CATIA航空产品设计与制造 课件全套 项目1-5 初识CATIA、进气整流罩 -运动仿真

初识CATIA（2学时）CATIA航空发动机1

CATIA功能模块简介2

CATIA安装操作3

CATIA工作界面及基本操作4

CATIA工作界面定制目录CONTENTS项目1CATIA功能模块简介创成式工程绘图GDR模块交互式工程绘图ID1模块线框和曲面造型WSF模块创成式外形设计GSD模块创成式零件结构分析GPS模块

CATIA（ComputerAidedThree-dimensionalInteractiveApplication）是法国达索（Dassault）公司于1975年起开始发展的一套完整的三维CAD/CAE/CAM一体化软件，其涵盖了产品从概念设计、工业设计、三维建模、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的生成到生产加工成产品的全部内容，还包括了大量的电缆和管道布线、各种模具设计与分析，以及人机交换等使用模块。CATIA不仅能够保证企业内部设计部门之间的协同设计能力，还可以提供整个企业集成的设计流程和端对端的解决方案。CATIA广泛应用于航空航天、汽车及摩托车领域，机械、电子、家电行业，以及3C（Computer、Communication、ConsumerElectronic）产业和NC加工等各方面。CATIA的用户包括：美国军方、通用、波音、空客、福特、大众、宝马、沃尔沃、奔驰、中国上汽、一汽、中航工业（沈飞、成飞、西飞）、……。CATIAV5R18为最通用、稳定的版本，R23是V5的最后一个版本，V6已投入使用，但是未广泛应用。

1、CATIA概述2、CATIA用户界面结构树（历史树）菜单栏绘图区命令提示栏工具栏（右键）罗盘3、CATIA架构基础结构机械设计外形分析和模拟AEC厂房加工数字化仿真设备与系统制造数字化处理加工模拟人机工程学设计与分析知识工程协同技术4、CATIA模块机械设计模块外形模块数控加工模块1.创成式工程绘图GDR模块利用3D模型生成相关联的工程图。图纸生成辅助器可大大简化绘制多视图的工作，并且可以自动生成尺寸标注。可以建立与零件材料规格说明相关联的剖面线，可以进行基于标准的附加信息和注释等后处理。图纸与3D主模型的几何关联性可使用户并行地进行设计和工程绘图工作。同时还可输出DXF格式的数据文件。2.交互式工程绘图ID1模块高效，直观的交互式绘图，进行产品的2D设计。可以在一个以CATIA为主干系统的扩展型企业中，供所有2DCAD用户使用。ID1产品集成化的2D交互功能和高效的辅助作图和注释从两方面进一步丰富了CATIA创成式工程绘图功能，它为用户提供了更加容易和流畅的从2D设计过度到3D设计方式的转变过程。3.线框和曲面造型WSF模块在零件设计的初始阶段，生成线框类结构元素，作为CATIA零件设计产品的补充。线框特征元素和基本的曲面特征元素的使用大大丰富了现有的3D机构零件设计方法。它的基于特征的方法提供了高效、直观的设计环境，可用于捕捉和重复使用设计的方法和规则。4.创成式外形设计GSD模块外形设计模块基于线框与多个曲面特征组合，可设计复杂的外形。它提供了一套广泛的工具集，以建立并修改用于复杂外形和混合造型设计中的曲面。CATIA创成式外形设计产品的基于特征的设计方法，提供了高效，直观的设计环境，以对设计方法和技术规范进行捕捉并再用。5.创成式零件结构分析GPS模块可以带给用户对设计进行有限元分析预校验的能力。通过专为设计人员提供的简单易学的界面，设计者可以容易的理解分析计算结果，进行初级的机械及振动行为分析。借助颜色编码的图形功能，可以直观地显示变形，位移和应力。该产品还可以根据实际零件的状况对分析零件添加约束条件。6.实时渲染RT1模块可以让设计师对其设计应用色彩渲染效果和材料规格进行说明。用户可以通过手工绘制，直接修改已输入的数字化图像或系统提供的库中选择进行纹理生成。可以管理材料库和零件应用之间的关联。7.运动机构模拟KIN模块通过系统提供的关节联结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.空间分析SPA模块可以进行电子样机的干涉检查，断面分析和3D几何尺寸比较等验证。可以进行碰撞，间隙及接触等计算，并得到更为复杂和详尽的分析结果。剖面观察器可以帮助用户对曲线进行分析和标注。还能够比较3D几何体，并将结果进行可视化显示。通过与CATIA目标管理器COM的集成，能够进行质量和惯性测量和计算。9.知识工程顾问KWA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示知识。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。10.目标管理器COM

提供了所有产品人机对话和显示管理等所必须的公共功能和整个基础架构，使所有产品共用统一的界面环境。11.CATIA-CADAM接口CC1模块

CATIAV5工程图与CADAM工程绘图（CCD）之间的交换接口。12.CATIA-IGES接口（IG1）模块支持中性数据格式IGESV5.3版本，具有IGES元素名字和CATIA几何元素标识之间的名字匹配管理功能。CATIA可以读/存IGES格式文件。该产品能够处理3D线架元素，曲面和剪裁曲面元素，等距偏置曲线，表皮和表皮边界，二次曲线和颜色。13.CATIAV4集成器V4ICATIAV4和CATIAV5之间的转换接口。项目2CATIA安装操作硬件运行环境软件运行环境1.硬件运行环境

Intel奔腾II或III以上的CPU、256M以上的内存、2G以上的硬盘、1024×768以上分辨率的显示器、16M以上显卡（推荐1280×1024、支持OpenGL、支持24位真彩双缓冲区/24位Z缓冲区/Stencil缓冲区）、推荐使用3键鼠标并需要CD-ROM。2.软件运行环境

Microsoft公司的Windows2000/XP或NT，IBM公司的AIX，HP公司的HP-UX，SGI公司的IRIX等操作系统。项目3CATIA工作界面及基本操作CATIA的工作界面文件操作鼠标操作特征树操作3.2文件操作

