基于CATIA/VPM系统的管路标准件库的创建与应用

王莉萍 陈春鹏

摘 要：在CATIA 管路设计模块中，管路标准件库的应用能大大提高飞机数字样机的设计效率。文章根据实际需求，详细介绍了基于CATIA/VPM系统管路标准件库的创建、使用及维护方法。

关键词：CATIA/VPM；管路标准件库；参数化；设计表

1 前言

在飞机数字样机的设计过程中需要使用大量的管路标准件，如果管路标准件按照通用标准件建模，然后从库中调用，用装配约束的方式定位管路标准件与管子的位置关系，这种方式导致设计和更改的效率非常低。为了提高CATIA 管路设计的设计效率，管路标准件在建模时不仅具有几何模型信息，还包含管路属性信息，如公称尺寸、端口形式等，使用时能够实现与管子自动匹配、自动布放等功能。目前，对CATIA管路模型客户化研究[1][2]、管路类标准件建库[3]的基本原理等方面相关研究比较深入，而针对在CATIA/VPM协同设计管理环境下，如何进行环境设置及如何创建、使用、维护管路标准件库没有做深入的探讨。

本文以航标HB4-24（扩口式拧入式三通管接头）模型的建立为例来详细阐述在CATIA/VPM系统下管路标准件库的创建、使用及维护方法。

2 管路标准件库工作原理及环境设置

CATIA管路环境是管路设计规则文件、管路资源管理文件、管路资源的集合。管路环境设计的主要工作是根据企业设计需求创建特征字典文件、定义设计规则，如管路子弯曲半径规则、自动放置零件的规则等等，并建立公用的库文件，如管路标准件库、管路设备库、管路符号库等。因此企业在管路设计前必须根据实际需求对管路环境进行定制。本文对如何定制管路环境方面[1][2]不做介绍，重点阐述管路标准件库的工作原理及其在VPM系统为实现对管路标准件的调用而对环境文件进行的设置。

2.1 管路标准件库工作原理

管路标准件库是组织和管理管路标准件的文档，用于存放、检索和管理标准件，由TubingParts .catalog和Specifications.catalog两种库组成。TubingParts.catalog用于管理按照功能特征進行分类的标准件，如直通接头、三通接头、四通接头、管螺母、堵帽等类型，Specifications.Catalog文件用于管理按照物理特征进行分类的标准件，如标准件号、公称直径、壁厚、端头类型、材料类型等。其中，TubingParts .catalog是基本库，统一组织和管理全部的管路标准件，管路标准件均从此库中调用。

Tubing Parts .Catalog一般按以下进行分类进行搭建：

（a）Branch（分支）：Tee（三通）、Cross（四通）等等；

（b）Elbows（肘管）；

（c）Tubes（管道）：直管、弯管、柔性管；

（d）Fitting（拟合）：Union（直通管接头）、Nut（螺母）等等；

（e）Flange（法兰）；

（f）Sealing Part（密封零件）：Gasket，Ring；

（g）Valve（阀门）。

关于如何建立TubingParts.catalog，蒋代兵在“CATIA管路环境客户化定制”[1]一文中作了详细说明，按照所述方法建立TubingParts.catalog。与蒋代兵介绍不同的是，为了能在CATIA/VPM中调用管路标准件， TubingParts.catalog不是保存在本地环境中，而是保存VPM系统中，即服务器上。

2.2 环境设置

在CATIA/VPM系统中进行关联设计时，为了保证管路标准件库数据的唯一性、可共享性，除了将TubingParts.catalog文件存放存放在服务器上，还必须对本地管路环境中的TUB.xml文件进行以下设置，使TubingParts.catalog文件指向ENOVIA，如图1所示。

图1 环境设置

通过以上配置，实现了在调用管路标准件时，系统直接指向VPM系统中的TubingParts.catalog文件，从而调用该目录中的标准件。只要更新该目录中的文件，即可实现管路标准件库的同步更新。

3 管路标准件库的创建

创建管路标准件的模型是建立管路标准件库的基础，通过约束标准件模型的尺寸，关联参数表、添加管路属性，然后创建该模型的catalog文件，最后将catalog与TubingParts.catalog进行链接，这样就完成了管路标准件的入库。

