CATIA-V5详细教程--零件设计(1)

CATIAV5教程--零件设计（1）零件设计延伸了草图设计的概念，通过草图中所建立的二维轮廓，利用零件设计所提供的功能，建立三维实体模型，并对其进行编辑修改，完成整个零件的设计。在使用零件设计之前，必须有草图，这是零件设计的依据，即在草图设计的基础上，使用零件设计所提供的功能，使二维草图延伸为三维实体。1.1进入零件设计（1）打开Catia，选择Start－MechanicalDesign－PartDesign；或直接在工作台上打开“PartDesign”设计模块；（2）或打开Catia，选择File－New，选择文件类型为Part。在零件设计过程中，可能需要多次在草图与零件设计之间进行转换。绘制完草图之后，再进入零件设计功能来构建实体。1.2零件设计的功能零件设计为用户提供了各种从二维草图延伸到三维实体的功能，例如旋转、扫掠、拉伸等，让平面图形成为三维实体。也可以再成形的实体上进行打孔、挖洞和倒角等工作，可以建立新的平面等。零件设计功能大致可以分为以下几类：由二维草图延伸到三维实体的功能，见Sketch-BasedFeatures工具栏在实体上进行再加工的功能，见Dress-UpFeatures工具栏在曲面上再加工的功能，见Surface-BasedFeatures工具栏实体变换，见TransformationFeatures工具栏不同实体之间的布尔运算，见BooleanOperation工具栏零件的标注功能，见Annotations工具栏在空间建立点、线、面的功能，见ReferenceElement工具栏1.3Sketch－BasedFeatures工具栏“Sketch－BasedFeatures”工具栏（如下图所示）以二维草图轮廓曲线为基础，使用凸块Pad、旋转成形Shaft、肋Rib、加强筋Stiffener、Loft等功能，建立三维实体；又可使用减轻槽Pocket、旋转沟槽Groove、挖槽Slot、钻孔Hole、移除Loft曲面等功能，修改三维实体。1.凸块Pad凸块功能即是把指定的草图曲线（封闭）沿某一方向进行拉伸的操作，它有三种方式凸块（Pad）、拔模与倒角的凸块（DraftedFilletedPad）和Multi－Pad。凸块建立的方式有Dimension、Uptonext、UptoLast、UptoPlane、UptoSurface等5中方式，出来Dimension不需要其它物体作为参考基准之外，其它的几种都需要有参考平面或实体表面。点击按钮的黑倒三角，即可打开Pads工具栏。（1）凸块：Dimension方式I.在Pads工具栏中点击，弹出PadDefinition对话框；II.点击要拉伸的封闭草图曲线（或点击Profile/Surface栏目中的Selection中的选项栏，再选择要拉伸的草图曲线。）III.在Type中选择“Dimension”，在Length中输入想拉伸的厚度、选择是否反方向拉伸（ReverseDirection）及是否镜像（MirroredExtent）。IV.若单击“More”按钮，则出现如下图所示的对话框。FirstLimit和SecondLimit分别代表向上（LIM1）和向下（LIM2）拉伸的凸块厚度，表示同时向上和向下拉伸的厚度值。也可以使用拖动的方式，拖动LIM1和LIM2的箭头，即可改变拉伸的厚度。V.点击“OK确定”按钮，完成拉伸操作。（2）其它的拉伸方式A.凸块（Pad）：Uptonext方式适用于另一平面或实体已存在，想要将封闭曲线拉伸，并以平面或实体的表面作为边界。其它的注意：封闭的曲线必须要与当作边界的平面或实体表面有前后的位置关系，如此才能拉伸。B.凸块：Uptolast方式适用于二个以上的实体或平面存在时，想要将封闭轮廓拉伸到距离轮廓最远的平面或实体表面。C.凸块：Uptoplane方式想要将封闭轮廓拉伸到已存在的平面或实体表面时，可以用此功能。D.