三维CAD软件应用技术(CATIA).pdf

三维 三维 CAD 软件应用技术 软件应用技术 CATIA 实验指导书实验指导书 班 级 姓 名 学 号 总评成绩 汽车工程系 电测与汽车数字应用中心 目目 录录 实验一 环境界面与基本操作 1 实验二 草绘基础 3 实验三 零件三维建模的基本生成方法 拉伸 8 实验四 零件三维建模的基本生成方法 旋转 14 实验五 装配基础 21 实验六 工程图基础 28 1 实验一实验一 环境界面与基本操作环境界面与基本操作 实验目的 实验目的 本课程使用版本 CATIA V5R14 本实验目的为熟悉和了解系统环境 掌握基本 操作和基本概念 如 CATIA 的屏幕布局 菜单结构 以及鼠标和指南针等基本操作 基础知识 基础知识 2 1 CATIA V5R14 的屏幕布局的屏幕布局 2 2 鼠标的操作鼠标的操作 2 2 1 鼠标控制鼠标控制 活动活动 操作操作 结果结果 左键 单击 确定位置 选取图形对象 菜单或图标 右键 单击 弹出上下文相关菜单 菜单栏 工具栏 指南针 信息区 特征树 三维坐标平面 2 活动活动 操作操作 结果结果 按住滚轮 中键 移动鼠标 拖动图形对象的显示位置 按住滚轮 中键 单击左键 向外移动鼠标 放大图形对象的显示比例 向内移动鼠标 缩小图形对象的显示比例 滚轮 中键 同时按住滚轮 中键和左键 改变对图形对象的观察方向 2 2 2 指南针的操作指南针的操作 分类分类 结果结果 操作操作 显示结果显示结果 按住左键 沿指南针直线运动 形体沿相应方向 移动 按住左键 沿指南针弧线运动 形体绕坐标轴相应方向 旋转 指南针与 形体分离 改变形体的 显示位置 左键选中指南针顶部圆点 绕 另一端红色方块 形体 旋转 指南针附 着于形体 改变形体的 实际位置 拖动指南针红色方块到形 体表面 同 分离 各项操作 同 分离 显示结果 指南针呈绿色显示 2 3 显示控制显示控制 上机报告 上机报告 3 1 请列出 CATIA 三种文件名后缀 草图 零件 线框 曲面 工 程 图 装配设计 产品设计 3 2 单击图标 按住鼠标左键并移动鼠标 是改变了图形对象的实际位置 还 是显示位置 最佳显示 放大或缩小 隐藏 显示 移动 旋转 3 实验二实验二 草绘基础草绘基础 实验目的 实验目的 2D 草绘功能是 CATIA V5 进行机械设计的基础 草绘的目的就是创建生成特征 的轮廓线 本实验目的是了解完成截面草绘方法和步骤 掌握截面绘制 几何编辑 尺寸标注 尺寸修改 约束控制等基本功能 基础知识 基础知识 2 1 草绘截面的基本步骤草绘截面的基本步骤 绘制图形 图形编辑 约束控制 标注尺寸 完成截面绘制 2 2 绘制草图绘制草图 利用 轮廓 工具栏提供的 8 类草绘轮廓工具 连续轮廓 预定义轮廓 圆 样 条曲线 圆锥曲线 直线 轴线和点 生成草图 注意注意 有 意味着有下一级工具栏 如预定义轮廓的下一级 2 3 草绘的修饰与变换草绘的修饰与变换 利用 操作 工具栏提供的 5 类操作工具 倒角 倒棱 重新限制 转换 三维 几何图形 编辑草图 其中 重新限制包括 修剪 打断 快速修剪 封闭曲线 互补曲线 转换包括 镜像 对称 平移 旋转 缩放 偏移 4 三维几何图形包括 投影三维元素 使三维元素相交 投影三维轮廓边 2 4 草绘约束草绘约束 利用 约束 工具栏提供的 5 类约束工具 在对话框中定义的约束 约束创建 自动约束 制作约束动画 编辑多约束 进行草绘约束 以第一种 在对话框中定义的约束 为例 说明约束的类型有 17 种 根据不同 的情况不同约束定义为亮显 上机实例 上机实例 完成图 2 1 的草绘截面 可利用拉伸特征生成实体 图 2 1 端盖轮廓图 5 操作过程 操作过程 4 1 进入草绘环境进入草绘环境 1 启动 CATIA 双击桌面上 CATIA V5R14 图标或单击 开始 程序 CATIA V5R14 从 FILE 菜单中选择 NEW 并选择 Part 零件 在 Name 后的 文本框中输入 part ex1 取消 Use default template 缺省模板 的选择 单击 OK 按钮 