CATIA V5详细教程--零件设计(1)

1、CATIA V5教程-零件设计（1）零件设计延伸了草图设计的概念，通过草图中所建立的二维轮廓，利用零件设计所提供的功能，建立三维实体模型，并对其进行编辑修改，完成整个零件的设计。在使用零件设计之前，必须有草图，这是零件设计的依据，即在草图设计的基础上，使用零件设计所提供的功能，使二维草图延伸为三维实体。（1） 打开Catia，选择Start>Mechanical Design>Part Design；或直接在工作台上打开“Part Design”设计模块；（2） 或打开Catia，选择File>New，选择文件类型为Part。在零件设计过程中，可能需要多次在草图与零件设计之间

2、进行转换。绘制完草图之后，再进入零件设计功能来构建实体。零件设计为用户提供了各种从二维草图延伸到三维实体的功能，例如旋转、扫掠、拉伸等，让平面图形成为三维实体。也可以再成形的实体上进行打孔、挖洞和倒角等工作，可以建立新的平面等。零件设计功能大致可以分为以下几类：由二维草图延伸到三维实体的功能，见Sketch-Based Features工具栏 在实体上进行再加工的功能，见Dress-Up Features工具栏 在曲面上再加工的功能，见Surface-Based Features工具栏 实体变换，见Transformation Features工具栏 不同实体之间的布尔运算，见Boolean

3、Operation工具栏 零件的标注功能，见Annotations 工具栏 在空间建立点、线、面的功能，见Reference Element工具栏1.3 SketchBased Features工具栏“SketchBased Features”工具栏（如下图所示）以二维草图轮廓曲线为基础，使用凸块Pad、旋转成形Shaft、肋Rib、加强筋Stiffener、Loft等功能，建立三维实体；又可使用减轻槽Pocket、旋转沟槽Groove、挖槽Slot、钻孔Hole、移除Loft曲面等功能，修改三维实体。1. 凸块Pad凸块功能即是把指定的草图曲线（封闭）沿某一方向进行拉伸的操作，它有三种方式凸

4、块（Pad）、拔模与倒角的凸块（Drafted Filleted Pad）和MultiPad。凸块建立的方式有Dimension、Up to next、Up to Last、Up to Plane、Up to Surface等5中方式，出来Dimension不需要其它物体作为参考基准之外，其它的几种都需要有参考平面或实体表面。 点击按钮的黑倒三角，即可打开Pads工具栏。（1） 凸块：Dimension方式I. 在Pads工具栏中点击Definition对话框；II. 点击要拉伸的封闭草图曲线（或点击Profile/Surface栏目中的Selection中的选项栏，再选择要拉伸的草图曲线。）

5、III. 在Type中选择“Dimension”，在Length中输入想拉伸的厚度、选择是否反方向拉伸（Reverse Direction）及是否镜像（MirroredExtent）。IV. 若单击“More>>”按钮，则出现如下图所示的对话框。First Limit和Second Limit分别代表向上（LIM1）和向下（LIM2）拉伸的凸块厚度，表示同时向上和向下拉伸的厚度值。也可以使用拖动的方式，拖动LIM1和LIM2的箭头，即可改变拉伸的厚度。V. 点击“OK确定”按钮，弹出Pad完成拉伸操作。（2） 其它的拉伸方式A. 凸块（Pad）：Up to next方式适用于另一平

6、面或实体已存在，想要将封闭曲线拉伸，并以平面或实体的表面作为边界。其它的注意：封闭的曲线必须要与当作边界的平面或实体表面有前后的位置关系，如此才能拉伸。B. 凸块：Up to last方式适用于二个以上的实体或平面存在时，想要将封闭轮廓拉伸到距离轮廓最远的平面或实体表面。C. 凸块：Up to plane方式想要将封闭轮廓拉伸到已存在的平面或实体表面时，可以用此功能。D. 凸块：Up to surface方式想要将封闭轮廓拉伸到已存在的曲面或实体时，可以选用此功能。注意：I. 二维草图平面的轮廓线一定要封闭；II. 多个封闭的曲线的组合也可以拉伸成三维实体，但封闭曲线不能相交；III. 拉伸完

