CATIA基础教程-中国铁道出版社

高等职业教育机电类专业系列教材

CATIA基础教程

王彩凤翟欢乐主编

◎

严海军郭必新胡超副主编

◎

李建霞张司颖刘秀张迎春参编

◎

田庆敏卢佳李继伟鞠丽梅

中国铁道出版社有限公司

年北京

2022·

内容简介

本书以软件操作为主线讲解常见机械零件的建模方法全书共五个模块包括

CATIA,,CATIA

简介及使用环境草图设计零件设计装配设计工程图设计等全书以实例操作为主配合功能

、、、、。,

讲解力求以通俗易懂的方式表达建模的基本过程与方法使学生更易上手同时书中配有练习题

,,,,

可帮助读者巩固所学内容

。

本书可以作为高等职业教育机电类专业学生的教学用书也可作为相关人员技能学习提升的

,

参考资料

。

图书在版编目CIP数据

()

基础教程王彩凤翟欢乐主编北京中国

CATIA/,.—:

铁道出版社有限公司

,2022.7

高等职业教育机电类专业系列教材

ISBN978-7-113-28672-9

王翟机械设计计算机

Ⅰ.①C…Ⅱ.①…②…Ⅲ.①-

辅助设计应用软件高等职业教育教材

---Ⅳ.①TH122

中国版本图书馆数据核字第号

CIP(2021)261987

书名:CATIA基础教程

作者:王彩凤翟欢乐

策划:钱鹏编辑部电话:

(010)83552550

责任编辑:钱鹏

封面设计:刘颖

责任校对:孙玫

责任印制:樊启鹏

出版发行:中国铁道出版社有限公司北京市西城区右安门西街号

(100054,8)

网址:

http://www.tdpress.com/51eds

印刷:三河市兴博印务有限公司

版次:年月第版年月第次印刷

202271202271

开本:印张:字数:千

787mm×1092mm1/1614.75366

书号:

ISBN978-7-113-28672-9

定价:元

42.00

版权所有侵权必究

凡购买铁道版的图书如有印制质量问题请与本社教材图书营销部联系调换电话

,,。:(010)63550836

打击盗版举报电话

:(010)63549461

随着技术的发展三维软件已成为设计工程师基本设计思想的表达

CAD,

工具而其不断扩充延伸的功能也使得三维软件成为提高设计效率提升设计

,、

水平的重要手段广泛地应用在了制造业的各个领域产生了较好的社会效益

,,

与经济效益

。

是众多三

CATIA(ComputerAidedThree-dimensionalInteractiveApplication)

