《CATIA V5R21基础与应用案例教程》全套教学课件

全套可编辑PPT课件CATIAV5R21是一款功能非常强大的CAD/CAM/CAE软件，它涵盖了产品从概念设计、三维建模、装配、仿真、工程图的生成及生产加工成产品的全过程，被广泛应用于机械、家电、玩具、航空、汽车等领域。

本章主要介绍CATIAV5R21的基础知识，包括软件的工作界面，文件、视图和图形对象的基本操作，最后通过创建法兰模型，使读者对使用CATIAV5R21建模的一般思路和设计过程有一定了解。掌握对象的选择、隐藏、删除等基本操作掌握CATIAV5R21文件的基本操作了解CATIAV5R21的功能初步掌握零件建模的一般思路和设计过程掌握视图调整及视图切换的方法熟悉CATIAV5R21的工作界面1.11.21.31.4CATIAV5R21功能概览熟悉CATIAV5R21的工作界面CATIAV5R21文件操作视图的调整及切换1.51.6选择、隐藏与删除对象CATIAV5R21模型设计体验——创建法兰模型1.1CATIAV5R21功能概览CATIA软件的全称是ComputerAidedTri-DimensionalInterfaceApplication，它是法国DassaultSystem（达索）公司开发的CAD/CAE/CAM一体化软件。CATIA自诞生至今相继发布了多个版本，其中CATIAV5R21的界面更加友好，功能也很强大，可对产品开发过程中的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。CATIAV5R21共有13个模组，包括基础结构、机械设计、形状、分析与模拟、AEC工厂、加工、数字化装配等（见图1-1），各个模组里又有一个到几十个不同的模块。各模组的主要功能如下。图1-1CATIAV5R21中的模组启动CATIAV5R21软件后，在打开的工作界面中单击【开始】菜单，在弹出的菜单列表中会显示13个功能模组1.1CATIAV5R21功能概览【基础结构】模组：该模组主要包括产品结构、材料库、CATIA不同版本之间的转换、图片制作、实时渲染等基础模块。【机械设计】模组：该模组提供了机械设计中所需要的绝大多数模块，包括零件设计、装配设计、草图编辑器、工程制图、线框和曲面设计等模块。本书主要介绍该模组中的相关模块。【形状】模组：该模组提供曲面设计与逆向工程，包括FreeStyle（自由曲面设计）、AutomotiveClassA（汽车白车身设计）、创成式外形设计和QuickSurfaceReconstruction（快速曲面重建）等模块。【分析与模拟】模组：该模组提供实体的网格分割与静力、共振等有限元分析功能，并可输出供其他软件使用的网格分割数据。【AEC工厂】模组：该模组提供厂房布局设计功能，用于处理空间利用和厂房内设备等的布置问题，实现厂房的快速布置和厂房布置的后续工作。【加工】模组：该模组提供多种高级数控加工的程序设计功能。【数字化装配】模组：该模组提供动态机构仿真、装配分析，以及产品功能分析与优化等功能。1.1CATIAV5R21功能概览【设备与系统】模组：该模组提供各种系统设备连接配置、管路及线路设计，以及电子零件装配等功能。【制造的数字化处理】模组：该模组提供在三维空间中对产品特征、公差与装配进行标注等功能。【加工模拟】模组：该模组提供零件加工之前的模拟加工检查功能。【人机工程学设计与分析】模组：该模组可使工作人员与其使用的作业工具安全、有效地结合，使作业环境更适合工作人员。该模组包括HumanMeasurementsEditor（人体模型构造）、HumanActivityAnalysis（人体行为分析）、HumanPostureAnalysis（人体姿态分析）等模块。【知识工程模块】模组：该模组为用户提供了方便易用的工程环境，使用户可以方便地创建、访问及应用企业的知识库。【ENOVIAV5VPM】模组：ENOVIAV5VPM是独立的插件，ENOVIA开放式SOA架构可以实现对任何业务流程和软件的无缝集成。1.2熟悉CATIAV5R21的工作界面安装好CATIAV5R21软件后，双击桌面上的【CATIAP3V5R21】快捷图标

，或单击Windows桌面左下角的【开始】按钮

，选择【所有程序】>【CATIAP3】>【CATIAP3V5R21】菜单项，即可启动CATIAV5R21程序，并显示如图1-2所示的工作界面。标题栏菜单栏特征树指南针下部工具栏按钮区图形区右工具栏按钮区功能输入区消息区图1-2CATIAV5R21的工作界面1.2熟悉CATIAV5R21的工作界面如图1-2所示工作界面中部分区域的作用如下。图形区：是CATIAV5R21的工作区域，草图绘制、特征创建、零件装配、工程图绘制等操作都是在这个区域中完成的。工具栏按钮区：CATIAV5R21将不同用途的工具按钮放置在不同的工具栏中。默认情况下，工具栏放置在图形区的右侧和下部，按住某个工具栏并拖动鼠标，可调整该工具栏的位置。此外，在【视图】>【工具栏】菜单下选择某个菜单项，可使该工具栏显示或关闭。标题栏菜单栏特征树指南针下部工具栏按钮区图形区右工具栏按钮区功能输入区消息区图1-2CATIAV5R21的工作界面1.2熟悉CATIAV5R21的工作界面特征树：特征树中列出了活动文件中的所有零件名称及特征名称，并以“树”的形式显示模型的层次关系。根对象显示在特征树的顶部，其从属对象位于根对象之下。例如，在零件文件中，特征树的顶部是零件名称，零件名称下方是每个特征的名称；在活动装配文件中，特征树的顶部是装配体名称，装配体名称下方是每个零件的名称。指南针：指南针代表当前的工作坐标系。当视图旋转时，指南针也随之旋转。关于指南针的操作，详见案例2。消息区：在用户操作软件的过程中，消息区会实时显示与当前操作相关的提示信息，以引导用户操作。功能输入区：用于从键盘输入CATIA命令字符来进行操作。标题栏菜单栏特征树指南针下部工具栏按钮区图形区右工具栏按钮区功能输入区消息区图1-2CATIAV5R21的工作界面案例1——定制CATIAV5R21工作环境