7、成后，如果想修改拉伸的图形，则可直接在“树形图”上双击对应的草图对象，即可进入草图工作平面修改草图，推出草图，则实体自动进行变化。若没有改动，则可以在“Tools”工具条点击“Update All”图标。（3） 有拔模角与倒圆角的凸块（Drafted Filleted Pad）此功能模块能使用户在拔模的过程中，一并完成拔模斜角和倒圆角。操作步骤：I. 进入草图工作平面，II. 选择要进行拔模操作的草图，然后点击“有拔模角与倒圆角的凸块Drafted FilletedPad”的按钮；III. 弹出“Drafted Filleted Pad”对话框，在对话框中First Limit栏中的Lengt

8、h项填入拉伸高度值；IV. 单击Second Limit栏中的Limit项，再选择想作为拔模斜度的基准面，(一般选择草图所在的平面)；再Draft栏中的Angle中填入拔模斜角；选择“Neutral Element”为First Limit（代表拔模后的顶部面）或Second Limit（在草图所在面的图形，即是拔模的底面），Neutral Element即是拔模后不变的平面。V. 在Fillets项中填入倒圆角半径，其中lateral radius代表圆弧轴与拔模方向一致的倒圆角半径，First limit radius代表最顶面的倒圆半径，SecondLimit Radius代表最低面的倒

9、圆角半径。VI. 按预览按钮，即可看到所造实体的大概形状，若符合要求，则单击“OK”。2. 减轻槽Pocket此工具栏提供制作减轻腔（Pocket）和具有拔模斜角与倒圆角的减轻腔（Drafted FilletedPocket）。减轻腔的建立方式有Dimension、Up to next、Up to last、Up to plane、Up to Surface等五种，与上节中凸块建立的功能相同。减轻槽的功能与凸块相反。（1） 减轻腔Pocket减轻腔可以在实心物体上挖去槽、孔或其它形状的材料。使用减轻腔时，先需要有一个已成形的坯料或实体，同时绘制好欲向下挖除的草图轮廓。具体操作步骤如下：I.点击

10、要挖除的轮廓，单击，或点击，再点击要挖除的草图轮廓，则弹出“Pocket Definition”对话框。II. 选择下挖的类型Type，在Depth中填入下挖的深度；III. 其它的操作可以参照“凸块Pad”的操作；IV. 单击“OK”。减轻腔功能的注意事项：I. 当减轻腔下挖完成之后，如果想更改所挖下的图像，只需树形图上选取它的草图轮廓，双击鼠标左键MB1，进入草图工作平面对草图进行修改，修改完成后推出草图，同时减轻腔也相应改变。如发现减轻槽没有更改，则，可以在“Tools”工具栏中单击“更新Update All”按钮。II. 多个封闭曲线的组合亦可进行减轻腔的操作，但封闭曲线之间不能相交。

11、（2） 具有拔模和倒圆角的减轻腔（Drafted Filleted Pocket）具有在挖腔的过程中同时完成拔模和倒圆角的功能，不需要额外的操作。具体操作步骤如下：I.选择所挖槽的草图轮廓，再点击廓；II. 在First Limit栏中的Depth中输入所挖腔的深度；III. 点击Second Limit栏中Limit项的文本框，选择作为拔模斜度的基准面（一般选择轮廓线所在的平面）。IV. 在Draft栏中的Angle文本框中填入拔模斜角的角度。V. 在Neutral Element选中选择拔模后大小不变的平面。选择First Limit单选按钮表示底面（即LIM1）的轮廓大小不变，即LIM2