维软件中的佼佼者历来被众多航空航天产业作为设计的基础工具其不但具

,,

备强大的基本建模功能同时具备强大的曲面编辑功能而这也为复杂的航空

,,

产品模型的创建提供了技术支撑除此之外还有强大的分析工具使得在设计

,,

过程中就可以对所设计内容进行验证以提升设计效率降低设计出错率也

,、,

可有效地降低样机验证成本提升产品的市场竞争力

,。

包含基础结构机械设计形状分析与模拟工厂加工数字

CATIA、、、、AEC、、

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

、、、、、

知识工程模块等数十个模块每个模块还具有二级模块其功能繁杂众多本

,,,

书只讲解其中一部分即建模操作这也是学习三维软件必备的基础技能只

,,,

有学会建模操作才会为后续的学习提供良好的基础没有模型后续的功能

,,,

模块均是空中楼阁无法进行设计与操作虽然三维软件是设计的主要工具

,。,

但现阶段很多的沟通表达还是以二维工程图为载体所以本书同时介绍了最

,

基本的工程图生成方法

。

本书以为蓝本如使用不同版本的软件在实际操作过

CATIAV5-62016,,

程中会有所出入操作时应加以注意

,。

本书由江苏航空职业技术学院王彩凤翟欢乐担任主编本书在编写过

、。

程中得到了学院领导的大力支持在此表示感谢

,。

由于编者水平有限书中疏漏与不足之处在所难免恳请读者与专家批评

,,

指正有任何意见与建议可发邮件至

,js.yhj@126.com。

编者

年月

20223

模块一CATIA简介及使用环境………………1

任务1熟悉CATIA操作环境…………………

1

模块二草图设计……………………9

任务2绘制草图图形……………

9

任务3图形编辑和约束控制…………………

24

模块三零件设计……………………39

任务4基于草图特征的建模方法……………

39

任务5轴类零件的绘制………

82

任务6盖板零件的绘制………

93

任务7叉架零件的绘制………

102

任务8齿轮零件的绘制………

108

任务9叶轮零件的绘制………

119

任务10箱体类零件的绘制…………………

128

任务11螺栓、螺母的绘制……………………

144

模块四装配设计…………………154

任务12装配设计及约束……………………

154

任务13零件装配练习………

168

任务14装配体的零件识别…………………

181

模块五工程图设计………………196

任务15设计工程图……………

196

任务16工程图设计训练……………………

222

参考文献………………230

模块一CATIA简介及使用环境

❙

深入学习一款软件从了解其历史开始本模块介绍了的基本信息及应用范围有

。CATIA,

利于建立读者学习热情提升学习兴趣同时还介绍了软件基本的使用环境如何合理地设置

、。,

环境以及基本操作方法对于初学者而言是提高学习效率熟练建模过程的基本要素

,、。

任务1熟悉CATIA操作环境

了解的发展历程

(1)CATIA。

了解的基本功能

(2)CATIA。

熟悉的用户界面及基本操作

(3)CATIA。

简要介绍的发展历程使用场景及基本操作

CATIA、。

1.1CATIA简介

三维设计软件属于软件的范畴是计算机辅助设计的

CAD,CAD(ComputerAidedDesign)

缩写但在的发展初期由于只具备简单的绘图功能只能表达设计结果并没有辅助设

,CAD,,,

计的功能所以一段时间内指的是计算机辅助绘图

,CAD(ComputerAidedDrafting)。

是法国达索系统开发的一

CATIA(ComputerAidedThree-dimensionalInteractiveApplication)