和工作界面案例1——定制CATIAV5R21工作环境和工作界面在CATIAV5R21中，用户可以根据自己的习惯定制工作环境和工作界面，以提高工作效率。下面将介绍定制工作环境和工作界面的方法。进行操作。本案例中，先设置文件的自动保存时间，然后将工作界面的背景设置为白色，将绘图单位设置为毫米，再查看【草图编辑器】模块中的相关设置，最后自定义菜单和工具栏。案例1——定制CATIAV5R21工作环境和工作界面案例分析步骤1在工作界面中选择【工具】>【选项】菜单项，弹出【选项】对话框，如图1-3所示。步骤2设置文件的自动保存时间。在【选项】对话框的选项树中选择【常规】选项，将【自动备份频率】设置为15分钟（见图1-3）。案例1——定制CATIAV5R21工作环境和工作界面操作步骤：1.定制环境选项树图1-3【选项】对话框步骤3

设置工作界面的背景，如图1-4所示。步骤4

设置绘图单位，如图1-5所示。操作步骤：1.定制环境图1-4【选项】对话框图1-5【选项】对话框在该设置区中可设置工作界面的背景色，以及被选定对象和预选定对象的颜色白色步骤5

设置【机械设计】模组的相关属性,如图1-6所示。步骤6完成所需设置后，单击该对话框中的【确定】按钮。图1-6【选项】对话框选中此复选框，则在进入草图工作台界面时，系统自动使指定的草图平面与屏幕平行，这样更利于绘制二维草图操作步骤：1.定制环境步骤1定制【开始】菜单。选择【工具】>【自定义】菜单项，弹出【自定义】

对话框,如图1-7所示。步骤2定制工具栏。在工作界面中工具栏按钮区的空白区域右击，在弹出的快捷

菜单中,选择某一工具栏名称，即可将该工具栏添加至工作界面中或从工作界面中移除。图1-7添加【零件设计】工作台到【开始】菜单中操作步骤：2．定制工作界面右击后选择【移除】菜单项，可将其移除在CATIAV5R21中，文件操作主要包括新建文件、打开文件、保存文件、关闭文件和切换文件等。下面以新建零件文件为例，介绍在CATIAV5R21中新建文件的一般方法。步骤1

启动CATIAV5R21后，默认状态下，系统会自动创建一个装配文件（见图1-2）,关闭该文件，返回到初始界面。步骤2

初始界面单击【开始】菜单，选择【机械设计】>【零件设计】（见图1-8）。1.3CATIAV5R21文件操作图1-8选择【零件设计】菜单项步骤3

在【新建零件】对话框文本框中输入零件名称（见图1-9)即可。1.3CATIAV5R21文件操作图1-9【新建零件】对话框在工作界面中选择【文件】>【新建】菜单项，或按【Ctrl】+【N】快捷键，弹出【新建】对话框，如图1-10所示。在该对话框的【类型列表】列表框中选择文件类型，然后单击【确定】按钮，也可以创建相应的文件。常用的文件类型包括：Part（零件文件）、Product（装配文件）、Drawing（工程图）文件图1-10【新建】对话框打开文件：在工作界面中选择【文件】>【打开】菜单项，或按【Ctrl】+【O】快捷键，弹出【选择文件】对话框，在该对话框中找到文件所在的文件夹并选择要打开的文件，然后单击【打开】按钮，即可打开所选文件。保存文件：在工作界面中选择【文件】>【保存】菜单项，弹出【另存为】对话框，在该对话框中选择保存位置和保存类型并设置文件名，然后单击【确定】按钮，即可保存文件。关闭文件：保存文件后，单击菜单栏右侧的【关闭】按钮，或选择【文件】>【关闭】菜单项，可直接关闭当前已保存的文件。1.3CATIAV5R21文件操作切换文件：在工作界面中选择【窗口】菜单项（见图1-11），在弹出的菜单列表的底部显示了已打开的文件的文件名，选择某一文件名即可切换至该文件。1.3CATIAV5R21文件操作图1-11选择【窗口】菜单项已打开的文件的文件名视图是指用户在CATIAV5R21的图形区中看到的图形或模型所在的区域。在CATIAV5R21中，可以利用视图工具对图形区中模型的显示方式进行调整，如对其进行缩放、旋转和平移，为其设置显示样式等。1.4视图的调整及切换缩放视图：按住鼠标中键，然后单击鼠标左键或右键，当鼠标指针变为竖直方向的双向箭头时，向前拖动鼠标可放大视图，向后拖动鼠标可缩小视图。此外，按住【Ctrl】键，然后按住鼠标滚轮向上拖动，可放大视图；向下拖动，可缩小视图。平移视图：按住鼠标中键，然后拖动鼠标，可以平移视图。旋转视图：按住鼠标中键，然后按住鼠标左键或右键并拖动鼠标，即可旋转视图。1.4.1缩放、平移与旋转视图1．使用鼠标快速调整视图提示：用户可打开本书配套素材文件“CH01”>“1-4-1.CATPart”（见图1-12）进行练习。图1-12素材使用工作界面下部【视图】工具栏（见图1-13）中的相应按钮，也可缩放、旋转和平移视图。【全部适应】按钮：单击该按钮，则以合适的比例显示整个模型，并使其位于图形区正中间。【平移】按钮：单击该按钮后，按住鼠标左键拖动鼠标，可平移视图。【旋转】按钮：单击该按钮后，按住鼠标左键拖动鼠标，可旋转视图，如图1-14所示。【放大】按钮：单击该按钮，可将视图放大一倍。【缩小】按钮：单击该按钮，可将视图缩小为原来的一半。1.4.1缩放、平移与旋转视图2．使用工具栏调整视图图1-13【视图】工具栏图1-14旋转视图单击菜单栏中的【视图】菜单，弹出如图1-15所示的菜单列表，利用该菜单列表中的相关菜单项，也可以调整视图。其中，选择【缩放区域】菜单项后，按住鼠标左键拖动出一个矩形区域，释放鼠标左键后，所选区域将被放大，如图1-16所示；选择【缩放】菜单项后，按住鼠标左键向上拖动可放大视图，向下拖动可缩小视图。其余菜单项与工具栏中相应按钮的作用及操作方法完全相同。1.4.1缩放、平移与旋转视图3．使用【视图】菜单调整视图图1-15【视图】菜单列表图1-16放大所选区域在设计过程中，为了便于制作或观察模型，可以根据需要设置视图方向。单击【视图】工具栏中【视图方向】按钮右下角的三角按钮，弹出如图1-17所示的下拉列表。该下拉列表中包含了7个基本视图选项，从中选择某一视图选项，即可从所选的视角显示模型。1.4.2视图定向图1-17【视图方向】下拉列表