2 进入草绘环境 选择 FILE NEW Part 零件 单击工 具栏上草图绘制器图标 进入草绘 选择一个工作平面 如 x y 平面 从 开 始 机械设计 Part Design 单击工具栏上草图绘制器图标 进入草绘 选择一个工作平面 如 x y 平面 4 2 草绘截面草绘截面 1 设置作图环境 通过 草图工具 的图标几何图形约束和维约束 打开几何约束和尺寸约束 2 绘制部分图形 单击图标 绘制轴线 通过图标 绘制 4 个圆 单 击图标 绘制直线 直线的起点不必准确 也不易准确 终点利用智能拾取功 能确定在大圆的切点 同样的方法绘制另一条直线 图形的大小任意 如图 2 2 图 2 2 多半个端盖轮廓草图 图 2 3 直线与两个圆相切 3 添加几何约束 选取左边大圆 按住 Ctrl 键 再选取上边直线 单击约束 定义按钮 选取 相切 约束 有时需仔细观察直线与圆弧接触的情况 是否封 闭 直线是否超出 不封闭可选取直线的末端点与圆弧 进行相合约束 直线超出部 分可用按钮 进行剪裁 同样的方法完成下面的直线与左边大圆相切 如图 2 3 相切约束也可用联系约束实现 4 镜像 选取左边两个圆与直线 单击镜像图标 选取轴线 生成对称图 形 也得到了相应图形之间的对称约束 如图 2 4 6 图 2 4 端盖轮廓草图 5 快速修剪图形 双击图标 用光标确定剪去的线段 如图 2 5 图 2 5 修剪后的端盖轮廓草图 4 3 添加尺寸完成截面的创建添加尺寸完成截面的创建 1 单击 依次选取左 右两圆的圆心 确定尺寸线的位置 标注两圆的中 心距 标注圆或圆弧的尺寸 确定尺寸线的位置 结果如图 2 6 图 2 6 标注尺寸后的端盖轮廓草图 2 按图 2 1 修改尺寸修改尺寸 尺寸驱动图形的实际大小 完成截面的创建 7 4 4 完成特征的定义完成特征的定义 1 拉伸截面创建特征 单击 退出草绘环境 单击 pad按钮 拉伸深度 3mm 模型着色显示如图 2 7 所示 2 选择 File Save 保存模型 图 2 7 完成的零件 上机报告 上机报告 5 1 完成如图 2 8 的草绘截面 请问该草图能否进行拉伸操作 不能请说明理由 应若何修改草图 请直接在图上修改 图 2 8 5 2 创建草图应具有怎样的思路 8 实验三实验三 零件三维建模的基本生成方法 拉伸零件三维建模的基本生成方法 拉伸 实验目的 实验目的 本实验目的是要掌握基于草绘特征中的拉伸创建方法 学会利用 CATIA 进行零 件实体建模的方法和步骤 基础知识 基础知识 2 1 零件三维建模的基本知识零件三维建模的基本知识 2 1 1 零件设计的主要工具栏零件设计的主要工具栏 l Sketch Based Features 基于草图特征 工具栏 提供了 10 种生成零件 的方法 依次是突台 减重 旋转成形 旋转沟槽 钻孔 肋 沟槽 加强 肋 放样成形 放样沟槽 l Boolean Operations 布尔操作 工具栏 可以对一个零件文件中多个组 件利用装配 逻辑运算 联集修剪 移除多余实体的相应按钮进行布尔运算 l Surface Based Features 基于曲面特征 工具栏 提供了 4 种利用曲面 生成实体的方法 依次是分割 厚度曲面 封闭曲面 缝合曲面 l Dress up Features 装饰特征 工具栏 依次是倒圆角 倒棱 拔模 抽 壳 加厚 螺纹 移除面 l Transformation Features 变换特征 工具栏 利用位置变换 镜像 阵 列 缩放的工具按钮生成零件的特征或修改零件 9 l Reference Element 参考元素 工具栏 用来生成点 线 面作为零件的参考 2 1 2 零件的设计基本方法零件的设计基本方法 拉伸 旋转 钻孔 扫描 放样 布尔运算 2 2 拉伸特征拉伸特征 2 2 1 拉伸特征的类型拉伸特征的类型 l 加材料 Pads 按钮扩展出来的 Pads 工具栏 包括突台 带拔模和圆角的突台 多重突台的拉伸加材 料特征 l 减材料 Pockets 按钮扩展出来的 Pockets 工 具栏包括减重 带拔模和圆角的减重 多重减重的拉伸 减材料特征 2 2 