套高端三维设计软件达索系统是全球工业软件的领导者其主要从事包含三维设计软件在内的

,,

产品全生命周期管理解决方案主要服务于航空航天汽车装备制造电子等行业

(PLM),、、、、。

从年开始推出第一个版本实现了产品的商业化年推出基于

CATIA1982V1,,1994

1

CATIA基础教程

的版本这也是目前使用最为广泛的一个版本系列这个版本功能上涵盖了概念

WindowsV5,。

设计工业设计三维建模模拟仿真逆向工程制造生产工程图样人体工程知识管理等一系

、、、、、、、、

列制造设计中所需的工具尤其在航空航天领域一直处于领导地位如波音空客均是其用户

,,、。

如图所示飞机结构繁杂涉及领域众多而如此多的需求要由一个公司完全研发其

1-1,,,,

困难程度是相当高的达索在发展过程中根据技术需求与自身的发展需要一直在收购整合着

,,

相关专业软件系统以进一步提升所涵盖的知识领域其最主要的收购有年收

,CATIA。:1997

购美国软件公司年收购的数据管理系统年收购

SOLIDWORKS,1998IBMENOVIA,2000

的数字化制造产品年收购的系统通过这些并购丰富了

DenebDELMIA,2005AbaqusCAE,,

的产品线为企业提供了更多更强大的技术支撑

CATIA,、。

图飞机结构示意

1-1

由于功能模块众多其各类数据的整合变得异常重要通过智能化的结构树可以将

,,CATIA,

整个产品的的所有相关设计数据均集成在一起而且保持数据之间的关联性使得并行设计成为

,,

可能而随着云平台计算的兴起达索系统也推出了相应的平台将各种工具

。,3DEXPERIENCE,

做进一步的集成整合做到按需选用随时设计将会成为下一代设计工具事实上的标准

、,、,。

1.2学习三维软件的必要性

无论是何种信息来源大多宣扬设计所带来的技术的优势以及这些优势如何显著提

,3D,

高设计效率但在我们刚开始学习机械制图等的基础课程时接触三维建模软件后一定有

。“”,

疑问二维制图软件中一条线不合理可以很容易地将其删除但三维却不行需要找到这条线

,,,

所处的特征还要考虑删除后对其他特征所带来的影响显然会带来更多的修改工作量消耗

,,、

更多的时间

。

图所示为二维视图图所示为三维模型在没有看到三维模型之前试想一下将

1-2a,1-2b,

二维视图完全看懂需要多长时间如果再复杂一些呢车间生产人员想要看懂二维视图又需

??

要多长时间呢

?

2

模块一CATIA简介及使用环境

❙

图二维图样与三维建模对比

1-2

如果进一步问该零件有多重强度是否满足对环境影响如何这些问题呢只靠二维图

???

样是无法了解这些问题的

。

现代设计中如何缩短设计周期简化制造过程改善整个企业内产品设计信息沟通从而

、、,

加快产品上市速度降低设计费用加速设计变更提高产品质量是企业设计环节最注重的指

、、、

标而通过创建三维模型还可以使用大量的关联二维表达所无法使用的集成工具如

。,CAE、

等从而提高设计效率

CAM、DFM、MBD、3DP,。

正是这些显而易见的原因现在三维设计已广泛应用于航空航天车辆船舶能源工业

,、、、、

设备消费品电子电器医疗建筑等各行各业

、、、、。

1.3CATIA基本功能

的各项功能模块可通过开始菜单栏进行切换如图所示将鼠标移至这些模

CATIA【】,1-3,

块项后会自动显示其所包含的下一级功能模块

。

图开始菜单

1-3【】

3

CATIA基础教程

基本功能包含个主功能模块工作台可在不同的设计场景中使用需要切换

CATIA13(),,

至某个模块时直接找到该模块单击鼠标即可切换本书主要讲解机械设计模块下的零件

。【】【

设计装配设计草图编辑器工程图等几个主要的建模模块

】【】【】【】。

1.4CATIA基本操作

由于基于平台设计所以其大多的基本操作与的操作习惯

CATIAV5Windows,Windows

相似对部分专有的操作模式需要加以熟悉

,。

1.4.1界面介绍

的界面在不同的模块下并不相同其主要差异在结构树及工具栏下面以图

CATIA,。1-4

所示的零件设计模块显示的界面作为示例进行介绍

【】。

结构树左侧为零件设计的结构树用于记录使用者创建的各种元素及生成的特征

(1):,,

在装配体中则表现的是装配零部件名称及装配关系

。

图形区界面主体部分为图形区用于显示使用者所创建的几何体

(2):,。

坐标平面符号系统默认的三个基准平面

(3):。

罗盘用于指示当前三维空间的方向也可用于平移或旋转几何体在装配过程中是

(4):,,

非常重要的工具

。

专用工具栏显示当前环境中可以使用的工具

(5):。

通用工具栏显示在大多模块中均可使用的工具

(6):。

状态栏显示当前工作的状态提示如在绘制草图圆时会提示选择一点或单击以定

(7):,“

义圆心在学习初期注意状态栏的提示是一个很好的习惯

”,。

坐标系指示当前模型的XYZ轴方向

(8):、、。

图零件设计界面

1-4【】

4

模块一CATIA简介及使用环境

❙

1.4.2工具栏

的工具栏分为两大类一类为通用工具栏如标

CATIA,,

准视图选择等默认位于界面的下方该部分工具栏在大

、、,,

部分的模块中均可使用另一类为专用工具栏依据不同的

。,

工作台其专用工具栏也不同比如零件设计工作台有用于

,【】

零件设计的工具栏装配设计工作台有用于装配设计的工

,【】

具栏

。

的工具栏可以根据需要自定义主要定义方式

CATIA,

如下

:

移动位置通过拖动工具栏最上方左侧的控标可

(1):(),

以将工具栏移至任意位置以更符合自己的操作习惯

,。

关闭工具栏某些工具栏由于使用频率较小可以将

(2):,

其关闭以获取更大的图形区有两种方法一种是将其拖放

,,

至图形区域后单击右上角关闭按钮如图所示另一种

,1-5a;

方法是在工具栏任意处右击在弹出图所示的工具列表

,1-5b

中将需要关闭的工具栏取消选择

。

打开工具栏打开方法与关闭工具栏的方法相反操

(3):

作即可

。

新建工具栏支持自定义工具栏方法是单击

(4):CATIA,图关闭工具栏

菜单栏工具自定义弹出如图所示对话框在工1-5

【】/【】,1-6,【

具栏选项中单击新建按钮输入新的工具栏名称确定后该工具栏出现在工作区再切换

】【】,,,

至命令选项卡将所需的命令拖至该工具栏即可如不再需要可以在工具栏选项卡中

【】,。,【】

选中该项目后单击删除按钮

,【】。

图自定义对话框

1-6【】

5

CATIA基础教程

提示:当某个命令或选项正在使用时,其颜色为橙色。

1.4.3选项

可以通过选项进行各种运行参数的设置单击菜单栏工具选项弹出

CATIA【】,【】/【】,

图所示对话框对话框内容按模块进行分类设置由于选项众多在此只讲解建模中常

1-7,,,

用的选项

。

图选项对话框

1-7【】

常规显示性能通常情况下三维设计软件对计算机资源的要求较高尤其

(1)【】/【】/【】:,

是在设计复杂零件大型装配体时可以将该项中的精度精度降低注意降低是增

、,“3D”“2D”,

大输入值通过降低显示质量换取更高的操作流畅性也可设为比例让系统根据模型大

,。“”,

小进行自动调节

。

常规显示可视化根据需要调整工作区的相关颜色

(2)【】/【】/【】:。

常规兼容性由于使用过程中难免要与外界交流数据当数据输入输出有问

(3)【】/【】:,/

题时可在该选项中调整相关参数

,。

常规参数和测量单位用于设定模型中所使用的单位

(4)【】/【】/【】:。

机械设计工程制图设置在生成工程图时的各项参数

(5)【】/【】:。

选项参数需要根据使用习惯及场景逐渐更改以便更适合自己的操作习惯其余关联性

,。

较大的选项后续将在相应命令中再行讲解

,。

1.4.4鼠标操作

鼠标是三维设计软件主要的交互工具之一推荐使用带滚轮的双键鼠标可以通过鼠标

。,

6

模块一CATIA简介及使用环境

❙

来选择对象选择命令操控模型等其主要操作方法如下

、、,:

单击左键选取模型对象菜单工具图标

(1):、、。

按住左键并拖动框选对象

(2):。

单击右键弹出关联菜单

(3):。

按住滚轮并移动平移视图移动工作区模型对象的显示位置

(4):,。

按住滚轮及右键左键并移动旋转视图

(5)():。

滚动滚轮键上下移动设计结构树

(6):。

按住滚轮同时单击右键左键并移动缩放模型显示向上移动为放大向下移动为

(7)():,,

缩小

。

按住键盘键同时按住滚轮键并移动同操作

(8)<Ctrl>:(7)。

以上操作可以改变模型对象的观察位置大小并能旋转一定角度但只是改变了用户的观

、,

察位置和方向模型对象的绝对位置并没有改变

,。

注意:当在设计结构树的树干上或右下角的坐标系上单击时,模型会变暗,此时鼠标的操

作只针对结构树,而无法对模型操控,要重新回到模型操控状态时,再次单击结构树树干或坐

标系即可。

1.4.5打开与保存

在不同的工作台中其所创建的文件格式也不同本书只讨论其中几个主要的文件

CATIA,

格式包括零件装配体工程图在文件

,:(∗.CATPart)、(∗.CATProduct)、(∗.CATDrawing)。

保存时系统会根据当前对象的属性自动匹配所保存的文件格式

。

在进入时系统默认进入装配体状态如果此时新

CATIA,,

建零件该零件会成为该装配体的所属零件如果需要单独创

,,

建一个零件可关闭系统自动创建的装配体再重新创建一个

,,

零件单击菜单栏开始机械设计零件设计弹出如

。【】/【】/【】,

图所示新建零件对话框输入新零件的名称后单击确

1-8【】,【

定按钮进入零件建模界面

】。

零件需要保存时可单击菜单栏文件保存或单击

,【】/【】,

通用工具栏上的保存按钮在弹出的保存对话框中输入

【】,

文件名称需特别注意的是保存的文件名称与新建时的零件

。

名称不是同一概念可以是同一名称也可以不同在

,,,CATIA

中零件名称对应的是零件编号是可以随时修改的在零件图新建零件对话框

“”,,1-8【】

名称上右击在关联菜单中选择属性弹出图所示对话框在其中的产品选项卡中可

,【】,1-9,【】

以找到对应的零件编号在其中输入新的零件名称其名称可以是中文也可以是英文再单

“”,,,

击确定按钮即可完成修改而文件名称需要在的资源管理器中进行修改且不支

【】。Windows,

持中文名

。

注意:由于三维软件的关联性,如果零件被某个装配体引用了,则其文件名称不能再在资

源管理器中修改,否则会造成装配体打开时无法找到相应的零件。

打开已有的文件时可单击菜单栏文件打开或在通用工具栏单击打开按钮

,【】/【】,【】,

弹出图所示对话框选择需打开的文件再单击打开按钮即可

1-10,,【】。

7

CATIA基础教程

图属性对话框图选择文件对话框

1-9【】1-10【】

提示:选择【打开】对话框下方的“显示预览”选项后,选择文件后会在右侧出现模型的

预览。

一、简答题

中常见的鼠标操作有哪些分别有什么用途

1.CATIA??

简述零件名称与文件名称的差异

2.。

如果计算机性能较差运行时更改哪些选项内容能有所改善

3.,CATIA,?

当某个命令颜色为橙色时代表该命令处于什么状态

4.?

二、操作题

打开示例零件熟悉鼠标操作

“shili.CATPart”,。

三、思考题

三维设计相对于二维设计的优势是什么

1.?

畅想一下今后三维设计软件可能的发展方向

2.。

8

模块二草图设计

❙

草图是创建模型的基础在软件中草图是在草图绘制环境中生成的本模块介

。CATIA,,

绍了草图的绘制编辑约束等基本操作并通过实例将这些操作串联在一起读者可以通过命

、、,,

令操作与实例结合熟悉草图的设计方法

。

任务2绘制草图图形

熟悉草图编辑器操作环境

(1)。

掌握常用草图元素的绘制方法

(2)。

能根据给定的二维视图绘制草图

(3)。

使用软件建模时绘制二维草图是创建三维特征的基础大多的实体特征功能均

CATIA,,

是从绘制二维开始逐步创建的本任务将主要介绍草图编辑器的功能

,【】。

2.1草图编辑器

2.1.1草图编辑器进入与退出

不同的环境下进入草图编辑器的方法有所差异当在没有任何工作对象时单击菜单

【】,,

栏开始机械设计草图编辑器如图所示系统弹出新建零件对话框输入零

【】/【】/【】,2-1。【】,

件名称单击确定按钮

,【】。

此时系统会进入零件状态同时在状态栏提示选择平面平面的面或草图且工具栏

,,“、”,

的草图图标为橙色如图所示

【】,2-2。

9

CATIA基础教程

图草图编辑器

2-1

图选择草图平面

2-2

选择平面进入草图编辑器界面如图所示

【xy】,【】,2-3。

图草图编辑器界面

2-3【】

10

模块二草图设计

❙

草图绘制完成后单击工具栏退出工作台按钮即可退出草图编辑器

,【】,【】。

当前处于零件设计工作台时可直接单击工具栏