等轴测视图正视图背视图左视图右视图俯视图仰视图已命名的视图如图1-18所示为使用其中3种视角显示的模型。1.4.2视图定向图1-18使用不同视图显示模型正视图左视图俯视图在如图1-17所示的下拉列表中或在如图1-15所示的【视图】菜单列表中选择【已命名的视图】选项，弹出【已命名的视图】对话框。在该对话框的文本框中输入视图名称，如【Camera1】并单击【添加】按钮（见图1-19），可保存当前视图。若要应用已命名的视图，可在【已命名的视图】对话框的列表框中选择视图名称，然后单击【应用】按钮即可。1.4.3更改视图的显示样式图1-19【已命名的视图】对话框CATIAV5R21默认提供了6种视图显示样式：着色、含边线着色、带边着色但不光顺边线、含边线和隐藏边线着色、含材料着色、线框。单击【视图】工具栏中的【显示样式】按钮右下角的三角按钮，在展开的如图1-20所示的下拉列表中选择所需显示样式即可。1.4.3更改视图的显示样式图1-20【显示样式】下拉列表着色含边线着色带边着色但不光顺边线含边线和隐藏边线着色含材料着色线框自定义视图参数如图1-21所示为使用各显示样式所显示的模型。这6种显示样式的作用如下。着色：只对模型表面着色，不显示边框轮廓。含边线着色：对模型表面着色，同时显示边线轮廓。带边着色但不光顺边线：对模型表面着色，同时显示边线轮廓，但光滑连接面之间的边线不显示。含边线和隐藏边线着色：对模型表面着色，同时显示模型可见和不可见的边线轮廓。含材料着色：可以使已经应用了新材料的模型显示出其添加材料后的效果。线框：将模型以线框形式显示。1.4.3更改视图的显示样式图1-21模型的不同显示样式着色含边线着色带边着色但不光顺边线含边线和隐藏边线着色线框含材料着色利用【多视图窗口】命令可在图形区中同时显示模型的多个视图，以便从不同的角度查看模型，而且允许对每个视图进行单独操作。单击【视图】工具栏中的【创建多视图】按钮，图形区默认分为4个视图区域，每个视图区域采用不同的视图方向，如图1-22所示。单击某一视图区域，就会激活该视图。此时，就可以对当前视图单独进行操作。再次单击【创建多视图】按钮，可由多视图恢复至单视图。1.4.4视图的切换图1-22多视图界面案例2——学习指南针的使用方法案例2——学习指南针的使用方法指南针位于图形区的右上角，通过它可以对视图进行旋转、移动等操作。同时，将指南针拖动至零部件上，也可对零部件进行操作（常用于移动、旋转装配体中的零部件）。本案例主要介绍指南针的基本功能。先介绍指南针的各组成部分，然后学习利用指南针调整视图的方法，最后学习利用指南针操纵零部件的方法。案例2——学习指南针的使用方法案例分析步骤1

打开本书配套素材文件，如图1-23所示。步骤2

指南针位于图形区的右上角如图1-24所示。案例2——学习指南针的使用方法操作步骤：1．认识指南针的各组成部分该素材为一个装配体，由螺杆和绞杠两个零件装配而成螺杆绞杠自由旋转把手指南针操纵把手XY平面Z轴X轴Y轴XZ平面YZ平面图1-23素材图1-24指南针及其各部分名称案例2——学习指南针的使用方法操作步骤：2．使用指南针调整视图步骤1沿坐标轴平移视图步骤2在坐标平面内平移视图步骤3绕坐标轴旋转视图步骤4

自由旋转视图步骤5

定向视图使用指南针不仅可以对视图进行操作，还可以对装配体中的某个零部件进行平移和旋转操作。步骤1将指南针拖至零部件上，如图1-25所示。案例2——学习指南针的使用方法操作步骤：3．使用指南针操纵零部件图1-25将指南针拖动至绞杠零件上步骤2

通过拖动平移或旋转零部件。步骤3

在特征树中单击螺杆零件的名称，拖动指南针的坐标轴和坐标平面，可操纵螺杆。步骤4

恢复指南针至图形区的右上角。步骤5

精确平移或旋转零部件（见图1-26），双击指南针，弹出【用于指南针操作的参数】对话框。案例2——学习指南针的使用方法操作步骤：3．使用指南针操纵零部件图1-26将指南针拖动至螺杆零件上步骤6

