第1讲-CATIA基本操作和草图

入门

CATIA培训教程(一)

基本操作/草图2024/2/27第一讲课程内容介绍课程介绍安排（详见课程安排表）学习方法CATIA介绍CATIA的基本操作CATIA建模的一般流程2024/2/27课程描述：CATIAV5是IBM和法国Dassault公司共同开发的三维工程设计软件，是一个先进的产品生命周期管理（PLM）的解决方案，在航空、汽车业有着广泛的应用。CATIAV5是在世界上广为应用的主流工程设计软件。本培训课程重点介绍CATIAV5的三维机械设计功能，通过基本操作和实例讲解，使学员基本掌握该软件的实体、曲面、装配和二维工程图的功能。培训对象：设计师、工艺师、工程数据管理员培训目标：具有直接应用CATIA软件进行产品的机械结构设计的能力培训内容：共18讲，外加考试课程介绍2024/2/27科学的学习CATIA

：科学方法基本技能数学的形式化和本质化哲学宗教

对于一个工程师来说，不是缺乏学习CATIA的的能力，因为CATIA是一个谁都学的会的软件，学不会更多的是缺少学习的意识。学习方法2024/2/27

CATIA

isonlyatoolKnowledgeofproductdevelopmentisthemostimportantJustdoit!TrytoCATIAtodevelopproductfrombeginning

科学方法学习方法2024/2/27基本技能

WestudyCATIAtogetherUnderstandsomebasicconcepts

Modelingatypicalpartwithdifferentmethodrepeatly

Readotherperson’sproductionUnderstandtheassociativelyThecombinationbetweendesign/manufactureKnowledgeandCATIA

FindingusefulinformationfromdocumentImproveself-studyability

学习方法2024/2/27数学的形式化和本质化

StudybasictheoryofCAD/CAMFindinggoodteachingmaterials学习方法2024/2/27学习的内容学习的内容CAD/CAM/CAE系统功能2024/2/27学习的内容学习的内容学习的内容主模型思想2024/2/27CATIACATIA用户界面2024/2/27启动三维造型(1)开始->机械设计->零部件设计(2)文件->新建->part(3)文件->新建自->.CATPart（创建基于现有文档的副本的新文档）(4)文件->打开->.CATPart文件创建2024/2/27CATIA文档即是CATIA数据按某种格式存储的格式文件，CATIA按数据建立的不同而有不同类型的数据存储格式文件，常用的类型见下图所示：CATIA的文档类型（CATIADocuments）CATIA的文档类型2024/2/27Pad2.CATPart视图操作按住中键直接拖动按住中键，然后单击左键（右键）按住中键+左键（右键）CTRL+中键CTRL+中键中键+CTRL2024/2/27指南针Compass指南针（Compass）代表三维坐标系统。帮助用户建立空间概念和了解坐标系统。通过指南针，用户可以在ProductStructure,Assembly,FreeStyleShaper,DMUNavigator等过程中完成一系列的操作，如指定物体在X,Y,Z三轴的旋转和平移、在XY,YZ,ZX平面上的移动等，提高操作效率。应用指南针“视图(View)”>“指南针(Compass)”命令可以显示和隐藏指南针字母X、Y和Z表示轴。Z轴是默认方向。Z轴附近的点是自由旋转手柄，用于同时自由旋转指南针和文档中的对象。红色正方形是指南针操作手柄，用于拖动指南针并将其放置到要操作的对象上。还可以绕该点旋转对象。指南针的底部是XY平面，它是优先平面。当只是使用“选择(Select)”命令时，此概念无用。只有当使用的应用程序命令所使用的操作器需要工作平面时（例如，当使用自由风格曲面造型创建平面补面或修改控制点时），此概念才有用。2024/2/27使用3D指南针能够做什么？使用鼠标和指南针操作视点：这是同时平移和旋转文档中的所有对象的另一种方法使用鼠标和指南针移动和旋转非约束对象

