CATIAV5機械設(shè)計案例教程

配套課件目錄第1章CATIAV5概述第2章草圖編輯器工作臺第3章草圖繪制實例第4章參考元素與基于草圖的特征第5章二維視圖與三維立體轉(zhuǎn)換第6章修飾特征、變換特征與布爾操作第7章一般零件的構(gòu)型設(shè)計第8章常用件、標準件設(shè)計第9章工程制圖第10章裝配設(shè)計第11章減速器參數(shù)化裝配設(shè)計第1章CATIAV5概述1.1CATIA軟件簡介

CATIA軟件的全稱是ComputerAidedTri-DimensionalInterfaceApplication（計算機輔助三維交互應(yīng)用），它是由法國著名飛機設(shè)計師和航空工業(yè)企業(yè)家達索（原名馬塞爾·布洛赫）為首創(chuàng)建的世界著名的航空航天企業(yè)—法國達索飛機制造公司旗下的達索系統(tǒng)公司開發(fā)的CAD/CAE/CAM/PLM于一體的工程設(shè)計軟件。CATIA誕生于20世紀70年代，最早用于幻影系列和陣風(fēng)戰(zhàn)斗機的設(shè)計制造中。

CATIAV5是在WindowsNT平臺和UNIX平臺上開發(fā)完成。在Windows平臺的應(yīng)用可以使設(shè)計師更加簡便地同辦公應(yīng)用系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)；而UNIX平臺上的NT風(fēng)格的用戶界面，可使用戶在UNIX平臺上高效地處理復(fù)雜的工作。CATIAV5版本包括概念布局設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、機械設(shè)計、模塑產(chǎn)品設(shè)計、鈑金設(shè)計、線束布局設(shè)計、管路設(shè)計、逆向工程、有限元及結(jié)構(gòu)分析、人機工程、電子樣機工程、三軸加工設(shè)計等多個模塊。

它的集成解決方案覆蓋了所有產(chǎn)品設(shè)計與制造領(lǐng)域。其特有的電子樣機模塊功能及混合建模技術(shù)更是推動著企業(yè)競爭力和生產(chǎn)力的提高。CATIA提供方便的解決方案，滿足所有工業(yè)領(lǐng)域的大、中、小企業(yè)的需求。包括：波音飛機、火箭發(fā)動機、汽車、化妝品的包裝盒等，幾乎涵蓋了所有的制造業(yè)產(chǎn)品。1.2CATIAV5的啟動及用戶界面1.2.1CATIAV5軟件的啟動

通常用以下方法啟動CATIA軟件：雙擊桌面上CATIAV5快捷圖標

；在安裝有CATIAV5R19軟件的計算機上單擊桌面“開始”按鈕，在彈出菜單中依次逐級選擇“所有程序→CATIA→CATIAV5”。雙擊用CATIA創(chuàng)建的文件。啟動后首先進入的是Product1（裝配設(shè)計）界面，如圖1-1所示。圖1-1啟動CATIA圖標

啟動CATIAV5R19后，可通過以下3種方式進入所需要的工作臺：單擊圖1-1中“開始”下拉菜單，選擇“機械設(shè)計”→“零件設(shè)計工作臺”或其他工作臺。單擊圖1-1中“文件”下拉菜單，選擇“新建”→在彈出的新建對話框中選擇“Part”（零件設(shè)計）工作臺或其他工作臺，如圖1-2所示。利用自定義的“開始”對話框進入所需要的工作臺。圖1-2新建對話框

“開始”對話框的定制過程如下：單擊圖1-1中“工具”下拉菜單，選擇“自定義”，彈出如圖1-3所示的“自定義”對話框。在其中選擇“開始菜單”選項卡，單擊“可用的”窗口中的“草圖編輯器”，再單擊中間的箭頭

，即可將草圖編輯器工作臺移動到“收藏夾”窗口中。圖1-3“自定義”對話框—開始菜單

一旦定制了“開始”菜單，再單擊圖1-1界面中右上角的裝配工作臺圖標（見圖1-4）或重新啟動CATIAV5軟件，都會彈出如圖1-5所示的歡迎使用CATIAV5的開始菜單對話框，在此對話框中選擇自己需要的工作臺。也可在工作臺圖標上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷工具欄上選擇一個工作臺圖標，即可進入相應(yīng)工作臺，如圖1-6所示。圖1-4裝配工作臺圖標圖1-5自定義的開始對話框圖1-6快捷鍵選擇工作臺1.2.2CATIAV5用戶界面

CATIAV5采用了標準的Windows工作界面，它雖然擁有幾十個模塊，但每個模塊的工作臺界面的風(fēng)格是一致的。二維作圖或三維建模的區(qū)域位于屏幕的中央，周邊是工具欄，頂部是下拉菜單，最頂部是標題欄，最底部是人機信息交互提示區(qū)。

圖1-7是零件設(shè)計工作臺界面。圖1-7零件設(shè)計工作臺界面1.2.3CATIAV5用戶界面的基本操作1．鼠標的操作

CATIAV5以鼠標操作為主，鍵盤用來輸入數(shù)值。熟練使用鼠標各鍵的功能，對提高工作效率至關(guān)重要。CATIA推薦用帶滾輪的雙鍵鼠標。

執(zhí)行命令時主要使用鼠標單擊工具圖標，也可以通過單擊下拉菜單命令或用鍵盤輸入快捷鍵來執(zhí)行命令。CATIAV5中左鍵、右鍵、滾輪及按鍵的組合功能如表1-1所列。按鍵功能單擊左鍵可選擇命令、選擇對象，在CATIAV5工作界面中選中的對象以橘黃色顯示。按下Ctrl鍵時單擊左鍵，可進行連續(xù)選擇。選擇對象時，在幾何圖形區(qū)與在設(shè)計特征樹上選擇是相同的，并且是關(guān)聯(lián)的雙擊左鍵雙擊命令圖標，可連續(xù)執(zhí)行同一命令；在其他對象上雙擊左鍵可彈出相應(yīng)對話框或其他有關(guān)信息按下左鍵并拖動鼠標可框選對象、移動對象，如移動草圖中的未約束圖形元素單擊鼠標右鍵在要選擇的對象上單擊鼠標右鍵，彈出可供多項選擇的快捷菜單單擊滾輪在物體上單擊滾輪，可將選中的點移到作圖區(qū)中心按下滾輪并拖動鼠標可移動草圖或物體按下滾輪和右鍵并劃動鼠標可旋轉(zhuǎn)視圖區(qū)中的物體按下滾輪單擊鼠標右鍵并前后移動鼠標可放大或縮小草圖或物體表1-1 各種按鍵的使用方法2．設(shè)計特征樹的操作

設(shè)計特征樹（簡稱特征樹）是用來記錄用戶創(chuàng)建物體的過程。特征樹以樹狀層次結(jié)構(gòu)顯示了二維圖形或三維物體從上向下的組織結(jié)構(gòu)。3．羅盤的操作

羅盤用于移動或旋轉(zhuǎn)物體以獲得最佳視角進而對物體進行編輯和修改。羅盤位于界面的右上角。羅盤中的字母X、Y和Z表示軸。Z軸是默認方向。Z軸上的點是自由旋轉(zhuǎn)手柄。XY平面上的紅色正方形是移動羅盤的手柄，將光標移至羅盤上的軸線、平面、圓弧和圓手柄上按下左鍵出現(xiàn)手形時拖動鼠標，界面中的物體就會沿著圖1-8所注明的對應(yīng)方向移動或轉(zhuǎn)動。拖動旋轉(zhuǎn)時，手形離紅色手柄近時旋轉(zhuǎn)速度快；離紅色手柄遠時，旋轉(zhuǎn)速度變慢。圖1-8羅盤的操作

將光標移至羅盤上的紅色手柄后按下左鍵出現(xiàn)

圖標時，拖動鼠標，可將羅盤拖到界面中的物體上，如圖1-9所示。羅盤呈高亮綠色時操作羅盤，再單擊更新命令圖標

，物體相對坐標系就會產(chǎn)生實際的相對位移。將羅盤移出物體釋放左鍵，羅盤會自動回到原位。圖1-9羅盤依附于物體4．工具欄的操作

啟動CATIA軟件后，只顯示如圖1-7所示的3排工具欄，其他工具欄都隱藏在界面右下角的位置。當(dāng)鼠標左鍵按住如圖1-10所示箭頭所指位置的灰色雙箭頭或灰杠時，就會拖出若干工具欄。當(dāng)此處沒有灰色雙箭頭或灰杠時，表示工具欄全部拖出。不需要的工具欄單擊其上的關(guān)閉按鈕

即可，需要的工具欄用左鍵按住灰杠拖至合適位置。要調(diào)出關(guān)閉的工具欄，可在任一工具欄上單擊鼠標右鍵，在彈出如圖1-11所示的快捷菜單上選擇需要的工具欄。圖1-10工具欄的隱藏處圖1-11工具欄快捷菜單

如果工具欄放置太亂，或無法找到需要的工具欄，可單擊“工具”下拉菜單，選擇圖1-12工具菜單中的“自定義”→在彈出如圖1-13所示的“自定義”對話框中選擇工具欄→標準→恢復(fù)位置→確定→關(guān)閉，即可恢復(fù)工具欄原始位置。圖1-12選擇自定義圖1-13“自定義”對話框中選擇恢復(fù)位置1.2.4定制工作臺設(shè)計環(huán)境

