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1、第一章 CATIA设计基础CATIA是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的缩写，是法国Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，占据世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位，广泛应用于汽车制造、航空、造船、电子、消费品等行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域。从1982年到1988年，CATIA 相继发布了1版本、2版本、3版本，并于1993年发布了功能强大的4版本，现在的CATIA 软件分为V4版本和 V5版本两个系列。V4版本应用于UNIX 平台，V5版本应用于UNIX和W
2、indows 两种平台。本书将介绍V5版本在Windows 平台的应用。1.1 启动CATIA1.1.1 案例介绍及知识要点启动CATIA，如图1.1所示。图 1-1 启动知识点 掌握CATIA文件类型和创建方法 掌握CATIA鼠标操作方法 了解CATIA操作界面1.1.2 操作步骤 启动CATIA根据图1-1所示，启动CATIA。图1-1启动界面 创建文件系统会自动创建一个CATIA装配文件，如图1-2所示。图1-2 自动创建装配文件如图序号1，2处所示，Product是CATIA的装配文件。 新建零件文件单击【文件】-【新建】，如图1-3所示，系统将自动弹出【新建】对话框，选择“part”
3、类型，单击【确定】，如图1-4所示，弹出【新零件】对话框，输入文件名，不勾选【启用混合使设计】，单击确定，如图1-5所示。图 1-3 新建文件图 1-4 创建part图 1-5 输入文件名 保存文件按Ctrl+S保存文件，如图1-6所示，命名为“Design_1”，单击【保存】，系统将自动添加文件后缀“.CATPart”。图 1-6保存文件 绘制草图选择xy平面，单击【草图】，进入草图绘制界面，选择【矩形】命令，绘制如图1-7所示的草图，单击【约束】，进行草图尺寸的标注，单击【退出工作台】，退出草图。图1-7 绘制草图 建立凸台特征选择草图，单击【凸台】，激活【凸台定义】属性管理器对话框，在【
4、长度】文本框中输入“35”并回车，其他保持默认，如图1-8所示，单击【确定】。图 1-8 建立凸台特征 移动，旋转，缩放凸台将鼠标在主窗口区域内，按住鼠标中键不放，移动鼠标，实现移动凸台。如图1-9所示。 图1-9移动凸台将鼠标在主窗口区域内，同时按住鼠标中键和右键不放，移动鼠标，实现旋转凸台。如图1-10所示。 图1-10 旋转凸台将鼠标在主窗口区域内，同时按住鼠标中键和右键，之后松开右键，移动鼠标，实现缩放凸台。如图1-11所示。 图1-11 缩放凸台 查看特征明细树（Specification Tree）查看窗口界面左上侧的特征明细树，会发现如图1-12的结构。当前特征明细树表明，该零件
5、几何体由一个凸台组成，该凸台是由一个草图生成的。图1-12特征明细树 改变凸台显示模式单击【视图】工具栏上的“模型显示模式命令按钮” ，从下拉菜单中选择任意其他模式，观察模型变化，如图1-13所示。 图 1-13 改变显示模式1.1.3 步骤点评1. 对于步骤3：在新建零件时，要理解“混合设计”的含义。从CATIA V5 R14版以后增加了混合（Hybrid）设计。在这个设计环境下设计者可以把线框，曲面，实体集合在一个相同的零件实体里面。这个设计方法集成了Part Design 和 Generative Shape Design，即在part中既可以实体建模，又可以曲面建模。建议初学者在新建零
6、件时，放弃使用混合设计。2. 对于步骤7：从旋转到缩放模型，操作动作是连贯的，即同时按住中键和右键，然后松开右键的同时移动鼠标，即可实现模型的缩放。1.1.4 知识总结-CATIA界面1. 【特征明细树】：它是一个可见的特征顺序树，记录了创建一个模型的每一个步骤，显示特征的组成元素，父子关系，约束等，对于装配文件，则记录了装配的相关信息，如图1-14。图 1-14 特征明细树2. 【特征明细树】的操作：【特征明细树】有下表所列的操作方式，如表1-1所示。表 1-1 特征树操作列表操作鼠标动作描述隐藏树F3按下F3键隐藏或显示树激活或ShiftF3左键单击树干的任意位置（注意不要单击特征）或Sh
7、ift+F3，再次动作为逆操作任意位置移动树拖动按住左键并拖动鼠标上下移动树（滚动）滚动滚轮缩放树Ctrl 滚动按住Ctrl并滚动滚轮3. 【鼠标】的操作：【鼠标】有下表所列的操作方式，如表1-2所示。表1-2 【鼠标】操作方式操作鼠标动作描述选择特征左键单击模型特征并选中移动模型按住中键并拖动鼠标旋转模型 同时按住中键和右键并拖动鼠标缩放模型 同时按住中键和右键，然后松开右键并拖动鼠标4. 【工作台】的概念：在CATIA中执行操作，都是在一个工作台中进行的，比如，新建Part文件时，系统自动进入【零件设计】工作台，新建Product，系统自动进入【Assembly Design】工作台；在草
