基于CATIA的鋼岔管三維模板設計

王 巍

（吉林省水利水電勘測設計研究院 吉林長春 130021）

1 概述

鋼岔管是供水管路中最常見也是最基本的構建之一，它起到了連接管路的樞紐作用，結構上分為對稱鋼岔管和非對稱鋼岔管。像鋼岔管這樣一類的特殊管路，如果每次建立模型都用手工單獨畫顯然是不現實的，這樣工作量太大，并且也不便于修改，所以從提高設計效率這個角度，需要我們能有一種快速有效的方法來建立鋼岔管模型。從這個角度本文將針對有特點的非對稱鋼岔管來介紹用CATIA用戶特征UDF（UserDe－finition）這一功能來參數化設計鋼岔管。

2 設計流程

通過對非對稱鋼岔管的結構分析得到以下共性：鋼岔管的連接處的修剪方式都是通過求到相交耦合線后用耦合線修剪。所以關鍵在于耦合線的求取。基于這樣共性創建三維鋼岔管模板。

（1）在零件設計模塊中新建文件，命名為BranchPipe_UDF.catpart。

在該零件下新建三個幾何圖形集分別命名為鋼岔管輸入、設計流程、鋼岔管成果來放置相關設計信息。創建參數，通過對鋼岔管參數的分析，提取到以下參數：如圖1。

圖2 鋼岔管輸入條件

（2）定義“鋼岔管輸入”為當前工作對象，在空間任意位置創建一平面，然后在該平面上創建一直線，并在直線上創建一點，創建好后分別重新命名并隔離三個對象。隔離的目的是隔離輸入元素之間的關聯關系，保證其獨立性。如圖2。

（3）定義設計流程為工作對象，依據鋼岔管平面中心點及鋼岔管平面創建參考Z方向及Z方向平面。

（4）創建鋼岔管平面布置圖，這里一定要使用定位草圖，并把鋼岔管平面中心點作為原點參考點，主管中心方向作為草圖參考方向。如圖3。

在草圖創建好對應控制線，并和外部參數關聯，在草圖內部求取鋼岔管間的相貫線，并分別輸出對應的控制線并重新命名。如圖4。

圖3 定位草圖

圖4 輸出控制線

（5）依據輸出的錐管控制線通過旋轉曲面方式創建各分鋼岔管，用輸出的各相貫線創建相應分割平面。并用分割命令分別分割主管及支管。

（6）定義鋼岔管成果為當前工作對象，通過結合命令把分割后的鋼岔管結合為一整體，作為輸出特征的一部分。

（7）創建鋼岔管實體特征，為了管理的方便，鋼岔管實體通過布爾運算的方式裝配為一整體，因此需要插入三個幾何體，分別命名為主管、支管一、支管二。

（8）定義主管幾何體為當前工作對象，通過加厚曲面的方式創建主管實體模型，并用相對應的分割平面分割主管得到主管最終實體模型。如圖5。

（9）定義支管一幾何體為當前工作對象，通過加厚曲面的方式創建支管一實體模型，并用相對應的分割平面分割主管得到主管最終實體模型。如圖6。

圖5 主管實體模型

圖6 支管一實體模型

（10）定義支管二幾何體為當前工作對象，通過加厚曲面的方式創建支管二實體模型，并用相對應的分割平面分割主管得到主管最終實體模型。如圖7。

（11）應用布爾運算裝配的方式，分別把主管、支管一、支管二裝配到鋼岔管幾何體。最終結果如圖8。

3 UDF創建

應用創建好的鋼岔管模型創建鋼岔管UDF。為了能夠方便快捷的更改模型的幾何參數，如主管半徑、支管半徑、支錐角等信息，需要在UDF中發布這些參數，見圖9。輸出的內容不僅包含鋼岔管實體模型，還包含鋼岔管結合曲面，因此需要在輸出欄添加鋼岔管結合曲面作為輸出特征，最后為UDF定義一方便識別的圖標，到此我們的UDF模板就創建完成了。為了保證模板的可用性及穩定性，需要對模板進行調用并驗證其適應性。

圖7 支管二實體模型

圖8 鋼岔管幾何體裝配

圖9 輸出參數

4 結語

通過建立一個實用的具有代表性的管路構建-鋼岔管的 3D模板，一方面可以體現 CATIA軟件在3D設計中參數化控制模型這一獨特特點的優越性，另一方面也能用試驗證明水工建筑物中典型結構的3D設計模板化是沒有問題的，軟件的強大功能完全可以實現。同時也讓我們認識到軟件本身的一些架構型式和基本原理，可以根據這些認識積累經驗，為將來建立、組織和管理更加復雜的構件做鋪墊。