CATIAV5教程-第4章实体零件设计.ppt

1-1 第4章 实实体零件设计设计 上一章讲讲解了零件设计设计 的草图绘图绘 制方法，本章将结结合实实例 讲讲解实实体零件设计设计 方法，主要是通过过草图图几何轮轮廓线进线进 过过拉伸、旋转转、钻钻孔、扫扫描以及放样样等工具生成实实体模 型。最后介绍绍布尔运算生成实实体零件的方法。本章中将 涉及到曲面、曲线线等后续课续课 程中内容，读读者不必追究， 等到学习习完后续课续课 程就会明白，这这里重点以轮轮廓线线草图图 为为主要学习对习对 象。 1-2 4.1 零件设计设计 模块块介绍绍 通过过上一章的学习习，掌握了在草图图平台下创创建轮轮廓线线的方 法，本章将详细讲详细讲 解实实体零件设计设计 工具的使用方法和作 用，并实实例的形式进进一步讲讲解各工具如何利用已有的二 维轮维轮 廓线线生成三维实维实 体。掌握每个工具的使用方法和作 用是实实体零件设计设计 的基本技能，复杂杂的零件都是由简单简单 的实实体零件组组合而成，不是使用一个命令就能生成。这这 里建议议大家在设计设计 复杂杂的零件时时，尽量使用简单简单 的工具 命令。 1-3 4.1.1 进进入零件设计设计 模块块 选择选择 【开始】（Start）|【机械设计设计 】（Mechinical Design）|【零件设计设计 】（Part Design）命令，在弹弹出 的新建零部件对话对话 框内输输入零部件名称，按确定按钮钮， 就可以进进入零件设计设计 平台。 在零件设计设计 的过过程中，经经常要在草图图工作台和零件设计设计 平 台之间间切换换，在草图图工作台绘绘制好二维轮维轮 廓，然后切换换 到零件设计设计 平台，利用二维轮维轮 廓生成三维实维实 体。在以后 的小节节中将讲讲解草图图工作台与零件设计设计 平台之间间如何人 切换换。 1-4 4.1.2 主要工具栏栏 零件设计设计 主要是通过过拉伸、旋转转、扫扫描等方式生成简单简单 的实实体零 件，简单实简单实 体零件按照几何关系进进行组组合形成复杂杂的实实体零 件。零件设计过设计过 程中主要用到5个工具栏栏： 【基于草图图特征】（Sketch Based Features）工具栏栏，提供了 10种生成零件的方法，该该工具栏栏有3个展开工具栏栏。 【修饰饰特征】（Dress Up Features）工具栏栏，提供多种修饰饰零 件的功能，将在本章介绍绍。 【变换变换 特征】（Transformation Features）工具栏栏，如图图4.5所 示，提供了一些变换变换 方法，通过过利用它们们很方便地生成零件特 征或修改特征。 【参考元素】（Reference Element）工具栏栏，用来生成点、线线 和面作为为生成零件的参考。 【布尔操作】（Boolean Operation）工具栏栏，可以用来对对一个 零件文件的多个组组件进进行布尔运算。 1-5 4.2 创创建基于草图图的零件特征 【基于草图图特征】（Sketch Based Features）工具栏栏是零 件设计设计 平台的核心模块块，是生成三维实维实 体零件的最基础础 最常用的工具。通过过在草图图模块绘块绘 制的图图形，经过经过 拉伸 、旋转转、扫扫描等零件设计设计 工具的操作生成三维实维实 体零件 。下面详细详细 介绍绍各工具的使用方法和作用。 1-6 4.2.1 创创建拉伸凸台 【拉伸凸台】工具，是通过过在草绘绘中绘绘制的轮轮廓线线以多种 方式拉伸成三维实维实 体。单击该单击该 工具按钮钮右下黑色三角， 展开凸台工具栏栏，如图图所示，该该工具栏栏包括凸台、拔模 圆圆角凸台和多凸台3个工具，下面详细详细 介绍绍各工具。 1凸台（Part） 2拔模圆圆角凸台 3多凸台 1-7 4.2.2 创创建拉伸凹槽 拉伸凹槽是通过过在草绘绘中绘绘制的封闭轮闭轮 廓线线以多种方式拉 伸成三维实维实 体。