基于CATIA的钢岔管三维模板设计

王 巍

（吉林省水利水电勘测设计研究院 吉林长春 130021）

1 概述

钢岔管是供水管路中最常见也是最基本的构建之一，它起到了连接管路的枢纽作用，结构上分为对称钢岔管和非对称钢岔管。像钢岔管这样一类的特殊管路，如果每次建立模型都用手工单独画显然是不现实的，这样工作量太大，并且也不便于修改，所以从提高设计效率这个角度，需要我们能有一种快速有效的方法来建立钢岔管模型。从这个角度本文将针对有特点的非对称钢岔管来介绍用CATIA用户特征UDF（UserDe－finition）这一功能来参数化设计钢岔管。

2 设计流程

通过对非对称钢岔管的结构分析得到以下共性：钢岔管的连接处的修剪方式都是通过求到相交耦合线后用耦合线修剪。所以关键在于耦合线的求取。基于这样共性创建三维钢岔管模板。

（1）在零件设计模块中新建文件，命名为BranchPipe_UDF.catpart。

在该零件下新建三个几何图形集分别命名为钢岔管输入、设计流程、钢岔管成果来放置相关设计信息。创建参数，通过对钢岔管参数的分析，提取到以下参数：如图1。

图2 钢岔管输入条件

（2）定义“钢岔管输入”为当前工作对象，在空间任意位置创建一平面，然后在该平面上创建一直线，并在直线上创建一点，创建好后分别重新命名并隔离三个对象。隔离的目的是隔离输入元素之间的关联关系，保证其独立性。如图2。

（3）定义设计流程为工作对象，依据钢岔管平面中心点及钢岔管平面创建参考Z方向及Z方向平面。

（4）创建钢岔管平面布置图，这里一定要使用定位草图，并把钢岔管平面中心点作为原点参考点，主管中心方向作为草图参考方向。如图3。

在草图创建好对应控制线，并和外部参数关联，在草图内部求取钢岔管间的相贯线，并分别输出对应的控制线并重新命名。如图4。

图3 定位草图

图4 输出控制线

（5）依据输出的锥管控制线通过旋转曲面方式创建各分钢岔管，用输出的各相贯线创建相应分割平面。并用分割命令分别分割主管及支管。

（6）定义钢岔管成果为当前工作对象，通过结合命令把分割后的钢岔管结合为一整体，作为输出特征的一部分。

（7）创建钢岔管实体特征，为了管理的方便，钢岔管实体通过布尔运算的方式装配为一整体，因此需要插入三个几何体，分别命名为主管、支管一、支管二。

（8）定义主管几何体为当前工作对象，通过加厚曲面的方式创建主管实体模型，并用相对应的分割平面分割主管得到主管最终实体模型。如图5。

（9）定义支管一几何体为当前工作对象，通过加厚曲面的方式创建支管一实体模型，并用相对应的分割平面分割主管得到主管最终实体模型。如图6。

图5 主管实体模型

图6 支管一实体模型

（10）定义支管二几何体为当前工作对象，通过加厚曲面的方式创建支管二实体模型，并用相对应的分割平面分割主管得到主管最终实体模型。如图7。

（11）应用布尔运算装配的方式，分别把主管、支管一、支管二装配到钢岔管几何体。最终结果如图8。

3 UDF创建

应用创建好的钢岔管模型创建钢岔管UDF。为了能够方便快捷的更改模型的几何参数，如主管半径、支管半径、支锥角等信息，需要在UDF中发布这些参数，见图9。输出的内容不仅包含钢岔管实体模型，还包含钢岔管结合曲面，因此需要在输出栏添加钢岔管结合曲面作为输出特征，最后为UDF定义一方便识别的图标，到此我们的UDF模板就创建完成了。为了保证模板的可用性及稳定性，需要对模板进行调用并验证其适应性。

图7 支管二实体模型

图8 钢岔管几何体装配

图9 输出参数

4 结语

通过建立一个实用的具有代表性的管路构建-钢岔管的 3D模板，一方面可以体现 CATIA软件在3D设计中参数化控制模型这一独特特点的优越性，另一方面也能用试验证明水工建筑物中典型结构的3D设计模板化是没有问题的，软件的强大功能完全可以实现。同时也让我们认识到软件本身的一些架构型式和基本原理，可以根据这些认识积累经验，为将来建立、组织和管理更加复杂的构件做铺垫。