12、轮廓大于LIM1的轮廓；Second Limit单选按钮表示顶面轮廓的大小不变，即LIM1的轮廓小于LIM2的轮廓。，或点击，再选择所要挖腔的草图轮3. 旋转成形Shaft利用旋转成形功能可以让二维草图平面上的封闭轮廓相对轴线旋转，形成三维实体模型。操作步骤如下：I. 使用草图中的“轴功能”按钮，建立其一条轴线，然后建立封闭的草图轮廓，退出草图；II. 单击按钮框；III. 在对话框中填入旋转的First Angle和Second angle，确定旋转的起始和终止角度。IV. 选择要旋转的草图轮廓线；V. 单击对话框中的“OK”即可完成旋转成形的操作。 ，弹出旋转成形的对话旋转成形应注意的几个

13、事项：一般情况下，所绘制的二维轮廓曲线必须是封闭的曲线，否则会出现“The selected sketch has to be closed or to be closed on the axis。”但如果欲旋转的曲线在一实体表面，虽然其不封闭，但轮廓缺口的延伸如果可以和转轴构成封闭，则可以成形。但这种状态往往绘出现问题，一般不提倡这种方式，建议旋转曲线为封闭。旋转轴与轮廓线不可有相交，否则会出现“Topological Operators： Impossible relimitaion on the main part change the specifications”旋转的图形可以多个不

14、相交的封闭轮廓线组成。4. 旋转沟槽Groove利用旋转的方式，挖除实心零件上不必要的部分，可以说是与旋转成形有相反的功能。操作步骤如下：I. 先必须在草图中绘制出旋转轴与轮廓（不一定要封闭，但必须出实体；转轴也可以在Part Design下利用“直线”的方式绘制，使用完毕后可以“隐藏”）；II. 点击要旋转的轮廓曲线；III. 单击，出现Groove对话框，键入旋转的起始、终止角度值；可以单独选择“转轴Axis”，不一定非要在草图中绘制转轴线。IV. 利用“Preview预览”按钮看沟槽的结果，可以用“Reverse Side”反转旋转方向。5. 钻孔Hole可以在实体上钻各种孔，可以是直孔

15、、锥孔、沉头孔等，盲孔的底部可以是平flat或V型。在选择向下钻孔的面，如果为面为圆形，则孔的中心自动对齐圆心，不受鼠标点击的位置影响。6. 扫描成型Rib将二维轮廓曲线沿着一条中心线扫掠成三维实体的实体操作方式称之为肋Rib操作。轮廓曲线和中心线可以封闭，也可以不封闭，同时，在操作的过程的某些情况下可以设置轮廓曲线在扫描中的法矢（Normal）方向。具体关系如下：建立肋操作的操作步骤如下：7. 挖槽Slot使轮廓线沿中心扫描，形成一个槽，它与肋的成形方式相反。8. 加强筋Stiffener利用加强筋的中心线，在实体上建立加强筋（即是作增加强度的肋）。9. 层叠成型Loft利用一个以上不同的轮

16、廓，以渐变的方式产生实体，并可以使用引导线（Guides）来引导实体的生成。层叠成形（Loft）的操作步骤如下：（1） 生成“层叠成形Loft”所需要的截面轮廓线（在草图中生成）；（2） 单击Loft按钮，弹出“Loft Definition”对话框，再按照截面轮廓的顺序单击选择轮廓，填入到对跨框中的Section栏中。（3） 单击“预览”，即可预览新生成的实体。（4） 指定引导线Guides，可以使实体的一边在引导线的引导下生成；（5） Spine（脊线）可以用来引导实体的伸展方向，使用的引导线不同，最后的实体外形也不同。如果选择上此项中的“Computed Spine”，则系统会自动以连接

17、图形的顶点（Vertices）来计算Spine。Coupling选项下的Sections Coupling下拉列表中有4个不同的选型，分别是Ratio、Tangency、Tangency then curvature和Vertices，表示4中不同的图形连接方式（见下图所示） Ratio：以图形的比例方式连接，脊两轮廓间沿着Closing Point的方向等分，再将等分的线段依序连接，同常用在不同几何图形的相接上，如圆与四边形的相接。 Tangency方式：以轮廓上的斜率不连续点作为耦合点，因此若两图形的斜率不连续、点数目不同，就无法使用此方式。 Tangency then curvature