可根據(jù)設(shè)計要求對工作臺設(shè)計環(huán)境進行設(shè)置。

設(shè)計環(huán)境設(shè)置的操作如下：（1）單擊菜單欄“工具”→“選項”命令，彈出如圖1-14所示的“選項”對話框，在該對話框中的左側(cè)以樹狀結(jié)構(gòu)列出各項模塊。右側(cè)是所選模塊對應(yīng)的項目設(shè)置。圖1-14選項對話框中的項目和設(shè)置（2）單擊對話框中左側(cè)“常規(guī)”→“顯示”→選擇“性能”選項卡，就會顯示該選項卡下的設(shè)置，向右拉動3D精度和2D精度下比例處的滑塊，在界面中的3D物體和2D草圖的顯示精度就會降低。（3）如果選擇“可視化”選項卡，在“背景”窗口中選擇白色，則圖形工作區(qū)的背景就會變?yōu)榘咨?.2.5通用工具欄1．標準工具欄上的各命令的名稱圖1-15標準工具欄圖2．視圖工具欄上還包含兩個子工具欄：快速查看和視圖模式圖1-19視圖、快速查看、視圖模式工具欄3．圖形屬性工具欄

該工具欄中各窗口中的內(nèi)容和命令圖標的作用如圖1-28所示。通過該工具欄中各窗口的設(shè)置，可以改變圖形對象的顏色、透明度、線寬、線型、點的樣式、渲染方式等屬性。圖1-28圖形屬性工具欄

圖形屬性工具欄中的各項操作基本相同：先選擇對象，再在相應(yīng)窗口中進行設(shè)置。如果想改變物體的顏色，應(yīng)該在特征樹上選擇“零件幾何體”，如圖1-29所示，然后展開顏色窗口，選擇需要的顏色（紅色），則整個物體表面變成紅色。

圖1-29在特征樹上選擇如果想改變物體上某一部分表面的顏色，可用鼠標選擇這個表面（選擇圓柱頂面，），選擇顏色窗口中的綠色，則頂面變成綠色。也可在特征樹上選擇物體上某一部分立體，例如按下Ctrl鍵連選旋轉(zhuǎn)體2和鏡像1，再選擇窗口中的元素（藍色）則兩椎體變?yōu)樗{色，改變顏色屬性的物體如圖1-30所示。要改變整個物體的透明度，應(yīng)在特征樹上選擇“零件幾何體”，然后展開不透明度窗口，選擇25%，透明效果如圖1-31所示。在不透明度窗口中，100%為不透明，0%為全透明。

用格式刷改變對象屬性的操作：單擊格式刷，單擊要改變屬性的對象，再單擊源對象。圖1-30改變顏色屬性

圖1-31改變透明屬性第2章草圖編輯器工作臺

利用零件設(shè)計

工作臺中的“基于草圖特征”工具欄中的10類工具（見圖2-1）進行三維實體建模時，必須要在草圖編輯器

工作臺下，利用如圖2-2所示“輪廓”工具條中的8類工具繪制一個稱為二維草圖的平面圖形，并在同一工作臺中利用如圖2-3所示的“操作”和圖2-4所示“約束”等工具對所繪制的草圖進行編輯修改同時施以尺寸約束和幾何約束。圖2-1“基于草圖特征”工具條圖2-2“輪廓”工具條

將繪制好的二維草圖利用“退出”工作臺

按鈕切換到零件設(shè)計工作臺中，然后再可利用“拉伸”、“旋轉(zhuǎn)”等命令生成三維實體。圖2-3“操作”工具條圖2-4“約束”工具條2.1進入“草圖編輯器”工作臺

在零件設(shè)計工作臺中要進入“草圖編輯器”工作臺，必須先選定繪制草圖的工作面。草圖工作面可以在設(shè)計特征樹中單擊xy、yz、zx中的任一個坐標面作為工作面，也可以選擇已建實體上的某一平面或選擇創(chuàng)建好的參考面作為繪制草圖的工作面，如圖2-5所示。圖2-5草圖工作面的選擇

工作面選好后，單擊零件設(shè)計工作臺界面內(nèi)右上側(cè)的“草圖”工具按鈕

，即可進入到草圖編輯器工作臺繪制草圖，如圖2-6所示。單擊該按鈕圖2-6草圖編輯器工作臺

進入“草圖編輯器”工作臺有以下幾種方法。選定草圖工作面（也可以后選擇工作面），單擊菜單欄“開始”→“機械設(shè)計”/“草圖編輯器”命令，可進入草圖編輯器工作界面。在零件設(shè)計界面中，利用鼠標左鍵雙擊特征樹中的草圖圖標，也可進入草圖編輯器工作界面，編輯修改當(dāng)前的草圖。

在零件設(shè)計界面中，利用鼠標右鍵單擊結(jié)構(gòu)樹中的草圖圖標，在彈出的菜單中選擇“草圖對象”/“編輯”命令，也可編輯修改當(dāng)前的草圖。

CATIA軟件基于草圖的三維構(gòu)型設(shè)計流程如圖2-7所示。圖2-7基于草圖的三維設(shè)計流程2.2草圖的繪制2.2.1草圖工具欄

草圖工具欄是草圖編輯器工作臺中的一個重要工具欄，它提供了網(wǎng)格、點捕捉、構(gòu)造元素與標準元素、幾何約束、尺寸約束5種繪圖輔助工具（見圖2-8）。利用單擊各圖標，可以在激活和關(guān)閉之間切換，激活狀態(tài)為橘紅色。圖2-8草圖工具欄圖2-9標準元素（實線）和構(gòu)造元素（虛線）圖2-10幾何約束

激活幾何約束選項，可以利用已有圖形元素，快速地建立起如圖2-11所示的具有相切、平行、垂直、同心、相合等幾何約束關(guān)系的草圖輪廓。圖2-11建立幾何約束2.2.2輪廓工具欄

草圖編輯器工作臺有用于創(chuàng)建二維草圖的“輪廓”工具欄，它提供了包括繪制簡單的點、線及一些常見的平面圖形如圓、矩形、橢圓等工具，如圖2-13所示。圖2-13輪廓工具欄1．創(chuàng)建點

單擊“點”按鈕下的黑三角，展開點的工具欄，其上有通過單擊創(chuàng)建點、使用坐標創(chuàng)建點、等距點、相交點、投影點5種工具。各種點的創(chuàng)建步驟如圖2-14（a）～（e）所示。圖2-14創(chuàng)建點的方式2．創(chuàng)建軸線

繪制完草圖輪廓后，用該命令添加一條軸線，利用“旋轉(zhuǎn)”命令生成回轉(zhuǎn)體時，草圖自動以此線做軸線旋轉(zhuǎn)成回轉(zhuǎn)體，此操作過程如圖2-15中（1）、（2）、（3）、（4）所示。圖2-15軸線及其應(yīng)用3．創(chuàng)建直線

直線工具欄中有5種創(chuàng)建直線的工具。可根據(jù)需要選擇創(chuàng)建直線的方式用于草圖輪廓的繪制。各種直線的創(chuàng)建步驟按圖2-16順序操作。圖2-16創(chuàng)建直線的方式4．創(chuàng)建二次曲線

二次曲線工具欄中有創(chuàng)建橢圓、拋物線、雙曲線、二次曲線（最近的中點、兩個點、四個點、五個點）等工具。各種曲線的創(chuàng)建步驟按圖2-17順序操作。圖2-17二次曲線的創(chuàng)建5．創(chuàng)建樣條曲線

樣條曲線工具欄中有創(chuàng)建樣條曲線、連接曲線（用弧連接、用樣條曲線連接）等工具。樣條曲線的創(chuàng)建及連接步驟按圖2-18順序操作。圖2-18樣條曲線及連接曲線6．創(chuàng)建圓和圓弧

圓工具欄中有4種創(chuàng)建圓及3種創(chuàng)建圓弧的工具?？筛鶕?jù)需要選擇創(chuàng)建圓及圓弧的工具用于草圖輪廓的繪制。各種圓及圓弧的創(chuàng)建步驟按圖2-19順序操作。圖2-19圓及圓弧的創(chuàng)建7．創(chuàng)建預(yù)定義輪廓

預(yù)定義工具欄中提供有9種繪制常用平面圖形的工具。各種圖形的創(chuàng)建步驟按圖2-20順序操作。圖2-20預(yù)定義輪廓的繪制8．任意輪廓的繪制

繪制連續(xù)折線、直線與圓弧相切、直線與圓弧相交可按圖2-21順序操作。圖2-21三種輪廓模式

快速繪制直線與圓弧相切、圓弧與圓弧相切的操作步驟如圖2-22所示。圖2-22線與弧、弧與弧相切的操作技巧2.3選擇工具欄

“選擇”工具欄中的命令圖標如圖2-23所示，它總是處于激活狀態(tài)。展開后依次為幾何圖形上方的選擇框、矩形選擇框、相交矩形選擇框、多邊形選擇框、手繪的選擇框、矩形選擇框之外、相交矩形選擇框之外等7種選擇工具。圖2-23選擇工具2.4操作工具欄

“操作”工具欄提供了一組用于在已繪制的草圖輪廓的基礎(chǔ)上進行圓角、倒角、修剪、鏡像、投影等操作?！安僮鳌惫ぞ邫诟鞣N命令圖標如圖2-24所示。圖2-24操作工具欄2.4.1圓角