2 拉伸特征工具面板拉伸特征工具面板 以 Pads 为例 完整的拉伸定义对话框如下图 该对话框的各项含义 Type 类型 有 Dimension 尺寸 Up to next 到下一个 Up to last 到 最后一个 Up to plane 到平面 Up to surface 到曲面 5 种类型 Profile Surface 栏 轮廓线 闭合曲线 若单击该栏的按钮 将进入创建该闭 合曲线时的工作环境 Mirrored extent 若该复选框被选中 Second Limit 等于 First Limit 形体以草 图平面为对称 10 Reverse Direction 单击该按钮 拉伸方向反向 或单击代表拉伸方向的箭头 也可以改变拉伸方向 上机实例 上机实例 创建如图 3 1 的拉伸实体零件 图 3 1 口盖 操作过程 操作过程 4 1 利用利用和和生成实体生成实体 1 在零件设计平台选择 yz 平面 单击按钮进入草绘环境 绘制一个圆心在 坐标原点处 直径为 78mm的圆 2 单击按钮返回到零件设计平台 此时 草图 1 是高亮显示的 说明它 被选中 单击按钮 出现 Pad Definition 对话框 选择参数如图 3 2 所示 单击 OK 得到如图 3 3 所示的实体 图 3 2 Pad 的参数选择 A 图 3 3 生成的突台实体 11 3 选择如图 3 3 所示的 A 面作为草绘的参考平面 绘制一个圆心在坐标原点 处 直径为 64mm的圆 生成如图 3 4 的 草图 2 再单击返回零件设计平台 图 3 4 草图 2 图 3 5 4 单击 在 Pad Definition 对话框的 Type 选择 Dimension 在 Length 中键入 28mm 草图 2 为默认草绘 单击 OK 得到如图 3 5 所示的实体 5 选择如图 3 5 所示的 B 面作为草绘的参考平面 绘制一个圆心在坐标原点 处 直径为 54mm的圆 生成 草图 3 再单击返回零件设计平台 6 单击 在 Pocket Definition 对话框的 Type 选择 Dimension 在 Length 中键入 27mm 草图 3 为默认草绘 如图 3 6 所示选择参数 单击 OK 得到如图 3 7 所示的最终口盖实体 图 3 6 Pocket 的参数选择 图 3 7 口盖实体 7 选择 File Save 保存模型 B 12 4 2 利用多重突台利用多重突台生成实体生成实体 1 新建一个零件 在零件设计平台上选择 yz 平面 单击按钮进入草绘环 境 绘制三个圆心在坐标原点处 直径分别为 54mm 64mm 78mm的同心圆 生成 如图 3 8 的 草图 1 图 3 8 三个同心圆的 草图 1 2 单击按钮返回到零件设计平台 此时 草图 1 是高亮显示的 说明它 被选中 单击按钮 出现 Multi Pad Definition 对话框 单击 More 按钮 生 成如图 3 9 的 Multi Pad Definition 全局对话框 各参数选择按表 3 1 选择 图 3 9 Multi Pad Definition 全局对话框 13 表 3 1 Multi Pad Definition Type Dimension Domain First Limit Second Limit 挤压域 1 7mm 0mm 挤压域 2 35mm 0mm 挤压域 3 35mm 27mm 单击 OK 按钮 即生成与 4 1 方法相同的口盖实体 方法灵活简便 上机报告 上机报告 请完成如图 3 10 的实体建模 请写出建模思路 14 实验四实验四 零件三维建模的基本生成方法 旋转零件三维建模的基本生成方法 旋转 实验目的 实验目的 本实验目的是要掌握草绘特征中的旋转创建方法及孔特征的创建方法 基础知识 基础知识 2 1 旋转特征旋转特征 2 2 1 旋转特征的类型旋转特征的类型 l 加材料 利用 shaft 按钮可以通过旋转的方式生成实体 l 减材料 利用 Groove 按钮可以通过旋转的方式在基础实体上挖去多 余的部分 2 2 2 旋转特征工具面板旋转特征工具面板 该对话框的各项含义 