第3章 【草图编辑器】工作台图标功能.doc

69第3章 草图工作台图标功能第3章 【草图编辑器】工作台图标功能在CATIA软件里面，要进行三维设计，一般是从二维草图入手来进行设计，但也有从三维曲线和曲面来进行设计的。本章先讲述【草图编辑器工作台图标的功能和用法。选择【开始】【机械设计】【草图编辑器】命令，如图3.1所示，进入草图工作台。注意此时并没有直接进入草图工作台，而是进入到Part(零件)设计工作台，用户要在操作界面左边的模型树或者中间图形区选定一个参考平面后，才能真正进入到草图工作台，或者用户也可以在其他界面单击Sketcher(草图工作台)图标，这样就能直接进入到草图工作 台中。图3.1 选择【开始】【机械设计】【草图编辑器】命令单击【工作台】工具栏内的【退出工作台】图标，就离开了【草图编辑器】，进入到其他工作台。3.1 【轮廓】工具栏3.1.1 【轮廓】图标使用【轮廓】图标可以画连续的折线，注意在结束点要双击，由此形成的线如图3.2所示。图3.2 使用【轮廓】功能绘制的折线3.1.2 【矩形】图标使用【矩形】图标可以画一个水平方向与H轴平行、垂直方向与V轴平行的矩形，由此形成的线如图3.3所示。3.1.3 【斜置矩形】图标使用【斜置矩形】图标可以画任意方向的矩形，方法是先沿着一个方向画一条边，然后移动鼠标，这样线条就在第一条线的垂直方向展开，从而形成一个矩形。这个功能不是默认显示的，必须单击【矩形】图标右侧的下三角箭头才可以看到这个图标，由此形成的矩形如图3.4所示。 图3.3 使用【矩形】功能绘制的矩形 图3.4 使用【斜置矩形】功能绘制的矩形3.1.4 【平行四边形】图标使用【平行四边形】图标可以画一个平行四边形，方法是先画出一条边，然后移动鼠标，接着画出另外一个顶点，这样就形成了一个平行四边形。这个功能不是默认显示的，必须单击【矩形】图标右侧的下三角箭头才可以看到这个图标。由此形成的平行四边形如图3.5所示。3.1.5 【延长孔】图标使用【延长孔】图标可以画出一个拉长的孔形状，方法是先单击一点确定一个半圆的中心，然后再单击一点，确定另外一个半圆的中心；移动鼠标，最后确定圆的半径，这样就形成了一个拉长的孔图形。这个功能不是默认显示的，必须单击【矩形】图标右侧的下三角箭头才可以看到这个图标。由此形成的拉长的孔如图3.6所示。 图3.5 使用【平行四边形】功能绘制的平行四边形 图3.6 使用【延长孔】功能绘制的图3.1.6 【圆柱形延长孔】图标使用【圆柱形延长孔】图标所绘制的拉长孔的两个长边是以一个点为圆心的同心圆弧，方法是先单击一点，确定大圆的圆心，再单击一点，确定两个大圆圆弧中间圆弧的半径；然后移动鼠标，确定大圆圆弧半径一半的长度，最后单击鼠标，确定小圆圆弧的半径。这个功能不是默认显示的，必须单击【矩形】图标右侧的下三角箭头才可以看到这个图标，由此形成的拉长的圆柱孔如图3.7所示。3.1.7 【钥匙孔轮廓】图标使用【钥匙孔轮廓】图标可以绘制一个锁孔的图案，方法是先单击一点，确定大圆的圆心位置，再单击一点，确定小圆圆心的位置；单击第3点，确定小圆的半径，再单击第4点，确定两个圆弧之间直线的长度。这个功能不是默认显示的，必须单击【矩形】图标右侧的下三角箭头才可以看到这个图标，由此形成的锁孔形状图案如图3.8所示。 图3.7 使用【圆柱形延长孔】功能绘制的图 图3.8 使用【钥匙孔轮廓】功能绘制的图3.1.8 【六边形】图标使用【六边形】图标可以绘制一个六边形，方法是单击一点确定六边形的中心，然后再单击一点确定六边形内接圆的半径和切点的位置，由此形成的六边形如图3.9所示。3.1.9 【直线】图标使用【直线】图标可以画一条直线，方法是单击一点作为直线的起点，再单击一点作为直线的终点，由此形成的直线如图3.10所示。 