3.1 管路标准件模型的建立

（a）参数化模型的创建

参数化建模是利用CATIA的Part模块，根据标准中的几何信息如HB4-24将标准件设计成一个参数化的实体模型，方法与通用标准件的建模类似[4]，这里不再赘述。

（b）参数表的创建

对于管路标准件的参数表，表格中除了应包含几何信息外，还应有零件编号、公称尺寸、端头形式、材料类别、重量等管路标准件所必需的参数。建立好的设计表如图2所示：

图2 设计表的创建

（c）定义类别

管路模块中的Build Tubing Part命令功能非常强大，通过此命令可以对管路标准件进行类别定义、参数化驱动和管路连接属性定义，为管路标准件添加管路信息。

在Tubing Design并新建一个Product，通过工具->项目管理->选择/浏览以选择相应的项目（根据客户进行定制）。选择Build Tubing Part命令进入Creat Part页面，选择Set Object Type命令，在类别中选择Tee，并通过Open Existing Part选项加载刚创建的HB4-24的模型文件。

（d）参数化驱动

使用Build Tubing Part命令中Design Table选项将零件与已创建的表格关联，实现参数化驱动。需要注意的是，不仅几何参数需要关联，管路属性如公称尺寸、材料类别、端口形式等参数也要进行关联。

（e）添加管路属性

使用Build Tubing Part命令中的Manage Connector选项为管路模型的每个端口添加连接器，用Associate Attributes To Connectors选项设置连接器的属性，如连接器的公称直径及端头形式，从而实现在调用管路标准件时能与管子自动匹配。如此一个具有管路属性的管路标准件的建模就完成了。

3.2 管路标准件入库

首先创建HB4-24-2002的catalog文件，选择Add Part Family命令将含有设计表的HB4-24-2002的主模型载入catalog文件中，使用Resolve功能依据创建的设计表解析生成多个标准件模型。再打开TubingParts.catalog，选择Add Link To another catalog命令，将HB4-24的catalog文件中的模型链接到TubingParts的Tee目录中，这样就完成了HB4-24的入库工作，CATIA系统将根据CATpart文件对应的参数表自动将一系列的标准件组织和管理起来。按照类似方法，将所有创建的管路标准件模型的目录文件按不同类别与TubingParts.catalog关联，形成管路标准件库（图3）。

4 管路标准件的使用

当管路标准件库建立好后，在管路模块（Tubing Design）中用Place Tubing Parts命令即可实现从VPM管路标准件库调用标准件。根据实际需求选择标准件的类型：直通、三通等，如选择直通管接头，之后系统根据管线直径自动在管路标准件库中寻找相应的管接头与之匹配，图中管线直径为8mm，则HB4-5-6等与之匹配进行安装，如图4所示。这种调用标准件的方式大大提高了设计效率。

图4 管路标准件的调用

5 管路标准件维护

管路标准件库的维护功能可分为标准件的添加、删除及修改，具体就涉及到模型的更新和设计表信息的更新。不管是模型更新还是设计表更新，都需要在管路标准件库目录中进行同步操作，从而达到实现更新标准件数据的目的。下面分别针对这两类情况进行阐述。

（a）模型更新

在VPM系统中搜索TubingParts文件，通过open reference document命令打开标准件的主模型，完成主模型修改后，保存在ENOVIA。在打开的catalog文件中，找到主模型所在的章节或者系列进行同步操作。这样根据设计表解析的一系列的标准件模型就被更新了。

（b）设计表更新

标准件数据的添加及参数值的修改须通过对设计表的更新来实现。首先在LCA中用将文档签入签出的方法，对设计表进行更新。设计表发生更改后，主模型与设计表之间的链接关系会断开，因此需要重新定义链接。在主模型中用Edit中的Links命令修复设计表与主模型的链接关系后，回到catalog文件中进行同步操作。

6 结束语

在飞机的数字样机设计过程中，管路标准件库的建立及使用能够大大提高设计效率和设计质量，减少设计中的错误和重复设计工作，有效降低设计成本。目前中航通飞研究院某大型水陆两栖飞机的管路标准件库正是按照上述方法进行实施和构建的。随着CATIA管路模块更大的推广和更多的普及应用，管路标准件库也将在设计中起到更重要的作用。

参考文献

[1]蒋代兵.CATIA管路环境客户化定制[J].航空标准化与质量，2006（ 3）.

[2]杨小龙.CATIA软件Tubing Design模块应用研究[J].直升机技术，2008（1）.

[3]李祥等.基于CATIA的管路類标准件库的设计与实现[J].制造业自动化，2012，3（34）.

[4]寇飞行，CATIA V5下三维标准件库建立方法[J]，飞机工程，2005（3）.

作者简介：王莉萍，女， 工程师，研究方向：飞机标准及标准件的应用。

陈春鹏，男， 工程师，研究方向：飞机气动力设计