在这里，移动对象意味着物理移动它们，以便相对于文档中的绝对轴系重新定义对象的空间坐标。切勿将移动对象与平移对象混淆，平移对象只是修改查看对象的视点：对象在文档中的位置保持不变。使用“编辑...(Edit...)”上下文命令移动和旋转非约束对象

锁定指南针方向

将指南针自动与选定的对象对齐

将移动对象的平面设置为与屏幕平行

将优先平面切换到指南针的XZ或YZ平面

在应用程序（例如，自由风格曲面造型应用程序）中将优先平面作为工作平面，例如当在平面补面和曲线上操作控制点操作器时。

如果您同时使用了装配设计应用程序（它提供了一些高级定位工具），可以考虑将3D指南针作为初步的工具，在将部件精确定位在装配中之前先确定好部件的空间位置。如果您使用的是空间鼠标，则在3D指南针位于屏幕中时还可以操作它，此外可以使用空间鼠标操作视点。2024/2/27使用指南针操作视点（ManipulatingViewpoints）的方法如下：（1）自由旋转：抓住指南针Z轴顶点，移动鼠标（2）旋转：抓住指南针平面上的弧线，移动鼠标（3）轴向移动：抓住指南针上的轴线，移动鼠标（4）平面移动：抓住指南针上的平面，移动鼠标。（5）指向X、Y或Z以突出显示该字母，然后单击该字母使该轴与您的视点垂直（6）单一物体的移动：抓住指南针上的红色方块，移动指南针到物体的任何一点，便可直接对物体进行移动、旋转等操作。在装配时，此功能非常有用。Manipulators.CATProduct2024/2/27（7）快捷菜单：在指南针上单击右键，弹出快捷菜单锁定当前方向：固定当前视角->当您将指南针拖动到对象上时，指南针符号的方向保持不变将优先平面的方向锁定为与屏幕平行的方向：强制优先平面与屏幕平行。即使更改文档中的视点，此操作也仍然有效。使用局部轴系(UseLocalAxisSystem):将指南针锁定到局部轴系