图3.9 使用【六边形】功能绘制的图 图3.10 使用【直线】功能绘制的图3.1.10 【无限长线】图标使用【无限长线】图标可以画一条无限长的直线，方法是单击该按钮后在图面上单击一点，这样就形成了一个与H轴平行的无限长直线，如图3.11所示。3.1.11 【双切线】图标使用【双切线】图标在一个圆上单击一点，再在另一个圆上单击一点，这样就形成了两个圆的一条切线(所形成的切线是内切线还是外切线，与单击两个圆的位置有关)，系统以离单击点最近的位置作为切点形成切线。如图3.12所示，根据点在圆上的位置的不同，形成了3条不同的切线。 图3.11 使用【无限长线】功能绘制的图 图3.12 使用【双切线】功能绘制的图3.1.12 【角平分线】图标 使用【角平分线】图标在一条直线上单击一点，然后再在另外一条直线上单击一点，这样就形成了一条角平分线。由于角平分线有两条，因此，所形成的角平分线是哪条与在直线上单击的位置有关，如图3.13所示为形成的直线的角平分线。3.1.13 【圆】图标 使用【圆】图标可以根据圆心和半径确定一个圆，方法是单击一点，将该点作为圆的圆心，然后再单击一点，确定圆的半径，这样就形成了一个圆，如图3.14所示。 图3.13 使用【角平分线】功能绘制的图 图3.14 使用【圆】功能绘制的图3.1.14 【三点圆】图标 使用【三点圆】图标可以根据圆上的3点确定一个圆，方法是在工作台上单击3点，这样就确定了一个圆，如图3.15所示，在该图中，第3点的位置还没有确定，因此还在动态显示第3点的坐标。3.1.15 【使用坐标系创建圆】图标 使用【使用坐标系创建圆】图标可以根据圆的坐标系画圆。在单击该按钮后，将弹出【圆定义】对话框，如图3.16所示。在【中心点】选项组中有两个选项卡，分别用于设置【直角】坐标系和【极】坐标系的参数。在【直角】坐标系定义选项中可以直接输入圆心的横坐标和纵坐标，而在Polar坐标系定义选项中，则需输入圆心所在位置的极坐标值，即到坐标圆心的距离和与极轴的夹角，如图3.17所示，设置后所形成的圆如图3.18所示。 图3.15 使用【三点圆】功能绘制的图 图3.16 【圆定义】对话框 图3.17 【圆定义】对话框极坐标系的设置 图3.18 利用极坐标系定义圆心所形成的圆3.1.16 【三切线圆】图标 使用【三切线圆】图标通过3条圆切线的切点位置确定一个圆。先在图上画一条直线，然后单击【三切线圆】图标，分别选中3条直线，这样就形成了一个圆，如图3.19所示。注意，用于形成圆的元素可以是3条切线，也可以是其他图形，例如对于圆，我们可以画3个圆的切圆，或者我们也可以画两个圆和一条线共同的切圆等。3.1.17 【三点弧】图标 使用【三点弧】图标可以通过3点画一个圆弧，方法是单击第1点确定圆弧的起点，单击第2点确定圆弧上的任意一点，单击第3点则确定圆弧的结束点，如图3.20所示。 图3.19 三切线圆 图3.20 通过【三点弧】功能绘制的图3.1.18 【起始受限的三点弧】图标 使用【起始受限的三点弧】图标时，用户需先确定圆弧的起点和结束点，最后再确定圆弧的中间点，也即是用户所单击的第1点表示圆弧的起点，单击的第2点表示圆弧的结束点，单击第3点则为圆弧上的任意一点，由此形成的圆弧如图3.21所示。3.1.19 【样条线】图标使用【样条线】图标在图上单击一点作为起始点，然后再单击曲线经过的点，在最后一点时双击鼠标左键，这样即可结束曲线的绘制，由此形成的曲线如图3.22所示。 图3.21 通过【起始受限的三点弧】功能绘制的图 图3.22 使用【样条线】功能绘制的图3.1.20 【连接】图标 通过【连接】图标可以将两条直线连接起来，连接时可以使用【样条线】，也可以使用【圆弧】，单击不同的按钮，【草图工具】工具栏的显示也会不同，如图3.23所示，工具栏最右边的是【样条】连接按钮，从右边倒数第2项为【圆弧】连接按钮，使用时仅需单击相应的按钮即可。需要注意的是，形成的连接曲线形状与用户在直线上单击的位置有关。