1建立新文件

单击图标或选择菜单【File】

【New…】，将弹出图2-2所示确定新文件类型的【New】对话框，例如选择Part，单击OK按钮，即可建立一个新文件，并且进入三维零件建模模块。

2打开已有的文件

单击图标或选择菜单【File】

【Open…】，将弹出【Fileselection】对话框，选择一个已有的文件，例如选择“Drawing1.CATDrawing”，单击OK按钮，即可打开该文件，并且进入二维作图模块。

3保存文件保存已命名的文件单击图标或选择菜单【File】

【Save】即可。以另外的名字保存文件选择菜单【File】

【SaveAs…】，在随后弹出的【SaveAs】对话框内输入文件名即可。保存未命名的新文件单击图标或选择菜单【File】

【Save】，在随后弹出的【SaveAs】对话框内输入文件名即可。CATIA高版本保存文件后，无法用低版本打开，必须另存为STP（或IGS）格式后方可打开，但是结构树内容发生变化，即丢失零件特征。如果零件数量较多，可采取批处理方法。

①②③3.3鼠标操作

CATIA推荐用三键或带滚轮的双键鼠标，各键的功能如下：1.左键确定位置、选取图形对象、菜单或图标。2.右键单击右键，弹出上下文相关菜单。3.中键或滚轮（1）按住中键或滚轮，移动鼠标，拖动图形对象的显示位置。（2）按住中键或滚轮，单击左键，向外移动鼠标，放大图形对象的显示比例，向内移动鼠标，缩小图形对象的显示比例。（3）同时按住中键或滚轮和左键，移动鼠标，改变对图形对象的观察方向。

以上操作可以改变图形对象的位置、大小和旋转一定角度，但只是改变了用户的观察位置和方向，图形对象的位置并没有改变。3.4罗盘操作

罗盘是由与坐标轴平行的直线和三个圆弧组成的，其中X和Y轴方向各有两条直线，Z轴方向只有一条直线。这些直线和圆弧组成平面，分别与相应的坐标平面平行，见图2-3。通过菜单【View】

【Compass】可以显示或隐藏罗盘。当罗盘与形体分离时，利用罗盘可以改变形体的显示状态。当罗盘附着到形体的表面时，利用罗盘可以改变形体的实际位置。1.改变形体的显示位置

当光标接近罗盘的直线和圆弧段时，直线或圆弧段呈红色显示，光标由箭头改变为手的形状。按住鼠标左键，沿罗盘的直线移动时，形体将沿着相应的方向做同样的“移动”。按住鼠标左键，沿罗盘的弧线移动时，形体将绕相应的坐标轴同方向做同样的“旋转”。

用光标指向罗盘顶部的圆点时，圆点呈红色显示。按住鼠标左键，拖动圆点绕另一端红色的方块旋转时，形体也会跟着“旋转”。

以上操作只是改变了观察形体的位置和方向，形体的实际位置并没有改变。2.改变形体的实际位置

当光标指向罗盘的红色方块时，光标改为。按住鼠标左键，拖动罗盘到形体的表面，罗盘呈绿色显示，坐标轴名称改变为U、V、W，表示罗盘已经附着到形体的表面上，见图2-4。操作方法和操作过程与改变形体的显示位置相同，但改变的是形体的实际位置。用鼠标拖动罗盘底部的红色方块，或者选择菜单【View】

【ResetCompass】，罗盘即可脱离形体表面，返回到原来位置。3.5特征树1特征树的结构

特征树以树状层次结构显示了二维图形或三维形体的组织结构，见图2-5。根结点的种类和CATIA的模块相关，例如零件建模模块的根结点是Part、绘制二维图形模块的根结点是Drawing。带有符号“

”的结点还有下一层结点，单击结点前的“

”，显示该结点的下一层结点，单击结点的“”，返回到该结点。结点后的文本是对该结点的说明。

例如，图2-5所示特征树的根结点是Part1，它以下有xy、yz、zx三个基准平面和PartBody四个结点。结点是一个三维形体。它的下一层有，4个Pad和3个pocket，共7个结点。说明它是经过4次Pad（填加）和3次pocket（挖切）形成的

2特征树的操作显示或隐藏特征树：通过功能键F3可以显示或隐藏特征树。移动特征树：将光标指向特征树结点的连线，按住鼠标左键，即可拖动特征树到指定位置。缩放特征树：将光标指向特征树结点的连线，按住Ctrl键和鼠标左键，特征树将随着鼠标的移动而改变大小。只显示PartBody（形体）的第一层结点选择菜单【View】

【TreeExpansion】

【ExpondFirstLevel】，将只显示PartBody（形体）的第一层结点，见图2-5。显示PartBody（形体）的前两层结点选择菜单【View】

【TreeExpansion】

【ExpondSecondLevel】，将显示PartBody（形体）的前两层结点。不显示PartBody（形体）的下一层结点选择菜单【View】

【TreeExpansion】

【CollapseAll】，将不显示PartBody（形体）的下一层结点。展开或关闭指定结点的下一层结点单击结点前的符号“

”，将显示该结点的下一层结点，单击该结点的符号“

”，将关闭该结点的下一层结点3.6缩放显示1.最佳显示单击该图标或选择菜单【View】

【FitAllIn】，全部图形对象按最佳比例显示。2.放大显示单击一次该图标，显示比例约放大1.4倍。3.缩小显示单击一次该图标，显示比例约缩小1.4倍。4.缩放显示选择菜单【View】

【ZoomInOut】，按住鼠标左键，向外移动光标，放大显示，向内移动光标，缩小显示。5.窗口放大显示选择菜单【View】

【ZoomArea】，在P1点按住鼠标左键，移动光标到P2点，松开鼠标左键，以P1、P2为对角点的矩形区域尽可能大地被显示。快捷键1)放大：Ctrl＋Pageup2)缩小:Ctrl＋Pagedown3)旋转（1）：Alt＋shift＋上下左右箭头4)旋转（2）：Ctrl＋shift＋左右箭头5)平移：Ctrl＋上下左右箭头6)shift＋F3：零件与结构树切换7)shift＋F2：结构树查看8)隐藏/显示目录树：F39)撤销：ctrl＋z10)重做：ctrl＋y11)新建：ctrl＋n12)打开：ctrl＋o13)属性：Alt＋Enter14)保存：ctrl＋s鼠标1)平移：M2)旋转：M＋R3)缩放：Ctrl＋M4)文档切换：Ctrl＋Tab3.7测量1．测量两个对象之间的距离或角度单击图标，有关测量的【MeasureBetween】对话框。该对话框分为“Definition”和“Results”