利用【用于指南针操作的参数】对话框可精确移动或旋转螺杆零件案例2——学习指南针的使用方法操作步骤：3．使用指南针操纵零部件图1-27【用于指南针操作的参数】对话框在此下拉列表框中选择【绝对】选项，则相对于绝对坐标移动零部件；选择【活动对象】选项，则相对于激活的零部件移动零部件【位置】和【角度】选项组用于显示并设置当前指南针的位置和角度【平移增量】选项组用于沿指南针的坐标轴平移零部件【旋转增量】选项组用于绕指南针的坐标轴旋转零部件单击【距离】按钮后选择两个元素（点、直线或平面），系统将测量两元素间的距离并显示在右侧的文本框中。单击或按钮，可按测量的距离沿两元素所确定的方向反向或正向平移所选零件单击【角度】按钮后选择两个元素（直线或平面），系统将测量两元素间的角度并显示在右侧的文本框中。单击或按钮，可按测量的角度绕系统计算的旋转轴旋转所选零件要操作对象，首先需要将对象选中。CATIAV5R21提供了多种选择对象的方法，主要包括单击选择、利用特征树选择、利用【选择】工具栏选择等。1.5选择、隐藏与删除对象1.5.1选择与取消选择对象1．单击选择对象在图形区中单击要选择的对象，即可将其选中。按住【Ctrl】键，然后在图形区中单击多个对象，可同时选中这些对象。2．利用特征树选择对象在特征树中单击要选择的对象的名称，可将该对象选中，如图1-28所示。按住【Ctrl】键在特征树中单击多个对象的名称，可同时选中这些对象。1.5选择、隐藏与删除对象1.5.1选择与取消选择对象图1-28利用特征树选择对象单击此凸台特征选中的凸台特征用户可打开本书配套素材文件“CH01”>“1-5-1a.CATPart”练习相关操作3．利用【选择】工具栏选择对象绘制或编辑草图时，除了在图形区单击要选择的对象外，还可以利用默认位于右工具栏按钮区中的【选择】工具栏（见图1-29）来选择对象。1.5选择、隐藏与删除对象1.5.1选择与取消选择对象图1-29【选择】工具栏选择相交矩形选择框矩形选择框多边形选择框手绘选择框矩形选择框之外相交矩形选择框之外几何图形上方的选择框【选择】工具栏中常用按钮的作用如下。【矩形选择框】按钮：单击该按钮将其激活，然后按住鼠标左键拖出一个矩形选择框，此时释放鼠标左键，则完全处于矩形框内的对象将被选中，如图1-30所示。1.5选择、隐藏与删除对象1.5.1选择与取消选择对象图1-30使用矩形选择框选择对象矩形选择框用户可打开本书配套素材文件“CH01”>“1-5-1b.CATPart”练习相关操作【相交矩形选择框】按钮：激活该按钮后按住鼠标左键拖出一个矩形框，则与该矩形框相交的对象将被选中。【多边形选择框】按钮：通过绘制多边形来选择对象。其操作方法为：激活该按钮后，通过单击鼠标依次指定多边形的各个顶点，最后双击鼠标左键，则位于该多边形边界内的对象都将被选中。【手绘选择框】按钮：通过绘制经过对象的笔画来选择对象。其操作方法为：激活该按钮，然后按住鼠标左键拖出笔画，则与该笔画相交的对象都会被选中。【矩形选择框之外】按钮：激活该按钮，然后拖出一个矩形框，则完全位于矩形框之外的对象将被选中。【相交矩形选择框之外】按钮：激活该按钮，然后拖出一个矩形框，则与矩形框相交及位于矩形之外的对象将被选中。1.5选择、隐藏与删除对象1.5.1选择与取消选择对象4．利用过滤器选择对象使用【用户选择过滤器】工具栏（见图1-31）中的过滤器，可根据图形的某些特性来快速选择对象。例如，单击【用户选择过滤器】工具栏中的【曲面过滤器】按钮，激活该过滤器，将鼠标指针指向曲面对象时，鼠标指针变为形状（见图1-32），表示可以选择该对象，此时单击即可选中曲面；将鼠标指针指向非曲面对象时，鼠标指针变为形状，表示禁止选取该对象。1.5选择、隐藏与删除对象1.5.1选择与取消选择对象点过滤器曲线过滤器曲面过滤器

体积过滤器体积过滤器特征元素过滤器几何元素过滤器激活相交边线激活切线相交边线工作支持面选择状态快速选择图1-31【用户选择过滤器】工具栏

图1-32使用曲面过滤器选择曲面5．取消选择对象在图形区的空白位置单击，可取消所有对象的选中状态；若要取消某一对象的选中状态，可按住【Ctrl】键在图形区或特征树中单击该对象。1.5选择、隐藏与删除对象1.5.1选择与取消选择对象1.5.2隐藏对象若要隐藏对象，可先选中要隐藏的对象，然后右击该对象，在弹出的快捷菜单中选择【隐藏/显示】菜单项。1.5.3删除对象删除对象的方法如下。选中要删除的对象，然后按【Delete】键。选中要删除的对象，在图形区或特征树中右击选中的对象，在弹出的快捷菜单中选择【删除】菜单项。1.5选择、隐藏与删除对象要操作对象，首先需要将对象选中。CATIAV5R21提供了多种选择对象的方法，主要包括单击选择、利用特征树选择、利用【选择】工具栏选择等。案例2——学习指南针的使用方法操作步骤：3．使用指南针操纵零部件案例3——修改支撑架模型案例3——修改支撑架模型下面通过修改如图1-33（a）所示的支撑架模型，来巩固选择对象、隐藏对象及删除对象等操作。修改后的支撑架模型如图1-33（b）所示。（a）修改前（b）修改后图1-33修改支撑架模型本案例主要练习常用的选择对象的方法，以及隐藏、删除对象的相关操作。具体过程为：①利用特征树选取图形区中的所有参考平面，然后将选取的参考平面隐藏；②利用特征树选择支撑架中的所有倒圆角特征，然后将这些特征删除；③选取支撑架底座的4条侧棱，在这4条棱边处创建倒圆角特征。案例3——修改支撑架模型案例分析步骤1打开本书配套素材文件，如图1-33（a）。