图3.24显示了两种连接方式，一种是圆弧连接，一种是曲线连接。 图3.23 【草图工具】工具栏 图3.24 使用【连接】功能绘制的图3.1.21 【椭圆】图标 使用【椭圆】图标可以绘制一个椭圆，方法是单击第1点确定椭圆的中心，接着单击第2点作为椭圆长轴的端点，最后单击第3点表示椭圆上的任意一点，由此形成的椭圆如图3.25所示。3.1.22 【通过焦点创建抛物线】图标 使用【通过焦点创建抛物线】图标可以在图上绘制一条抛物线，操作时，单击第1点表示抛物线的焦点，单击第2点表示抛物线离焦点最近的点，单击第3点表示抛物线的一个端点，单击第4点则为抛物线的另外一个端点，由此形成的抛物线如图3.26所示。 图3.25 使用【椭圆】功能绘制的图 图3.26 使用【通过焦点创建抛物线】功能绘制的图3.1.23 【通过焦点创建双曲线】图标 使用【通过焦点创建双曲线】图标可以在图上绘制一条双曲线，操作时，单击第1点表示双曲线的焦点，单击第2点表示双曲线两条渐近线的交点，单击第3点表示双曲线上离焦点最近的点的位置，单击第4点表示双曲线的一个端点，单击第5点表示双曲线的另外一个端点，由此绘制形成的双曲线如图3.27所示。图3.27 使用【通过焦点创建双曲线】功能绘制的图3.1.24 【二次曲线】图标 使用【二次曲线】图标可以在图上绘制一条圆锥曲线。形成圆锥曲线的方法有以下几种：l 5点。l 4点加1个切点。l 3点加2个切点。l 3点加1个输入的偏心率。单击【二次曲线】图标后【草图工具】工具栏有变化，如图3.28所示。其中，工具栏最右边的3项就是用于绘制圆锥曲线的选项。如果是使用5点画圆锥曲线，单击第1点确定的是圆锥曲线的一个端点，单击第2点确定圆锥曲线的另外一个端点，单击第3点确定圆锥曲线上的一点，单击第4点确定圆锥曲线上的另外一个点，单击第5点则确定圆锥曲线的顶点，由此形成的圆锥曲线如图3.29所示。 图3.28 【草图工具】工具栏 图3.29 【二次曲线】功能形成的图3.1.25 【轴】图标 使用【轴】图标可以绘制一条轴线，方法是单击第1点确定轴线的一个端点，单击第2点确定轴线的另外一个端点，由此形成的轴线如图3.30所示。3.1.26 【通过单击创建点】图标 使用【通过单击创建点】图标可以绘制一个点，方法是在单击【通过单击创建点】图标后直接在模型图上单击，由此可以形成一个点，如图3.31所示。 图3.30 【轴】功能形成的图 图3.31 【通过单击创建点】功能形成的图3.1.27 【使用坐标创建点】图标 使用【使用坐标创建点】图标可以通过输入点的坐标在图形区形成一个点，方法是单击该图标，接着将弹出【点定义】对话框，如图3.32所示。在该对话框中有两个选项卡，分别用于设置【直角】坐标系和【极】坐标系的参数。在【直角】坐标系中可以直接输入点的横坐标和纵坐标值获得点，而在【极】坐标系中则可输入点所在位置的极坐标值(即该点到坐标原点的距离和与极轴的夹角)(如图3.33所示)来形成点(如图3.34所示)。 图3.32 【直角】坐标系定义点 图3.33 在【极】坐标系中定义点 图3.34 使用【使用坐标创建点】功能绘制的图3.1.28 【等距点】图标 使用【等距点】图标时，要先有一个参考元素，比如直线，才可以产生等距离点。单击该图标时，将弹出【等距点定义】对话框，通过在对话框内输入点的个数，单击【确定】按钮(如图3.35所示)，可以形成等距离的点(如图3.36所示)。 图3.35 【等距点定义】对话框 图3.36 使用Equidistant Points【等距点】功能绘制的图3.1.29 【相交点】图标 使用【相交点】图标可以通过选定元素之间的交点来确定点。使用该功能后形成的点如图3.37所示(从图中可以看出，实际交点和延长线都形成了一个点)。3.1.30 【投影点】图标 使用【投影点】图标可以通过图上的点向指定元素投影形成新的点，如图3.38所示。