两个栏。“Definition”栏的左上角的4个图像按钮确定测量的类型。：测量两个对象之间的距离。：连续测量下一个对象和当前对象之间的距离。：连续测量所选对象和第一个被选对象之间的距离。：测量单个的对象。项目4CATIA工作界面定制选项卡自定义修改背景管理员模式4.1

CATIA工作环境设置与界面定制当同时存在高、低版本（例如R18与R21），避免R21打开R18保存的文档之后，R18无法打开，对软件显示界面左上角的标题进行更改，方法如下：C:\ProgramFiles(x86)\DassaultSystemes\B18\intel_a\resources\msgcatalog\Simplified_Chinese\CATIA.CATNls每次CATIA启动时出现一个新的Product文档，可以通过更改环境变量将其彻底关闭。方法如下：

打开环境编辑器，新增一个环境变量：

变量名：CATNOSTARTDOCUMENT

变量值：为YES更改背景图片

第一步：图片格式：.bmp；

图片大小：640（宽）×512（高）/像素第二步：打开C:\ProgramFiles(x86)\DassaultSystemes\B18\intel_a\resources\graphic\icons

第三步：用第一步准备的图片替换第二步文件下的ClientMDIBackgroundNT图片文件4.2CATIA管理员模式1）在安装目录下，新建三个文件夹，分别命名为“CATReferenceSettingPath”、“CATUserSettingPath”、“CATCollectionStandard”2）打开环境编辑器3）修改环境编辑器并保存4）复制左面CATIA快捷方式并修改4.3CATIA标准HB7753-2005CATIA制图规则HB7754-2005CATIA文字、尺寸与公差标注HB7755-2005CATIA文件命名HB7756.1-2005基于CATIA建模要求第1部分：通用要求HB7756.2-2005基于CATIA建模要求第2部分：坐标系HB7756.3-2005基于CATIA建模要求第3部分：飞机外形HB7756.4-2005基于CATIA建模要求第4部分：机体结构件HB7756.5-2005基于CATIA建模要求第5部分：机加件HB7756.6-2005基于CATIA建模要求第6部分：锻铸件HB7756.7-2005基于CATIA建模要求第7部分：钣金件HB7756.8-2005基于CATIA建模要求第8部分：复合材料结构件HB7756.9-2005基于CATIA建模要求第9部分：夹层结构件HB7756.10-2005基于CATIA建模要求第10部分：地板件HB7756.11-2005基于CATIA建模要求第11部分：内装饰件HB7756.12-2005基于CATIA建模要求第12部分：绝缘件HB7756.13-2005基于CATIA建模要求第13部分：管路HB7756.14-2005基于CATIA建模要求第14部分：线束敷设HB7776-2005基于CATIA标准件建模与模型装配要求HB7795-2005CATIA模型检查规定CATIA航空发动机航空制造工程学院机械设计与制造教研室THANKYOU非常感谢您的聆听进气整流罩CATIA航空发动机目录CONTENTS项目1椎体罩轮廓草绘凸台、凹槽旋转体、旋转槽盒体倒圆角010203课程导学课程录屏项目2端盖轮廓草绘凸台、旋转体倒圆角阵列布尔运算010203课程导学课程录屏项目3圆盘轮廓草绘凸台、旋转体、圆形阵列倒角010203课程导学课程录屏项目4导向架轮廓草绘凸台、凹槽圆形阵列布尔运算010203课程导学课程录屏项目5进气机匣轮廓草绘凸台、凹槽旋转体、旋转槽孔、倒圆角螺旋线、肋010203课程导学课程录屏项目6调节杆轮廓草绘凸台、凹槽旋转体、旋转槽孔、倒圆角螺旋线、肋010203课程导学课程录屏项目7导管及装配装配肋板010203课程导学课程录屏CATIA航空发动机THANKYOU非常感谢您的聆听曲面设计（8学时）CATIA航空发动机1曲面命令2

定子叶片3

尾喷管曲面目录CONTENTS

CATIA机械设计配置MD2中包括线框和曲面模块WFS(WireframeandSurface)，混合设计配置HD2(HybridDesign)中除包括WFS模块外，还包括创成式外形设计模块GSD（GenerativeShapeDesign）。两个模块均提供了完备的曲线和曲面生成、修改和分析工具。与WFS模块相比，GSD增加了曲面倒圆角以及曲面拔模角、曲率分析工具，并且在某些功能上有所加强。线框曲面模块创成式曲面模块

择择菜单【Start】

【Shape】

【GeneralShapeDesign】，进入外形设计模块；或者择择菜单【Start】

【MechanicalDesignShape】

【WireframeandSurface】，进入线框和曲面模块；也可以从图7-1所示Workbench中选择WireframeandSurface或GeneralShapeDesign图标，进入线框和曲面或外形设计模块。两模块产生的文件后缀是“.CATPart”。

图7-1线框元素的工具

图7-2所示为生成线框元素工具的【Wireframe】及其下级工具栏。

图7-2【Wireframe】及其下级工具栏

项目1曲面命令投影曲线相贯线反射线相交线涡线脊线

1.1投影

该功能是生成一个元素（点、直线或曲线的集合）在另一个元素（曲线、平面或曲面）上的投影。一般分为以下两种情况：（1）一个点投影到直线、曲线或曲面上。（2）点和线框混合元素投影到平面或曲面上。单击该图标，出现图7-37所示投影定义对话框。图7-37投影线定义对话框

（1）Projectiontype：投影方向，可以选择

AlongDirection(沿指定方向)和Normal(沿基础面中心的法线方向)两种类型。（2）Projected：输入被投影元素。

（3）Support：输入作为投影面的基础元素。（4）Nearestsolution：若此按钮为打开状态，当投影结果为不连续的多元素时，会弹出对话框，询问是否选择其中之一。

