CATIA 軟件在輪胎三維設計中的應用分析論文

隨着經濟的發展和科技的進步，計算機軟件也在不斷地更新換代，如今一般的二維設計軟件已無法滿足日益發展的機械設計需求。而隨着汽車行業的不斷髮展，也更青睞使用三維軟件進行設計，如CATIA、SolidWorks、I-DEAS 和ProE 等。輪胎作為汽車行業的重要配件，對其性能也提出了更高的要求，設計師需採用準確率和效率更高的設計方法來縮短設計週期、降低人力成本和減少設計失誤， 並同時能便捷地展現設計理念。CATIA 作為一種在汽車行業常用的設計軟件，筆者將簡述其在輪胎三維設計中的應用。

1CATIA V5 簡介

CATIA 是由法國索達公司推出的一套集成應用軟件包，其功能覆蓋了產品設計的各個方面：CAD、CAE、CAM， 既可以支持各種類型的協同產品設計，也可以進行無縫集成，能完全支持“端到端” 的企業流程解決方案。索達公司於1982 年推出CATIA V1 版本，後相繼推出CATIA V2、V3、V4 版本，但因應用V4 版本的UNIX 平台價格太過昂貴， 許多中小企業無法承受，索達公司於1995 年開發了全新的V5 版本，該版本界面更加友好，功能更加強大，開創了一種全新的風格，幾乎迎合了所有工業領域的大、中、小型企業需求，

CATIA V5 能應用於UNIX 和Windows 兩種操作系統，在AIX、HP-UX 和IRIX 等UNIX 操作系統下都可以使用， 且在Windows 上融入了OLE 功能，具有鼠標右鍵以及複製、黏貼等基本功能，方便了用户的學習和使用。而且通過使用其自身專業模塊的二次開發功能，用户可自行開發自己感興趣的功能。

2003 年IBM 和索達公司在巴黎發佈了其產品生命週期管理(PLM)解決方案產品系列的第12 版(V5 R12)。該產品系列由用於協同產品開發的CATIA 和用於產品生命週期管理、協同和決策支持的ENOVIATM 以及SMARTEAM 組成。它還引進了一組新的創成式的加工方面的最佳經驗，即PLM Best Practices(PLM 最佳經驗)，能方便地對資源進行標準化，有助於客户降低成本，來獲得更多的市場份額。同時還提高了實施能力，能進行更快的曲面建模。

2 輪胎設計的一般流程

2.1 設計草圖

CATIA 的重要工作台之一是草圖設計， 它能設計複雜的平面輪廓，並轉為三維實體。並且還具有後參數化的約束功能，能非常方便、快速地繪製輪廓。

進入CATIA 工作界面，新建PART 文件，選擇座標、參考或零件等其中任一平面(如座標平面選擇XY 平面)，就能進入草圖編輯器，使用該軟件的`工具欄中的設計工具做出草圖，並添加約束，繪製完成的曲線。

2.2 曲面設計

CATIA V5 的曲面設計功能非常強大， 設計師可直接在曲面上進行花紋繪製， 也可以為在輪胎旋轉曲面上繪製花紋，既可繪製點、線、圓、曲線等等，也可直接在曲面上依弧長或弧長作線架補正，快速完成花紋設計。CATIA 還擁有易學易用的後參數設計功能， 可直接設置參數間的彼此關係， 加入designtable，鏈接完成設計電子表格單，然後直接在設計電子表格單上，依序填入相關型式尺寸，即可自動更新圖檔。

2.3 實體設計

CATIA V5 中的Part Design 模塊， 既能實體填充曲面，形成整胎後，又能在輪胎的側面繪製字體，最後結果實體輪胎非常吻合原來的二維曲面，十分可靠。

2.4 製圖

CATIA 中的Drafting 可將三維的實體進行多角度的剖面，獲得二維的平面圖，這樣可以方使後期修改更加方便、簡單。

3CATIA 的二次開發

二次開發就是修改現有的軟件，擴展軟件的功能來滿足客户的某種需求。一般而言公司在開發大型軟件時會給未來的二次開發預留接口， 這樣用户就能有渠道進行鍼對性的二次開發，這種開發是不會使原有系統內核發生變化的，並能提高軟件的應用效率和專業性。

CATIA 的功能很強大，適用於各種產品的設計需求，具有較高的通用性的同時也有一些缺點：針對性就不夠強，不方便進行標準化設計。二次開發就能較好的解決這些問題。CATIA中的二次開發接口有許多，在這之中以V5 Automation 和CAA最為常用，以下簡介這兩種開發方式。

3.1V5 Automation

CATIA V5 Automation 中的對象接口可使用多種軟件進行編程， 包括VC、VB、Delphi 等，Application 是其中常用對象，Document、Windows、Cameras 是Application 的三個子對象，, 其餘實現的種種對象都是直接或間接地繼承這三種對象。一般CATIA 的對象有很多，功能也不盡相同，還包括了Document 和Documents 對象、Product Document 對象、Drawing Document 對象、交互對象和有限元分析對象等等。

3.2CAA

CAA 包含兩個部分：CAA-RADE 及CAA。CAA-RADE 是基於COM 的接口程序包， 其環境是在Visual Studio 軟件中集成的。CAA 是基於COM 的接口函數庫， 其三個部分為用户對象、接口函數和實現函數，這三個部分既有着不同的分工又彼此相關來實現CAA 的功能。

4 結語

最近幾年我國的汽車行業正在快速發展，對汽車輪胎的要求也越來越高。設計輪胎時涉及許多曲面上的繪製，CATIA 是汽車行業常用的一款設計軟件，不僅能方便快捷地完成自己的設計，縮短開發週期，更擴寬了設計師的設計思路，使其更具個性化特徵。CATIA 在後期修改時也非常方便，減少了出現錯誤的機會，提高了企業的產品質量和自主創新能力，增強了核心競爭力，並能使企業形象獲得提升。

但CATIA 中沒有專門的輪胎設計模塊， 不能確保相同的設計精確度，若對CATIA 進行二次開發並結合輪胎設計特徵，就能快速準確地完成輪胎設計， 顯著增加輪胎的開發效率，並進一步規範化輪胎的開發過程。

總而言之，CATIA 這款三維開發軟件能明顯提高輪胎的設計質量，是輪胎設計去繁瑣化，使其變得簡單，值得推廣使用。