步骤2

选择并隐藏参考平面，见图1-34。案例3——修改支撑架模型操作步骤：图1-34隐藏选中的参考平面步骤3

选择并删除支撑架中的倒圆角特征。如图1-35所示。案例3——修改支撑架模型操作步骤：（a）单击第一个倒圆角特征（b）单击最后一个倒圆角特征（c）选中所有倒圆角特征图1-35选择要删除的倒圆角特征步骤4

按【Delete】键，将所选的倒圆角特征删除，如图1-36所示。案例3——修改支撑架模型操作步骤：图1-36删除所选的倒圆角特征步骤5

在支撑架底座的4条侧棱处创建倒圆角特征，如图1-37所示。案例3——修改支撑架模型操作步骤：图1-37创建倒圆角特征要倒圆角的边要倒圆角的边1.6CATIAV5R21模型设计体验——创建法兰模型下面通过创建如图1-38所示的法兰模型，介绍使用CATIAV5R21建模的一般思路和设计过程，并体验使用CATIAV5R21建模的乐趣。案例最终效果请参考本书配套素材文件“CH01”>“1-6ok.CATPart”。图1-38法兰模型及其工程图本节使用旋转体特征、凸台特征、倒角特征、孔特征和阵列特征来制作法兰模型，旨在使读者对建模过程有一个感性的认识，而不要求掌握具体的操作步骤。制作过程中所涉及的建模命令将在后续章节中详细介绍。1.6CATIAV5R21模型设计体验——创建法兰模型制作分析步骤1

启动CATIAV5R21，关闭系统自动创建的装配文件。步骤2新建一个零件文件，进入零件设计工作台，见图1-39。1.6CATIAV5R21模型设计体验——创建法兰模型操作步骤：1．新建零件文件图1-39【新建零件】对话框步骤1

选择【定义旋转体】对话框。步骤2

在【轮廓/曲面】设置区中，选择特征树中的。步骤3选取坐标原点为矩形的一个顶点，见图1-40（a）。步骤4将矩形的宽度和高度修改为57.5mm和16mm，如图1-40（b）。1.6CATIAV5R21模型设计体验——创建法兰模型操作步骤：2．创建旋转体特征（a）指定矩形的一个顶点（b）指定矩形的宽度和高度图1-40绘制旋转体的截面轮廓步骤5创建旋转体特征，如图1-41所示。1.6CATIAV5R21模型设计体验——创建法兰模型操作步骤：2．创建旋转体特征图1-41创建旋转体特征步骤1

选择定义凸台对话框。步骤2

选取之前创建的旋转体的顶面为草绘平面，如图1-42（a）所示。步骤3

画半径值修改为36mm的圆，结果如图1-42（c）所示。1.6CATIAV5R21模型设计体验——创建法兰模型操作步骤：3．创建凸台特征（a）选择草绘平面（b）指定圆心（c）完成圆的绘制

图1-42绘制圆步骤4

添加同心度约束，如图1-43所示。1.6CATIAV5R21模型设计体验——创建法兰模型操作步骤：3．创建凸台特征图1-43添加同心度约束步骤5

创建凸台特征，如图1-45所示。1.6CATIAV5R21模型设计体验——创建法兰模型操作步骤：3．创建凸台特征图1-44【定义凸台】对话框图1-45完成凸台特征的创建步骤1

打开【定义倒角】对话框。步骤2创建倒角，如图1-46所示。1.6CATIAV5R21模型设计体验——创建法兰模型操作步骤：4．创建倒角特征图1-46创建倒角要倒角的边选取图1-47所示的面1为孔的放置面。步骤2

设置孔的直径和深度（见图1-48），进入草图工作台。1.6CATIAV5R21模型设计体验——创建法兰模型操作步骤：5．创建孔特征图1-47选择孔的放置面图1-48【定义孔】对话框面1：孔的放置面步骤3将点约束至圆形边的圆心，如图1-49所示。步骤4

可创建孔特征，效果如图1-50所示。1.6CATIAV5R21模型设计体验——创建法兰模型操作步骤：5．创建孔特征图1-49指定孔的定位点图1-50孔特征的创建效果孔的定位点面2步骤1

选择【定义凹槽】对话框。步骤2

选取图1-50所示的面2为草绘平面，进入草图工作台。步骤3

单在竖直轴上选取一点作为圆心（见图1-51），画圆6.75mm，如图1-52所示。1.6CATIAV5R21模型设计体验——创建法兰模型操作步骤：6．创建凹槽特征图1-51指定圆心图1-52绘制圆步骤4标注圆心到中心线的距离，如图1-53所示。步骤5

将距离值修改为44mm，见图1-54，图1-55所示。1.6CATIAV5R21模型设计体验——创建法兰模型操作步骤：6．创建凹槽特征图1-53标注圆心到中心线的距离图1-54修改尺寸值图1-55修改尺寸值步骤6在【定义凹槽】对话框中设置拉伸距离，见图1-56，图1-57所示。1.6CATIAV5R21模型设计体验——创建法兰模型操作步骤：6．创建凹槽特征图1-56设置拉伸距离图1-57创建凹槽特征创建的凹槽特征步骤1

打开【定义圆形阵列】对话框。步骤2激活阵列的实例个数和角度间距，见图1-58，1-59，创建凹槽特征的圆形阵列，如图1-60所示。1.6CATIAV5R21模型设计体验——创建法兰模型操作步骤：7．创建圆形阵列图1-58【定义圆形阵列】图1-59选取参考元素图1-60阵列效果要阵列的凹槽特征作为参考元素的圆柱面草图绘制是创建模型的基础，在建模中占有非常重要的地位。本章将详细介绍草图的绘制与编辑方法。能够绘制所需形状及尺寸要求的草图掌握常用的编辑图形的方法掌握进入与退出草图工作台的方法掌握为草图添加几何约束和尺寸约束的方法掌握绘制基本图形的方法2.12.22.32.4草图绘制基础绘制基本图形编辑图形草图变换2.5草图约束2.1草图绘制基础草图是由直线、圆和圆弧等几何图元组成的，它构成了模型的截面轮廓和路径，并由此生成三维模型。如图2-1（a）所示的草图经过旋转，即可得到如图2-1（b）所示的三维模型。在CATIAV5R21中绘制草图的流程通常如下。（1）选择草绘平面进入草图工作台。（2）在草绘平面上利用草绘工具绘制草图的大概形状。绘制过程中，无需定义各线条的精确尺寸和相对位置关系，只需使草图的整体形状与设计要求接近即可。