1.2

相交线该功能是生成两个元素之间的相交部分。例如两条相交直线生成一个交点，两个相交平面(曲面)生成一条直线(曲线)等。相交元素大致包括：①

线框元素之间；②

曲面之间；③

线框元素和一个曲面之间；④

曲面和拉伸实体之间四种情况。单击该图标，出现图7-40所示对话框。对话框各项的含义如下：（1）Element1:参与相交的元素1。（2）Element2:参与相交的元素2。（3）CurvesIntersectionsWithCommonAreaResult：当被选的是两线框元素并且有重合线时，生成的结果即重合部分是曲线（Curve

还是点（Points）。（4）Surface-PartIntersection：当被选的是曲面和实体，生成的结果是轮廓线（Contour）还是曲面（Surface）。

图7-40相交对话框

项目2定子叶片拉伸、旋转曲面扫描、放样曲面生成曲面的【Surfaces】工具栏如图

图5-55【Surfaces】工具栏2.1拉伸

图标的功能是生成拉伸曲面。单击该图标，弹出图7-56所示对话框，对话框中各项含义如下：（1）Profile：输入待拉伸轮廓曲线。（2）Direction：输入拉伸方向。（3）Limit1：输入拉伸界限1，与拉伸方向相同。（4）Limit2：输入拉伸界限2，与拉伸方向相反。（5）ReverseDirection：：单击此按键，拉伸方向反向。分别在Profile、Direction、Limit1、Limit2域输入一条轮廓线，一个方向，两个界限值，单击OK按钮，即可生成拉伸曲面。将光标放在曲面的LIM1、LIM2处，按下鼠标左键拖动上下箭头，可以改变界限。

图7-56拉伸曲面对话框和实例

2.2旋转

图标的功能是生成旋转曲面。单击该图标，弹出图7-57所示对话框，对话框各项含义如下：（1）Profile：输入轮廓曲线，必须是平面曲线。（2）Axis：输入旋转轴线。（3）Angle1：输入旋转界限1，方向和轴线方向成右手螺旋规则。（4）Angle2：输入旋转界限2，方向和Angle1方向相反。分别在Profile、RevolutionAxis、Angle1、Angle2域输入一条轮廓线，一个方向，两个角度界限值，确定后可生成旋转曲面。将光标放在曲面的ANG1、ANG2处，按下鼠标左键拖动上下箭头，可以改变界限。图7-57旋转曲面对话框和实例

2.3球面图标的功能是生成球面。单击该图标，弹出图7-58所示对话框。对话框中各项含义如下：（1）Center：输入球的中心。（2）SphereAxis：输入坐标系，默认的是当前坐标系。（3）SphereRadius：输入球的半径。（4）ParallelStartAngle：输入纬度起始角度。（5）ParallelEndAngle：输入纬度结束角度。（6）MeridianStartAngle：输入经度起始角度。（7）MeridianEndAngle：输入经度结束角度。（8）单击此图标，控制生成球冠。（9）单击此图标，控制生成球面。

分别在Center、SphereAxis、Sphereradius、SphereLimitations域输入一个点，一个坐标系，一个半径值和几个角度界限值，确定后可生成球面或球冠，光标放在界限的字符上按下鼠标左键拖动上下箭头，可以改变界限值。图7-58球面/球冠曲面对话框和实例

2.4等距

图标的功能是生成等距曲面。等距曲面是产生一个或几个和曲面对象间距等于给定值的曲面的方法。单击该图标，弹出图7-59所示对话框。对话框中各项含义如下：（1）Surface：输入一个曲面。（2）Offset：输入距曲面的间距值。（3）ReverseDir：单击此按键，改变成在原曲面的另一侧生成等距曲面。（4）Bothsides：单击此按钮，在原曲面的两侧生成等距曲面。（5）RepeatobjectafterOK：单击此按钮，可以重复使用等距曲面命令，产生间距相同的几个等距曲面，在特征树上产生一个新的Openbody,存放产生的等距曲面。

分别在Surface、Offset域输入一个曲面，一个距离值，确定后可生成曲面的等距离面，在图形中光标放在Dist字符上按下鼠标坐键拖动上下箭头，可以改变距离值。

图7-59等距曲面对话框和实例

2.5扫描

图标的功能是生成扫描曲面。扫描是轮廓曲线在脊线的各个法面上扫描连接成的曲面，单击该图标，弹出图7-60所示对话框，按Profiletype域不同的控制按钮，分为下面几种扫描类型。图

7-60扫描曲面对话框

指定轮廓扫描

这种扫描方式需要选择轮廓曲线和导线，它们可以是任意形状的空间曲线。如图7-60对话框所示，各项的含义是：（1）Profile：输入扫描轮廓线，可以是任意形状曲线。（2）GuideCurve：输入第一条导线。（3）Optionalelements：可选择输入区域，它包括两页，Reference和SecondGuide.①

在Reference页SpineCurve：输入脊线,如不指定,用第一轮廓线代替。Surface：输入一个参考曲面，用来控制扫描时轮廓线的位置，此项是可选项，默认用脊线控制，如果选择了参考曲面，则用它控制。注意导线必须落在此曲面上，除非参考面是平面。Angle：输入角度值，用来和参考面一起控制扫描轮廓位置。

Smoothsweeping：单击此按钮，输入一个角度值，用来光顺扫描面，小于给定角度的切线不连续将被光顺。

②

在SecondGuide页SecondGuide：输入第二条导线（可选项）。Guide1anchorpoint：输入第一导线在轮廓线上的位置（可选项）。Guide2anchorpoint：输入第二导线在轮廓线上的位置（可选项）。（4）PositionProfile：单击此按钮，手动设定轮廓和导线之间的相对位置关系。（5）Showparameters，单击此按钮，出现新的选项，这些选项用来设定轮廓和导线之间的角度和偏移关系。

直线类轮廓扫描

按照确定直线轮廓的方式，它又分为五种子类型：（1）两条导线和两个外延距离，见图7-61。（2）一条导线和中点轨迹。（3）一条导线、一条参考曲线、一个角度值和两个外延值。（4）一条导线、一个参考曲面、一个角度值和两个外延值。（5）一条导线、一个和扫描面相切的参考曲面