1 Limit 栏 包括两个方向相反的旋转角度 用来确定旋转的界限 2 Profile 栏 被旋转的轮廓曲线 在草图设计模块创建 3 Axis 栏 选择旋转轴线 2 2 孔特征孔特征 2 2 1 孔特征分类孔特征分类 主要包括直孔 锥孔 圆柱头螺钉孔 沉头螺钉孔 钻头孔 使用 机号 操作 成绩 报告 成绩 15 2 2 2 特征工具面板特征工具面板 Hole Definition 对话框包括 3 个选项卡 1 Extension 范围 选项卡 用于设置孔的尺寸以及孔的生成方式 2 Type 类型 选项卡 用于设置孔的形式 并可以在 Parameters 区 域设置相应的尺寸 3 Thread Definition 螺纹定义 选项卡 用于设置螺纹尺寸 选中 Thread 复选框后才可以设置螺纹 上机实例 上机实例 创建如图 4 1 的旋转实体零件 具体尺寸见操作过程 16 图 4 1 旋转零件模型 操作过程 操作过程 1 在零件设计平台选择 yz 平面绘制如图 4 2 的草图 生成 草图 1 图 4 2 绘制生成的 草图 1 2 退出草绘 单击工具栏上的按钮 出现如图 4 3 所示的 Shaft Definition 对话框 参数选择如图 4 3 单击 OK 生成如图 4 4 的旋转实体 17 图 4 3 Shaft Definition 对话框 图 4 4 草图 1 生成的旋转实体 3 选择 yz 平面绘制如图 4 5 的草绘轮廓 生成 草图 2 图 4 5 绘制生成的 草图 2 4 退出草绘环境 单击工具栏上的按钮 出现如图 4 6 所示的 Groove Definition 对话框 参数选择如图 4 6 单击 OK 生成如图 4 7 的旋转实体 图 4 6 Groove Definition 对话框 图 4 7 草图 2 生成的旋转实体 18 注 注 用按钮生成的图 4 7 的旋转实体还可以用打孔特征操作 单击工具栏上 的按钮 出现如图 4 8 所示的 Hole Definition 对话框 选择大圆底面为放置平 面 因为实体表面为圆形 所以孔的圆心自动设定在圆心处 参数选择如图 4 8 单 击 OK 生成如图 4 7 的旋转实体 图 4 8 Hole Definition 对话框 5 选择大圆底面作为放置平面 进入草绘环境 绘制如图 4 9 的 草图 3 单击按钮 拉伸深度为 16mm 得到如图 4 10 的修改实体 19 图 4 9 绘制生成的 草图 3 图 4 10 Pad 后的实体 3 选择 zx 平面绘制如图 4 11 的草绘轮廓 生成 草图 4 图 4 11 绘制生成的 草图 4 4 退出草绘环境 单击工具栏上的按钮 出现如图 4 12 所示的 Pocket Definition 对话框 参数选择如图 4 12 单击 OK 最终生成如图 4 1 的旋转实 体 图 4 12 Pocket Definition 对话框 20 5 选择 File Save 自定义文件名 上机报告 上机报告 请完成如图 4 13 的实体建模 请写出建模思路 21 实验五实验五 装配基础装配基础 实验目的 实验目的 Catia 装配工作台的主要功能包括创建装配体 添加指定的部件或零件到装配体 创建部件的装配关系 移动和布置装配成员 生成产品的爆炸图以及装配干涉和间隙 分析等 本实验主要目的是了解 Catia 装配工作台 包括装配约束类型 装配零件 掌握 零件装配和装配设计的基本操作 基础知识 基础知识 装配环境 装配环境 创建部件 创建部件 New Component 插入部件 New Product 插入产品 New Part 插入新零 件 Existing Component 插入已经存在的部件 Replace Compont 替换部件 树型图重组 创建约束 创建约束 Coincident 对齐 Contact 接触 Offset 偏置 Angle 角度约束 Fix Component 空间固定约束 Fix Together 固联约束 Reuse Pattern 重复利用阵 列 移动工具条 移动工具条 指南针操作 Smart Move 