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车身造型与结构设计实验指导书 扬州大学机械工程学院二OO七年十月实验一 车身三坐标测量技术 一、实验目的：通过HC系列三坐标测量划线机对车身覆盖件采点，掌握三座仪的操作使用方法，掌握车身设计过程中的数据采集方法和数据转换方法。二、实验设备及工作原理：HC-2000三坐标划线测量机HC-2000三坐标划线测量机具有对空间物体的各个方向进行划线和测量的功能，是开展车身设计的主要设备之一。1、总体技术指标：a.测量范围：X=2000mm Y=1200mm Z=1500mmb.单轴精度：X： X1500mm，0.075mm X 1500mm，(0.025+0.03L)mm L为测量长度，单位为米 Y：0.075mm Z：0.075mmc.分辩率：0.05mm/0.01mm切换d.最大运动速度：1000mm/se.使用温度：0402、机体部分主要零部件（见附图1）(1)底座：底座为铸铁座，在它的下面装有滚动轴承，可在平台上灵活的运动。(2)齿条座卡槽：槽内装有测长线性标尺。(3)立柱：确定垂直方向的坐标立柱。内装有平衡重物。(4)拉杆：防止和调节立柱的倾斜度。(5)上盖板：连接和固定立柱和拉杆。(6)立柱顶盖：装有支持平衡重物的滑轮。(7)滑套：连接立柱和悬臂梁及其驱动机构。(8)悬臂梁：端头装有划针连接器。(9)磁尺：(10)划针连接器：为改善工作能力的划针连接器。（11）微型打印机3、电气部分工作原理三坐标划线测量机电气系统包括控制箱和小数显表两部分。在主控制箱上，操作人员可进行功能操作，完成测量工作。小数显表的作用是把划线测量机三轴坐标位置数据显示出来。（见附图2）磁栅数显系统是由磁信号传感器和数显控制仪两部分组成。磁信号传感器包括磁尺和磁头，在磁尺上均匀地刻有磁信号，当磁头与磁尺有相对运动时，通过磁头的磁通发生变化，使磁头线圈感应出来的电动势也随之相应的变化。磁感应信号被送到数显控制仪内进行信号放大、数模转换、数据运算，得到与磁尺相对应的位置数据，通过三维数据显示器显示出来。(1)磁尺采用激光干涉仪在磁性钢丝上录制一系列具有相当稳定节距磁栅信号，磁尺的录磁精度决定于激光干涉仪。应使磁尺能适应气候变化的工作环境，保持良好的机械性和良好的磁性能。(2)磁头的工作原理在磁栅数显系统中选用的是磁通响应磁头而不是速度响应磁头。磁通响应磁头与速度响应磁头的主要区别在于：前者对速度无要求，输出的信号幅度与磁头在磁尺上的位置有关。在结构上是在磁头中的可饱和铁芯上绕有一组可加入激磁电流的激磁线圈，由数显控制仪供给激磁电流。磁头工作时，通入交流激磁电流，激磁电流的强度足以使可饱和铁心的磁通饱和，随着激磁电流的不断变化，使可饱和铁芯不断地通断，从而使穿过磁头铁芯的磁通也随之通断，于是在信号线圈上便感应出电动势，使之有信号输出。当磁头与磁尺有相对运动时，磁头输出电压频率受到调制，只要能检测出磁头在运动时的输出电压频率f与静态时频率f0的差值，通过相应的运算，即可知磁头与磁尺的相对位移量。4、划线头工作原理划线头是三坐标划线测量系统的一个关键部件。它具有对空间物体的各个方向进行划线和测量的功能。在划线头上，安装划针实现划线功能，安装测头实现测量功能（见附图3）。5、软件部分工作原理三座标测量软件（SZB.EXE）是用于HC-2000型三座标划线测量机系统，进行数据采集、处理和几何测量的软件系统。该系统用C语言编写，配有图形说明和汉字提示，显示直观，操作简单，使用灵活方便。本系统无需操作者编制测量程序，只要根据图形特征和汉字提示，直观的进行选择，就能完成相应的测量任务。本系统具有联机帮助功能，它可简要的说明各个功能键的作用，帮助操作者正确的操作。三座标测量软件（SZB.EXE）系统，共有三个文件：SZB.EXE，SZBZIKU和EGAVGA.BGI。其中，SZB.EXE是该系统的主程序，SZB ZIKU是汉字字库文件，EGAVGA.BGI是显示器驱动文件。这三个文件应在同一目录下才能运行。将三坐标测量机的通信接口与计算机的串行接口相连可实现对测量数据的传输。三、实验方法及步骤1、将测头安装在划线头上，并连接好接插件。使用磁力表座等辅助设备将选定的车身覆盖件定位在平台上。2、开机自检打开三座标测量仪控制箱后面板总电源开关（电源要求：交流220V20V,50Hz，功率60W）。a.控制箱显示器应在2秒钟内显示“HC2000”，同时蜂鸣器发声。b.