图7-61直线类型扫描曲面

圆或圆弧类轮廓扫描

按照确定圆或圆弧轮廓的方式，它又分为四种子类型：

（1）三条导线。

（2）两条导线和半径值。

（3）一条中心线和两个角度值。

（4）一条中心线和半径值，见图7-62。图7-62圆弧类型扫描曲面（第四子类）

二次曲线类轮廓扫描

按照确定二次曲线轮廓的方式，它又分为四种子类型：（1）两条导线和切面控制以及一个参数值，见图7-63。（2）三条导线和切面。（3）四条导线和切面。（4）五条导线。

图7-63二次曲线类型扫描曲面实例

2.6填补图标的功能是以选择的曲线作为边界围成一个曲面。单击该图标，弹出图7-64所示对话框，在Boundary域连续输入曲线或已有曲面的边界，即可生成填充曲面。对话框中各项含义如下：（1）Boundary列表框：输入曲线或已有曲面的边界。（2）AddAfter：单击此按钮，在选取的边界后增加边界。（3）AddBefore：单击此按钮，在选取的边界前增加边界。（4）Replace：单击此按钮，替换选取的边界。（5）Remove：单击此按钮，去掉选取的边界。（6）ReplaceSupport：单击此按键，替换选取边界的支撑曲面。（7）RemoveSupport：单击此按键，去掉选取边界的支撑曲面。（8）Continuity：支撑曲面和围成的曲面之间的连续性控制，可以选择Tangent（切线连续）或Point（点连续）。（9）PassingPoint：输入围曲面通过的控制点。

图

7-64填充曲面对话框

2.7放样图标的功能是通过放样生成曲面。放样（Loft）是将一组作为截面的曲线沿着一条选择或自动指定的脊线（Spine）扫描出的曲面，这一曲面通过这组截面线，如果指定一组导线，那么放样还用受导线控制。单击该图标，弹出图7-65所示对话框，在对话框的Section域输入一组截面线，在对话框的Guides域输入一组导线，确定后生成放样曲面。

对话框的上部是截面曲线的输入区域，截面曲线不能互相交叉，可以指定与截面曲线相切的支撑面，使放样曲面和支撑面在此截面处相切，由此控制放样曲面的切线方向。在截面曲线上还可指定闭合点Closingpoint，闭合点控制曲面的扭曲状态。

图7-65放样曲面对话框和实例

对话框下面有Guides,Spine,Coupling和Relimitation四页。（1）Guides：导线输入页。（2）Spine：脊线输入页，默认值是自动计算的脊线。（3）Coupling：控制截面线的偶合页。有四种偶合方式：

①Ratio截面通过曲线坐标偶合。

②Tangency截面通过曲线的切线不连续点偶合，如果各个截面的切线不连续点不等，则截面不能偶合，必须通过手工修改不连续点使之相同，才能偶合。

③

Tangencythencurvature截面通过曲线的曲率不连续点偶合，如果各个截面的曲率不连续点不等，则截面不能偶合，必须通过手工修改不连续点使之相同，才能偶合。

④Vertices截面通过曲线的顶点耦合，如果各个截面的顶点不等，则截面不能耦合，必须通过手工修改顶点使之相同，才能耦合。（4）Relimitation：控制放样的起始界限。当此页的按钮按下或没有指定脊线和导线时，放样的起始界限按照起始截面线确定。如果按钮没有按下，放样按照选择的脊线确定起始界限，没有选择脊线则按照选择的第一条导线确定起始界限。截面线上的箭头表示截面线的方向，必须一致。各个截面线上的ClosingPoint所在位置必须一致，否则放样结果会产生扭曲。

2.8混合

图标的功能是生成混合曲面。混合曲面是指把两个截面曲线连接起来，或者把两个曲面在其边界处连接起来，并且可以控制连接端两曲面的连续性单击该图标，弹出图7-66所示对话框。图7-66混合曲面对话框和实例

对话框各项的含义如下：（1）FirstCurve：输入第一曲线。（2）FirstSupport：输入第一条曲线的支撑面，它包含第一曲线。（3）SecondCurve：输入第二曲线。（4）SecondSupport：输入第二条曲线的支撑面，它包含第二曲线。（5）Basic页①FirstContinuity：选择第一曲线和支撑面的连续性，包括Point（点连续）、Tangent（切线连续）和Curvature（曲率连续）三种形式。②

TrimFirstSupport：单击此按钮，用混合曲面剪切支撑面。③FirstTangentBorders：选择混合曲面和支撑面是否连续、在何处相切连续，可以选择BothExtremities（在第一曲线的两个端点）、None（不相切、StartExtremityOnly（起点相切和EndExtremityOnly（终点相切）。第二曲线选项的含义和第一曲线选项相同。张度Tension、闭合点ClosingPoints以及耦合Coupling控制页请参考放样曲面类似的选项。在对话框的FirstCurve、FirstSupport、SecondCurve、SecondSupport域分别输入两条截面线和两个支撑曲面，确定后生成混合曲面，如图7-66所示。010203课程导学课程录屏项目3草绘尾喷管创成式草绘曲面编辑和修改

有关曲面编辑和修改的图标，见图7-67所示【Operations】工具栏及其下级工具栏。图7-67【Operations】工具栏及其下级工具栏

3.1合并

该功能是将两个以上曲面或曲线合并成一个曲面或曲线。单击该图标，弹出图7-70所示对话框，分别在“ElementsToJoin”输入框中输入需要合并的曲线或曲面，确定后可合并成一个曲线或曲面。对话框中各项含义如下：（1）ElementsToJoin：输入要合并的元素。（2）Checkconnexity：检查输入元素的连接性，如果合并元素不是连接的，检查后产生错误警告。（3）Mergingdistance：输入距离阈值，在Checkconnexity检查中使用，小于阈值的间隙忽略，认为连续。

图7-70曲面合并对话框

3.2修复

该功能是填充曲面间的间隙，在曲面连接检查后或曲面合并后存在微小缝隙的情况下使用。单击该图标，弹出图7-71所示对话框。对话框中各项意义如下：（1）ElementsToHeal：输入要修复的元素。（2）Parameters页中：（3）Continuity：选择连续性的类型，可以选择Point（点连续）或Tangent（相切连续）。（4）Mergingdistance：输入距离阈值，小于阈值的间隙被修复。（5）Distanceobjective：输入距离目标值，修复结果一般小于此值。（6）Tangencyangle：输入角度阈值，小于阈值的切线不连续被修复。（7）Tangencyobjective：输入角度目标值，修复结果一般小于此值。此项和上面选项只在相切连续时才起作用。