使XY平面为优先平面：指定XY平面为指南针的基准面。使优先平面最大程度可见：在操作视点时保持优先平面最大程度可见。

自动抓取选定对象：但击此项，再单击一个物体，指南针便指定到确定的物体上,自动将指南针与选定的对象对齐应用指南针2024/2/27“编辑...(Edit...)”通过指南针的操作手柄（红色正方形）重置指南针（和选定对象）的位置，指定它的X、Y和Z坐标以及相对于3D场景中心的旋转坐标将对象（或仅指南针）按一定的递增量沿X、Y和Z轴平移到一个新位置将对象（或仅指南针）按一定的递增量绕X、Y和Z轴旋转沿优先平面的方向平移指定的距离平移两个选定元素（直线/边线/平面）之间的距离旋转一个设置的角度，或选定的两个元素（直线/边线/平面）之间的角度。“绝对(Absolute)”轴系：允许您沿包含该零部件的产品的绝对轴系移动零部件“活动(Active)”对象：允许您相对于活动对象移动零部件。若要将对象定义为“活动的”，请在结构树中双击它：对象随即以蓝色突出显示，表明它是活动的。例如，假设活动对象是一个将局部轴系定义为当前轴系的零部件：在这种情况下，选择“活动的(Active)”将显示相对于零部件的局部轴系的指南针坐标。“递增(Increment)”选项允许您按一定的递增沿U、V和W轴平移或旋转指南针。若要沿派生自两个选定对象的向量平移对象，请在“测量(Measures)”区域中单击“距离(Distance)”并选择两个元素。若要按照两个元素之间的角度旋转对象，则单击“角度(Angle)”并选择这两个元素。2024/2/27小结：指南针用法：1.直线移动：用鼠标抓住指南针上任意一轴线移动2.平面移动：鼠标抓住指南针上任意一平面移动3.单一物体移动：鼠标抓住指南针上红色方块拖动，4.旋转：单击任意平面上的圆弧边线移动，则指针沿着垂直于这个平面的轴线旋转。5.自由移动：鼠标抓住指南针Z轴顶端的顶点移动，6.设置2024/2/27利用罗盘（compass）控制视点旋转2024/2/27沿一平面平移绕一轴旋转沿一平面平移2024/2/27沿一轴视察用鼠标控制视点旋转2024/2/27放大和缩小移动2024/2/27把罗盘（compass）附着到零件上来移动零件以指定位置为显示和旋转中心2024/2/27把罗盘附着到零件上移动所有与它有关联的所有零件2024/2/27练习ManipulatingViewpointsUsingtheMouseandCompasspanalongthedirectionofanyaxis(X,YorZ)ofthecompassrotateinaplanepaninaplanerotatefreelyaboutapointonthecompassviewthedocumentperpendiculartoanyoftheaxesofthecompass.Manipulators.CATProductManipulators.CATProductManipulators.CATProduct练习Manipulators.CATProduct2024/2/27ManipulatingObjectsUsingtheMouseandCompassUsingthemouseandcompass,youcanmanipulatenotonlyviewpointsbutalsonon-constrainedobjectsrecognizedbythecompass,bymovingorrotatingthem.Youdosobydragginganddroppingthecompassontotheobjecttobemanipulated.练习Manipulators.CATProductManipulators.CATProductManipulators.CATProduct练习Manipulators.CATProductrotatetheobjectinaplane(bydraggingoneofthecompassarcs):thedegreeofrotationisalsodisplayedinrealtimemovetheobjectinaplane(bydraggingoneofthecompassplanes):thedistancefromtheorigintothenewlocation(alongbothaxesintheplane)isdisplayedinrealtimerotatefreelyaboutapointonthecompass(bydraggingthefreerotationhandleatthetopofthecompass)2024/2/27ManipulatingObjectsUsingtheEdit...Command练习Manipulators.CATProductHowtomanipulateobjectsprecisely,usingtheEdit...contextualcommand.reset

thepositionofthecompass(andselectedobject)viaitsmanipulationhandle(redsquare),byspecifyingitsX,YandZcoordinatesandrotationcoordinateswithrespecttothecenterofthe3Dscenetranslatetheobject(orjustthecompass)toanewpositioninincrementsalongtheX,YandZaxesrotatingtheobject(orjustthecompass)abouttheX,YandZaxesinincrementstranslateoveraspecifieddistanceinthedirectionoftheprivilegedplanetranslateoverthedistancebetweentwoelements(line/edge/plane)youselectrotatethroughanangleyouset,orananglebetweentwoelements(line/edge/plane)youselect.2024/2/272024/2/27SnappingtheCompasstoSelectedObjectsAutomaticallyLockingtheCurrentCompassOrientationLockingthePrivilegedPlaneParalleltotheScreen2024/2/27SwappingthePrivilegedPlaneManipulators2.CATProductThistaskexplainshowtoswaptoadifferentprivilegedplane(XZorYZ).ThiscommandisnotusefulwhensimplyusingtheSelectcommand.Itisonlyusefulwhenusingapplicationcommandsthatusemanipulatorswhichrequireworkingplanes,forexample,whencreatingplanarpatchesormodifyingcontrolpointsusingtheFreeStyleShaper.KeepingthePrivilegedPlanetheMostVisibleduringViewpointManipulationsThistaskexplainshowtokeeptheprivilegedplanevisibleduringviewpointmanipulations.ThiscommandisnotusefulwhensimplyusingtheSelectcommand.Itisonlyusefulwhenusingapplicationcommandsthatusemanipulatorswhichrequireworkingplanes,forexample,whencreatingplanarpatchesormodifyingcontrolpointsusingtheFreeStyleShaper.2024/2/27三维造型的一般过程goingfromTHIS…toTHIS…toTHIS…5三维造型一般流程一般流程入门实例2024/2/27Gettingstarted.CATPart三维造型一般流程一个例子2024/2/27CreatingaPad2024/2/27DraftingaFace2024/2/27FilletinganEdge2024/2/27EditingthePadMirroringthePart2024/2/27SketchingaCirclefromaFace2024/2/27CreatingaPocket2024/2/27ShellingthePart2024/2/27草图内容介绍1.CATIA草图设计介绍