小数显表“X”、“Y”、“Z”三轴显示器应同时显示“0.0.0”。3、测头安装及使用如使用测头，应在开机前将测头安装在划线头上，并连接好接插件。在用测头进行测量工作时，测头与被测工件接触后，测头指示灯发亮，同时控制箱蜂鸣器发声，小数显表显示当前三坐标测量值。要主要测头的运动速度，特别是在测头要接触到被测工件的瞬间，要放慢测头速度。目的：保护测头不会被撞坏；二，可以保证测量精度。4、微型打印机的使用上纸开关S1处于非“on”状态，将打印纸送入口，按下S3即可上纸。自检开关S2处于“TEST”状态，S1处于“on”状态，接通电源，微打印机进入自检状态。打印出全部有效代码数字，然后打印出“TEST OK”工作开关S2处于非“TEST”状态，S1处于“ON”状态，则微型打印机进入工作状态。当接收命令时，即可打印数据信息。5、数据采集坐标轴清零三轴清零：当“C”键按下时都会使三轴坐标清零。单轴清零：当按下某一轴的符号“X”、“Y”、“Z”键后，再按下“C”键就会使某一轴的坐标清零。坐标轴的置数当某一坐标轴的符号“X”、“Y”、“Z”键被按下后，就可以输入所希望的数据（某一坐标轴符号键按下后，再按数据键才有效），此时在信息窗口显示键入的数据，然后按下确认键“E”，这样置入的数据就显示在小数显表的某一坐标轴上。建立零基准点：作用是建立工件三轴坐标的零点或单轴的零点。当按下“F”、“0”时是建立三轴坐标的零点，按“F”、“X”、“0”或“F”、“Y”、“0”或“F”、“Z”、“0”时是建立单轴的零点。在建立三轴或单轴的零基准点操作时，相应坐标轴值应清零。选取该车身覆盖件的特征点为基准零点。在建立三轴基准点的时候，数显表的三轴坐标数据将停止不动，只有当测头或采点器发生中断后，表示三坐标建立基准点工作已实现，数显表恢复动态数显功能。6、打印功能：打印功能是将中断采点时的三坐标数据打印输出，或将存储缓冲区的采点数据群打印输出。打印功能的设置：反复按“F”、“P”键可设置手动、自动、非打印状态。M手动，A自动手动打印输出：在手动打印和自动打印状态时，当按下“P”键时，微打印机可将上一次中断采点的三轴坐标值打印出来，如果机器处于禁止打印状态时，按“P”键不起作用。在手动打印状态下同时机器具有存储允许状态时，当按下“N”、“P”键后，微打印机将存储区内存储的中断测量数据群顺序全部打印输出。自动打印输出：在自动打印状态情况下，每经过中断采点一次，机器将自动把中断采点时的三轴坐标值打印输出。7、存储功能：按下“F”“、“S”键可设置机器为自动存储、手动存储和非存储功能。在手动存储，按“S”键将上一次中断采点的三轴坐标值存入数据缓冲区，信息窗口将显示此三轴坐标数据的存储单元。8、数据传输功能：按下“F”“、“T”键可设置机器为自动传输、手动传输和非传输功能。在自动传输状态下，设备可通过串行接口将测量数据自动传输到相接的电脑中，此时，在电脑中应将SZB.exe运行起来，选择点输入状态，并通过F2键进行设置，将数据输入状态设为串行输入，数据输出状态设为“存盘”。测量的数据文件将自动保存在与SZB相同的路径下。8、终止计数功能终止计数功能是通过按“B”键来实现。当按下“B”键后，信息显示窗口的BLOCK指示灯亮，表示机器停止数显计数，再按“B”键，BLOCK指示灯亮时，表示机器停止数显计数，再按“B”键，BLOCK指示灯灭时，则恢复数显计数。设置这一功能为在测量时更换测头的角度提供了极大的便利。无需在更换测头角度后，重新寻找基准点。9、运用三坐标测量机对某车身覆盖件进行测量运用三坐标测量机对前翼子板外表面进行测量，分析表面特征，建立0基准点，比较采用不同测量方法的优劣，并将测量数据备份以便运用CATIA进行逆向设计用。四、实验教科书、参考书1、汽车车身结构与设计 机械工业出版社 黄天泽 黄金陵2、汽车车身设计与制造 哈尔滨工业大学出版社 雷雨成3、HC系列三坐标测量划线机使用说明书（5册） 航天机电集团三院三部北京丰台宇航新技术研究所编4、RS/6000工作站使用说明书 IBM编5、Catiav4使用说明书 IBM编实验二 基于CATIA实体和曲面建模技术一、实验目的：了解CATIA V5软件的优秀特点；熟悉CatiaV5界面，熟练掌握CatiaV5软件的基本命令；掌握人机工程模块人体模型的创建方法；实体建模的方法；了解基本曲面建模方法，掌握逆向设计方法；二、实验设备及工作原理：RS/6000工作站高档微机CatiaV5微机版软件一套CatiaV4工作站版软件四套三、CATIA基础知识1.CATIA 代表的含义 CATIAComputer Aided Three & Two Dimensional Interaction Application System计算机辅助三维/二维交互式应用系统。