3.3平滑曲线

图标的功能是光顺曲线，去掉曲线上的间隙，减小曲线的切线和曲率不连续性，从而提高曲线的质量。单击该图标，弹出图7-72所示对话框。对话框中各项意义如下：

（1）Curvetosmooth：选择要平滑的曲线。

（2）Parameters选项卡：设置参数。①Tangencythreshol：输入切线角度变化的阀值，小于阀值进行光顺②

Curvaturethreshold：输入曲率变化阀值，大于阀值改善光顺性。③Maximumdeviation：输入光顺前后曲线偏离最大允许值。（3）Visualization选项卡设置显示状态。①Shownsolution(s)：选择显示的内容，可以单击All按钮，显示所有光顺结果。Notcorrected按钮，只显示没有光顺成功的位置。None按钮，不显示结果。②Displayinformationinteractively：若此切换开关为打开状态，交互式显示结果,显示光标处的光顺结果。③Displayinformationsequentially：若此切换开关为打开状态，用前后键顺序只显示一个结果。图7-72曲线光顺对话框（4）SupportSurface：输入指定的支撑曲面，光顺后的曲线保证在此曲面上。图7-73是一条曲线光顺结果的显示信息，左上第一点相切连续性改善，第二点光顺成点连续，第三四点曲率连续性没有得到光顺。图7-73 曲线光顺实例

3.4

分解

该功能是分解线框或曲面。此功能是合并的逆操作，把合并的结果拆成合并前的元素,拆成的结果有AllCells（拆成最小单位）和DomainsOnly（部分拆开）两个方式。3.5分割

该功能是分割（Split）曲线或曲面。可分为①曲线被点、曲线或曲面分割。②曲面被曲线或曲面分割。分割对话框见图7-74，输入的选项有：（1）Elementtocut：输入被分割对象。（2）Cuttingelements：选择分割的元素，可以是多个元素。（3）Remove/replace：去掉或替换分割元素。（4）OtherSide：单击此按钮，切换保留部分。（5）Support：选择基础面，基础面用来影响被切割曲线的保留结果，见图7-76。（6）Keepbothsides：单击此按钮，可以把分割的两部分均保留。（7）Intersectionscomputation：单击此按钮，可以计算出分割和被分割元素的公共部分。图7-74用线去切曲面对话框和实例

当Cuttingelements切割元素没有贯穿整个被切曲面时，那末工具曲线将在两端沿切线外延伸，进行切割,如图7-75所示。

图7-75用线去切曲面实例曲线延伸至曲面边界

没有选择Support面选择了被切元素所在平面为Support图7-76分割实例选择Support面的区别

3.6剪切

图标的功能是在两个元素之间进行切割（Trim），如图7-77所示。对话框中选项说明如下：（1）Element1：此域用来输入剪切的第一个元素。（2）Element2：此域用来输入剪切的第二个元素。（3）Othersideofe.ement1：切换第一元素保留的部分。（4）Othersideofe.ement2：切换第二元素保留的部分。

图7-77两曲面剪切对话框和实例

3.7恢复

图标的功能是分割和剪切的逆操作，即恢复到分割和剪切操作前的状态。

3.8提取曲面边界

图标的功能是提取曲面的边界。单击该图标，弹出图7-78所示对话框，其中选项意义为：

图7-78提取边界曲线对话框（1）Propagationtype：控制边界延伸的类型，可以选择CompleteBoundary（完整边界）、PointContinuity（点连续）、TangentContinuity（相切连续）和NoPropagation（无延伸）四种。见图7-79所示。PointContinuity点连续

CompleteBoundary完整边界

TangentContinuity相切连续NoPropagation无延伸

图

7-79提取边界曲线连续性四种情况（2）Surfaceedge：选择曲面的边界线。（3）Limit1：选择边界上一点作为提取结果的界限，可不选。（4）Limit2：选择边界上另一点作为结果边界的界限，可不选。

3.9提取元素

该功能是从多个元素中提取出一个或几个元素。可以提取点、线、面等类型元素。例如从形体抽出表面、从多个曲面中抽出单个曲面、从曲线上提取端点等。单击该图标，弹出图7-80所示对话框。Propagationtype域用于选择延续的方式。可以选择PointContinuity（点连续，只要边界相连，则向下延续）、TangentContinuity（相切连续，只有相切，才向下延续）、NoPropagation（无延续性）三种。图7-80是从形体中提取曲线棱边并选择点连续的实例。

图7-80从形体提取棱边

3.10倒两曲面的圆角该功能是倒两曲面的圆角。单击该图标，弹出图7-81所示对话框。对话框各项的含义如下：图7-81曲面倒圆角对话框

（1）Support1：第一个曲面或平面。（2）Trimsupport1：控制是否剪切第一曲面。（3）Support2：选择第二个曲面或平面。（4）Trimsupport2：控制是否剪切第二曲面。（5）Radius：输入连接圆弧面的半径。（6）Extremities：选择圆弧面的过度方式。可以选择Smooth（平滑过度）、Straight（直线过度）、Maximum（最大状态过度）和Minimum（最小状态过度），见图7-82。

Smooth平滑过度

Straight直线过度

Maximum最大状态过度

Minimum最小状态过度图7-82圆角过度的类型

3.11倒棱边的圆角该功能是倒棱边的圆角。单击该图标，选择曲面或曲面上的棱边，弹出图7-83所示对话框，对话框各项的含义如下：（1）Support：自动输入了预选棱边的曲面。（2）Extremities：与上节所述相同。（3）Radius：连接圆弧半径。（4）Object(s)tofillet：选择倒成圆弧面棱边。（5）Propagation：选择棱边的延续特性。可以选择Tanqency（相切连续）、Minimal（只倒选中的棱边）。（6）Trimsupport：控制是否剪切基础曲面。图7-83将棱边倒圆角的对话框3.12变半径倒圆角