此命令可以使用不同的修剪模式在兩條直線、直線與圓弧、圓弧與圓弧之間創(chuàng)建圓角。2.4.2倒角

此命令可以在兩條線之間創(chuàng)建倒角。倒角的創(chuàng)建條件、過程及修剪模式與圓角相同，也可按圖2-28所示的過程創(chuàng)建等尺寸多倒角輪廓。圖2-28等半徑多圓角輪廓的創(chuàng)建過程

單擊“倒角”命令圖標時，草圖工具欄中顯示6種倒角修剪模式。當(dāng)選擇兩條倒角線后，會延伸出3種確定倒角大小的尺寸標注形式及數(shù)值框，如圖2-29所示。圖2-29倒角修剪模式及數(shù)值框

圖2-30為在“修剪所有元素”模式下的3種倒角定義方式。圖2-30倒角定義方式2.4.3重新限定

單擊“操作”工具條中修剪

按鈕右下角的黑三角會彈出“重新限定”子工具欄，如圖2-31所示。該工具欄內(nèi)提供了修剪、斷開、快速修剪、封閉、補充等功能。圖2-31重新限定工具欄2.4.4變換

在操作工具條上單擊“鏡像”按鈕右下角的黑色三角，會彈出“變換”子工具欄，如圖2-37所示。該工具欄上提供了鏡像、對稱、移動、旋轉(zhuǎn)、縮放、偏移等功能。圖2-37變換工具欄2.4.53D幾何圖形工具條

單擊“操作”工具條中“投影3D元素”圖標

右下角的黑三角，會彈出“3D幾何圖形”子工具欄。該工具欄提供了投影3D元素、與3D元素相交、投影3D輪廓邊線3個投射命令，如圖2-46所示。圖2-463D幾何圖形工具條2.5草圖的尺寸約束和幾何約束1．尺寸約束

尺寸約束是利用尺寸對圖形元素的大小和圖形元素之間的相對位置進行約束。

根據(jù)所注尺寸的作用，可將尺寸分為定形尺寸和定位尺寸。

標注定位尺寸的起點稱為尺寸基準。平面圖形中有上下、左右兩個方向，每個方向至少應(yīng)有一個基準，也可同時有幾個基準，其中一個基準稱為主要基準，其他基準稱為輔助基準。

在圖2-50（a）中，矩形的兩個定位尺寸是從主要基準（坐標原點）注出；圓心的兩個定位尺寸是從輔助基準（矩形的兩個邊線）注出。H軸和V軸是系統(tǒng)默認的兩個基準軸，兩軸交點為原點。畫圖時應(yīng)將圖形上的某個點與原點相合，這樣可省卻兩個定位尺寸，如圖2-50（b）所示。圖2-50尺寸約束與幾何約束2．幾何約束

幾何約束是利用圖形元素間的幾何關(guān)系對圖形元素的大小和相對位置進行約束。

平面圖形中的幾何約束有相合約束、水平約束、豎直約束、平行約束、垂直元素、相切約束、同心約束等。

在草圖工作臺中繪制的草圖除施加尺寸約束外，還應(yīng)添加必要的幾何約束。否則移動圖形元素時其形狀和位置都會發(fā)生變化。沒有添加幾何約束，移動頂點時矩形發(fā)生變化，如圖2-50（c）所示。圖2-50（d）除了施加尺寸約束外，又添加了水平和豎直兩種幾何約束，此時所繪草圖定形、定位。3．尺寸約束與幾何約束的關(guān)系

確定一個平面圖形中的形狀和位置的尺寸數(shù)量是一個定值，即尺寸數(shù)量不多不少。如果在注全尺寸的情況下，添加一個幾何約束則必須減掉一個尺寸約束。例如圖

2-51（a）中的四邊形的定形、定位尺寸共計8個。隨著幾何約束的添加，尺寸數(shù)量隨之減少。由圖2-51（b）、（c）、（d）、（e）、（f）可知尺寸約束與幾何約束之間具有關(guān)聯(lián)性，兩者密不可分。在對草圖進行約束時，應(yīng)對圖形元素之間的幾何關(guān)系進行分析，使尺寸約束與幾何約束的數(shù)量不多不少。少了稱為欠約束；多了稱為過約束，過約束的草圖不能直接生成立體。圖2-51尺寸約束與幾何約束的關(guān)系2.5.2約束的創(chuàng)建1．使用草圖工具創(chuàng)建幾何約束和尺寸約束圖2-52自動生成約束2．使用約束工具欄中的命令創(chuàng)建幾何約束和尺寸約束

約束工具欄中有7種創(chuàng)建尺寸約束和幾何約束的命令，如圖2-53所示。圖2-53約束工具欄

在創(chuàng)建對稱約束時，最后選擇的元素為對稱線。在創(chuàng)建等距點約束時，不在同一直線上的3個點被約束后，3個頂點連線為一等腰三角形。每種約束的含義如圖2-54所示。圖2-54約束定義對話框2.6草圖分析2.6.1草圖輪廓和約束狀態(tài)1．草圖輪廓

一個正確的草圖輪廓必須是首尾相接呈封閉狀態(tài)。同一草圖平面上有多個輪廓時，必須各自獨立封閉。斷開、相交、重合的草圖輪廓是不能直接生成三維立體。

各種草圖輪廓狀態(tài)如圖2-65所示。圖2-65正確草圖與錯誤草圖2．草圖約束狀態(tài)

一個正確的草圖輪廓需要施加幾何約束和尺寸約束確定它的大小和位置。約束草圖時在屏幕上有四種顯示狀態(tài)：欠約束，兩種約束不足。圖2-66（a）水平邊（或斜邊）缺尺寸約束，斜邊顯示為白色。全約束，兩種約束不多不少。圖2-66（b）水平邊添加尺寸約束，全部顯示為綠色。

過約束，兩種約束重復(fù)。圖2-66（c）斜邊添加尺寸約束，過約束處顯示為洋紅色。錯誤約束，約束之間有矛盾。圖2-66（d）兩斜邊尺寸均為40，底邊尺寸不應(yīng)大于80。此時底邊所注尺寸不論大于80多少，圖形大小不變，全部顯示為深紅色。圖2-66四種約束狀態(tài)2.6.2“草圖求解狀態(tài)”和“草圖分析”工具

當(dāng)基于一個草圖構(gòu)建其實體特征時，系統(tǒng)提示“更新診斷：草圖”或“特征定義錯誤”即不能構(gòu)建三維實體。原因是繪制的草圖有錯誤，存在的錯誤可能是：過分約束或不一致、草圖輪廓未封閉、草圖輪廓交叉、草圖輪廓重疊。這些錯誤有時很難找到，利用草圖編輯器工作臺中的“工具”→“2D分析工具”→“草圖求解狀態(tài)”和“草圖分析”兩個工具（見圖2-67）可以幫助查找和糾正存在的錯誤。圖2-67草圖分析工具2.6.3可視化工具條

可視化工具條中有10個命令用于當(dāng)前草圖與背景輪廓的顯示，有3個命令用于約束狀態(tài)的顯示，各命令的功能如圖2-79所示。圖2-79可視化工具條各命令的功能第3章草圖繪制實例3.1草圖繪制【實例3-1】抄畫如圖3-1所示圖形（此圖適于先畫輪廓后約束）。（1）根據(jù)所注尺寸，畫出大概輪廓，如圖3-2所示。圖3-1原圖圖3-2畫草圖輪廓（2）雙擊約束