也有称为Computer Aided Three-dimensional Integrated Application2 CATIA V5的优秀特点（1）完全Windows风格（绝大多数操作和微软的软件相似）。（2） 三维的(Three dimensional)、相关联的(associative)、参数化的(parametric)的设计方法。（3） 基于特征的(feature-based)、模块化的 (modular)、兼容性好的(compatible)的设计。（4）易于为用户定制 (customized workbench )。3.CATIA中鼠标三键的使用（1）鼠标左键的功能：在该软件中用来预选择和选择对象，将鼠标放在任一元素上该对象就能被自动加亮，点击之后就能选中该对象。左键点击界面中的图标进行某个操作，选中对象双击左键就能弹出该对象的定义对话框；（2）鼠标右键的功能：单击该键就能弹出所选中对象的快捷菜单；（3）鼠标中键的功能：按住中键就能上下左右平移选中整个模型；先按住中键后再按住左键或右键就能在三维空间中任意旋转对象；再松开左键或右键，就能任意缩放模型；以上三键的用法对于三维空间中的模型和二维的对象特征树的操作基本一致；特征树和三维模型之间的切换是用鼠标左键点击特征树的树杆或三维空间中右下角的坐标轴；4.CATIA中罗盘（compass）的使用（1）罗盘是用来指示模型的方向；（2）用来移动模型，左键点住罗盘的轴沿轴向平移，或者是平面在平面中平移，或罗盘的半园绕某轴旋转模型，罗盘上的点任意旋转。（3）模型中的独立元素：独立元素（datum element没有前驱即父元素），拖动罗盘至元素上，就可以任意移动元素。（4）复原罗盘将其拖动窗口右下角的xyz轴上。5 CATIA中主菜单的使用（1） 菜单中的start项是整个系统的所有模块切换菜单，能进入各个模块。（2） 菜单中的file项有是windows的常用命令，view是进行catia的模型视图查看的，insert项中包含了该空间中所有操作命令。（3） Tools项中有一些常用的工具如：截图、摄像、系统设置、界面定制和网络会议等；（4）.windows项是将多个窗口进行分布6.CATIA中快捷菜单的使用（1）.快捷菜单中的两个选项：center graph选项-将所选中的空间对象在特征树中的位置放在中间，reframe on选项-将所选中的空间对象置于三维空间的旋转中心。（2）.菜单中的property项是进行元素的属性设置的，可以进行对象的颜色、名称等（3）.菜单中的parent and children 能够显示出该元素子元素和父元素，这和软件的互关联特性相关。7.CATIA的系统模块简介（1）.Infrastructure管理CATIA的整体构架，包括Product Structure、Material Library Catalog Editor命令等。（2）.Mechanical designCATIA Part Design（PDG） 零件设计：提供了3D机械零件设计的强大的设计工具。Wireframe and Surface Design（WSF）线构架与曲面设计：作为PDG的补充，在零件设计的初始阶段，创建上下关联的线架结构特征元素和基本曲面。Assembly Design（ASD）装配设计：可以帮助设计师用自顶向下（Top-down）或自底向上（Bottom-up）的方法定义和管理多层次的大型装配结构，可真正实现装配设计和单个零件设计之间的并行工程。CATIA Sheetmetal Design（SMD）钣金件设计：使用基于模型特征的技术方法专门进行钣金零件设计，包括许多标准的设计特征，如加强筋、压印和扫掠特征等。Sheet metal Product（SHP）与SMD配合使用的钣金加工设计：专门应用于钣金零件的加工准备工作。CATIA Core and Cavity Design（CCV）凹凸模设计：使得设计人员快速和经济地设计模具加工和生产中所使用的凹模和凸模。CATIA Mold Tooling Design（MTD）模具工具设计：通过调用标准库中已有的部件或自定义的设计，提供快捷、低成本的塑料注射模具的设计工具。