8、图绘制时，系统自动进入【草图编辑器】工作台。一方面，可以指定当前文件的类型；另一方面，每一个工作台都预先集合了特定的命令，方便设计者操作，如图1-17 所示。 图 1-17 工作台5. 【罗盘】：罗盘（Compass）是一个方向参考工具，并且可以通过操作它来实现模型的移动，旋转等动作。如图1-18所示。图 1-18 罗盘6. 【显示模型】：显示模型（Rendering Styles）CATIA有多种的模型显示模型，以显示模型的几何体，在【视图】工具栏中的【显示模型】命令，提供以下几种显示模型，如图1-19所示。图 1-19 【曲面切平面】生成基准面1.2 设计意图1.2.1 案例介绍及知识要点
9、创建如图1.21所示模型。图 1-21 设计意图知识点 理解设计意图的概念 掌握运用不同的设计意图进行设计1.2.2模型分析根据图1-21所示，发现模型具有以下几个特点：1. 模型由底板和两个孔组成。2. 这个模型可以通过绘制草图，然后拉伸完成建模。3. 除了如图1-21所示的草图绘制方法之外，还可以有其他两种绘制，如图1-22。 那两种?图 1-22 草图分析1.2.3 操作步骤 建立零件启动CATIA，单击【文件】-【新建】，系统将自动弹出【新建】对话框，选择“part”类型，单击【确定】，如图1-23所示，弹出【新零件】对话框，输入文件名design intents，不勾选【启用混合使设
10、计】，单击确定，如图1-24所示。图 1-23 创建part图 1-24 输入文件名 保存文件按Ctrl+S保存文件，如图1-25所示，单击【保存】，系统将自动添加文件后缀“.CATPart”。图 1-25 保存文件 进入草图绘制状态在【草图编辑器】工具栏中单击【草图】，选择【xy平面】，如图1-26所示。系统进入草图绘制状态中。图 1-26 进入草绘状态 绘制草图选择【矩形】命令，绘制如图1-27所示的草图，单击【约束】，进行草图尺寸的标注，单击【退出工作台】，退出草图。图 1-27 绘制草图 建立凸台特征选择草图，单击【凸台】，激活【凸台定义】属性管理器对话框，在【长度】文本框中输入“35
11、”并回车，其他保持默认，如图1-28所示，单击【确定】。 图 1-28 建立基体特征 编辑草图在特征明细树中双击【草图1】，如图1-29所示， 图 1-29 草图绘制系统进入草图绘制状态中，双击数值为110和55的尺寸，分别在【约束定义】对话框中修改草图尺寸为160和80，如图1-30所示， 图 1-30 修改草图单击【工作台】工具栏的【退出工作台】命令，退出草图，模型重新建模，如图1-31所示。图 1-31 重新建模 再次编辑草图再次编辑草图，修改草图尺寸，如图1-32所示。图 1-32 再次修改草图退出草图，模型再次重新建模，如图1-33所示。图 1-33 再次重新建模 第三次编辑草图第三
12、次编辑草图，修改草图尺寸，如图1-34所示。图 1-34 第三次修改草图退出草图，模型重新建模，如图1-35所示。图 1-33 第三次重新建模1.2.4 步骤点评1. 对于步骤6：第一次编辑草图尺寸，会发现两个圆孔随着110的尺寸变为160，它们的圆心与两边的距离并没有改变。2. 对于步骤7：第二次编辑草图尺寸，其设计意图为无论底板的长度如何变化，例如将160改回110，两个圆的圆心距离左边缘的距离是不变的。3. 对于步骤8：第三次编辑草图尺寸，其设计意图为无论左侧圆的圆心与左边缘的距离是多少，两个圆的圆心之间的距离是不变的。1.2.5 知识总结-设计意图1.【设计意图】概念：它是构建模型时的
13、策略，不同的设计意图可以实现不同的模型变化和结构功能的变化。构建模型前，一定要考虑好设计意图，以实现模型的参数化。构建模型的方式方法是设计者设计意图的体现，它影响着产品模型在生命周期中的更改和变化。2.【设计意图】的重要性：模型构建完之后，会后续影响着许多方面，例如：模型的灵活更改，相关模型间的相关性，所以考虑不完善或不恰当的设计意图会影响产品生命周期的许多方面。3.【设计意图】的实现方式： （1）自动添加几何约束 在草图绘制过程中，可以设置几何线条间自动添加几何约束的类型，包括相切，平行，垂直，竖直等。 （2）人为添加几何约束 除了自动添加的几何约束之外，设计者还可以人为的添加其他的几何约束，例如：同心，重合，角度等。 （3）添加尺寸约束 除了添加几何约束外，尺寸约束可以有效的表达设计意图，正确得当的尺寸决定了设计者将如何实现设计变更。（4）方程式 方程式可以使得尺寸间具有精确的数学关系，可以驱动相关尺寸发生更改。1.3 练习1. 打开Orientation.CATPart文件，通过鼠标操作，实现模型的移动，旋转和缩放，并改变模型的显示模型，如图1-20所示。习题图12. 观察下图模型，思考可以用几种不同的方法完成建模，不同的方法代表了体现了不同的设计意图，如习题图1所示。习题图2