圖標，按圖3-1中標注的尺寸連續(xù)注出所繪制輪廓的尺寸。修改尺寸時，雙擊尺寸，在彈出的對話框中填寫新值。例如雙擊尺寸170度，在約束定義對話框中填寫新值150deg，單擊“確定”按鈕或按Enter鍵，如圖3-3和圖3-4所示，按此過程修改其他尺寸。圖3-3雙擊尺寸圖3-4填寫新值【實例3-2】抄畫如圖3-5所示圖形（此圖適于邊畫輪廓邊施加約束）。圖3-5原圖與實體（1）單擊六邊形命令，將其中心置于原點，沿H軸拉出六邊形，單擊“約束”命令，注出構(gòu)造線圓直徑φ44，如圖3-6所示。（2）單擊“圓”命令，先畫出2個R22的圓；畫A圓時，捕捉切點B，完成A圓的繪制（不必再注出尺寸R44尺寸，否則會過約束）如圖3-7所示；雙擊快速修剪命令，完成修剪如圖3-8所示。圖3-6畫六邊形圖3-7畫圓圖3-8修剪（3）單擊“直線”命令，先將直線端點A置于圓弧上，畫至B點時與R14圓相切，注出尺寸22，如圖3-9所示。（4）單擊“鏡像”命令，完成直線的鏡像；單擊“圓角”命令，完成R22和R33兩個相切弧，如圖3-10所示。圖3-9畫直線圖3-10鏡像和圓角【實例3-3】抄畫如圖3-11所示圖形。圖3-11原圖與實體（1）單擊，從1點畫至2點時按下左鍵并劃動鼠標（見圖3-12），抬起左鍵，畫出2、3?。ㄒ妶D3-13）。圖3-12從1點畫至2點圖3-13畫出2、3?。?）畫至4點時按下左鍵并劃動鼠標（見圖3-14），抬起左鍵，畫出4、5?。ㄒ妶D3-15）；再次按下左鍵并劃動鼠標，抬起左鍵，畫出5、6相切弧（見圖3-16）。（3）畫至7點時按下左鍵并劃動鼠標（見圖3-17），抬起左鍵，畫出7、8弧（見圖3-18）；按下Ctrl鍵，選擇7、8弧的圓心和V軸，單擊，選擇“相合”約束。（4）選擇繪制完的輪廓，單擊“鏡像”命令，選擇V軸，完成外輪廓。圖3-14畫至4點時圖3-15畫出4、5弧圖3-16畫出5、6相切弧圖3-17畫至7點時圖3-18畫出7、8弧圖3-19完成外輪廓的尺寸標注（6）繪制內(nèi)輪廓時可邊畫邊添加尺寸約束。利用“弧”命令和“直線”命令，繪制R25和R70圓弧及與底邊平行且相距15mm的水平線（見圖3-20）。（7）雙擊圓角命令，完成4處R6圓角（見圖3-21）。圖3-20繪制R25和R70圓弧及水平線圖3-21完成4處R6圓角【實例3-4】抄畫如圖3-22所示圖形（此圖形可利用數(shù)值框輸入尺寸數(shù)值約束草圖輪廓）。（1）單擊圓命令，將光標置于原點處單擊左鍵。將光標置于數(shù)值框的R窗口按下左鍵，將其“刷藍”后，輸入半徑27并按Enter鍵，完成φ54圓的繪制，如圖3-23所示。（2）單擊圓柱形延長孔命令，將光標置于原點處單擊左鍵；刷藍半徑窗口，輸入半徑：10，按Enter鍵；刷藍起點，H窗口：輸入66，按Enter鍵；刷藍V窗口，輸入0，按Enter鍵；刷藍S窗口，輸入45，按Enter鍵，完成圓柱形延長孔的繪制，如圖3-24所示圖3-22原圖與實體圖3-23畫圓圖3-24畫圓柱形延長孔（3）單擊延長孔命令，刷藍半徑窗口，輸入半徑：12，按Enter鍵；刷藍第一中心，H窗口：輸入0，按Enter鍵；刷藍V窗口，輸入53，按Enter鍵；刷藍L窗口，輸入47，按Enter鍵；刷藍A窗口，輸入90，按Enter鍵，完成延長孔的繪制，如圖3-25所示。圖3-25畫延長孔（4）單擊弧命令，刷藍弧中心，H窗口：輸入66，按Enter鍵；刷藍V窗口，輸入0，按Enter鍵；刷藍R窗口，輸入19，按Enter鍵，刷藍A窗口，輸入0，按Enter鍵；注意：刷藍S窗口后，向下移動鼠標，觀察S窗口中圓弧定向角度為負值，輸入-180，按Enter鍵，完成R19圓弧的繪制。繪制R24圓弧時，向上移動鼠標，觀察S窗口中圓弧定向角度為正值，輸入180，按Enter鍵，完成R24圓弧的繪制，如圖3-26所示。圖3-26畫圓?。?）單擊弧命令，完成R44圓弧以及與R19相切的圓??；單擊直線命令，完成與R24弧相切的兩條直線，如圖3-27所示。（6）雙擊圓角命令，完成2處R13和1處R10連接弧，如圖3-28所示。圖3-27畫圓弧和直線圖3-28畫連接弧【實例3-5】抄畫如圖3-29所示圖形（利用圓、雙切線、旋轉(zhuǎn)、圓角、修剪繪制）。圖3-29原圖與實體（1）雙擊圓命令；將φ15和R15圓心置于原點畫出兩圓，將φ10和R10圓心置于H軸上再畫出兩圓。雙擊雙切線命令，連續(xù)單擊左右兩圓，完成上下兩條切線。雙擊約束命令，完成的尺寸約束如圖3-30所示。圖3-30相切與尺寸約束（2）旋轉(zhuǎn)復(fù)制。連選上下兩條切線和右側(cè)兩個圓，單擊旋轉(zhuǎn)命令，單擊旋轉(zhuǎn)中心（φ15圓心）如圖3-31所示。在彈出的旋轉(zhuǎn)定義對話框的實例窗口：輸入1。選擇復(fù)制模式和約束守恒。在角度值窗口中輸入80，如圖3-32所示。單擊“確定”按鈕，完成的旋轉(zhuǎn)復(fù)制如圖3-33所示。圖3-31選擇中心圖3-32旋轉(zhuǎn)定義對話框圖3-33旋轉(zhuǎn)復(fù)制（3）旋轉(zhuǎn)復(fù)制后的約束。單擊直線命令，連接上下兩圓的圓心并將此線變?yōu)闃?gòu)造線，注出構(gòu)造線的長度尺寸50和與H軸的角度尺寸80。分別選擇旋轉(zhuǎn)后的兩條直線和φ30圓，單擊，選擇，完成的尺寸約束和幾何約束如圖3-34所示。（4）單擊圓角命令，完成R8圓角。單擊修剪命令。剪掉多余線，完成的圖形如圖3-35所示。圖3-34旋轉(zhuǎn)復(fù)制后的約束圖3-35完成的圖形【實例3-6】抄畫如圖3-36所示圖形（利用圓、旋轉(zhuǎn)、修剪、圓角繪制）。圖3-36原圖形和實體（1）雙擊圓命令。將圓心置于原點，畫出φ90、φ160、φ165三個圓并將φ165圓變?yōu)闃?gòu)造線。將圓心置于V軸與φ165圓相交處，畫出φ17和R16兩個圓，如圖3-37所示。（2）連選φ17和R16兩個圓，單擊旋轉(zhuǎn)命令；單擊旋轉(zhuǎn)中心（坐標原點），在彈出的旋轉(zhuǎn)定義對話框的實例窗口中輸入5。選擇復(fù)制模式和約束守恒，在角度值窗口中輸入60，單擊“確定”按鈕，完成的旋轉(zhuǎn)復(fù)制，如圖3-38所示。圖3-37畫給定的5個圓圖3-38完成旋轉(zhuǎn)復(fù)制（3）單擊可視化工具欄中的尺寸約束命令（不顯示尺寸，便于修剪）。雙擊修剪命令，剪掉φ160圓與R16圓相交的圓弧后，框選全部圖形，如圖3-39所示。單擊圓角命令，在圓角半徑的數(shù)值框中輸入：5，按Enter鍵，一次完成12處R5的圓角，如圖3-40所示。圖3-39修剪后框選圖形圖3-40一次完成12處圓角【實例3-7】抄畫如圖3-41所示圖形（利用居中矩形、圓角、圓、鏡像、鑰匙孔輪廓繪制）。圖3-41原圖形和實體

具體畫圖步驟如下：（1）單擊居中矩形命令。將光標置于坐標原點單擊左鍵，拉出矩形，標注尺寸120、70，框選矩形，如圖3-42所示。單擊圓角命令，在圓角半徑數(shù)值框中輸入：5，按Enter鍵，一次完成4處R5的圓角，如圖3-43所示。（2）單擊圓命令，繪制φ12圓。單擊鏡像命令，選擇V軸，完成一個圓的鏡像復(fù)制。連選兩個圓，單擊鏡像命令，選擇H軸，完成兩個圓的鏡像復(fù)制。標注4個圓的定位尺寸96、46，如圖3-44所示。圖3-42框選矩形圖3-43完成四處圓角（3）單擊鑰匙孔輪廓命令。將光標置于原點，單擊鼠標左鍵確定大圓弧圓心，向右移動鼠標單擊左鍵，確定小圓弧圓心。向上移動鼠標單擊左鍵，畫出小圓弧。向左移動鼠標單擊左鍵，畫出鑰匙孔輪廓。注出R18、R6和兩圓心之間的距離紅，完成的圖形如圖3-45所示。圖3-44兩次鏡像四個圓圖3-45完成鑰匙孔輪廓3.2實戰(zhàn)練習(xí)練習(xí)題1：選擇ZX坐標面繪制圖3-46所示圖形。圖3-46原圖形和實體練習(xí)題2：選擇ZX坐標面繪制如圖3-47所示圖形。圖3-47原圖形和實體練習(xí)題3：選擇XY坐標面繪制如圖3-48所示圖形。圖3-48原圖形和實體練習(xí)題4：選擇XZ坐標面繪制如圖3-51所示圖形。圖3-51原圖形和實體練習(xí)題5：選擇XZ坐標面繪制圖3-56所示圖形。圖3-56原圖形和實體第4章參考元素與基于草圖的特征4.1參考元素在構(gòu)建物體上的一些特征時，僅靠三個坐標面和物體的表面已無法滿足構(gòu)建需求，因此要經(jīng)常用到一些參考元素：點、線、面來確定草圖的位置以及特征生成的方向。CATIAV5零件設(shè)計工作臺中提供的三種創(chuàng)建參考元素的命令在如圖4-1所示的參考元素工具欄中。圖4-1參考元素工具欄4.1.1創(chuàng)建參考點

單擊如圖4-1所示的參考元素工具條中的“點”命令圖標

，彈出如圖4-2所示點定義對話框，展開點類型窗口，可看到有七種創(chuàng)建點的方式：坐標定義點、曲線上的點、平面上的點、曲面上的點、圓心或球心點、曲線的切點、兩點之間創(chuàng)建點。圖4-2點定義對話框1．坐標創(chuàng)建點圖4-3絕對坐標系下的點圖4-4相對坐標系下的點2．在曲線上（直線、圓?。﹦?chuàng)建點圖4-5點類型：曲線上圖4-6曲線上創(chuàng)建點3．在平面上創(chuàng)建點圖4-7平面上的點圖4-8絕對坐標系下的點圖4-9相對坐標系下的點4．在曲面上創(chuàng)建點圖4-10曲面上的點圖4-11在曲面上創(chuàng)建點5．創(chuàng)建圓心點/球心點圖4-12圓/球面/橢圓中心圖4-13選擇圓圖4-14創(chuàng)建一個圓心點6．在曲線上的切線上創(chuàng)建切點圖4-15定義在曲線上的切點對話框圖4-16創(chuàng)建曲線上的切點7．在兩點間創(chuàng)建點圖4-17定義在兩點間的點對話框圖4-18在兩點間創(chuàng)建一個點4.1.2創(chuàng)建參考線