2.生成简单轮廓

3.生成预定义轮廓

4.编辑轮廓

5.操作轮廓

6.施加约束

7.草图分析内容介绍2024/2/27草图的基本概念草图设计为其它模块快速、精确地提供二维轮廓线。当进行拉伸等实体建模或者是曲面建模的时候，往往需要一个二维轮廓，在草图设计中这个轮廓可以由多个约束来驱动，从而获得满足造型需要的轮廓。在零件设计中，草图是一个相对独立的图素，可以在草图设计模块下进行单独的编辑、修改。其它的零件特征往往由草图独立生成

2024/2/27草图的基本概念2024/2/27草图设置2024/2/27Step1:EnteringtheSketcherWorkbench1.Start>MechanicalDesign>Sketcher

2.File>New例1草图设计一般过程2024/2/27Step2:SelectingaSketchPlaneSelectaplane,aplanarfaceorasketchthisisknownastheSketchSupport.Selecttherequiredplane,faceorsketchandthecatiadesktopwillswitchtothesketcherworkenchandgraphicdisplay.2024/2/272024/2/27Step3:CreatingSimpleGeometry草图工作台usedforthecreationofgeometricelements.2024/2/27草图:可連續建立直線(預設)、相切圓弧、三點圓弧的指令，完成圓弧後會自動回到直線的狀態123456789一開始僅能使用直線或三點圓弧而無法使用相切圓弧欲使用相切圓弧可拖滑鼠左鍵可自動切換到相切圓弧結束指令的方法︰1.封閉斷面

2.連擊左鍵二下3.按ESC二下2024/2/2712矩形123任意方向矩形123平行四邊形123多邊斷面1234曲線形多邊斷面1234鍵孔斷面12六邊形2024/2/2712312圓123以三點來定義圓以座標值來定義圓三切圓123以三點來定義圓弧123拘束起始點的三點圓弧123圓弧2024/2/271234曲线連擊二下,出現對話框可編輯曲线結束方式︰同草图指令連接以圓弧連接以曲线連接112211222024/2/27橢圓主要/次要圓徑是半徑值草圖工具組中輸入相關尺寸123抛物線1234連擊二下抛物線的[焦點、頂點]無法以尺寸拘束設變必需以對話框更改2024/2/27雙曲線12345連擊二下雙曲線的[焦點、頂點、離心值]無法以尺寸拘束設變必需以對話框更改雙曲線的離心值的計算︰線段12/線段23其結果必需大於1,離心值越大開口越大圓錐曲線因e(離心值)不同可為橢圓、抛物線及雙曲線圓錐曲線512345123412341234450<e<1