（3）.Shape Generative Shape Design（GSD） CATIA V5创成式曲面设计，为了创建更高质量的曲面，可根据基础线架与多个曲面特征组合，设计复杂的满足要求的曲面。它提供了一套涵盖面广泛的工具集，用以建立并修改用于复杂或混合造型设计中的曲面。它基于特征的设计方法，提供了高效、直观的设计环境，包括的智能化工具和定律（law）功能，允许用户对设计方法和技术规范进行捕捉并再用。CATIA Digitized Shape Editor（DSE），CATIA V5数字化外形编辑 利用接触式或者非接触式的测量设备采集轿车物理模型的外表面数据，生成三维点云数据。利用该编辑可以方便快捷的导入多种格式的点云文件，如：Ascii free、Atos、Cgo等十余种，还提供了数字化数据的输入、整理、组合、坏点剔除、截面生成、特征线提取、实时外形质量分析等功能，对点云进行处理，根据处理后的点云直接生成车身覆盖件的曲面。采用快速原型制造（RPM：Rapid Prototyping Manufacturing）技术，将CATIA V5生成的三维轿车造型数字模型数据传给数控机床，迅速加工出供校验和审批用的1:1轿车物理模型，然后打光，进行局部修改、完善，最后喷漆，定型。返回修改原始的三维造型数字模型，这就涉及逆向工程（RE：Reverse Engineering）技术的应用：形状（几何）反求。（4）. Analysis & Simulation Analysis & Simulation有限元分析解决方案。 Generative Part Structural Analysis（GPS）创成式结构分析Elefini Structural Analysis （EST）：结构分析Tolerance Analysis of Deformable Assembly（TAA）：变形装配件公差分析（5）.AEC plant（6）.NC manufacturing 数控加工（7）.DMU数字化样机（DMU：Digital Mock-Up）技术（8）Plant Layout虚拟厂房设计每一个制造企业都在不停地寻找新办法减少设备闲置时间、减少生产车间出现问题的次数及停工期，以便将产品快速地投放市场。为了帮助企业成功地实现上述目标，CATIA V5厂房布置设计（PLO：CATIA Plant Layout）应运而生。它可以优化企业的生产设备布置和厂房布置，从而优化生产过程、生产效率和产品输出。PLO擅长于工厂设施的空间组成设计，主要用于处理“空间利用”和厂房内设备的布置问题，可实现快速的厂房布置和厂房布置的后续工作，方便快捷地生成总体布局，同时也便于下游设计的修改与完善。它也提供由传统的2D布局图到3D布局的转换功能。它的智能性可以帮助厂房设计者与系统布置设计组在设备还未安装或还未运送至厂房之前便可确定有关厂房的布置安排，发现并解决生产流程问题。不仅可使设计人员迅速地完成设计任务，还可显著提高设计质量。利用CATIA V5集成的设计环境，企业可拥有一个完全满足自身对制造环境所有需求的最佳解决方案。（9）. Ergonomics Design & AnalysisErgonomics Design & Analysis人体设计与分析解决方案。人机工程学是运用生理学、心理学和医学等有关科学知识，研究组成人机系统的机器和人的相互关系，以提高整个系统工效的新兴边缘科学。人机工程学研究在设计人机系统时如何考虑人的特性和能力，以及人受机器、作业和环境条件的限制。为了在进行产品设计过程中就很好地解决“人机环境”之间的问题， Human Builder（HBR）人体模型构造：在虚拟环境中建立和管理标准的数字化“虚拟”人体模型，以在产品生命周期的早期进行人机工程的交互式分析。HBR提供的工具包括：人体模型生成、性别和身高百分比定义、人机工程学产品生成、人机工程学控制技术、动作生成及高级视觉仿真等。一个友好的用户接口确保了人体因素分析能够由非人体分析专家进行研究。Human Activity Analysis （HAA）：人体行为分析人体行为分析，作为HBR的辅助模块，可以对处于虚拟环境中的人机互动进行特定的分析。HAA的优点在于能够精确地预测人的行为。它提供了多种高效的人体工程学分析工具和方法，可以全面分析人机互动过程中的全部因素。Human Measurements Edit （HME）人体模型测量编辑人体模型测量编辑，允许设计人员通过大量的先进人体测量学工具生成高级的用户自定义的人体模型。