基于CATIA軟件的三維建模方法研究

程壽國

摘要：本文在介紹了CATIA軟件建模方法的基礎上，通過案例介紹了利用CAD二維圖形文件、其他軟件建立的三維模型文件進行CATIA軟件建模的方法。通過這些方法可以很好的利用CATIA軟件對二維到三維、“三維”再到“三維”等情況進行建模或二次建模，為利用CATIA軟件進行教學科研等工作的人員提供參考。

Abstract： Based on the introduction of CATIA software modeling method， this paper introduces the method of CATIA software modeling by using two-dimensional CAD graphics files and three-dimensional model files established by other software. Through these methods， CATIA software can be used to model two-dimensional to three-dimensional， "three-dimensional" to "three-dimensional" and so on， which can provide reference for teaching and research personnel using CATIA software.

關鍵詞：二維圖形;三維模型;建模;二次建模

Key words： 2D graphics;3D model;modeling;secondary modeling

中圖分類號：TP391.72? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）21-0098-02

0? 引言

二維圖形是工廠加工中必須使用也是最常使用的圖紙。三維圖紙往往是二維的輔助，畢竟尺寸標注過多無法清楚的表達。但是在動畫仿真、有限元分析、空間干涉碰撞等場合三維圖形的優勢就可以顯現出來。劉小婷[1]在AutoCAD中利用“面域”命令導入二維原圖實現了零誤差的三維重構。苗青[2]和孟慶建[3]等利用形體分析法在AutoCAD中通過分解零件圖、各部分分別造型和布爾運算等步驟完成從二維圖紙到三維實體的建模。高成慧[4]利用AutoCAD中的二維圖形粘貼成SolidWorks軟件的工程圖、再次粘貼成草圖，最后利用SolidWorks軟件的建模工具生成三維實體。本文主要介紹CATIA軟件三維建模常用的幾種方法供大家參考。

1? CATIA軟件三維建模基本方法

1.1 基于草圖的建模

將零件圖的特征圖形繪制成草圖，然后利用基于草圖特征的工具（滿足命令的條件）就可以實現建模。建模的思想大致有兩種：搭積木的方法或者“零件加工”的方法。圖1為基于草圖特征的建模過程。先建立草圖，如果草圖中各個元素被全約束，草圖默認為綠色顯示。

拉伸成型（凸臺）命令條件比較容易滿足，有時候不成功可以按照提示修改，或者繪制完草圖后檢查一下草圖的完整性。

1.2 基于曲面的建模

基于曲面的建模需要從點、線、面等開始構建或者選取。可以從線框工具里面選取繪制點和線，也可以利用草圖來構件一個曲線，然后利用曲面工具生成相應的曲面。最后利用基于曲面的特征工具生成實體。在過程中需要在“零件”平臺和“創成式曲面”設計模塊進行切換。在找不到工具的時候，可以考慮是不是要切換工作臺。這一點對于初學者很重要。圖2為基于曲面的建模過程，先在草圖里面繪制曲線，在創成式曲面模塊中利用面生成工具進行拉伸成面。再切換到零件設計模塊利用基于曲面的特征工具進行曲面加厚。

2? 基于CAD圖形的CATIA軟件建模

當已經圖形的CAD文件時，可以利用CATIA軟件打開圖形文件，在CATIA的工程制圖平臺復制圖形到草圖模塊，圖形輪廓就可以直接用了，不需要另外繪制草圖。這一點和SOLIDWORKS軟件非常相似[4]。圖3為基于CAD圖形的CATIA軟件建模過程，其中圖3（a）為CAD零件二維圖，3（b）為在CATIA工程制圖模塊中打開后的圖形，圖3（c）為粘貼到CATIA草圖后的圖形，圖3（d）為生成的三維實體。這樣省去再次繪制輪廓和約束的時間，實現“零誤差”建模。

3? 基于.STP等圖形接口文件的建模

有些軟件可以直接生成像齒輪、螺母等標準零件，而CATIA軟件本身不帶有這個功能，一般是利用公式進行編輯，相對比較復雜一些。但可以借助于圖形接口文件*.STP、*.IGS等進行中間轉換，在CATIA軟件中進行二次建模。圖4為從CAXA中生成的齒輪導入到CATIA軟件后的二次建模。這樣既可以利用其他軟件的優點，又可以節省編輯公式的時間。而且操作也非常方便，只需要在CAXA建模后導出.STP文件格式，在CATIA中打開，然后進行編輯就可以二次建模。

4? 結論

在掌握CATIA軟件基本建模方法以后，就可以比較容易的學會利用CAD文件和*.STP文件進行二次建模，也就可以根據應用條件從圖紙到三維，從草圖到三維，從曲線曲面到三維，從CAD到三維以及從*.STP等接口文件到三維的自由建模。熟練應用這些方法可以增加辦公效率節省人工方面的成本。

參考文獻：

[1]劉小婷.在AutoCAD中實現二維圖形的立體重構[J].科技展望，2015，25（25）：103-104.

[2]苗青.應用于Auto CAD三維幾何造型中的形體分析法[J].江南大學學報，2005（03）：280-282.

[3]孟慶建，蘇燕.在AutoCAD2000中由二維圖形進行三維建模的方法[J].機械設計與制造，2003（02）：48-49.

[4]高成慧.利用SolidWorks將二維圖形轉化為三維模型的方法[J].機械制造，2005（07）：74-75.