橢圓,e=1拋物線,e>1雙曲線2024/2/27直線1212從草圖工具組中輸入尺寸無限長的直線11122024/2/27雙切線點在切點的附近即可平分線12軸軸是作為旋轉特徵的內定旋轉軸心，故一個草圖內僅能有一條軸線，若出現第二條則以第二條為準，第一條軸線將自動轉成建構線2024/2/27123以座標來定義點等份/等距點12等份點(指定起始點則可切換為等距點)等距點點2024/2/27交點12複選物件使用畫線選取2024/2/27投影點12按住Ctrl複選物件2024/2/27Step4:ApplyingConstraintsforcontrollinggeometrysizeandpositionWhenautomaticgeometricconstraintsareenabledgeometriccontrolsareappliedtotheelementbeingcreated,automaticdimensionconstraintsareonlycreatedonfilletradiiandchamfersorwhenenteredintherelevantfieldontheSketchtoolstoolbar.AlltheconstraintswillappearinthespecificationtreeundertheSketchnode.UnwantedconstraintscanbedeletedbyselectingtheconstraintwiththeleftmousebuttonfollowedbytheDeletekeyorusetherightmousebuttonandselectdeletefromthecontextmenu.2024/2/27在建模过程中自动探测约束根据需要废弃约束2024/2/27当修改特征时保持约束不变2024/2/27定義拘束沒有選取物件時此圖示會呈現無法使用的狀況此對話框會依目前選取的物件自動判斷可用的拘束條要使用[對稱]的拘束所選取物件有一定的順序性對稱軸要最後選取[等距點]也是一樣123右表為拘束條件列表及其代表的符號2024/2/27當拘束不完全時，元素將是白色的，此時只要以鼠标拖拉，就可以知道什麼地方未標註了若是過度拘束，元素可能為紫、棕、紅色等，此時表示剛才加入的限制是多餘或是不合理的，若該限制是我們所需要的限制就必需檢查是否在其它地方已經有不必要的限制，可用“關聯物件”(即父子關係)的命令來輔助檢查鼠标右鍵關聯物件2024/2/27拘束12長度、半徑、直徑︰選取物件定位尺寸/按右鍵(改用其它的標註方式或是使用幾何拘束)連擊尺寸二下可修改尺寸的數值距離、角度︰選取第一物件

選取第二個物件

定位尺寸/按右鍵(改用其它的標註方式或是使用幾何拘束)連擊尺寸二下可修改尺寸的數值參考︰指定該尺寸為參考尺寸，無法以該尺寸驅動外形，該尺寸會加()水平/鉛直量測方向︰標註二點間的[水平或垂直]距離交換位置︰將該尺寸換成另一邊，即加上[負值]的意思同一的︰即不使用尺寸改用[同一的]拘束條件允許對稱線︰選取此選項--->選取對稱線以加入[對稱]拘束定位尺寸︰不選取第二個物件直接將尺寸定位(使用在有3D模型的情況較多)連擊尺寸二下可修改尺寸的數值右鍵右鍵右鍵2024/2/27接觸拘束

21點線圓曲線點同一同一同心同一線同一同一相切相切圓同心相切同心相切曲線同一相切相切相切直接選取二個物件，讓CATIA依預設模式判斷可能的幾何拘束自動產生拘束條件框選物件框選物件按圖示

出現對話框OK2024/2/27驅動拘束條件此功能僅模擬尺寸變化時整個草圖輪廓的變化，一次僅能模擬一個尺寸固联AttachsketcherelementstogetherbyusingtheFixTogethercommand.Thiscapabilityletsyouconstrainasetofgeometricelementsevenifconstraintsordimensionsarealreadydefinedforsomeofthem.Onceconstrained,thesetisconsideredasrigidandcanbeeasilymovedjustbydraggingoneofitselements.Oneoftheinterestofthiscapabilityisthatitalsoallowsyoutomake2DkinematicsstudiesintheSketcher.2024/2/27TheSketchToolstoolbar–isusedforpositioningandcontrollinggeometryGridtoggleGridsnappingtoggle(orangeindicatesgridsnappingison)Constructiongeometrytoggle(orangeindicatesconstructiongeometrywillbecreated)AutomaticGeometricconstraints(orangeindicatesgeometricconstraintswillbecreated)AutomaticDimensionalconstraints(orangeindicatesdimensionalconstraintswillbecreated)2024/2/27sketch1.CATPartStep5:AnalyzingSketches

2024/2/27执行快速几何图形诊断Sketch_Analysis[1].CATPart在“工具(Tools)”工具栏（“2D分析工具(2DAnalysisTools)”子工具栏）中，单击“草图求解状态(SketchSolvingStatus)”