單擊如圖4-1所示的參考元素工具條中的“直線”命令圖標

，彈出如圖4-19所示直線定義對話框，展開線型窗口，可看到有六種創(chuàng)建直線的方式：點-點、點-方向、曲線的角度/法線、曲線的切線、曲線的法線、角平分線。圖4-19直線定義對話框1．創(chuàng)建點-點線型圖4-20在兩點間創(chuàng)建參考線2．創(chuàng)建點-方向線型圖4-21在兩點間創(chuàng)建參考線圖4-22點-方向型參考線3．創(chuàng)建曲線的角度/法線線型（與曲線呈一定角度或垂直）圖4-23在兩點間創(chuàng)建參考線圖4-24點-方向型參考線4．創(chuàng)建曲線的切線線型圖4-25曲線的切線圖4-26點在曲線上的切線

雙切線適用于參考點創(chuàng)建于曲線之外。如果順次單擊曲線、參考點，則生成的切線如圖4-27所示。如果將類型窗口中的單切線切換為雙切線，就會出現(xiàn)如圖4-28所示的藍色和橘黃色兩條切線，選中一條后（被選中的呈橘黃色）單擊“確定”按鈕，完成需要的與曲線相切的參考線，如圖4-29所示。如果出現(xiàn)多條切線時，可單擊“下一個解法”按鈕，確定需要的一條參考線。圖4-27點在曲線之外圖4-28雙切線圖4-29確定一條曲線5．創(chuàng)建曲面的法線線型圖4-30曲面外的點創(chuàng)建法線圖4-31曲面上的點創(chuàng)建法線圖4-32反轉(zhuǎn)方向的法線6．創(chuàng)建角平分線線型圖4-33類型：角分線圖4-34待選的雙角分線圖4-35選定的角分線4.1.3創(chuàng)建參考平面

單擊如圖4-1所示的參考元素工具條中的“平面”命令圖標

，彈出如圖4-36所示的“平面定義”對話框，展開平面類型窗口，可看到有11種創(chuàng)建平面的方式。圖4-36平面定義對話框1．創(chuàng)建偏移平面圖4-37平面定義對話框圖4-38偏移的平面圖4-39偏移的平面

若要創(chuàng)建更多的偏移平面，單擊“確定之后重復(fù)對象”復(fù)選框后再單擊“確定”按鈕，如圖4-40所示，結(jié)束平面創(chuàng)建的同時彈出如圖4-41所示的“對象復(fù)制”對話框。在實例窗口中輸入要生成平面的個數(shù)（2個），單擊“確定”按鈕，生成結(jié)果如圖4-41所示。圖4-40選擇復(fù)選框單擊“確定”按鈕圖4-41重復(fù)對象對話框及結(jié)果2．創(chuàng)建平行通過點的平面圖4-42選擇平行通過點圖4-43生成平行通過點的平面3．創(chuàng)建與平面呈一定角度或垂直的平面圖4-44選擇與平面呈一定角度或垂直圖4-45生成60°角的平面圖4-46生成90°角的平面4．創(chuàng)建通過三個點的平面圖4-47選擇通過3個點圖4-48過3個點的平面5．創(chuàng)建通過兩條直線的平面圖4-49選擇通過兩條直線圖4-50異面直線確定的平面6．創(chuàng)建通過點和直線的平面圖4-51選擇通過點和直線圖4-52點和直線確定的平面7．創(chuàng)建通過平面曲線的平面圖4-53選擇通過平面曲線圖4-54與平面曲線共面的平面8．創(chuàng)建曲線的法線平面圖4-55選擇通過平面曲線圖4-56與平面曲線共面的平面9．創(chuàng)建曲面的切線平面圖4-57選擇通過平面曲線圖4-58與平面曲線共面的平面4.2基于草圖特征

特征是構(gòu)成物體的基本單元，CATIAV5中所有物體都是由各種實體特征組合而成。基于草圖的特征是根據(jù)在草圖編輯器工作臺中創(chuàng)建的草圖而生成實體特征。這種特征是最基本的特征。其他各種類型的特征都是在基于草圖的特征基礎(chǔ)上進行相應(yīng)操作得到的。

基于草圖的特征工具欄中的15個命令圖標，如圖4-59所示。這些命令還可以通過單擊下拉菜單“插入”→“基于草圖的特征”調(diào)出這些命令，如圖4-60所示。圖4-59基于草圖的特征工具欄圖4-60下拉菜單調(diào)出15個命令

當(dāng)首次進入零件設(shè)計工作臺時，只有凸臺（添料拉伸）、旋轉(zhuǎn)體、肋（掃掠）、實體混合、加強肋、多截面實體（放樣）5個命令處于激活狀態(tài)并高亮顯示，說明應(yīng)首先利用這5個命令生成三維實體，在此基礎(chǔ)上使用凹槽（除料拉伸）、旋轉(zhuǎn)槽（除料旋轉(zhuǎn)）、孔、開槽（除料掃掠）、已移除的多截面實體（除料放樣）等命令修改三維實體。4.2.1拉伸構(gòu)型

拉伸構(gòu)型有兩種方式：以添料方式拉伸成凸臺；以除料方式拉伸成凹槽。

兩種拉伸操作的步驟完全相同，執(zhí)行兩個命令時彈出的對話框中的內(nèi)容和設(shè)置也完全相同。例如展開對話框中的類型窗口，5種類型完全相同。如果在對話框中的草圖窗口中單擊右鍵都會彈出相同的快捷菜單，單擊草圖窗口右側(cè)的圖標

，都會返回到草圖編輯器工作臺中對當(dāng)前的草圖進行編輯修改。

所不同的是，添料拉伸的尺寸叫做長度尺寸；除料拉伸的尺寸叫做深度尺寸。圖4-61、圖4-62分別為定義凸臺和定義凹槽對話框。圖4-61定義凸臺對話框圖4-62定義凹槽對話框及窗口右鍵菜單1．添料拉伸

添料拉伸可生成3種凸臺：凸臺、拔模圓角凸臺和多層凸臺。（1）凸臺命令的操作。

圖4-61所示的定義凸臺對話框。在該對話框中，默認的拉伸類型為“尺寸”。也可切換到“直到下一個”、“直到最后”、“直到平面”、“直到曲面”等類型執(zhí)行拉伸操作。

尺寸類型下的拉伸有：單向拉伸、對稱（鏡像）拉伸和不對稱拉伸。圖4-63單向拉伸圖4-64反轉(zhuǎn)方向圖4-65對稱拉伸圖4-66定義凸臺兩個限制對話框圖4-67不對稱拉伸圖4-68開放輪廓生成實體的操作步驟圖4-69定向拉伸的操作圖4-70展開類型窗口（2）拔模圓角凸臺命令的操作。

在進行零件設(shè)計，特別是需要經(jīng)過鑄造、鍛造、注塑等工藝成形的零件時，必須設(shè)置拔模角度（起模斜度）、鑄造圓角。在CATIAV5中，利用拔模圓角凸臺命令，可方便地為這類零件設(shè)置并添加拔模角度和鑄造圓角。

圖4-78演示了在第1個凸臺的基礎(chǔ)上，繪制草圖輪廓后，利用拔模圓角凸臺命令生成拔模角度7°、鑄造圓角均為5mm、拉伸長度為50mm的第2個凸臺的操作過程。圖4-78拔模圓角凸臺命令的操作（3）多層凸臺命令的操作。

用多層凸臺命令可以把一個草圖中的多個獨立的封閉輪廓分別拉伸不同的高度。這樣就可以一次完成多個輪廓的拉伸操作。圖4-79演示了利用多層凸臺命令生成實體的操作過程。圖4-79多層凸臺命令的操作

需要說明的是，草圖中每個獨立輪廓在對話框中叫做拉伸域。本例中的草圖有三個封閉輪廓，因此對話框中有三個拉伸域。在對話框中選中一個拉伸域，則在圖形區(qū)對應(yīng)的輪廓就呈藍色，未選的拉伸域呈綠色。操作時，先選擇一個拉伸域，再輸入其拉伸的長度。外輪廓的拉伸長度大于內(nèi)輪廓的拉伸長度時，則內(nèi)輪廓生成的是凹槽。內(nèi)輪廓拉伸長度為0時，則生成為通孔，如圖4-80所示。圖4-80內(nèi)輪廓拉伸為02．除料拉伸（也叫切割）

除料拉伸可切出3種凹槽：凹槽、拔模圓角凹槽和多層凹槽。（1）凹槽命令的操作。圖4-81演示了在圓柱頂面切割六邊形凹槽的操作過程，其中對話框中顯示切割類型為尺寸、切割深度為8mm。如果單擊

按鈕，則向外切割，如圖4-82所示。選擇鏡像范圍和單擊反轉(zhuǎn)方向則對此類切割沒有實際意義。圖4-81凹槽命令的操作圖4-82反轉(zhuǎn)邊挖切

選擇目標面進行除料拉伸的操作如圖4-83所示。對于目標面是曲面時，如圖4-84中的草圖進行除料拉伸到豎直圓柱內(nèi)表面時，可選擇直到下一個或直到曲面（選擇直到曲面，需要先單擊圓柱內(nèi)表面），如圖4-85所示。圖4-83選擇目標面切槽圖4-84構(gòu)建實體和草圖圖4-85直到下一個或直到內(nèi)表面