（3）为所绘制的草图添加几何关系和尺寸以约束草图，从而确定草图的最终形状和尺寸。

（4）完成草图绘制，退出草图工作台.2.1.1认识草图（a）草图（b）三维模型图2-1由草图生成三维模型旋转旋转轴一般情况下，零件的第一幅草图应与原点定位，以确定零件在空间的位置。2.1.2进入草图工作台在CATIAV5R21中，二维草图的绘制工作是在草图工作台中进行的。选择【开始】>【机械设计】>【草图编辑器】菜单项（见图2-2），然后选择草绘平面（如在特征树中单击选取xy平面），即可进入草图工作台，如图2-3所示。此外，选择【插入】>【草图编辑器】>【草图】菜单项，或单击右工具栏按钮区【草图】工具条中的【草图】按钮，然后选取草绘平面，也可进入草图工作台。图2-2选择【草图编辑器】菜单项图2-3草图工作台在CATIAV5R21中绘制草图和编辑草图的命令位于右工具栏按钮区的相关工具栏和【插入】菜单中2.1.3退出草图工作台在草图工作台的右工具栏按钮区中单击【退出工作台】按钮，即可退出草图工作台。2.1.4设置草绘环境如图2-4所示【草图编辑器】选项卡中主要选项的作用如下。【显示】复选框：选中该复选框，则在图形区中显示网格，否则隐藏网格。【原始间距】文本框：输入沿H轴或V轴方向主栅格（显示为实线）之间的距离。【刻度】文本框：用于设置两主栅格之间的间隔数。【点捕捉】复选框：选中该复选框后，在图形区移动鼠标指针时可捕捉到网格的交点。为了便于绘图，避免捕捉到不需要的点，建议不勾选该复选框。【使草图平面与屏幕平行】复选框：选中该复选框，则进入草图工作台时，系统自动使草图平面与屏幕平行。为了便于绘图，建议选中该复选框。【光标坐标的可视化】复选框：选中该复选框，则在图形区移动鼠标指针时，显示当前位置的坐标。图2-4【选项】对话框2.1.4设置草绘环境图2-4【选项】对话框【创建圆心和椭圆中心】复选框：选中该复选框，绘制圆和椭圆时，自动创建圆心和椭圆中心点。【允许直接操作】复选框：选中此复选框，则允许通过拖动图元或图元的端点等方式来操作图元。建议保持选中状态。【创建几何约束】复选框：选中此复选框，则绘制图形时，系统会根据所绘图元的相对位置，自动为图元添加几何约束。单击该复选框右侧的【智能拾取】按钮后，可在弹出的对话框中选择可自动添加的约束类型。【根据输入的值数据】复选框：选中此复选框，绘制图形时，系统会根据用户输入的尺寸值自动为所绘图形添加相应的尺寸标注。【受约束的元素上】复选框：此复选框处于选中状态时，可根据个人喜好设置受约束图元的颜色，从而便于判断所绘图元的约束状态。默认情况下，被完全约束的图元呈绿色显示。2.1.5智能捕捉与对象追踪在使用CATIAV5R21绘图时，利用智能捕捉功能可精确地捕捉对象的特征点（如中点、端点、交点和圆心等）；利用对象追踪功能，可使光标沿指定对象的端点进行追踪，从而帮助用户在绘制几何图形时准确定位。2.1.5智能捕捉与对象追踪在绘制新图形时，将鼠标指针移至已有的点处，当出现提示符号时，表示已捕捉到该点，此时单击鼠标左键可选取该点。如图2-5所示为捕捉不同点的示例。1．智能捕捉（a）捕捉坐标原点（b）捕捉直线的端点（c）捕捉直线的中点（d）捕捉圆心

图2-5捕捉点

绘制新图形时，将鼠标指针移至已有曲线上时，显示提示符号，表示捕捉到线上一点，如图2-6所示。在进行智能捕捉时，将鼠标指针移至已有的曲线上，单击鼠标右键即可；若存在多种可能的捕捉，可在弹出的右键菜单中进行选择，如图2-7所示。

若选择【最近端点】菜单项，可捕捉到离右击位置最近的端点图2-6捕捉到线上一点

图2-7使用右键菜单捕捉直线的中点2.1.5智能捕捉与对象追踪绘制新图形时，将鼠标指针移至适当位置，会捕捉到对象上的控制点（如直线的端点、圆/椭圆的中心、样条曲线的端点和控制点等），并以这些点为基点进行对象追踪。移动鼠标指针，可以沿水平或竖直方向追踪某个控制点，也可以同时追踪到两个控制点，如图2-8所示。2．对象追踪

图2-8对象追踪1追踪线追踪到此端点追踪到直线的两端点追踪线追踪到此端点

2.1.5智能捕捉与对象追踪如果鼠标指针捕捉并追踪到线段的延长线时，该线段高亮显示，且出现实线追踪线，如图2-9所示。当沿线段的端点追踪到追踪线与该线段垂直位置时，该线段呈高亮显示，如图2-10所示。2．对象追踪