在草图和结构树中，约束不充分和过分约束的几何元素（直线、点等）被突出显示，等约束的元素以不同的颜色显示。这样使您能够轻松看出哪些项具有不充分约束/过分约束以及哪些项具有等约束。2024/2/27工具功能表草圖分析分析草绘的几何图形，以及如何诊断几何图形。将向您提供全局或单个状态，并允许更正状态中所述的任何问题。“几何图形(Geometry)”选项卡显示的信息有助于您了解草图几何图形是否有效。常规状态(GeneralStatus)：全局分析多个元素。详细信息(DetailedInformation)：提供有关草图每个几何元素的详细状态/注释。2.诊断几何图形显示草图几何图形的完整诊断。它以整体方式提供草图的全局分析，并指定草图中的单个几何元素是约束不充分（定义不充分）、过分约束（过分定义），还是等约束（充分定义）Sketch_Analysis[1].CATPart2024/2/27Step6:Modifyingsketches2024/2/27Step7:Usedfor3DModelingCreatingaPad2024/2/27投影三维实体到草图平面可以在投影上应用“重新限定(Relimitation)”

、“圆角(Corner)”

和“倒角(Chamfer)”

命令。如果选择面，则投影面的边线。Insert>Operation>3DGeometry>Isolate取消相关性

隔离投影2024/2/27投影3D轮廓Silhouette_Edge.CATPart将3D元素与草图平面相交

Intersection_Canonic[1].CATPart复制/粘贴元素和复制/粘贴草图

Copy_paste_H_and_V[1].CATPart2024/2/27用草图平面剪切零部件

用草图平面剪切零部件以便使一些边线可见。由于进行绘制时不需要的材料部分被隐藏，因此使草图平面视图得以简化。

Getting_Started1.CATPart2024/2/27CreateDatum

设置基准模式

Project3DElements

在停用“历史记录(History)”模式的情况下创建几何图形，这意味着每个创建的元素与用于创建该元素的其它实体之间都没有链接。

Getting_Started1.CATPart2024/2/27Output_1.CATPart创建几何元素的输出特征。创建输出特征时，其几何图形会自动从草图特征3D结果中移除。换言之，输出特征是在3D区域中公开且独立于草图更新的。

好處:草圖方便之處為其結構性強，其缺點是對於較複雜的輪廓取用不易，此功能能補足取用不易之缺點。並保留修改設變之方便性。故建議習慣使用GSD線架構指令建立2D輪廓的人，要儘量使用草圖來建立。尤其是從是產品設計工作的人使用結構性強的工具，將有助於日後設變工作的進行。创建输出特征

2024/2/27OutputFeature

Multi-selectingElementsEditingtheSketch2024/2/27CreatingProfileFeatures轮廓特征由一组曲线（连接的或未连接的）构成

.创建输出轮廓时，其几何图形会自动从草图特征3D结果中移除。换言之，输出轮廓是在3D区域中可用且独立于草图更新的。可以将轮廓特征用于创建零部件设计特征或创成式外形设计特征。创建轮廓特征。轮廓特征由一组曲线（连接的或未连接的）构成。创建输出轮廓时，其几何图形会自动从草图特征3D结果中移除。换言之，输出轮廓是在3D区域中可用且独立于草图更新的。可以将轮廓特征用于创建零部件设计特征或创成式外形设计特征。ProfileFeatureSketcher_03.CATPart2024/2/27颜色(Color)

颜色有助于区别属于同一选择的元素。一旦显示在3D区域中，该颜色即被保留。实际上，与在“草图编辑器(Sketcher)”中不同，使用在“草图编辑器(Sketcher)”中为轮廓特征分配的颜色在3D区域中可视化轮廓特征。对于此方案，设置为蓝色。所选的直线以及一条附加直线现在显示为蓝色。请注意，线宽也会增加，以帮助查看将在3D区域中公开的选定元素。模式(Mode)只能通过属于同一草图的几何元素定义输出轮廓。

有三种可用的选择模式：点（显式定义）(Point(ExplicitDefinition))：需要选择所有