參數化設計是現代CAD軟件的核心技術。利用參數化設計手段可使設計人員從大量繁瑣的設計、計算、繪圖工作中解脫出來，提高了設計效率，可以在實際制造物理樣機之前通過虛擬來方便地修改設計，縮短產品開發周期，降低成本，增強市場競爭力。對基于CATIA的三維參數化建模方法及其技術進行了研究，詳細地闡述了三維參數化建模的基本方法和一般步驟。并介紹了在CATlAV5中進行鉸鏈四桿機構參數化、可視化和虛擬裝配設計的方法，并對該四桿機構進行了干涉分析和運動仿真分析。詳細介紹了針對設計要求通過實時修改構件參數實現鉸鏈四桿機構“一模多型”的虛擬裝配設計方法。以可視化的形式實現設計意圖，提高了設計速度和質量。

　　CATIA系統是法國達索(Dassault)飛機公司DassaultSystems工程部開發的產品。該系統是在CADAM系統(原由美國洛克希德公司開發，后并入美國IBM公司)基礎上擴充的，經過幾年努力，形成了商品化的系統，是一個高檔CAD/CAM/CAE系統，廣泛用于航空、汽車等領域。CATIA具有統一的用戶界面、數據管理以及兼容的數據庫和應用程序接口。采用特征造型和參數化造型技術，允許自動指定或由用戶指定參數化設計、幾何或功能化約束的變量化設計。它具有卓越的知識智能、機械產品設計、有限元分析、NC編程、數字化虛擬樣機等強大的功能模塊，為許多用戶所青睞。CATIAV5的知識智能模塊較好地解決了長期困擾各行業的知識重用和保留的重要問題。它通過可視化的特征樹及各種可視工具，使得三維參數化建模更加簡單易學。目前通用的CAD/CAM軟件大多數具有參數化建模的功能，但是有些需要通過與軟件的接口編程來實現，要求開發人員具有較高的編程水平;有些則不能進行可視化的操作，需要設計人員熟練掌握軟件的有關命令和操作。CATIAV5的可視化工具能使設計人員在可視化的環境下，高速高效地完成三維建模工作。

1、三維參數化建模的特點

　　三維參數化建模與二維參數化建模相比，其主要區別在于三維模型更能清晰地表達實物，其模型參數也能更好地反映實物特征參數。三維模型的空間視圖可以從任意方向觀看模型，比二維模型的各個平面投影視圖更易于直觀考察零件的結構和其間的干涉，使設計人員將工作重點放在零件結構設計及其優化方面。參數化建模一直都是CAD設計人員探索的問題，其關鍵是如何用實物的特征參數來自動控制和生成實物三維模型，而且特征參數發生改變能夠自動地反映到三維模型中。這一技術不僅給機械產品中的標準件、常用件和系列化產品的設

　　計帶來極大的便利，而且它也是近來提出的“大量定制”MC生產方式中敏捷設計的一項基礎技術。“大量定制”是現代化制造業的發展趨勢，它要求產品不僅能滿足正常的功能，而且還要能融入不同客戶所需的個性化特征。這種個性化的特征可以用參數的形式表達出來，在客戶需要時及時反映到零部件中去，并能指導生產。總之，三維參數化建模技術是一項基礎性的工作，它比二維參數建模更能體現產品特征，更適應時代發展的需要。它將極大地促進機械、電子等各行業發展。