图2-9对象追踪2图2-10对象追踪3追踪线追踪到此端点追踪线追踪到此端点

2.1.6参数输入在草图工作台中绘制和编辑几何图形时，将展开【草图工具】工具栏，系统根据所选的命令不同，在该工具栏中显示不同的参数文本框。在这些文本框中可输入相应参数，即可精确绘制图形。如图2-11所示为单击【轮廓】工具栏中的【直线】按钮时显示的【草图工具】工具栏。【草图工具】工具栏中的【H】和【V】文本框，分别用于输入点的横坐标和纵坐标，从而精确确定点的位置。每输入完一个参数后，应及时按【Enter】或【Tab】键确认，否则该参数可能会跟随鼠标指针的移动而变化。2．对象追踪

图2-11选择【直线】命令时显示的【草图工具】工具栏案例1——绘制直角三角形案例1——绘制直角三角形下面通过绘制如图2-12所示的直角三角形，来巩固前面所学的进入草图工作台，以及进行对象捕捉、对象追踪和参数输入等知识。图2-12直角三角形步骤1

新建一个零件文件。步骤2进入草图工作台。步骤3

捕捉到坐标原点，如图2-13所示。步骤4

输入长度，如图2-14所示。案例1——绘制直角三角形操作步骤

图2-13捕捉坐标原点图2-14绘制第1条直角边步骤5完成另一条直角边的绘制，见图2-15。步骤6

捕捉到坐标原点并单击，如图2-16所示。案例1——绘制直角三角形操作步骤

图2-15绘制另一条直角边图2-16捕捉原点“垂直”符号

进入草图工作台后，单击【轮廓】工具栏中【直线】按钮右下角的三角按钮，将显示与绘制直线有关的命令，如图2-17所示。下面介绍各直线命令的用法。2.2绘制基本图形2.2.1绘制直线

（a）【直线】子菜单（b）【直线】工具组

图2-17有关绘制直线的命令直线无限长线双切线角平分曲线的法线

在【直线】子菜单中选择【直线】子菜单项，或者在【直线】工具组中单击【直线】按钮，然后在图形区单击拾取两点，即可绘制一条以这两点为起点和终点的线段。若要精确绘制线段，可在【草图工具】工具栏中指定线段两端点的坐标，或指定某个端点的坐标、线段长度和倾斜角度。如图2-18所示为通过指定线段的起点、长度和倾斜角度绘制线段。2.2.1绘制直线1．直线

图2-18通过指定起点、长度和倾斜角度绘制线段指定线段的起点指定线段的长度和倾斜角度在草图工作台中按两次【Esc】键，可退出当前正在执行的命令。

若【草图工具】工具栏被隐藏了，可在右工具栏按钮区的空白位置单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中勾选【草图工具】选项将其显示。

单击【轮廓】工具栏中的【无限长线】按钮，在展开的如图2-19所示的【草图工具】工具栏中单击并激活【水平线】按钮或【竖直线】按钮，然后在图形区单击，即可绘制无限长的水平线或竖直线。若单击并激活【通过两点的直线】按钮，然后在图形区通过指定两点或指定一点和倾斜角度，可绘制倾斜的无限长线。2.2.1绘制直线2．无限长线

图2-19【草图工具】工具栏【双切线】命令用于绘制切线。单击【轮廓】工具栏中的【双切线】按钮，在图形区依次单击两图元，系统将在选择图元的位置最近处为这两图元创建切线，如图2-20所示。2.2.1绘制直线3．双切线

（a）选择图元1（b）选择图元2（c）完成切线的绘制图2-20绘制切线绘制切线时，依次指定一点和另一图元（圆弧、圆），系统将弹出如图2-21所示的【警告】对话框。单击【确定】按钮，可绘制通过指定点与另一图元相切的直线，如图2-22所示。图2-21【警告】对话框图2-22过某点绘制的切线点

单击【轮廓】工具栏中的【角平分线】按钮，然后在图形区依次单击两条非平行直线，即可绘制这两条直线的角平分线。2.2.1绘制直线4．角平分线

【曲线的法线】命令用于绘制曲线的法线。其操作方法为：单击【曲线的法线】按钮，在曲线上单击一点，然后移动鼠标指针，在适当位置单击，或在【草图工具】工具栏中指定法线的长度或终点的坐标值，即可过曲线上的一点绘制该曲线的法线，如图2-23所示。2.2.1绘制直线5．曲线的法线

图2-23绘制曲线的法线

拾取曲线上一点指定法线的终点

利用【轮廓】工具栏中的【轴】按钮可绘制中心线，其操作方法与绘制直线类似。2.2.1绘制直线6．中心线

选中图形区中的直线，然后单击【轴】按钮，将弹出【创建轴】对话框。单击【是】按钮，可将所选直线变换为中心线，如图2-24所示。

图2-24将已有的直线转换为中心线使用【轮廓】命令可以绘制由直线和圆弧组成的多段线轮廓。例如，要绘制如图2-25所示的轮廓（不要求设置精确的尺寸），可进行如下操作。步骤1

激活【直线】按，如图2-26所示。2.2.2绘制轮廓

图2-25轮廓图2-26【草图工具】工具栏

步骤2

绘制首尾相连的竖直线和水平线，如图2-27（a）所示。步骤3

绘制与前一线段相切的圆弧，见图2-27（b）］单击。步骤4

捕捉多段线的起点［见图2-27（c）］，完成轮廓的绘制。2.2.2绘制轮廓

（a）绘制首尾相连的线段（b）绘制与直线相切的圆弧（c）捕捉多段线的起点图2-27绘制轮廓①②③

在如图2-26所示的【草图工具】工具栏中激活【三点弧】按钮，可绘制过指定三点的圆弧。在使用【轮廓】命令绘制轮廓的过程中，按【Ctrl+Z】键，可撤销上步绘制的图元；按两次【Esc】键，可结束轮廓的绘制并退出【轮廓】命令。