该功能是变半径倒圆角。单击该图标，选择曲面的棱边，弹出图7-84所示对话框。该对话框比图7-83所示将棱边倒圆角的对话框多出以下两项：（1）Points：控制倒角半径的位置，先单击Points输入框，再在棱边上某处按左键，棱边上产生点和半径值，双击半径值可以修改它的数值。（2）Variation：控制半径变化的规律，可以选择Cubic（呈立方曲线变化）和Linear（呈线性变化）。图7-843.13平移、旋转、对称、缩放、变形和阵列

平移、旋转、对称、缩放、变形

和阵列的操作与三维形体的操作基本相同，详见第四章。缩放和变形的不同之处是：前者XYZ方向的比例系数相同，

后者XYZ方向的比例系数可以不同。3.14反向

该功能是反向（InvertOrientation）操作。有些命令允许通过反向操作改变生成的结果，例如调用等距命令生成等距面时，改变等距方向可以在原曲面的另一侧生成等距面。选择菜单【Insert】

【Operations】

【InvertOrientation】调用进行反向操作。

010203

课程导学课程录屏习题7.1用直线、二次曲线、填充面作图7-140所示达索（DASSAULT）公司徽标。图7-140达索公司徽标

7.2用拉伸（EXTRUDE）和剪切（TRIM）命令作图7-141所示管接头。图7-141管接头

7.3用螺旋线和扫描面作图7-142所示螺旋管。图7-142螺旋管

7.4用拉伸、旋转、剪切和倒圆角命令作图7-143所示灯罩。图7-143灯罩

7.5用阵列命令作图7-144所示叶片，每个叶片是直纹扫描面（SWEEP—LINE），导线是螺旋线，其螺距为136，高度为36，基圆半径为100；扫描素线长100。图7-144叶片

7.6放样图7-145所示马鞍面。图7-145马鞍面

7.7放样图7-146所示通风管道。图7-146通风管道

CATIA航空发动机航空制造工程学院机械设计与制造教研室2018年2月西安航空职业技术学院MadeinElionTHANKYOU非常感谢您的聆听编辑制作：孔琳Elion

7.5 曲线、曲面分析功能简介

有关曲线、曲面分析功能的工具栏见图7-85。图7-85【Analysis】工具栏7.5.1连接分析该功能是对两个相邻的曲面进行连接特性的分析。有以下分析种类：（1）距离分析distance(mm)。（2）切线连续分析tangency(以角度差表示deg)。（3）曲率连续分析Curvature(以比率表示%)。

分析的结果用颜色图谱形式显示出来，例如可以用不同的颜色表示不同的距离，也可以用梳状线显示。还提供了快速分析的功能，通过给定距离、角度或曲率的阀值，分析结果只显示大于阀值的位置。若切线分析结果和曲率分析结果均大于阀值，则只显示切线结果。图7-86所示为两曲面连接性分析，梳状线显示分析结果。图7-86两曲面连接性分析连接距离梳状线显示

7.5.2拔模角度分析该功能是拔模角度分析。拔模角度分析用于模具设计中，确定曲面的拔模特性。在NC加工中，找出是否有负拔模角，可以确定是否用5轴加工。在铸造毛坯设计中也经常用到拔模分析。用罗盘指定拔模方向，选择分析曲面，单击该图标，即可进入拔模分析。其中的Onthefly功能可以使用鼠标放在曲面上，显示出拔模方向、法线方向及其角度值，如图7-87所示。注意，显示模式要选择，才能显示出效果。图7-87曲面拔模角度分

7.5.3曲线曲率分析该功能是曲线曲率分析。此功能可以分析曲线或者曲面边界的曲率和曲率半径分布。分析结果可以用梳状线显示出来，见图7-88。图7-88曲线曲率分析

7.5.4曲面曲率分析该功能是曲面曲率分析，主要用于高质量的曲面设计，利用此功能可以找到曲率突变点，见图7-89。图7-89曲面曲率分析（颜色代表曲率大小）

7.6曲线曲面设计工具和混合设计7.6.1选择开放形体在特征树上，除了基本的X、Y、Z三个平面外，其余的数据存放在形体（Body）和开放形体（OpenBody）中。非用来构造形体的平面、曲面、曲线等都属于开放形体。如果一个作业中包含多个开放形体，可以通过工具栏实现它们之间的切换。如图7-90所示，工具图标的选择框中有所有的OpenBody项，可以从中选择目标。图7-90通过【Tools】工具栏选择Openbody

7.6.2

填加材质材料特征也可以应用于曲面。单击应用材料图标，出现材质对话框，选择要加材料的特征，再单击确定或应用按钮，表面将附着材质。注意显示模式要选择AppliedCustomizedView方式，才能显示出材质效果。7.6.3曲面和形体的混合设计通常，一个模型中同时包含形体和曲面两部分内容，这时涉及到曲面和形体的混合设计。它包括两个方面：

（1）从曲面到形体设计在形体设计模块中

Split、ThickSurface、

Sew

、Closesurface 四个功能提供了由曲面生成形体的操作，详细内容可以参考第四章零件的三维建模。（2）从形体到曲面从形体到曲面的操作必须在曲面设计模块完成，而不能在形体设计模块完成。

一般地，形体边界被曲面模块认为是普通曲线，形体表面被曲面模块认为是普通曲面。因此可以利用形体边界和表面作为生成曲线曲面的输入元素。例如，下面的功能完全可以选择形体表面和棱边作为输入元素。

Offset：选形体表面生成等距面。Fill ：选形体边界填充曲面。Join ：选形体边界合并成一条曲线,或形体表面合并成一个曲面。Blend

：选形体表面作为混合的基础面。Extract：选形体表面或棱边提取。通常，可以利用Extract

命令，把形体的表面和棱边提取出来，变成曲线和曲面元素，在对其进行修改编辑操作，可以当作一般的曲线曲面特征来使用。

7.7曲面设计实例[例7-1]设计图7-91所示电话筒。图7-91电话筒表面

1．入曲面设计模块。选择菜单【File】

【New…】,选择【Part】类型，生成新形体文件。选择菜单【Start】

【Shape】

【GenerativeShapeDesign】，进入曲面设计模块。2．绘制草图1。单击草图图标，再选择YZ平面，进入草图设计模块，绘制一段圆弧，半径为500，包角30度，中点在原点，如图7-92所示。 图7-92在YZ平面绘制草图1