18、方式：以轮廓上的曲率不连续点作为耦合点，因此若两图形的曲率不连续、点数目不同，就无法使用此方式。 Vertices方式：以连接顶点来耦合图形，因此若两图形的定点数目不同，就无法使用此方式。以Ratio方式进行时，需检查Closing Point方向，鼠标单击Closing Point，则可以改变Closing Point的方向。若Closing Point的方向相同，则需要更改Closing Point的位置，右击Closing Point，选择Edit Closing Point命令，编辑Closing Point位置；若仍然无法产生正确图形，右击Closing Point，选择Remove

19、命令，将Closing Point移除；然后在轮廓上右击选择“Create Closing Point”，可以重新设置Closing Point的位置，将上下两轮廓的Closing Poing对齐，预览结果。Closing Poing的起点为在草图工作平面上的第一点位置，对于圆等无顶点的图形，则位置较无规则。10. 移除层叠成形（Removed Loft）移除层叠成形（Removed Loft）的功能时可以在实体零件上扫除两个以上轮廓所连接的空间，是一种与Loft相反的功能。操作步骤：在实体上绘出想要扫除的轮廓；点击移除层叠成形（Removed Loft）按钮填入框中的Section栏；，再单

20、击欲扫除柱体不同平面的轮廓，其它栏目的项目与层叠成形（Loft）的选项一致。1.4 DressUp Features工具栏装饰特征（DressUp Features）可以在完成简单实体的基础上，不改变整个零件的基本轮廓下进行修饰操作，此类修饰包括圆角（Fillet）、倒角（Chamfer）、拔模角（Draft Angle）、薄壳（Shell）、厚度（Thickness）和攻螺纹（Thread/Tap）等6类功能。1. 圆角Fillet使用此功能可以进行各种圆角的生成操作，右基本边线圆角（Edge Fillet）、变半径圆角（Variable Radius fillet）、面与面的倒圆角（Fac

21、eFace Fillet）和Tritangent Fillet等方式。其工具条如下所示：（1） 边线圆角Edge Fillet 边线圆角操作步骤： 的功能可以在实体的边线进行倒圆角的操作。I.点击边线圆角按钮，进入“EdgeFillet Definition”，选择需要倒圆的边，或选择需要倒圆的面（系统自动寻找与面相关的边线）；II. 在Radius栏中填入圆角半径值，注意不可超过厚度；III. 选择圆角延伸方式（Propagation）：Tangency和Minimal。Tangency方式可以将所有与选择边线相切的边线倒圆角；Minimal只会沿最近的边线倒圆角；IV. 在Tangency

22、方式下，选择“Trim ribbons”则系统自动将两重叠的圆角消去。（2） 变半径圆角（Variable Radius fillet）与边线圆角的功能基本相同，但可以使圆角的半径在一条边线上进行变化。选择圆角对象时只能选择边，不能选择面。操作步骤：I. 一般步骤与上“边线圆角”相同，直接在Radius中输入倒角半径，则会导出两端等半径的圆角，这与边线圆角相同。II. 若需要两端半径不同，则可以用鼠标左键双击边线两端的圆角标识（橙色圆点），则弹出“ParameterDefinition”对话框，在对话框中填入所需的半径值即可。III. 若需要再增加圆角半径变化的数目，则在“Variable E

23、dge Fillet”对话框中点击Points项，再在欲增加的控制点的边线位置上单击一点，然后双击此点，弹出“Parameter Definition”对话框，在框中填入此位置的半径值即可。IV. 对话框中的Variation项中可以选择圆角半径过渡的方式：Cubic和Linear方式。（3） 面与面的倒圆角（FaceFace Fillet）在两个面之间作倒圆角操作。点击“面与面间倒圆角”按钮即可。注意：圆角的半径不能超过曲面的高度，且不能小于两面最短距离的一半。，选择两个之间需要倒圆的面，填入倒圆半径（4） Tritangent Fillet此功能可以将零件的某一面用倒圆角的方式改变成一个圆