单击单击 【基于草图图特征】工具栏栏上的【凹 槽】工具按钮钮黑色三角，展开凹槽工具栏栏，该该工具栏栏包 括凹槽、拔模圆圆角凹槽和多凹槽3个工具，凹槽工具栏栏中 工具与凸台工具栏栏中工具的使用方法基本相同，这这里只 举举例介绍绍各工具的操作步骤骤。 1凹槽 2拔模圆圆角凹槽 3多凹槽 1-8 4.2.3 创创建旋转实转实 体 【旋转转体】工具，是使用开放轮轮廓创创建旋转转体的工具。单单 击该击该 工具按钮钮，系统弹统弹 出旋转转体定义对话义对话 框，如图图所示 下面介绍绍各选项选项 的用途与使用方法： 1-9 4.2.4 创创建旋转转凹槽 【旋转转槽】工具，是通过过旋转轮转轮 廓从现现有特征中移除材料 的绘图绘图 工具。旋转转槽工具使用方法与旋转转体相同，这这里 就不在累赘赘，只举举例介绍绍【旋转转槽】工具的操作步骤骤。 下面以在一个销销子上开一个卡槽为为例，介绍绍【旋转转槽】工 具的操作步骤骤，具体操作步骤骤如下所示： （1）通过过拉伸或者旋转创转创 建一个30100的销销子； （2）单击单击 【旋转转槽】工具按钮钮，在弹弹出的旋转转槽定义对义对 话话框中单击单击 草图图按钮钮，选择轴线选择轴线 所在的平面，进进入草 图绘图绘 制平台； （3）绘绘制所要开槽的轮轮廓线线，退出草图图，选择销选择销 子轴线轴线 为为旋转轴转轴 ： （4）单击单击 “确定”按钮钮，旋转转槽创创建完成，效果。 1-10 4.2.5 创创建孔特征 【孔】工具，是从几何体中去除材料创创建孔的工具。单击单击 该该工具按钮钮，选择选择 定位孔的点或线线，然后选择创选择创 建孔的 面，系统弹统弹 出孔定义对话义对话 框，该对话该对话 框包括三个选项选项 卡 ，下面详细详细 介绍绍各选项选项 卡的用法。 1延伸 2类类型 3螺纹纹定义义 1-11 4.2.6 创创建扫扫描肋 【肋】工具，是沿中心曲线扫线扫 掠轮轮廓创创建实实体零件的绘图绘图 工具。单击该单击该 工具按钮钮，系统弹统弹 出肋定义对话义对话 框，如图图 所示，对话对话 框中内容如下所述： 1-12 4.2.7 创创建扫扫描凹槽 【开槽】工具，是通过过沿中心曲线扫线扫 描轮轮廓去除实实体零件材料的 工具。该该工具与【肋】工具使用方法相同。下面以在一个长长方 体扫扫描一个梅花孔为为例，介绍绍【开槽】工具的使用方法，具体 操作步骤骤如下所示： （1）单击单击 草图图工具按钮钮，选择长选择长 方体一个侧侧面，经经入草图绘图绘 制 平台，绘绘制轮轮廓线线； （2）单击单击 草图图工具按钮钮，选择长选择长 方体一个表面，经经入草图绘图绘 制 平台，绘绘制中心曲线线； （3）单击单击 【开槽】工具按钮钮，弹弹出开槽对话对话 框； （4）分别单击别单击 中心曲线线和轮轮廓线线，选择刚选择刚 才绘绘制的中心曲线线和 轮轮廓线线； （5）在轮轮廓控制下拉列表框中选择选择 保持角度； （6）单击单击 “确定”按钮钮，开槽创创建完成。 1-13 4.2.8 创创建实实体混合 单击单击 【基于草图图特征】工具栏栏上的【实实体混合】工具按钮钮 右下方的黑色三角，展开高级级拉伸特征工具栏栏，该该工具 栏栏包括实实体混合和加强肋两个工具。 1实实体混合 2加强肋 1-14 4.2.9 创创建多截面实实体 【多截面实实体】工具，是通过过沿计计算所得或用户户定义义的脊 线扫线扫 掠一个或多个截面曲线创线创 建实实体的工具。创创建的特 征可以遵循一条或多条引导导曲线线。单击该单击该 工具按钮钮，系 统弹统弹 出多截面实实体定义对话义对话 框，如图图所示，对话对话 框内容 如下所示： 1-15 4.2.10 创创建移除的多截面实实体 【已移除的多截面实实体】工具，是通过过沿计计算所得的或用 户户定义义的脊线扫线扫 掠一个或多个平面截面曲线线生成放样样材 料实实体，然后再移除该该材料的工具。该该工具的使用方法 与多截面实实体完全相同。 