选择【插入】>【轮廓】>【圆】菜单项，或单击【轮廓】工具栏中【圆】按钮右下角的三角按钮，将显示与绘制圆和圆弧有关的命令，如图2-28所示。2.2.3绘制圆和圆弧

（a）【圆】子菜单（b）【轮廓】工具栏图2-28与绘制圆和圆弧相关的命令圆三点圆使用坐标创建圆三切线圆三点弧起始受限的三点弧弧利用如图2-28所示的【圆】、【三点圆】、【使用坐标创建圆】和【三切线圆】命令均可绘制圆。下面仅介绍其中最常用的3种画圆命令。圆：可通过指定圆心和半径或圆心和圆上一点来绘制圆，如图2-29所示。2.2.3绘制圆和圆弧

1．绘制圆图2-29圆圆心圆上一点

三点圆：可通过指定圆周上的3个点来绘制圆，如图2-30所示。三切线圆：用于绘制与3个图元均相切的圆。单击【三切线圆】按钮

，依次单击要与之相切的3个图元，即可绘制与这3个图元均相切的圆，如图2-31所示。2.2.3绘制圆和圆弧

1．绘制圆

图2-30三点圆圆心圆上一点图元1图元2图元3图2-31绘制三切线圆CATIAV5R21提供了3种绘制圆弧的命令：三点弧、起始受限制的三点弧和弧。三点弧：依次指定圆弧的起点、第二点和终点来绘制圆弧，如图2-32所示。起始受限制的三点弧：依次指定圆弧的起点、终点和圆弧上的一点来绘制圆弧，如图2-33所示。弧：依次指定圆弧的中心、起点和终点来绘制圆弧，如图2-34所示。2.2.3绘制圆和圆弧

2．绘制圆弧

图2-32绘制三点弧图2-33绘制起始受限制的三点弧图2-34绘制的圆弧起点第二点终点起点终点圆弧上一点中心起点终点绘制矩形的命令位于【插入】>【轮廓】>【预定义的轮廓】菜单项和【轮廓】工具栏中，如图2-35所示。2.2.4绘制矩形和平行四边形

（a）【预定义的轮廓】子菜单（b）【轮廓】工具栏图2-35与绘制矩形相关的命令矩形斜置矩形居中矩形平行四边形居中平行四边形

CATIAV5R21提供了3种绘制矩形的命令：【矩形】、【斜置矩形】和【居中矩形】，各命令的操作方法如下。矩形：指定矩形的两个对角点来绘制矩形，如图2-36所示。斜置矩形：指定矩形的三个角点来绘制矩形，如图2-37所示。居中矩形：指定矩形的中心点和一个角点来绘制矩形，如图2-38所示。2.2.4绘制矩形和平行四边形

1．绘制矩形图2-36绘制矩形图2-37绘制斜置矩形图2-38绘制居中矩形角点1角点2角点1角点2角点3中心点角点CATIAV5R21提供了两种绘制平行四边形的命令：【平行四边形】和【居中平行四边形】，其绘制方法如图2-39和图2-40所示。2.2.4绘制矩形和平行四边形

2．绘制平行四边形

图2-39绘制平行四边形图2-40绘制居中平行四边形①指定此角点②指定此角点③指定此角点①选取此直线为中心线1③指定此角点②选取此直线为中心线2单击【轮廓】工具栏中的【椭圆】按钮，在图形区单击拾取一点作为椭圆的中心，然后移动鼠标指针并在适当位置单击，以定义椭圆的长轴和方向，继续移动鼠标指针，将椭圆拉至所需形状并单击，即可完成椭圆的绘制，如图2-41所示。2.2.5绘制椭圆

图2-41绘制椭圆①②③单击【轮廓】工具栏中的【样条线】按钮，在图形区的不同位置依次单击，然后按两次【Esc】键，完成样条曲线的绘制，如图2-42所示。2.2.6绘制样条曲线

图2-42绘制样条曲线①②③④⑤⑥⑦在绘制样条曲线的过程中单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【封闭样条线】菜单项，可绘制封闭的样条曲线。

选择【插入】>【轮廓】>【点】菜单项，或单击【轮廓】工具栏中【点】按钮右下角的三角按钮，将显示与绘制点有关的命令，如图2-43所示。其中提供了5种绘制点的方法：通过单击创建点、使用坐标创建点、等距点、相交点和投影点。2.2.7绘制点

（a）【点】子菜单（b）【轮廓】工具栏图2-43与绘制点相关的命令通过单击创建点相交点投影点使用坐标创建点等距点

通过单击创建点：选择该命令后，在图形区任意位置单击，即可在该位置绘制一个点。使用坐标创建点：选择该命令后，弹出【点定义】对话框，如图2-44所示，在该对话框中通过指定点的直角坐标或极坐标可创建点。等距点：选择该命令后，在图形区选取要创建等距点的直线或曲线，在弹出的【等距点定义】对话框中通过输入点的个数可创建距离相等的点，如图2-45所示。相交点：选择该命令后，在图形区单击选取要创建相交点的两图元，可在两图元的交点处创建点。2.2.7绘制点

图2-44【点定义】对话框图2-45创建等距点要创建等距点的直线

相交点：选择该命令后，在图形区单击选取要创建相交点的两图元，可在两图元的交点处创建点。投影点：选择该命令后，在【草图工具】工具栏中激活【正交投影】按钮，在图形区单击选取要投影的点，然后单击选取要投影到的几何图元，即可正交创建投影点，如图2-46所示。2.2.7绘制点

图2-46创建投影点投影点要投影的端点若激活【沿某一方向】按钮，可沿自定义的方向进行投影创建点在CATIAV5R21中，构造图元以虚线形式显示（见图2-47），在建模时常用于辅助绘制其他图形。选取绘图命令后，单击【草图工具】工具栏中的【构造/标准元素】按钮将其激活，此后即可绘制相应的构造图元。此外，选中图形区中的图元，然后单击【草图工具】工具栏中的【构造/标准元素】按钮，可使所选图元在构造图元与非构造图元之间切换。2.2.8绘制构造图元

图2-47绘制的构造圆案例2——绘制垫片草图案例2——绘制垫片草