注意，在使用该功能时要先选中点，然后再单击图标，最后选中投影的曲线。 图3.37 使用【相交点】功能绘制的图 图3.38 使用【投影点】功能绘制的图3.2 【操作】图标3.2.1 【倒圆】图标 使用【倒圆】图标可以为图形产生一个倒圆。单击该图标后，【草图工具】工具栏发生变化，如图3.39所示，工具栏右侧的3个按钮就是用于倒圆的。使用时，先单击工具按钮，然后单击形成倒圆的两条线，最后再单击确定倒圆的半径，由此形成的倒圆如图3.40所示。 图3.39 【草图工具】工具栏 图3.40 使用【圆角】功能绘制的图3.2.2 【倒角】图标 使用【倒角】图标可以使图形产生一个导角。产生导角的方法有3种：l Angle/Hypotenuse(角度和导角(斜边)长度)。l Length1/Length2(两个直角边的长度)。l Length1/Angle(一个直角边的长度和角度)。直角边和斜边是针对直角导角来说的，是指要产生导角的两条边，以及导角本身形成的边，其意义说明如图3.41所示。单击【倒角】图标后，【草图工具】工具栏发生变化，如图3.42所示，接下来单击形成导角的两条线，然后再单击确定导角的长度，由此形成的导角如图3.43所示。图3.41 【倒角】参数的意义图3.42 【草图工具】工具栏图3.43 【倒角】功能形成的图3.2.3 【修剪】图标使用【修剪】图标可以将已知元素的一部分剪断并删除。如图3.44和图3.45所示为对两条直线剪切前和剪切后的结果对比。需要注意的是，剪切的部位与单击选择的点有关系。 图3.44 修剪前的两条直线 图3.45 修剪后的两条直线3.2.4 【快速修剪】图标 使用【快速修剪】图标可以将选中元素与其他元素相交的部分直接删除。对两条直线实施快速剪切前与快速剪切后的结果如图3.46和图3.47所示。 图3.46 快速修剪前的两条直线 图3.47 快速修剪后的两条直线3.2.5 【封闭】图标 使用【封闭】图标可以将没有封闭的元素封闭起来，这个命令可以封闭圆弧，也可以封闭【曲线】。圆弧封闭前和封闭后的结果分别如图3.48和图3.49所示。 图3.48 圆弧封闭前 图3.49 圆弧封闭后3.2.6 【补充】图标 使用【补充】图标可以将未封闭的元素已经存在的部分删除，并将不存在的部分作为图元素，这相当于集合中求某个元素的补集。互补操作以前和互补操作以后的圆弧分别如图3.50和图3.51所示。 图3.50 补充以前的圆弧 图3.51 补充以后的圆弧3.2.7 【断开】图标 使用【断开】图标可以将元素打断，使得一个元素变成两个元素。打断以前和打断以后的直线如图3.52和图3.53所示，打断的位置就是单击的第一点。 图3.52 断开以前的直线 图3.53 断开以后的直线3.2.8 【镜像】图标 使用【镜像】图标可以产生元素的对称图形，在使用时要预先设定一个对称轴。对称前的圆和轴线与对称后的圆和轴线分别如图3.54和图3.55所示。使用时要先选中需要对称的元素，然后再单击Symmetry图标，最后单击对称轴线。 图3.54 镜像前的圆和轴线 图3.55 镜像后得到的圆3.2.9 【平移】图标 使用【平移】图标可以对元素进行平移和复制。单击该图标后将弹出【平移定义】对话框，如图3.56所示。在Instance微调框中输入要增加的个数；如果选中【复制模式】复选框将不删除原始元素，否则将删除原始元素；设置完后单击【确定】按钮。平移前的圆和平移后的圆分别如图3.57和图3.58所示。 图3.56 【平移定义】对话框 图3.57 平移前的圆 图3.58 平移后的圆3.2.10 【旋转】图标 使用【旋转】图标将选定的元素旋转一定角度。单击后弹出【旋转定义】对话框，如图3.59所示。