若要除料拉伸至豎直圓柱外表面時，可選擇直到最后或直到曲面（選擇直到曲面，需要先單擊圓柱外表面），如圖4-86所示。圖4-86直到最后或直到外表面（2）拔模圓角凹槽命令的操作。

拔模圓角凹槽與拔模圓角凸臺的設(shè)置和操作過程完全相同，只不過一個是減料拔模，一個是添料拔模。利用拔模圓角凹槽命令的功能，構(gòu)建由鑄造成型的箱體類零件的內(nèi)腔時非常方便。圖4-92不對稱切割的設(shè)置（3）多層凹槽命令的操作。

應(yīng)用多層凹槽命令時，必須在已有實體的表面上繪制草圖。在此基礎(chǔ)上利用多層凹槽命令可以把一個草圖中的多個獨立的封閉輪廓分別挖切不同的深度。該命令的操作與多層凸臺的操作相同。圖4-94演示了利用多層凹槽命令生成實體的操作過程。圖4-94多層凹槽的設(shè)置與操作

應(yīng)用多層凹槽命令時，所繪草圖可以是連續(xù)的線框內(nèi)套線框，如圖4-95中的上圖所示，拉伸域數(shù)值不同，生成的實體效果也不同，如圖4-95中的下圖所示。

由多層凹槽和多層凸臺的操作可看出，在二維視圖中，線框內(nèi)套線框?qū)?yīng)到所生成的實體上總會形成具有多個凸凹關(guān)系的子實體。圖4-95內(nèi)輪廓拉伸為03．添料拉伸與除料拉伸的綜合應(yīng)用【例4-1】根據(jù)圖4-96的二維視圖構(gòu)建其三維實體。

由給出的主、俯視圖可看出，該實體共有三個特征構(gòu)成：帶有4個φ15mm孔、φ100mm的圓盤；直徑30mm與水平面成45°角的圓柱以及與該圓柱同軸且直徑為20mm的通孔。由以上分析可知，生成3個特征就需要在相應(yīng)平面上繪制3次草圖。直徑100mm圓盤的草圖應(yīng)在xy坐標面繪制，其上4個φ15的圓應(yīng)利用變換工具欄中的旋轉(zhuǎn)命令復(fù)制完成；φ30mm圓柱和φ20mm的通孔的草圖應(yīng)在與xy坐標面成45°角的輔助平面上繪制。具體步驟如下。圖4-96實體的二維視圖（1）選擇xy平面繪制圓盤的草圖并創(chuàng)建實體，如圖4-97所示。圖4-97創(chuàng)建圓盤的操作步驟（2）建立參考平面繪制斜置圓柱及圓孔的草圖并創(chuàng)建實體，如圖4-98所示。圖4-98創(chuàng)建斜置圓柱和圓孔的操作步驟4.2.2旋轉(zhuǎn)構(gòu)型

旋轉(zhuǎn)構(gòu)型有兩種方式：以添料方式旋轉(zhuǎn)成旋轉(zhuǎn)體和以除料方式旋轉(zhuǎn)成旋轉(zhuǎn)槽。兩種旋轉(zhuǎn)的操作步驟完全相同，執(zhí)行兩個命令時彈出的對話框中的內(nèi)容和設(shè)置也完全相同。所不同的是，一個對話框叫做定義旋轉(zhuǎn)體，一個叫做定義旋轉(zhuǎn)槽。1．旋轉(zhuǎn)體命令的操作

旋轉(zhuǎn)體命令的操作步驟如圖4-99所示。圖4-99旋轉(zhuǎn)體命令的操作步驟

圖4-99中定義旋轉(zhuǎn)體對話框限制區(qū)內(nèi)的兩個默認角度為360°、0°。根據(jù)需要可改變兩個角度值，例如重新輸入的角度值為0°、270°，單擊“確定”按鈕后生成的實體如圖4-99右上圖所示。旋轉(zhuǎn)體命令的操作比較簡單，但設(shè)定軸線有以下幾種方式：

草圖不封閉，但首尾兩點都在軸線上，可以生成旋轉(zhuǎn)體，如圖4-100所示；草圖封閉，軸線為草圖中的直線，可以生成旋轉(zhuǎn)體，如圖4-101所示；草圖封閉，軸線與草圖設(shè)定有距離，可以生成有內(nèi)外表面的旋轉(zhuǎn)體，如圖4-102所示。

首尾兩點不在軸線上、輪廓線不封閉、軸線與輪廓線相交等都不會生成回轉(zhuǎn)體。圖4-100坐標軸為軸線圖4-101輪廓線為軸線圖4-102用軸線命令繪制軸線

圖4-99所示為由草圖生成回轉(zhuǎn)體的操作過程。如果繪制完草圖后，利用輪廓工具欄中軸線命令，將選定的直線變換為軸線，當(dāng)回到零件設(shè)計工作臺中單擊旋轉(zhuǎn)體命令后，無需再選擇軸線，草圖自動繞著變換后的軸線旋轉(zhuǎn)成回轉(zhuǎn)體。具體操作如圖4-103所示。圖4-103修改軸線的操作2．旋轉(zhuǎn)槽命令的操作

執(zhí)行旋轉(zhuǎn)槽命令時，必須是在實體的基礎(chǔ)上，通過旋轉(zhuǎn)草圖，去除實體上的材料，形成新的實體。旋轉(zhuǎn)槽和旋轉(zhuǎn)體的操作相同，指定軸和修改軸的操作也完全相同，兩個限制角度也可根據(jù)需要進行設(shè)置。創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)槽的具體步驟如圖4-104所示。圖4-104旋轉(zhuǎn)切槽的操作3．旋轉(zhuǎn)體命令與旋轉(zhuǎn)槽命令的綜合應(yīng)用【例4-2】根據(jù)圖4-105的二維視圖構(gòu)建其三維實體。

由給出的主視圖及所注尺寸可看出，該實體屬于旋轉(zhuǎn)體，其上共有3個特征構(gòu)成：主特征是一個由內(nèi)外表面構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)體，其他兩個子特征是旋轉(zhuǎn)槽。主特征的草圖輪廓按給出的視圖是畫出剖面線的斷面輪廓。φ12×90°錐坑的草圖輪廓是一個直角三角形，它們的草圖應(yīng)選擇在zx坐標面上繪制。5個R3旋轉(zhuǎn)槽的草圖應(yīng)選擇在xy坐標面上繪制，并利用變換工具欄中的平移命令復(fù)制，如圖4-106所示。構(gòu)建后的三維實體的特征樹如圖4-107所示。圖4-105旋轉(zhuǎn)切槽的操作圖4-106三個特征的草圖輪廓圖4-107特征樹4.2.3掃略構(gòu)型

掃略構(gòu)型有兩種方式：以添料方式掃略成肋體和以除料方式掃略成肋槽。兩種掃略的操作步驟完全相同，執(zhí)行兩個命令時彈出的對話框中的內(nèi)容和設(shè)置也完全相同。

掃略和拉伸的構(gòu)型原理相同，拉伸構(gòu)型是草圖沿著指定的直線方向掃略成柱體。而掃略構(gòu)型是草圖以平面曲線或空間曲線作為路徑掃略成肋或肋槽。路徑在這里被稱為中心曲線，它可以開放也可以閉合。掃略構(gòu)型時，輪廓草圖和中心曲線不能在同一個平面上繪制。1．肋命令的操作

肋命令的操作步驟如圖4-111所示。

定義肋對話框中的控制輪廓有3種方式。保持角度：草圖輪廓平面與中心曲線的切線之間始終保持初始位置時的角度，如圖4-111所示。圖4-111肋的構(gòu)建步驟拔模方向，也叫導(dǎo)引方向：輪廓平面在掃略過程中輪廓的法線方向始終與指定的導(dǎo)引方向一致。導(dǎo)引方向可以選擇實體上的棱線、也可以選擇一個平面。如果選擇平面，則方向由該面的法線方向確定。參考曲面：輪廓平面與參考曲面之間的角度保持不變。2．開槽命令的操作

執(zhí)行開槽命令時，必須在已有實體的基礎(chǔ)上，用掃略的方法去除實體上的材料而生成新實體。開槽與肋的操作相同，中心曲線的輪廓可以是開放的，也可以是閉合的，但草圖輪廓必須閉合。如果利用實體上的輪廓線作為中心曲線則應(yīng)利用投影3D元素命令將其重新生成獨立的輪廓線。圖4-113所示新實體就是利用圖4-112所示的原實體的上表面的外輪廓作為中心曲線掃略而成。圖4-114所示為具體的操作步驟。圖4-112原實體圖4-113新實體圖4-114開槽的操作過程3．利用空間曲線（螺旋線）作為路徑創(chuàng)建彈簧和螺桿【例4-3】利用肋命令創(chuàng)建彈簧。①創(chuàng)建螺旋線的步驟。單擊開始→機械設(shè)計→