凸块：Uptosurface方式想要将封闭轮廓拉伸到已存在的曲面或实体时，可以选用此功能。注意：I.二维草图平面的轮廓线一定要封闭；II.多个封闭的曲线的组合也可以拉伸成三维实体，但封闭曲线不能相交；III.拉伸完成后，如果想修改拉伸的图形，则可直接在“树形图”上双击对应的草图对象，即可进入草图工作平面修改草图，推出草图，则实体自动进行变化。若没有改动，则可以在“Tools”工具条点击“UpdateAll”图标。（3）有拔模角与倒圆角的凸块（DraftedFilletedPad）此功能模块能使用户在拔模的过程中，一并完成拔模斜角和倒圆角。操作步骤：I.进入草图工作平面，II.选择要进行拔模操作的草图，然后点击“有拔模角与倒圆角的凸块DraftedFilletedPad”的按钮；III.弹出“DraftedFilletedPad”对话框，在对话框中FirstLimit栏中的Length项填入拉伸高度值；IV.单击SecondLimit栏中的Limit项，再选择想作为拔模斜度的基准面，(一般选择草图所在的平面)；再Draft栏中的Angle中填入拔模斜角；选择“NeutralElement”为FirstLimit（代表拔模后的顶部面）或SecondLimit（在草图所在面的图形，即是拔模的底面），NeutralElement即是拔模后不变的平面。V.在Fillets项中填入倒圆角半径，其中lateralradius代表圆弧轴与拔模方向一致的倒圆角半径，Firstlimitradius代表最顶面的倒圆半径，SecondLimitRadius代表最低面的倒圆角半径。VI.按预览按钮，即可看到所造实体的大概形状，若符合要求，则单击“OK”。2.减轻槽Pocket此工具栏提供制作减轻腔（Pocket）和具有拔模斜角与倒圆角的减轻腔（DraftedFilletedPocket）。减轻腔的建立方式有Dimension、Uptonext、Uptolast、Uptoplane、UptoSurface等五种，与上节中凸块建立的功能相同。减轻槽的功能与凸块相反。（1）减轻腔Pocket减轻腔可以在实心物体上挖去槽、孔或其它形状的材料。使用减轻腔时，先需要有一个已成形的坯料或实体，同时绘制好欲向下挖除的草图轮廓。具体操作步骤如下：I.点击要挖除的轮廓，单击，或点击，再点击要挖除的草图轮廓，则弹出“PocketDefinition”对话框。II.选择下挖的类型Type，在Depth中填入下挖的深度；III.其它的操作可以参照“凸块Pad”的操作；IV.单击“OK”。减轻腔功能的注意事项：I.当减轻腔下挖完成之后，如果想更改所挖下的图像，只需树形图上选取它的草图轮廓，双击鼠标左键MB1，进入草图工作平面对草图进行修改，修改完成后推出草图，同时减轻腔也相应改变。如发现减轻槽没有更改，则，可以在“Tools”工具栏中单击“更新UpdateAll”按钮。II.多个封闭曲线的组合亦可进行减轻腔的操作，但封闭曲线之间不能相交。（2）具有拔模和倒圆角的减轻腔（DraftedFilletedPocket）具有在挖腔的过程中同时完成拔模和倒圆角的功能，不需要额外的操作。具体操作步骤如下：I.选择所挖槽的草图轮廓，再点击，或点击，再选择所要挖腔的草图轮廓；II.在FirstLimit栏中的Depth中输入所挖腔的深度；III.点击SecondLimit栏中Limit项的文本框，选择作为拔模斜度的基准面（一般选择轮廓线所在的平面）。IV.在Draft栏中的Angle文本框中填入拔模斜角的角度。V.在NeutralElement选中选择拔模后大小不变的平面。选择FirstLimit单选按钮表示底面（即LIM1）的轮廓大小不变，即LIM2轮廓大于LIM1的轮廓；SecondLimit单选按钮表示顶面轮廓的大小不变，即LIM1的轮廓小于LIM2的轮廓。3.旋转成形Shaft利用旋转成形功能可以让二维草图平面上的封闭轮廓相对轴线旋转，形成三维实体模型。