1-16 4.3 零件特征修饰饰 零件特征修饰饰是在不改变变零件基本轮轮廓下进进行的修饰饰，修 饰饰特征工具栏栏也是零件设计设计 平台的主要工具栏栏之一。该该 工具栏栏包括多种对对已生成三维实维实 体进进行修饰饰的工具，可 以对对特征进进行倒圆圆角、倒角、拔模、抽壳、加厚和添加 螺纹纹等操作。下面详细详细 介绍这绍这 些工具的用法。 1-17 4.3.1 倒圆圆角 通过过倒圆圆角工具可以对对已有实实体进进行各种倒圆圆角操作。单单 击击【倒圆圆角】工具黑色三角，展开圆圆角工具栏栏，如图图 4.83所示，该该工具栏栏包括倒圆圆角、可变变半径圆圆角、可变变 弦长圆长圆 角、面与面圆圆角和三切线线内圆圆角5种倒圆圆角工具 。下面详细详细 介绍绍各倒圆圆角工具的使用方法。 1倒圆圆角（Edge Fillet） 2可变变半径圆圆角（Variable Radius Fillet） 3可变变弦长圆长圆 角（Chordal Fillet） 4面与面圆圆角（Face-Face Fillet） 5三切线线内圆圆角（Tritangent Fillet） 1-18 4.3.2 倒角 【倒角】工具，是在选选定边线边线 上移除或添加平截面，即在两个原 始面之间创间创 建斜曲面的工具。单击该单击该 工具栏栏，系统弹统弹 出倒角 定义对话义对话 框，如图图4.101所示，对话对话 框的内容如下所述。 模式：长长度1（Length1）/角度表示通过长过长 度和角度创创建倒角 ；长长度1（Length1）/长长度2（Length2）表示通过过两边长边长 常见见倒角； 长长度：倒角边长边长 ； 角度：倒角边边之间间的夹夹角； 要倒角的对对象：倒角的对对象，可以是边边，也可以是面； 扩扩展：相切 ：倒角整个选选定边线边线 及其相切边线边线 ，它将继续继续 在 选选定边线边线 之外进进行倒角化，直到遇到相切不连续连续 的边线为边线为 止 ；最小：考虑虑与选选定边线边线 相切的边线边线 ，在无法执执行其它操 作时时，应应用程序将继续继续 在选选定边线边线 之外进进行倒角。 反转转：改变变倒角的方向，用于非对对称性倒角，如1030、1020 为为非对对称倒角。 1-19 4.3.3 拔模 拔模是方便锻铸锻铸 件从模具中移出的特征。单击单击 【修饰饰特征 】工具栏栏上的【拔模】工具黑色三角，展开拔模工具栏栏 ，如图图所示，该该工具栏栏包括拔模斜度、拔模反射线线、可 变变角度拔模三个工具。下面分别别介绍绍各工具的使用方法 。 1创创建拔模角度 2创创建反射线线拔模 3创创建可变变角度拔模 1-20 4.3.4 抽壳 【盒体】工具，是使实实心零件生成一定壁厚的实实体零件的工 具。 1-21 4.3.5 加厚 【加厚】工具，是加工零部件前需要增大厚度或移除厚度的 工具。 下面以如图图所示图图形为为例，对对前面加厚5mm，讲讲解【加厚 】工具的使用方法，具体操作步骤骤如下所示： （1）单击单击 【修饰饰特征】工具栏栏上的【加厚】工具按钮钮，系 统弹统弹 出加厚定义对话义对话 框，如图图4.122所示； （2）在默认认厚度微调调框键键入10mm； （3）单击单击 默认认厚度面文本框，选择选择 前面为为加厚面； （4）其它选项为选项为 默认值认值 ，单击单击 “确定”按钮钮，加厚创创建完 成，效果如图图4.123所示。 1-22 4.3.6 添加螺纹纹 【内螺纹纹/外螺纹纹】工具，是对对已有孔或圆圆柱进进行螺纹纹化的 工具。单击该单击该 工具按钮钮，系统弹统弹 出螺纹纹、丝锥丝锥 定义对义对 话话框，如图图所示，对话对话 框中各选项选项 用法与孔定义对话义对话 框 中螺纹纹定义选项义选项 卡选项选项 相同，这这里不再累赘赘。 1-23 4.3.7 移除/替换换面 单击单击 【移除面】工具黑色三角，展开移除/替换换面工具栏栏， 如图图所示，该该工具栏栏包括移除面和替换换面两个工具，下 面详细详细 介绍绍各工具的用法。 