1.1 CATIA V5使用概述

CATIA（Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application）是由法国达索（Dassault Systemes）公司开发的一套集CAD/CAE/CAM于一体的工程应用软件。CATIA V4版本只能在UNIX平台上运行，经过软件升级和功能改善，现在CATIA V5已经可以较好地在Windows平台上运行。CATIA V5作为目前广泛使用的CATIA版本，有着功能强大、使用方便、界面人性化的特点。CATIA起源于航空工业，被航空航天、汽车、船舶、电子与电气以及消费品行业广泛用来进行复杂的模型设计。

1.1.1 概况

CATIA V5 版本是 IBM 和达索公司长期以来在为数字化企业服务过程中不断探索的结晶。围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的 CATIA V5 版本，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。

CATIA V5可运行于UNIX和Windows两种平台，在Windows上融入了OLE功能，可像其他基于Windows的软件一样具有鼠标右键及复制、粘贴等基本功能，方便用户的学习和使用。通过使用其自身专业模块的二次开发功能，用户还可自行开发自己感兴趣的功能。

CATIA V5的功能主要有三维几何图形设计、二维工程蓝图绘制、复杂空间曲面设计与验证、三维计算机辅助加工制造、加工轨迹模拟、机构设计和运动分析、标准零件管理等。

为了迎合各个行业的产品设计情况，CATIA V5划分为基础结构、机械设计、形状、分析与模拟、AEC工厂、加工、数字化装配、设备与系统、制造的数字化处理、加工模拟、人机工程学设计与分析、知识工程等十多个功能模块。每个模块都含有多个设计工具。如机械设计模块下的基本功能有零件设计、装配设计、草图、产品功能公差及标注、焊接设计、模具设计、结构设计、绘图、自动拆模设计、辅助曲面修补、功能性模具零件、钣金设计等。

1.1.2 功能模块

在CATIA中，各种功能是以模块的形式提供给用户的，可以针对不同的使用需要购买不同的模块。下面就以CATIA V5R2016为例，介绍它提供的主要模块。

1.基础结构

基础结构模块提供管理整个CATIA 构架的功能，包括产品结构、材料库、目录编辑器、实时渲染、过滤产品数据等功能，如图1-1所示。

2.机械设计

机械设计模块包含机械设计的相关单元，主要有零件设计、装配设计、草图编辑器、钣金设计及工程制图等功能，如图1-2所示。

3.形状

形状模块包含各种曲线和曲面造型模块，最常用的两个模块为创成式外形设计模块和自由样式设计模块。创成式外形设计模块可以方便地创建常规曲面，并对生成的曲面进行编辑。自由样式设计模块可以自由塑造不规则曲面，也可以利用手绘草图来构建曲面。形状模块提供了多种工具帮助设计者方便、高效地创建和修改曲线和曲面，如图1-3所示。

4.分析与模拟

分析与模拟模块提供实体的网格分割与静力、共振等有限元分析功能，并可输出网格分割数据供其他软件使用，如图1-4所示。

5.AEC工厂

AEC工厂模块可进行工厂的规划建置设计，如图1-5所示。

6.加工

加工模块可进行车、铣等加工过程仿真，拥有两轴到五轴加工的编程能力，并支持快速原型功能，具体模块如图1-6所示。

7.数字化装配

数字化装配模块包含动态机构仿真、装配配合空间分析、产品功能分析与功能优化等，如图1-7所示。在数字化装配模块中，通过系统提供的关节连接方式或自动转换装配约束条件而产生关节连接，可以对任何规模的电子样机进行机构定义；通过鼠标操作，能够模拟机械运动以校验机构性能；通过干涉检验和分析最小间隙来进行机构的运动分析，可以生成运动零件的轨迹或扫掠体以指导未来设计；还可以通过与其他DMU产品的集成做更多组合的仿真分析，能够满足从机械设计到功能评估的各类工程人员的需要。

8.设备与系统

设备与系统模块提供各种系统设备的建置，管路和电线的配置以及电子零件配置等功能，如图1-8所示。

9.制造的数字化处理

设备与系统模块提供在三维空间中进行产品的公差与配合标注等功能，如图1-9所示。

10.加工模拟

虚拟制造环境中实现模拟加工，使用该模块，会大大减少工件材料和能源的消耗，从而降低成本；不仅能对编制的数控程序进行自动检测、具体指出错误原因的功能，还具有在真实设备上无法实现的三维测量功能，如图1-10所示。

11.人机工程学设计与分析

人机工程学设计与分析模块在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。如图1-11所示。

12.知识工程

知识工程模块包括知识工程顾问（Knowledge Advisor）、知识工程专家、产品工程优化（Product Engineering Optimizer）、产品知识模板（Product Knowledge Template）和产品功能定义（Product Functional Definition）等模块，如图1-12所示。本模块可以将隐式的设计实践转化为嵌入整个设计过程的显性知识。用户通过定义特征、公式、规则和检查，例如制造周期中的特征包括成本、表面抛光或进给率，从而在早期的设计阶段就考虑到这些因素的影响。在CATIA V5中，知识主要由用户创成式地输入各种公式、函数、设计表、规则、检查、反应、循环以及创成式脚本等方式来实现。知识工程模块还给企业提供了在产品全生命周期都可以捕捉与重用企业知识的能力。建立知识库的目的是为了在产品开发过程中，所有相关技术人员都可以高效利用CATIA V5自动捕捉建立在系统中的知识。