24、曲面。I. 点击Tritangent Fillet按钮II. 在对话框中点击选择与想通过圆角的方式变成圆曲面相连接的两面；III. 选择想变成圆曲面的平面，填入“Face to Remove”栏。IV. 点击“OK”，完成操作。2. 倒角Chamfer利用“倒角Chamfer”功能可以将尖锐的直角边磨成光滑的斜角边线。选择步骤：（1） 点击倒角按钮，弹出对话框（Chamfer Definition）；（2） 单击想倒角的平面或边线填入对话框中的“Object（s）to Chamfer”栏；（3） 单击平面时，整个平面的边线都会被倒角；（4） 选择倒角的模式。在对话框中中“Mode”栏中选择倒角

25、方式，Length/Angle选项需指定倒角边长与倒角的角度；Length1/Length2选项要求分别选择边线两侧去除材料的距离。欲改变倒角的方向可以单击图中的箭头。3. 拔模斜角Draft Angle拔模斜角（Draft Angle）可以在实体上实现放置各种拔模斜特征（Drafts），包括拔模角（Draft Angle）、拔模反射线（Draft reflect line）与变化拔模（Variable Draft）等3种方式。 单击按钮右图示）。 下的黑色三角形，即可得到Drafts的工具栏（见（1） 拔模角Draft Angle利用拔模角（Draft Angle）提供的功能，可以把零件中需

26、要拔模的部分向上或向下生成拔模斜角。此功能非常易于操作和实现，具体操作步骤如下：I.设计出一个需要拔模的实体模型；II. 点击拔模角按钮按钮；III. 在“Angle”栏中填入拔模斜角的度数。IV. 选择需要拔模的面，填入“Face（s）to Draft”中。V. 单击拔模的基准面（即拔模后不改变大小的平面）填入“Neutral Element”的“Select”栏中。VI. 单击“OK”，即可以得到具有拔模角的零件。对于拔模角还有一项特殊功能，用在决定拔模的基准面，其操作如下：I.设计一个零件，要拔模的面与一平面处相交位置（如下图所示）；，弹出如下所示的对话框，在“Draft Type”中选

27、择“Constant”II. 进入“拔模角对话框”，选择侧面为“Face（s） to Draft”，选择平面为“NeutralElement”的“Selection”，再填入拔模角度Angle，确定后得到具有拔模斜度的零件，但注意：拔模后作为Neutral Element的平面所在的截面大小不变。 III. 进入“拔模角对话框”，点击“more>>”，得到如下对话框，按上面的选择后，在“Parting Element（部分拔模）”项中选择“Define parting element”，单击“Selection”，选择拔模的底面（即此面以下不拔模），选择平面作为拔模的底面，单击“O

28、K”，可以得到平面以上拔模，而以下的不变。（注意：保证Neutral Element与底面一致。）IV. 若在“Parting Element”项中选“PartingNeutral”及“Draft both sides”，则产生在拔模基准面上下的反方向拔模的零件（即以拔模基准面作为镜像）。（2） 拔模反射线Draft Reflect Line拔模反射线（Draft Reflect Line）可以将零件中的曲面按某条反射线为基准线（neutral line）来进行拔模。I. 设计一个有曲面的零件II. 单击“拔模反射线”按钮III. 选择要拔模的曲面填入“Face（s）to Draft”中。IV. 填入拔模角（即与Pulling Direction的夹角），注意：PullingDirection（图中箭头的方向），且拔模角与曲面相切才能完成曲面的部分拔模。V. 单击“OK”。“拔模反射线”还有另一项功能，可以在圆柱曲侧面上进行拔模。；如果圆柱与其它实体相交，则可以直接操作；如果圆柱与实体不相连，可以在“More>>”中Pa