智能移动 Explode 爆炸图 装配分析 装配分析 干涉分析 上机实例 上机实例 使用 机号 操作 成绩 报告 成绩 主菜单 工具条 22 创建如图 5 1 所示的装配模型 图 5 1 操作过程 操作过程 1 进入 Catia 选择菜单 File New 选择 Product 类型 生成新装配文件 2 单击图标 在弹出的文件对话框中依次选择文件Piston CATPart brace CATPart crankcase CATPart crankshaft CATPart cylinder CATPart cylinderend CATPart gasket CATPart lidCATPart needle CATPart nut CATPart pin CATPart点击Ok 按键 上述零件 全部加入到刚生成的装配文件中 如图 5 2 所示 图 5 2 3 单击图标 在图形窗口中选择Crankcase部件 对其施加固定约束 4 单击 选择 Crankshaft 部件的轴线和 Crankcase部件的轴线 定义两者同轴约 束 如图 5 3 所示 图 5 3 轴线 23 5 单击 选择 Crankshaft 部件和 Crankcase部件如图 5 4 所示的两个面 使两者 接触 如图 5 4 所示 图 5 4 6 单击刷新图标 如图 5 5 所示 图 5 5 7 单击 选择 Brace 部件的轴线和 Crankshaft部件上的小凸台的轴线 定义两者 同轴约束 如图 5 6 所示 图 5 6 8 单击 选择 Crankshaft 部件和 Brace部件如图所示的两个面 使两者接触 如 图 5 7 所示 接触面 轴线 24 图 5 7 9 单击刷新图标 如图 5 8 所示 图 5 8 10 单击 选择 Brace 部件的轴线和 Pin部件的轴线 定义两者同轴约束 如图 5 9 所示 图 5 9 11 单击 选择 Pin 部件的一个端面和 Brace部件如图所指的面 在 Offset 文本框 中输入 13 5mm 完成偏置约束 如图 5 10 所示 图 5 10 接触面 轴线 接触面 25 12 单击刷新图标 如图 5 11 所示 图 5 11 13 单击 选择 Piston 部件的轴线和 Brace部件的另一轴线 定义两者同轴约束 如图 5 12 所示 图 5 12 14 单击 选择 Piston 部件的端面和 Brace部件的一个端面 在 Offset 文本框中 输入 1 5mm 完成偏置约束 如图 5 13 所示 图 5 13 15 单击刷新图标 如图 5 14 所示 图 5 14 16 单击 选择 cylinder 部件的轴线和 Crankcase部件的另一轴线 定义两者同轴 约束 如图 5 15 所示 轴线 接触面 26 图 5 15 17 单击 选择 cylinder 部件和 Crankcase部件如图所示的两个面 使两者接触 如 图 5 16 所示 图 5 16 18 单击刷新图标 如图 5 17 所示 图 5 17 图 5 18 19 利用接触和同轴约束 装配 cylinderend 部件和 clinder 部件 结果如图 5 18 所示 20 利用接触和同轴约束 装配 lid 部件和 Crankcase 部件 结果如图 5 19 所示 图 5 19 图 5 20 轴线 接触面 27 21 利用接触和同轴约束 装配 needle 部件和 Crankcase 部件 结果如图 5 20 所示 22 利用偏置和同轴约束 装配 nut 部件和 Crankshaft 部件 偏移的距离为 47mm 结果如图 5 21 所示 至此完成装配工作 图 5 21 上机报告 上机报告 1 Product Component 和 Part 模型之间的关系是什么 2 什么是干涉分析 什么是间隙分析 28 实验六实验六 工程图基础工程图基础 实验目的 实验目的 Catia 工程图可以利用创建的三维模型生成工程图 本实验目的主要了解 Catia 工程图工作台 熟悉各种视图的生成方法和工程图的 标注 基础知识 基础知识 工程图环境 工程图环境 视图生成 视