuit Board Design 电气系统功能定义 EFD：Electrical System functional Definition 电气元件库
26、管理员 ELB：Electrical Library 电气线束安装 EHI：Electrical Harness Installation 电气线束布线设计 EWR：Electrical Wire Routing 电气线束展平设计 EHF：Electrical Harness Flattening 管路和设备原理图设计 PID：Piping & Instrumentation Diagrams HVAC 图表设计 HVD：HVAC Diagrams 电气连接原理图设计 ELD：Electrical Connectivity Diagrams 系统原理图设计 SDI：Systems Diagra
27、ms 管线原理图设计 TUD：Tubing Diagrams 波导设备原理图设计 WVD：Waveguide Diagrams 系统布线设计 SRT：Systems Routing 系统空间预留设计 SSR：Systems Space Reservation 电气缆线布线设计 ECR：Electrical Cableway Routing 设备布置设计 EQT：Equipment Arrangement 线槽与导管设计 RCD：Raceway & Conduit Design 波导设备设计 WAV：Waveguide Design 管路设计 PIP：Piping Design 管线设计 TUB
28、：Tubing Design HVAC 设计 HVA：HVAC Design 支架设计 HGR：Hanger Design 结构初步布置设计 SPL：Structure Preliminary Layout 结构功能设计 SFD：Structure functional Design 设备支撑结构设计 ESS：Equipment Support Structures 厂房设计 PLO Plant Layout -_数控加工审查 NCG：NC Manufacturing Review 数控加工验证 NVG：NC Manufacturing Verification 2 轴半加工准备助手 PMA：
29、Prismatic Machining Preparation Assistant 2 轴半加工 PMG：Prismatic Machining 3 轴曲面加工 SMG：3 Axis Surface Machining 多轴曲面加工 MMG：Multi-Axis Surface Machining 车削加工 LMG：Lathe Machining 高级加工 AMG：Advanced Part Machining STL 快速成型 STL：STL Rapid Prototyping 知识工程顾问 KWA：Knowledge Advisor 知识工程专家 KWE：Knowledge Expert
30、产品工程优化 PEO：Product Engineering Optimizer 产品知识模板 PKT：Product Knowledge Template 业务流程知识模板 BKT：Business Process Knowledge Template 产品功能定义 PFD：Product function Definition 产品功能优化 PFO：Product function Optimizer DMU 漫游器 DMN：DMNDMU Navigator DMU 运动机构模拟 KIN：DMU Kinematics Simulator DMU 空间分析 SPA：DMU Space Ana
31、lysis DMU 装配模拟 FIT：DMU Fitting Simulator DMU 优化器 DMO：DMU Optimizer DMU 工程分析审查 ANR：DMU Engineering Analysis Review DMU 空间工程助手 SPE：DMU Space Engineering Assistant 人体模型构造器 HBR：Human Builder 人体模型测量编辑 HME：Human Measurements Editor 人体姿态分析 HPA：Human Posture Analysis 人体行为分析 HAA：Human Activity Analysis-_四. C
32、ATIA 用户界面及基本操作第一节 CATIA 用户界面CATIA软件的用户界面分为五个区域：顶部菜单区(Menus)左部为产品/部件/零件树形结构图(Tree & associated geometry)中部图形工作区(Graphic Zone)右部为与选中的工作台相应的功能菜单区(Active work bench toolbar)下部为工具菜单区(Standard Toolbars)工具菜单下为命令提示区(Dialog Zone)视图变换除了点击下部菜单区的图标之外，还可按下表操作： 图形平移(PAN) 按住鼠标中键移动。图形旋转(ROTATE) 按住鼠标中键不放，然后按住左键。图形缩放
33、(ZOOM) 按住鼠标中键不放，然后按左键，再放开左键。以某处为中心缩放 鼠标移到所需位置，当该处边缘发亮后，用鼠标中键点击该处一次，该处即变为屏幕中心，然后按住鼠标中键不放，按左键，再放开左键。以某处为中心旋转 鼠标移到所需位置，当该处边缘发亮后，用鼠标中键点击该处一次，该处即变为屏幕中心，然后按住鼠标中键不放，再按住左键。充满整屏(FIT ALL) 按下部视图菜单(ViewTool bars)中的 Fit All In图标：第二节 工作台（菜单工具组）Workbench工作台（Workbench）：产生某种指定类型元件（component）的一系列菜单工具组。例如，一个零件(Part)是
34、Part Design component,一张二维图 drawing 是Drafting component,一个产品(Product)是 Assembly component。-_CATIA 的菜单工具组位于屏幕右侧。点中右部菜单区最上部的图标，即出现一个大的图标集合（favorite workbenches lists），可从中选择所需的 Workbench，也可从顶部菜单区 Start 的下拉菜单中点选所需的 Workbench。可用如下方式定制图标集合 (favorite workbenches lists）：从顶部菜单区 Tools 的下拉菜单中点选 Customize,出现从上面
35、菜单的左部列表中选择所需的 Workbench 添加到右部列表中，当再次点右部菜单区最上部的图标时，刚才加入的 Workbench 图标就会出现在 favorite workbenches lists 中。第三节 CATIA 模型存取产品结构（Product Structure）：将客户产品逻辑性地组织起来的一种结构形式，用户可以在这种结构内浏览并选择不同的元件作为工作对象，这是启动 CATIA 时进入的缺省模式。文档（Document）：一个文件,用来管理并保存用户产生的与某工作台（workbench）相关的数据。Part是存储CATIA模型的基本文件，通常以 *.CATPart 为后缀。生
36、成一个模型-_File + New.(Menu Bar)Ctrl + N(键)从列表中选取将要建立的元件类型:Part,确认。读取一个模型File + Open.(Menu Bar)将文件类型改为 *.CATPart，输入某个文件目录下的文件名。存储一个模型第一次存储：File + Save As .(Menu Bar)键入模型名再存：File + Save.(Menu Bar)选择模型或 Ctrl + S(键)CATIA元素选取CATIA 能够以多种方式连选元素，当然只有 Visible (可视)和 Selectable (可选)的元素才能被选上。选择一个物体：鼠标移动到几何体或树形结构图上的某个节点，当几何体或节点发亮，鼠标指针形状变化后，左键点击该物体，即可选中该物体。选择多个物体：当选择不同的几何体或树形结构图上的其他节点时，按住Ctl键再用左键点击，即可连续选择物体。或选择右部菜单区中Select图标，按住鼠标左键拖动后框选出所需选择的物体，被选中的物体发亮显示。