1移除面 2替换换面 1-24 4.4 创创建参考元素 参考元素工具栏栏是实实体零件设计设计 平台中非常重要的辅辅助工 具模块块。虽虽然不能直接生成实实体零件，但是在零件设计设计 过过程中经经常需要使用参考元素帮助零件的生成。该该工具 栏栏包括点工具、线线工具和面工具。 1-25 4.4.1 创创建参考点 【点】工具是创创建参考点的工具，参考点可以通过过以下方法创创建 ：坐标标、在曲线线上、在平面上、在曲面上、圆圆或球面中心、曲 线线上切点和两点间间。单击单击 【参考元素】工具栏栏上的【点】工具 按钮钮，系统弹统弹 出点定义对话义对话 框，在点类类型下拉列表框中，可 以选择选择 各种点的创创建方法，还还可以使用新锁锁定按钮钮 防止在选选 择择几何图图形时时自动动更改类类型。只需单击单击 此按钮钮，锁锁就变为红变为红 色 ，下面介绍绍各种生成点的方法。 1通过过坐标创标创 建点 2创创建曲线线上的点 3创创建平面上的点 4创创建曲面上的点 5圆圆/球面中心点 6曲线线上的切线线 7点之间间 1-26 4.4.2 创创建参考线线 【直线线】工具是用于创创建参考线线的工具，单击该单击该 工具按钮钮 ，系统弹统弹 出直线线定义对话义对话 框，在线线型下拉列表框中提供 了点点、点方向、曲线线的角度/法线线、曲线线的切线线、 曲线线的法线线和角平分线线6种生成直线线的方法，下面详细详细 介绍绍各方法。 1创创建两点连线连线 2指定点和方向 3与曲线线成角度或法线线 4创创建曲线线的切线线 5创创建曲面的法线线 6创创建角分线线 1-27 4.4.3 创创建参考面 【平面】工具是用于创创建参考平面的工具，单击该单击该 工具按钮钮，系统弹统弹 出 平面定义对话义对话 框，如图图4.169所示。在对话对话 框中平面类类型下拉列表框 中提供了11中平面的生成方式，分别别是：偏移平面、平行通过过点、平 面的角度/法线线、通过过三点、通过过两条直线线、通过过点和直线线、通过过平 面曲线线、曲线线的法线线、曲线线的切线线、方程式和平均通过过点。下面详详 细细介绍绍各方式的使用方法。 1创创建偏移平面 2创创建通过过点与平面平行的平面 3创创建与平面成一定角度的平面 4创创建三点平面 5创创建两条直线线平面 6创创建点和直线线平面 7创创建曲线线平面 8创创建曲线线的法平面 9创创建曲线线的切平面 10创创建方程式平面 11创创建中间间平面 1-28 4.5 零件特征转换转换 零件特征转换转换 是对对已经经生成的零件特征进进行位置的变换变换 和 复制等辅辅助操作。特征转换转换 工具栏栏也是实实体零件设计设计 平 台中非常重要的辅辅助工具之一。该该工具栏栏包括平移工具 、镜镜像工具、阵阵列工具和缩缩放工具。下面介绍绍各工具的 用法。 1-29 4.5.1 平移 平移工具是对对空间实间实 体对对象元素进进行移动动。单击单击 平移工具 右下黑色三角，展开平移工具栏栏。该该工具栏栏包括平移、 旋转转、定位变换变换 4个工具。下面详细详细 介绍绍各工具使用方 法。 1、平移 2旋转转 3。对对称 4定位变换变换 1-30 4.5.2 镜镜像 变换变换 特征工具栏栏中的镜镜像工具与变换变换 特征对对称工具相似， 区别别在于操作对对象后，原来的对对象仍然保留。单击该单击该 工 具按钮钮，选择选择 参考面，系统弹统弹 出镜镜像定义对话义对话 框，系统统 自动动根据选择选择 的参考面镜镜像复制实实体对对象。 下面以如图图所示图图形为为例，讲讲解【镜镜像】工具的使用方法 ，具体操作步骤骤如下所示： 1-31 4.5.3 阵阵列 阵阵列工具是对实对实 体对对象进进行多个复制的工具。单击单击 矩形阵阵 列黑色三角，展开阵阵列工具栏栏，如图图所示，该该工具栏栏包 括矩形阵阵列、圆圆弧阵阵列和自定义阵义阵 列三种方式。 