操作步骤如下：I.使用草图中的“轴功能”按钮，建立其一条轴线，然后建立封闭的草图轮廓，退出草图；II.单击按钮，弹出旋转成形的对话框；III.在对话框中填入旋转的FirstAngle和Secondangle，确定旋转的起始和终止角度。IV.选择要旋转的草图轮廓线；V.单击对话框中的“OK”即可完成旋转成形的操作。旋转成形应注意的几个事项：一般情况下，所绘制的二维轮廓曲线必须是封闭的曲线，否则会出现“Theselectedsketchhastobeclosedortobeclosedontheaxis。”但如果欲旋转的曲线在一实体表面，虽然其不封闭，但轮廓缺口的延伸如果可以和转轴构成封闭，则可以成形。但这种状态往往绘出现问题，一般不提倡这种方式，建议旋转曲线为封闭。旋转轴与轮廓线不可有相交，否则会出现“TopologicalOperators：Impossiblerelimitaiononthemainpartchangethespecifications”旋转的图形可以多个不相交的封闭轮廓线组成。4.旋转沟槽Groove利用旋转的方式，挖除实心零件上不必要的部分，可以说是与旋转成形有相反的功能。操作步骤如下：I.先必须在草图中绘制出旋转轴与轮廓（不一定要封闭，但必须出实体；转轴也可以在PartDesign下利用“直线”的方式绘制，使用完毕后可以“隐藏”）；II.点击要旋转的轮廓曲线；III.单击，出现Groove对话框，键入旋转的起始、终止角度值；可以单独选择“转轴Axis”，不一定非要在草图中绘制转轴线。IV.利用“Preview预览”按钮看沟槽的结果，可以用“ReverseSide”反转旋转方向。5.钻孔Hole可以在实体上钻各种孔，可以是直孔、锥孔、沉头孔等，盲孔的底部可以是平flat或V型。在选择向下钻孔的面，如果为面为圆形，则孔的中心自动对齐圆心，不受鼠标点击的位置影响。6.扫描成型Rib将二维轮廓曲线沿着一条中心线扫掠成三维实体的实体操作方式称之为肋Rib操作。轮廓曲线和中心线可以封闭，也可以不封闭，同时，在操作的过程的某些情况下可以设置轮廓曲线在扫描中的法矢（Normal）方向。具体关系如下：中心线类型不封闭的轮廓封闭轮廓拉伸方向设置不封闭的中心曲线可可可封闭的平面中心线可可否封闭的三维中心线可可否建立肋操作的操作步骤如下：7.挖槽Slot使轮廓线沿中心扫描，形成一个槽，它与肋的成形方式相反。8.加强筋Stiffener利用加强筋的中心线，在实体上建立加强筋（即是作增加强度的肋）。9.层叠成型Loft利用一个以上不同的轮廓，以渐变的方式产生实体，并可以使用引导线（Guides）来引导实体的生成。层叠成形（Loft）的操作步骤如下：（1）生成“层叠成形Loft”所需要的截面轮廓线（在草图中生成）；（2）单击Loft按钮，弹出“LoftDefinition”对话框，再按照截面轮廓的顺序单击选择轮廓，填入到对跨框中的Section栏中。（3）单击“预览”，即可预览新生成的实体。（4）指定引导线Guides，可以使实体的一边在引导线的引导下生成；（5）Spine（脊线）可以用来引导实体的伸展方向，使用的引导线不同，最后的实体外形也不同。如果选择上此项中的“ComputedSpine”，则系统会自动以连接图形的顶点（Vertices）来计算Spine。Coupling选项下的SectionsCoupling下拉列表中有4个不同的选型，分别是Ratio、Tangency、Tangencythencurvature和Vertices，表示4中不同的图形连接方式（见下图所示）Ratio：以图形的比例方式连接，脊两轮廓间沿着ClosingPoint的方向等分，再将等分的线段依序连接，同常用在不同几何图形的相接上，如圆与四边形的相接。Tangency方式：以轮廓上的斜率不连续点作为耦合点，因此若两图形的斜率不连续、点数目不同，就无法使用此方式。Tangencythencurva