，進入到線框和曲面設(shè)計工作臺中。圖4-115單擊“螺旋線”命令圖標②創(chuàng)建草圖生成彈簧的步驟。

單擊開始→機械設(shè)計→零件設(shè)計，回到零件設(shè)計工作臺中。圖4-118生成螺旋線圖4-119繪制小圓圖4-120生成彈簧【例4-4】利用開槽命令創(chuàng)建螺桿。①首先創(chuàng)建一個圓柱體：選擇繪制直徑50mm的圓，利用命令拉伸長度100mm的圓柱，如圖4-121所示。②在圓柱的下表面創(chuàng)建螺旋線的起始點和螺旋線。單擊“開始”

→機械設(shè)計→

，進入到線框和曲面設(shè)計工作臺，對螺旋線各參數(shù)的設(shè)置過程與創(chuàng)建彈簧時完全一樣。③繪制輪廓草圖并生成螺桿。單擊“開始”→機械設(shè)計→零件設(shè)計，回到零件設(shè)計工作臺中。圖4-121創(chuàng)建圓柱圖4-122創(chuàng)建螺旋線圖4-123繪制矩形草圖圖4-124輪廓控制圖4-125除料掃略圖4-126創(chuàng)建螺桿4.2.4放樣構(gòu)型

放樣構(gòu)型也有兩種方式：以添料方式放樣成多截面實體和以除料方式移除掉放樣形成的多截面實體。兩種放樣的操作步驟完全相同。放樣體也叫做變截面實體，它的構(gòu)型原理就是在兩個或多個截面間沿著脊線或引導(dǎo)線掃略成形。如果沒有脊線或?qū)б€，系統(tǒng)會使用一條默認的脊線。截面的草圖可以在坐標面、參考平面以及實體上的平面繪制。1．多截面實體命令

多截面實體放樣的四種形式：耦合、引導(dǎo)線、脊線和重新限定，分別在4個選項卡中。2．已移除的多截面實體命令的操作

該命令的功能是以除料方式進行放樣，所以它必須是在已建實體上進行操作，其操作過程與上述添料放樣完全相同。3．放樣應(yīng)用實例【例4-5】創(chuàng)建圖4-137所示吊鉤。圖4-134繪制截面輪廓圖4-135調(diào)整閉合方向圖4-136完成除料放樣4.2.5在實體上創(chuàng)建孔

孔是機械零件上的常見結(jié)構(gòu)，根據(jù)其作用不同加工有：盲孔、通孔、螺紋孔及各種沉孔?？资怯萌コ牧戏椒ǐ@得的結(jié)構(gòu)特征，所以只有創(chuàng)建實體后，孔命令才能被激活。孔的創(chuàng)建分兩步，一個是孔特征參數(shù)的設(shè)置，另一個是孔在實體上的定位。1．孔命令的操作

利用孔命令創(chuàng)建孔無需畫草圖，可在三維實體的平面或曲面上直接打孔。具體操作如下：

先按圖4-152所示二維視圖創(chuàng)建如圖4-153所示的實體。圖4-152二維視圖圖4-153創(chuàng)建實體【例4-6】創(chuàng)建實體上右側(cè)通孔。圖4-154單擊上表面圖4-155孔定義對話框圖4-156標注圓心定位尺寸圖4-157創(chuàng)建的通孔【例4-7】創(chuàng)建實體上左側(cè)盲孔。

當(dāng)所創(chuàng)建孔的軸線與實體上的柱面軸線同軸時，可不用草圖定位，根據(jù)以下操作，可直接定位。由圖4-152俯視圖可看出，左側(cè)盲孔的軸線與R12四分之一柱面同軸，可利用下述規(guī)則直接確定孔的位置。具體操作如下。①選擇圖4-158實體上手指處的圓?。ㄟx中后顯示為紅色），單擊“孔”命令圖標，單擊實體的上表面，則孔軸線與柱面軸線自動同軸約束，如圖4-159所示。并同時彈出定義孔對話框，如圖4-160所示。②在圖4-160所示對話框中的設(shè)置。展開延伸下的窗口，盲孔；直徑10；深度18。展開底部下的窗口，選擇V形底。角度默認：120°。單擊“確定”按鈕，完成實體上盲孔的創(chuàng)建。圖4-158選擇圓弧圖4-159單擊上表面圖4-160定義孔對話框的設(shè)置2．定義孔對話框中的內(nèi)容

定義孔對話框中有三個選項卡，分別是延伸、類型和螺紋定義。3．孔命令的綜合應(yīng)用

根據(jù)圖4-164圓菱臺和圖4-165螺母的二維視圖創(chuàng)建其三維實體。圖4-164圓菱臺的視圖圖4-165螺母的視圖【例4-8】創(chuàng)建圓菱臺三維實體。

根據(jù)給出的視圖，以zx坐標面為參考面創(chuàng)建一個與其平行且相距34mm的平行平面，將主視圖的內(nèi)外輪廓作為草圖繪制在zx坐標面和平行平面上，利用放樣命令生成實體，在此基礎(chǔ)上利用孔命令創(chuàng)建兩個M8的螺紋孔和倒鉆孔，具體步驟如圖4-166和圖4-167所示。圖4-166螺紋孔的創(chuàng)建步驟圖4-167倒鉆孔的創(chuàng)建步驟【例4-9】創(chuàng)建螺母三維實體。

根據(jù)給出的視圖，利用六邊形命令在xy坐標面上繪制草圖。利用凸臺命令，對稱拉伸成六棱柱；在此基礎(chǔ)上選擇zx坐標面繪制六棱柱下部旋轉(zhuǎn)槽的草圖。上部草圖利用H軸鏡像復(fù)制；利用旋轉(zhuǎn)槽命令切出倒角后再生成螺紋孔，具體步驟如圖4-168所示。圖4-168螺母的創(chuàng)建步驟4.2.6在實體上創(chuàng)建加強肋

加強肋可以提高零件局部結(jié)構(gòu)的剛度和強度，是叉架類、箱體類零件上的常見結(jié)構(gòu)。CATIA中定義的加強肋特征，只能在已有實體的基礎(chǔ)上創(chuàng)建，并只能使用開放輪廓。開放輪廓的兩端延長時必須與已創(chuàng)建的實體相交，否則無法生成加強肋。在繪制加強肋的草圖輪廓后，單擊“基于草圖的特征”工具欄中的“實體混合”按鈕下的三角按鈕，展開“實體混合”子工具欄單擊其中的“加強肋”命令圖標，在彈出的“定義加強肋”對話框中進行相應(yīng)設(shè)置后，單擊“確定”按鈕，即可創(chuàng)建加強肋。1．加強肋命令的操作【例4-10】加強肋的操作。（a）（b）（c）（d）（e）圖4-169加強肋的創(chuàng)建步驟2．定義加強肋對話框中各選項的含義圖4-170定義加強肋對話框圖4-171單方向創(chuàng)建加強肋的操作4.2.7利用實體混合命令創(chuàng)建實體

實體混合通常是指在互相垂直的兩個平面上分別繪制出所要創(chuàng)建實體的兩個方向的特征輪廓，然后將兩個草圖分別沿著草圖平面的法線方向拉伸，得到它們相交部分而形成的實體特征。這個命令實際上是由凸臺命令和凹槽命令復(fù)合而成?！纠?-11】根據(jù)圖4-172中右側(cè)的三維視圖，利用實體混合命令創(chuàng)建三維立體。圖4-172實體混合命令的操作步驟【例4-12】實體混合命令與加強肋命令的綜合應(yīng)用。

根據(jù)如圖4-173所示實體的二維視圖創(chuàng)建其三維實體。圖4-173二維視圖（1）混合體的創(chuàng)建步驟：根據(jù)二維視圖與坐標面的對應(yīng)關(guān)系，選擇zx坐標面按尺寸繪制草圖1。選擇xy坐標面按尺寸繪制草圖2，如圖4-175所示。然后按圖4-172實體混合操作步驟創(chuàng)建混合體，如圖4-176所示。圖4-174特征輪廓圖4-175繪制草圖圖4-176創(chuàng)建混合體（2）肋板的創(chuàng)建步驟：選擇混合體后表面，如圖4-177所示。圖4-177選擇工作面圖4-178繪制直線圖4-179選擇兩點圖4-180選擇相合圖4-181約束直線圖4-182創(chuàng)建肋板圖4-183選擇對稱平面圖4-184完成鏡像復(fù)制圖4-185完成實體創(chuàng)建4.2.8三維實體創(chuàng)建的過程分析

利用CATIAV5軟件創(chuàng)建三維實體的過程都記錄在設(shè)計特征樹上，例如圖4-186所示的設(shè)計特征樹記錄的就是圖4-187所示實體創(chuàng)建過程。圖4-186設(shè)計特征樹圖4-187三維實體第5章二維視圖與三維立體轉(zhuǎn)換5.1三維立體的二維表達根據(jù)二維草圖，利用“基于草圖特征”工具欄中的拉伸命令可以生成單一柱體（單一輪廓拉伸）、復(fù)合柱體（重合輪廓拉伸）如圖5-1和圖5-2所示。利用旋轉(zhuǎn)命令可以生成單一回轉(zhuǎn)體（單一回轉(zhuǎn)面）、復(fù)合回轉(zhuǎn)體（多種回轉(zhuǎn)面）如圖5-3和圖5-4所示。利用掃略命令可以生成掃略體，如圖5-5所示。利用實體混合命令可以生成混合體，如圖5-6所示。利用多截面實體（放樣）命令可以生成放樣體，如圖5-7所示。幾種命令的組合應(yīng)用可以生成相貫體、切割體、組合體等如圖5-8、圖5-9和圖5-10所示。圖5-1單一柱體（單一輪廓拉伸）圖5-2復(fù)合柱體（復(fù)合輪廓拉伸）圖5-3單一回轉(zhuǎn)體圖5-4復(fù)合回轉(zhuǎn)體圖5-5掃略體圖5-6混合體