1矩形阵阵列 2圆圆形阵阵列 3自定义阵义阵 列 1-32 4.5.4 缩缩放 缩缩放工具是对实对实 体对对象进进行放大和缩缩小操作。单击该单击该 工具 黑色三角，展开比例（Scale）工具栏栏，如图图所示，该该工 具栏栏包括缩缩放、Affinity2个工具。 1缩缩放 2仿射（Affinity） 1-33 4.6 设设置 3D 约约束 在3D设计设计 模块块中业业可以进进行几何元素约约束。3D设计设计 平台 中提供了在对话对话 框中定义义的约约束和约约束2个工具。通过过 【约约束】工具栏栏上的【在对话对话 框中定义义的约约束】工具按 钮钮，可以以对话对话 框形式创创建约约束。单击约单击约 束工具按钮钮， 该该工具用于创创建一般约约束的工具，如长长度、角度、距离 和半径等。两个工具的详细详细 用法与3.3.2小节节和3.3.3两小 节节中相应应的约约束工具用法相同，这这里不再累赘赘。 1-34 4.7 布尔运算 前面几节节介绍绍的实实例文件中只有一个零件，Catia V5可以在 同一个零件文件里由多个组组件构成一个零件。不同的组组 件之间间可以进进行布尔运算，同过这过这 种方式可以生成特殊 形状的实实体零件。在一个文件里存在两个以上的组组件， 就可以进进行布尔运算，对对它们进们进 行交集、链链集等运算， 将不同的组组件组组合成一个新的零件。在工具栏栏中可以找 到布尔运算工具栏栏，如图图4.241所示，该该工具栏栏包括装配 、布尔运算工具、联联合修剪、除去块块3个工具。 1-35 4.7.1 添加新几何体 在零件设计设计 平台中，单击单击 【插入】工具栏栏上的【几何体】 工具按钮钮，也可以使用菜单栏单栏 中的【插入】（Insert）| 【几何体】（Body）命令插入几何体，系统统将新的几何 体显显示在结结构树树中，它带带下划线线，表明它为为活动动几何体 。结结构树树中关联联几何体图图像与表示零件几何体的图图像不 同，绿绿色齿轮齿轮 中添加了一个蓝蓝色齿轮齿轮 和一个表示几何体 极性的黄色加号或减号。这这个图图形可以快速将几何体同 零件几何体分开。如果【插入】工具栏栏在当前应应用程序 中不可见见，可以使用【视图视图 】（View）|工具栏栏（ Toolbars）|【插入】（Insert）显显示该该工具栏栏。 1-36 4.7.2 装配组组件 【装配】工具，是将不同的组组件组组合成一个新的组组件的工具。 下面以两个组组件进进行装配为为例，讲讲解【装配】工具的使用方法， 具体操作步骤骤如下所示： （1）使用拉伸工具创创建长长方体； （2）单击单击 【插入】工具栏栏上的【几何体】工具按钮钮，名称为为 Body.2的几何体添加到结结构树树中。 （3）使用凹槽工具创创建一个负实负实 体圆圆柱，负实负实 体是指在装配中 用于去除材料的实实体图图形。 （4）单击单击 【布尔操作】工具栏栏上的【装配】工具按钮钮，系统弹统弹 出装配对话对话 框。 （5）单击单击 装配文本框，在结结构树树中选择选择 Body.2作为为装配对对象； （6）其它选项为选项为 默认值认值 ，单击单击 “确定”按钮钮，装配完成，效果如 图图4.249所示，Body.2几何体与PartBody组组合成一体。 1-37 4.7.3 逻辑逻辑 运算 利用【布尔运算】工具栏栏可以进进行组组件的逻辑逻辑 运算。该该工 具栏栏包括添加、除去、相交3个工具。单击单击 添加工具右下 角黑色三角，展开【布尔运算】工具栏栏，如图图4.251所示 。 【添加】工具，是用于进进行联联集操作的工具。将一个组组件 加入到另一个组组件中，并取两组组件的联联集部分； 【除去】工具，是进进行差集操作的工具。用一个组组件减去另 一个组组件，生成新的组组件； 【交集】工具，是进进行交集操作的工具。可以去两个以上组组 件的交集部分。 1-38 4.7.4 联联集修剪 【联联集修剪】工具，是在两个组组件间间同时进