2、三維參數化建模的實現方法

　　參數化建模的關鍵在于用參數、公式、表格、特征等驅動圖形以達到改變圖形的目的，在CATIAV5中可通過如下的方法來實現。

　　2.1、利用系統參數與尺寸約束驅動圖形

　　CATIAV5具有完善的系統參數自動提取功能，它能在草圖設計時，將設計人員輸入的尺寸約束作為特征參數保存起來，并且在此后的設計中可視化地對它進行修改，從而達到最直接的參數驅動建模的目的。用系統參數驅動圖形的關鍵在于如何將從實物中提取的參數轉化為CATIA中，用來控制三維模型的特征參數。尺寸驅動是參數驅動的基礎，尺寸約束是實現尺寸驅動的前提。CATIAV5的尺寸約束的特點是將形狀和尺寸聯合起來考慮，通過尺寸約束來實現對幾何形狀的控制。設計時必須以完整的尺寸參數為出發點(全約束)，不能漏注尺寸(欠約束)，不能多注尺寸(過約束)。尺寸驅動是在二維草圖———Sketcher空間下實現的。草圖中的V和H坐標軸是尺寸約束中的參照基準，只有草圖中的圖形相對于V、H軸的所有位置關系都確定后，該圖形才能完全約束(無過約束也不欠約束)。圖形完全約束后，其尺寸和位置關系才能協同變化，系統會直接將尺寸約束轉化為系統參數。草圖修改可通過編輯系統參數直接驅動幾何形狀的改變，為三維參數驅動提供基礎。例如在草圖工作界面中畫一個圓，并且標注其直徑尺寸，此后在草圖中用鼠標雙擊標注，彈出尺寸編輯對話框就能修改尺寸大小。總之，三維參數化建模的好壞很大程度上取決于二維圖形中的尺寸約束與實物參數的符合程度。只有抓住CATIA建模特點并采取合理的二維和三維建模方法，才能建立理想的模型。

　　2.2、利用用戶參數和公式驅動圖形

　　CATIAV5不僅具有系統定義的參數，而且還有用戶自定義參數。設計人員通過用戶自定義參數和公式的工具，可以很方便地定制出客戶所要的各種各樣的參數以及約束這些參數的公式。CATIAV5中有幾何參數(如點、線、曲線、曲面等)、物理參數(如長度、質量、速度、溫度、密度等)、無量綱參數(如整數、實數)、字符型參數及布爾型參數等40多種類型的參數可供用戶自行選擇。用戶自定義公式是CATIAV5中聯系系統參數與用戶參數樞紐。用戶參數定義后，設計者可針對用戶參數與三維模型中對應的特征參數建立相應的公式，從而通過用戶參數驅動系統參數，進而控制圖形的尺寸。

　　2.3、利用表格數據驅動圖形

　　機械產品設計中，標準件、通用件的尺寸可通過查表獲得，在CATIAV5中可應用表格驅動幾何圖形實現這一功能。應用表格驅動幾何圖形，首先應將與零件尺寸有關的標準數據以表格的形式存放在相應的文件中，并建立表中數據與三維模型特征參數的聯系。通過選擇表中不同記錄達到改變幾何尺寸，獲得所需零件的模型。在CATIA的參數化設計中，可以使用的圖表有兩種，一種是文本格式的圖表文件，一種是Excel格式的圖表文件。客戶僅須將產品的特征參數制成文本型或Excel型表格，通過CATIAV5本身自帶的工具———DesignTable對表格的各條記錄進行訪問，從而達到修改尺寸、改變形狀的目的。

　　2.4、利用規則與檢驗控制特征驅動圖形

　　CATIAV5可通過規則和檢驗對三維模型的特征進行控制和檢查。規則是由用戶定義的在一定條件下控制某些參數、特征和事件的指令。用VBScript語言可以方便地編寫規則，控制參數、特征和事件。檢驗只是用戶編寫的一條簡單的指令，不影響參數值。檢驗被執行時，它會針對圖形中參數的異常變化，警示設計人員，防止不符合要求的參數破壞原有的三維模型。

3、結束語

　　鉸鏈四桿機構中的所有零件均采用參數化設計，便于在機構裝配設計和運動仿真時的實時修改，實現“一模多型”的多樣化設計。利用CATIAV5軟件進行可視化產品設計，能夠在產品設計階段就對不合理的結構進行改進，比如產品的可裝配性和可拆卸性，同時，在產品的試驗階段，可以減少對物理原型的需要，根據干涉檢查結果分析干涉原因，并按給出的干涉提示進行及時修正。采用這樣的先進設計方法，無疑可以縮短產品的設計周期，提高設計質量，減少設計成本。