圖5-7放樣體圖5-8切割式立體圖5-9相貫式立體圖5-10組合式立體

在工程圖學(xué)中，立體可以利用多面正投影法繪制的二維視圖表達其空間形狀。圖5-11～圖5-20就是圖5-1～圖5-10中各種三維立體的二維視圖。圖5-11單一柱體的視圖圖5-12復(fù)合柱體的視圖圖5-13單一回轉(zhuǎn)體的視圖圖5-14復(fù)合回轉(zhuǎn)體的視圖圖5-15掃略體的視圖圖5-16混合體的視圖圖5-17放樣體的視圖圖5-18切割體的視圖圖5-19相貫體的視圖

由圖5-1～圖5-10可知，基于二維草圖可以生成三維立體。由圖5-11～圖5-20可知，三維立體的空間形狀可以用二維視圖進行表達。因此視圖中相應(yīng)的投影輪廓可作為生成立體的草圖。圖5-20組合體的視圖5.2特征視圖與二維草圖

當(dāng)空間物體向單一投影面做直角投射時，其單一投影只能反映物體兩個方向的大小，因此不能準確地反映其空間形狀，如圖5-21（a）所示。利用正投影法將空間物體向兩個以上互相垂直的投影面分別做直角投射，如圖5-21（b）所示。然后將物體的投影連同所在的投影面按一定規(guī)則展開，攤平在一個平面，便得到物體的多面正投影圖：三視圖（主視圖、俯視圖、左視圖），如圖5-21（c）所示。圖5-21多面正投影圖概念

在三個視圖中，主視圖反映物體的長（X）和高（Z）;俯視圖反映物體的長（X）和寬（Y）；左視圖反映物體的高（Z）和寬（Y）。三個視圖聯(lián)系起來即可確定物體的空間形狀。

在物體的多個視圖中，反映物體形狀特點的視圖叫做特征視圖。例如圖5-21（c）所示物體的三視圖中，俯視圖和左視圖的外輪廓均為矩形，而主視圖的外輪廓是由6條線圍成的多邊形，三個視圖聯(lián)系起來可知，該物體的特征視圖是主視圖，它的空間形狀是以主視圖投影輪廓作為草圖沿著寬度（Y）方向經(jīng)拉伸形成的棱柱體。由此得出：特征視圖的投影輪廓可作為物體成形的二維草圖。5.3讀物體的二維視圖5.3.1幾個視圖聯(lián)系起來看，找出特征視圖

立體一般都需要兩個或兩個以上的視圖才能表達清楚，因此看圖時應(yīng)將幾個視圖聯(lián)系起來看，找出特征視圖，才能準確識別立體或立體上各個部分的幾何形狀和成型過程。在圖5-22所示立體的視圖中，俯視圖均為相同的兩個同心圓，不反映形狀特征。而它們的主視圖形狀各異，將主、俯視圖聯(lián)系起來看，它們所表達的是三個不同的回轉(zhuǎn)體。圖5-22主視圖是特征視圖

對所有回轉(zhuǎn)體，當(dāng)軸線垂直于投影面投射時，其非圓視圖是特征視圖。特征視圖的作用是：它的外輪廓可作為立體形成的草圖輪廓。例如圖5-22所示立體的主視圖是特征視圖，三個回轉(zhuǎn)體都是以主視圖的1/2外輪廓作為草圖饒對稱中心線（軸線）旋轉(zhuǎn)而成。

在圖5-23中，三個立體的主視圖均相同，俯視圖形狀各異，兩個視圖聯(lián)系起來可知俯視圖是特征視圖。因此圖5-23所示立體的成形過程是以俯視圖的外輪廓作為草圖沿著高度方向經(jīng)拉伸形成的柱體。圖5-23俯視圖是特征視圖

當(dāng)給出的視圖都不是特征視圖，則不能確定立體的空間形狀。如圖5-24中只看主、俯視圖則不能確定其空間形狀，通過觀察與其對應(yīng)的四個左視圖，可知所表達的是四個不同形狀的立體，它們均以特征視圖即左視圖作為草圖，沿著長度方向拉伸成柱體。如果給出柱體的兩個視圖中有一個是特征視圖，則根據(jù)兩個視圖即可確定其空間形狀，此時不應(yīng)畫出第三視圖。例如圖5-24中四個柱體可只畫主、左視圖，而不應(yīng)再畫出俯視圖。圖5-24左視圖是特征視圖5.3.2分析特征視圖中線框與線框之間的邏輯關(guān)系

特征視圖中線框內(nèi)套線框以及線框與線框重疊時的邏輯關(guān)系是：視圖中最外輪廓形成的大線框都可作為草圖用相應(yīng)方法生成實體。而大線框中的小線框以及與大線框部分重疊形成的小線框則是在大線框生成實體的基礎(chǔ)上或者凸起或者凹下。圖5-25俯視圖為線框內(nèi)套線框的凸凹關(guān)系；圖5-26俯視圖為部分重疊線框的凸凹關(guān)系。圖5-25線框內(nèi)套線框的邏輯關(guān)系圖5-26部分重疊線框的邏輯關(guān)系【例5-1】根據(jù)圖5-27中物體的二維視圖，構(gòu)建其三維數(shù)字模型。圖5-27二維視圖圖5-28重疊線框與線框內(nèi)套線框5.3.3讀組合體的視圖，構(gòu)建三維模型

讀組合體視圖的步驟是：分線框、對投影、找特征、識形體、綜合起來定整體。即按投影關(guān)系找出各個組成部分的特征視圖并想出空間形狀及各部分之間的位置關(guān)系，進而確定繪制各部分草圖所對應(yīng)的坐標面，再根據(jù)形狀特點，選擇相應(yīng)的成形方法構(gòu)建其三維模型。

例如對圖5-30（a）所示組合體的視圖進行分析，可在主視圖中分出3個線框，按投影關(guān)系找到3個線框在俯、左視圖上的投影，可知該組合體由底板、拱形體和肋板三部分組成。按投影關(guān)系分析：底板的特征視圖是俯視圖，應(yīng)在xy坐標面上繪制俯視圖的投影輪廓作為草圖，沿著高度方向拉伸成柱體。拱形體的特征視圖是主視圖，應(yīng)在xz坐標面上繪制主視圖的投影輪廓作草圖，沿著寬度方向拉伸成拱形體。肋板的特征視圖是左視圖，應(yīng)在yz坐標面上繪制左視圖的投影輪廓作為草圖，沿著長度方向拉伸成三棱柱，如圖5-30（b）所示。圖5-30組合體中各部分形體的特征視圖及相互位置關(guān)系

相互位置關(guān)系是：三部分形體在長度方向?qū)ΨQ放置；在寬度方向，底板和拱形體后表面相合，拱形體與肋板前后表面相合；在高度方向，拱形體和肋板的下表面與底板上表面相合，如圖5-30（c）所示。完成以上分析，即可根據(jù)二維視圖構(gòu)建三維模型。【例5-2】根據(jù)圖5-31（a）中組合體的二維視圖，構(gòu)建其三維數(shù)字模型。（a）主、俯視圖（b）投影分析（c）形體分析圖5-31組合體的構(gòu)型分析5.3.4讀切割體的視圖，構(gòu)建三維模型

用拉伸、旋轉(zhuǎn)等方法生成立體后，再經(jīng)若干平面截切所形成的立體稱為切割體。圍成切割體的各個表面經(jīng)投影后，有的表面投影成直線，有的表面投影成線框。讀切割體視圖的方法稱為線面分析法。用這種方法讀圖的思路和步驟是：比較已知幾個視圖的外輪廓線的復(fù)雜程度和結(jié)構(gòu)特點，確定一個成型特征視圖，利用該視圖想象出切割前的原始形狀。再利用其他視圖分析切割特征以及成型的過程。最后利用直線和平面的投影特性分析切割體各個表面在不同投影面上的投影，進而想象出視圖中各個線框所表示的平面或曲面的實際形狀和位置關(guān)系，最后綜合起來想象出切割體的整體形狀?！纠?-3】下面以如圖5-33（a）所示切割體的三視圖為例，說明用線面分析法讀圖的方法和步驟。1．分析特征想原形（確定特征視圖想出原始形狀）2．分析切割定過程（確定立體被切割次數(shù)和新平面的位置）圖5-33線面分析法讀圖的步驟3．分析線面定形狀（分析截切后立體各表面形狀）利用“基于草圖特征”構(gòu)型步驟如圖5-34所示。圖5-34“基于草圖特征”構(gòu)型步驟【例5-4】根據(jù)圖5-35（a）中切割體的二維視圖，構(gòu)建其三維模型。圖5-35根據(jù)視圖構(gòu)建切割體5.3.5物體構(gòu)型的綜合分析

對于同一個物體，在構(gòu)型設(shè)計過程中的分析方法不同，其操作方法和構(gòu)型步驟也不同。因此在構(gòu)型設(shè)計前，應(yīng)對物體的結(jié)構(gòu)特點進行仔細分析，確定構(gòu)型設(shè)計的最佳步驟，以提高工作效率。綜合分析1

例如對圖5-36（a）中的三視圖進行分析，主視圖是特征視圖，可以看成為原始形狀是半圓柱，如圖5-36（b）所示。在此基礎(chǔ)上經(jīng)4次切割形成的切割體，如圖5-36（c）所示。（a）視圖