3．生成拉伸面1。单击拉伸图标，拉伸草图1，双向拉伸,lim1=lim2=45mm,单击OK按钮，得到拉伸面1，见图7-93。

图7-93生成拉伸曲面1

4．单击草图图标，选择ZX平面，进入草图设计模块，绘制草图2，见图7-94。图7-94在ZX平面上绘制草图2

5．单击投影图标，选择草图2和拉伸曲面，将草图2投影到拉伸曲面1上，见图7-95。单击OK按钮，得到投影线1。

图7-95将草图2投影到拉伸曲面1上

6．单击剪切图标，选择拉伸曲面1和投影线1，用投影线1裁掉拉伸曲面的外部，如图7-96所示。单击OK按钮，投影线1剪掉了拉伸曲面1的外部。

图7-96用投影线1剪掉拉伸曲面1的外部

7．单击拉伸图标，拉伸上面的投影线Project.1，方向为Y轴，拉伸长度为lim1=8mm,单击OK按钮，得到拉伸面2，见图7-97。

图7-97得到拉伸曲面2

8．单击合并图标，选择拉伸面1和拉伸面2,将二者合并起来，见图7-98。

图7-98合并剪裁曲面和拉伸曲面

9．单击倒棱边圆角图标，选择顶部的两个尖角，输入圆角半径20mm,见图7-99。

图7-99倒两棱边的圆角

10．单击倒棱边圆角图标，选择顶面的棱边，输入圆角半径3mm,见图9-100。

图7-100倒顶面棱边的圆角

11．单击提取边界图标，选择曲面的任意边界，提取曲面的整个边界，见图7-101。

图7-101提取曲面边界

12．单击填充曲面图标，选择提取的边界，填充成图7-102所示曲面。

图7-102在提取边界内填充曲面

13．单击生成点图标，选择填充曲面边界，系数域输入0.2,在边界上生产一点；在另一边界上生成0.2系数的点，如图7-103所示。

图7-103在填充曲面边界上生成两点

14．单击提取边界图标，选择填充曲面的上表面，选择上述两点作为边界的界限，提取部分上表面的边界，见图7-104。

图7-104提取填充曲面上边界

15．单击扫描图标，在Profiletype域选择图标，Subtype域选择Withreferencesurface，GuideCurve1域选择第14步生成的边界，Referencesurface域选择第12步填充的曲面，Angle域输入75deg,

Length2域输入16mm，生成扫描曲面1，图7-105。图7-105生成扫描曲面1

16．单击画直线图标，选择第13步生成的两个点，选择填充面为基础面，生成直线，见图7-106。

图7-106生成直线

17．单击剪切图标，依次选择填充曲面和第16步的直线，剪掉上部。

图7-107剪切部分表面

18．单击画直线图标，选择扫描曲面的两个尖点，连线如图7-108所示。

图7-108两尖点连线

19．单击填充曲面图标，依次选择下图所示的边界，填充成图7-109所示的曲面。

图7-109填充曲面

20．单击填充曲面图标，依次选择下图所示的边界，填充图7-110所示的曲面。

图7-110填充曲面

21．单击等距曲面图标，在特征树上选择第20步生成的填充曲面，向下生成偏移2mm的等距曲面，然后隐藏第20步生成的填充曲面，见图7-111。

图7-111生成等距曲面

22．单击生成点图标，选择等距曲面，Distance输入0，生成曲面的中心点，见图7-112。

图7-112生成等距曲面的中心点

23．单击生成圆图标，圆心为第22步生成的点，半径为12mm,基础面选择等距曲面，击活Geometryonsupport项，见图7-113。图7-113在等距曲面上生成半径为12mm的圆

24．单击剪切图标，依次选择等距曲面和上面的圆，剪掉圆的外部，见图7-114。

图7-114剪切圆的外部

25．类似第15步，单击扫描图标，在Profiletype域选择图标，Subtype域选择Withreferencesurface,GuideCurve1域选择圆，Referencesurface域选择第24步剪切的曲面，Angle域输入45deg,Length1域输入10mm,见图7-115。

图7-115扫描生成锥面

26．单击隐藏图标，选择第21步隐藏的填充曲面，重新显示该曲面。单击剪切图标，选择填充曲面和第25步生成的扫描曲面，用OtherSide切换去掉和保留的部分。生成如图7-116所示的曲面。图7-116剪切曲面

27．单击生成平面图标，选择Tangenttosurface类型，选择第24步生成的剪切面，第22步生成的中心点为参考点，生成一个平面，见图7-117。

图7-117生成切平面

28．选择第27步生成的平面，单击图标，进入草图模块，画出7个半径为1mm的圆，其中6个在等边六边形（边长为8mm）的角点上，另外一个在中心点，见图27-118，退出草图模块。图7-118绘制草图3

29．单击投影图标，顺序选择草图3和凹槽底的平面，将草图3投影到剪切曲面上，见图7-119。

图7-119将草图3投影到底面上

30．单击剪切图标，依次选择底面和第29步的投影，剪切底面，见图7-120。

图7-120剪切听筒的小孔

31．单击提取边界图标，选择填充曲面的下边界半圆弧，如图7-121所示；图7-121提取圆弧

32．单击生成点图标，在剪切底面上取一点，如图7-122所示。

图7-122曲面上提取一点

33．选择生成圆弧图标，选择提取边界端点和上述生成的点，生成三点圆弧，见图7-123。

图7-123生成三点圆弧

34．单击合并图标，选择第33步的圆弧和第31步的边界,将二者合并，见图7-124。图7-124合并曲线

35．单击生成点图标，生成坐标原点：X=Y=Z=0，见图7-125。图7-125生成坐标原点

36．单击画直线图标，生成从原点开始，沿X方向，长度20mm线段，见图7-126。

图7-126生成线段

37．单击生成平面图标，生成以第36步生成的直线为轴，和XZ平面夹角为-15度的平面，见图7-127。

图7-127生成平面

38．单击生成平面图标，生成和第37步平面距离为10mm的等距平面，见图7-128。

图7-128生成等距平面

39.选择第38步的平面，进入草图模块，绘制图7-129所示