在【实例】微调框中输入要增加的个数；如选中【复制模式】复选框则不 图3.59 【旋转定义】对话框 图3.60 旋转前的椭圆 图3.61 旋转后的椭圆删除原始元素，否则将删除原始元素；设置完后，单击【确定】按钮。旋转前的椭圆和旋转后的椭圆分别如图3.60和图3.61所示。使用时，单击第1点作为旋转轴的起点，单击第2点作为旋转轴的结束点，单击第3点确定旋转轴的旋转角度。3.2.11 【缩放】图标 使用【缩放】图标可以将选定的元素放大。单击该图标后将弹出【缩放定义】对话框，如图3.62所示。在【缩放值】栏内输入需要放大的数值(注意必须在开始操作后才能输入数值)；如果选中【复制模式】复选框，则不删除原始元素，否则将删除原始元素；设置完成后，单击【确定】按钮。放大前的椭圆和放大后的椭圆如图3.63和图3.64所示。 图3.62 【缩放定义】对话框 图3.63 放大前的椭圆图3.64 放大后的椭圆3.2.12 【偏移】图标 使用【偏移】图标可以通过设定偏移距离来复制元素。设置偏移前的椭圆和偏移后的椭圆分别如图3.65和图3.66所示。 图3.65 偏移前的椭圆 图3.66 偏移后的椭圆3.2.13 【投影3D元素】图标 使用【投影3D元素】图标，可以将选定的三维元素投影到平面上，形成草图的一个元素。我们将三维圆柱的一个端面选中并投影到草图平面上，这样，投影就是一条直线，如图3.67和图3.68所示。 图3.67 选中三维圆柱的一个端面 图3.68 端面投影到草图平面3.2.14 【与3D元素相交】图标 使用【与3D元素相交】图标可以将三维元素横断并产生平面投影。打开CATIA自带的文件Intersection_Canonic.CATPart，选中长方体的侧面，如图3.69所示。然后单击【与3D元素相交】图标，程序通过计算产生一条横断线，并以其他颜色显示出来，如图3.70所示。对于这条横断线，可以将其作为一般草图曲线来进行其他操作。 图3.69 选中长方体的侧面 图3.70 程序通过计算产生一条横断线3.2.15 【草图求解状态】图标 【草图求解状态】图标的功能是快速检查草图的几何图形，并确定相关的尺寸是否有错误。我们在草图模式画一个圆和长方形，如图3.71所示。单击【草图求解状态】图标，弹出【草图求解状态】对话框，如图3.72所示，提示草图的状态是“不充分约束”， 图3.71 在草图模式画一个圆和长方形 图3.72 【草图求解状态】消息框 图3.73 将限制不够的图形亮显出来同时将限制不够的图形亮显出来，如图3.73所示。如果尺寸标注完全，该对话框将显示为“等约束”；如果尺寸标注过多，超过了要求，该对话框就显示为“过分约束”。3.2.16 【草图分析】图标 【草图分析】图标的功能是分析草图的几何图形，并确定是否有封闭与相互干涉等现象。我们还是使用圆和长方形来说明，只是他们都被标注了尺寸，如图3.74所示。单击【草图分析】图标，弹出【草图分析】对话框，如图3.75所示。通过对话框中显示的这个表，用户可以清楚地知道自己所做的图形是否完全符合要求。 图3.74 标注了尺寸的圆和长方形 图3.75 【草图分析】对话框3.3 【约束】设置3.3.1 【约束】图标 使用【约束】图标对图形标注尺寸，标注的可以是草图元素本身的长度(比如线段的长度)，也可以是几个元素之间的限制尺寸(比如夹角、距离等)。我们在草图模式中画一个圆，然后单击【约束】图标，接着单击圆，就可以标注出圆的直径。如果想修改圆的直径，可以双击圆的直径尺寸线，弹出【约束定义】对话框，如图3.77所示，在该对话框内 图3.76 标注圆的直径 图3.77 【约束定义】对话框输入实际尺寸，然后单击【确定】按钮即可。如果想把【直径】标注修改为半径标注，可单击该对话框中的【尺寸】选项，在打开的下拉列表中选择【半径】选项，然后单击【确定】按钮即可。3.3.2 【接触约束】图标 使用【接触约束】图标可以使草图中的两个元素接触。我们还是用一个圆来做例子，在进行接触限