用知识驱动的方法进行钢錶带的设计

　　钢錶带是由多个带粒组装而成的，其设计包括带粒设计和组装两方面主要工作内容。工程师设计好錶粒后，需要进一步将多个带粒按贴合腕型的方式装配为整组錶带。

　　在将錶粒装配成錶带时，工程师常面临一个两难：如果在装配时相邻錶粒之间不添加角度约束，那么装配好的錶带形状将不固定，腕型难以调整;如果在装配时，每两个錶粒之间给出角度约束，则须等到装配接近尾声时才能看到整个錶带的形状，而且此时如果觉得腕型不理想，要调整装配也很费时，需要逐个修改角度约束的数值。

　　利用CATIA的知识工程技术，我们可以通过「骨架」驱动设计的方法，解决上述问题。通过「骨架」驱动带粒的装配，可以快速改变錶带的组装腕型，提高设计效率。下文将通过实例与大家分享如何在CATIA中实现这样的设计。

　　建立骨架

　　为了实现设计构想，我们必须先建立「骨架」。

　　1. 在錶带装配下插入一个零件，作为「骨架」零件。

　　2. 在「骨架」零件中新建草图，用「样条线」命令绘製一条样条线，并命名为「錶带驱动曲线」。錶带驱动线的形状将用来驱动錶带装配的腕型形状。

(圖1)

　　3. 在錶带驱动线上创建装配参考点。

　　錶带驱动线绘製完成后，需要一些轴参考点用来与錶粒的耳孔轴进行装配约束。参考点应在錶带驱动线上，两点之间的距离根据錶粒的前后两个耳孔的距离而定，以保证在装配时，不会出现约束衝突。

　　如果现在还没有开始进行錶粒的设计，那么可以在这裡定好各个錶粒的耳孔距离，然后在设计錶粒的时候，按照参考点的距离来安排錶粒的耳孔距。为了不让錶带驱动线和参考点与其它几何元素混淆，我们在此处使用「有序几何图形集」将整组驱动元素组织在一起。

(圖2)

　　装配錶带

　　接下来就是按照已创建的「骨架」来装配錶带了。

　　1. 按照参考点装配一侧(3H*)錶带

　　参考点绘製完成后，双击錶带装配，定位到錶带装配级别。这个时候，就可以将各个錶粒装配起来了。装配时，錶粒的耳孔轴均应与前面所创建的参考点进行相合约束。这样，錶粒就参考錶带驱动线的形状完成了装配。

　　*: 3H意即表盘上3点鐘所对应的方向。以下9H类推。

　　2. 用「对称」或「旋转」的方法完成另一侧錶带(9H)的装配

　　在完成一边的装配后(如3H位)，只需用「镜像」或「旋转」命令将整组装配复製到对称的另一边(9H位)即可(註：如果要做非对称錶带，那就需要3H、9H位分别设计)。这时，錶带的弯曲形状是受錶带驱动曲线来驱动的，当我们需要调整錶带的形状时，回到錶带驱动线的草图编辑状态中，调整曲线的形状就可以直观轻鬆地修改整组装配。大家不妨试试。

(圖3)

　　跌度测试

　　看到这裡，大家也许会问，这样调整的话，岂不是很不準确?每个带粒之间的弯曲程度也不尽相同，而且跌落角度也没办法知道?不用着急，下面我们就来介绍一下錶带跌落检查的知识驱动方法。

　　1. 创建跌度测试线与「跌度」参数

　　我们前面所述的方法中使用的錶带驱动曲线是一条没有精确尺寸约束的样条线。为了更準确地进行控制，利用同样的方法，我们再新建一个草图。这次我们用「轮廓线」命令绘製一条线性轮廓，将它命名为「跌度测试曲线」，然后给每一段线段添加长度和角度的尺寸约束，每段的长度值要等于带粒的前后耳孔的距离，跟前面的做法一样，角度錶示带粒的跌度。新建一个角度参数「跌度」，让此参数等于草图中每两条线段之间的角度值。这样，通过修改「跌度」参数就可以控制錶带的跌度了。

(圖4)

2. 创建规则切换跌度测试曲线

　　通过直观的线条控制组装腕型，与通过精确参数控制组装腕型，可以服务于不同的设计目标。我们可以通过知识工程的方法，帮助工程师快速实现两种不同组装方式的切换。

　　新建一个参数，名称为「曲线类型」，参数类型为「曲线」，添加多值「跌度测试」和「普通」。这样，「曲线类型」就可以在「普通」和「跌度测试」两条曲线之间进行切换了。

(圖5)

　　下面我们只需将参数「曲线类型」与前面创建好的两条曲线关联好。实现此关联的方式是创建规则(需要有KWA许可证)。进入「知识顾问(KWA)」工作台，点击规则图标 ，新建一个规则，并将其命名为「錶带曲线驱动规则」，在规则编辑器中写入图6所示内容，点击「确定」完成规则的创建。

(圖6)

　　至此，我们已完成用知识驱动对钢錶带的装配设计。此时可以体验快速改变錶带外形的效果了。双击「曲线类型」，可以自由的切换「普通」带型和「跌度测试」带型两种效果：在「普通」状态下，通过修改「錶带驱动线」的样条线可自由的更改錶带装配的外形;在「跌度测试」状态下，可以修改参数「跌度」的数值来变更带粒的跌度，从而观察带粒设计的合理性和錶带在不同跌度下的形状。

　　总结

　　本文中介绍的「骨架」驱动装配的设计方法，其特点在于通过在「骨架」零件中进行几何元素的简单搭建，并嵌入装配知识，来驱动整个装配的架构，使得装配关係清晰易懂，更改或更新非常方便。除了錶带设计，此方法也可在类似的复杂装配中广泛使用。读者可以结合此例，实际操作一下，或可以从中得到乐趣和帮助。