该模型依靠它的指定目标人群，可以用于评价设计与其目标的吻合程度。HME能够满足专业人机工程分析师、技术支持维护工程师等不同设计人员的需要。Human Posture Analysis （HPA）人体姿态分析人体姿态分析，可以定性和定量地分析人机工程学上的各种姿态。人的整个身体及各种姿态可以从各个方面被全面系统地反复检验和分析，以评定驾驶者的舒适性，并可以与以公布的舒适性数据库中的数据进行比较，来检查、纪录和重放人体全身或局部的姿势，确定相关人体的舒适度和可操作性。界面友好的对话框提供了人体模型各个部位的姿势信息，颜色编码技术可以通过使用不同的颜色标记，快速发现有问题的区域，重新做出分析，并进行姿态优化。HPA允许设计人员根据自己的实际应用，建立起自己的舒适度和强度数据库设计，来满足不同的需要。有效地将HBR与HAA（人体行为分析）、HME（人体模型测量编辑）及HPA（人体姿态分析）结合起来可以生成更高级的人体模型，得到更详尽的分析结果，使设计更符合人机工程学对舒适性、功能性及安全性的要求。这些产品的结合可以为设计人员提供人体工程设计详细的解决方案。（10）.Knowledgeware知识工程CATIA V5已不仅仅是一个简单的辅助设计工具，早已远远超过了在屏幕上定义产品的阶段，它所提供的先进建模与仿真技术，为现代轿车的设计、开发和制造的建立了一个相当完善的软件系统支撑环境，加快了新车型的开发速度和增强了其对市场的快速响应能力，无疑会给制造企业带来更加强大的竞争力。8.CATIA中的基本元素简介（1）.构造元素最基本的形成其他元素的基础，由点、线、面等组成。（2）.实体元素正则元素（3）.非实体元素非正则元素（4）.几何约束元素如平行、垂直等（5）.参数用户参数和系统参数（6）.管理因素实体管理元素和非实体管理元素（7）.层、颜色、字体等属性的四 实体建模（一）实体设计的工作空间简介1.工作空间中工具条简介进入实体设计空间的方法（）基于草图的特征操作；基于实体的辅助操作；参考元素：点线面；基于曲面的特征操作；草图工具条文件、视图、属性等常用工具条2.实体设计的工作空间简介3. 实体设计中的重要概念Part-零件：一个或多个特征实体的组合体。PartBody-零件主体：零件的主要组成部分，其余各个特征均建立与此Body-零件体：由一组特征组成，能通过布尔操作安装到零件主体上。Feature 特征：一个对象的具有物理或逻辑的意义元素。（二）.实体设计1.实体设计的方法与步骤考察零件的形状，分析主特征；建立主特征的截面草图；使用合适的造型方法建立零件主体；分析零件的辅助零件体，找出辅助零件体的截面草图和造型方法；以零件主体为基准，建立各零件体；进行倒角和倒圆等辅助性操作。(模型2)2.草图绘制的方法作用是在恰当的平面中建立零件体的截面形状，供实体设计使用；一个草图必须作为一个整体使用；对于零件主体的截面草图来说，它必须是完全封闭的，也不能重叠的；基本方法与二维绘图方法一致；不同之处是可建立尺寸约束控制零件截面形状的尺寸；主模型建立后，辅助特征的草图可以是不封闭的。3.实体主要造型方法简介(基于草图)PAD-拉伸造型 ；SHAFT-旋转造型；POCKET-挖空；SLOT-沟槽；RIB-型钢（有共同截面形状的实体）；LOFT-放样；4.实体辅助造型方法简介Draft-拔模斜度；Chamfer-倒角 ；Fillet-倒圆；Shell-抽壳；Stiffer-筋板；T-放样；5.实体辅助造型方法简介(基于曲面)Split-分割；Close surface-包围实体；Thickness surface-加厚曲面；Sewing surface-缝合曲面；（三）.工程制图基础1.进入工程制图空间的方法（）；2.工作空间中的工具条简介：Drawing Projections View Dress up Geometry-modify Dimensioning Position and Orientation 3.绘图时各种元素的管理：Sheet 和View两个对象管理，在文件中至少存在一个Sheet ，一个Sheet 中可以具有几个不同的视图，也可没有视图；同一个模型的多个视图应布置在同一个Sheet 中。4.绘图先布置零件的各种视图然后绘图。5.绘图基本方法与常用软件的绘图方法一致，还能自动捕捉并创建约束；6.二维绘图既能标注尺寸，也可通过标注尺寸实现尺寸驱动绘图。7.由三维模型自动生成二维视图：使用Projections菜单条中的Front View就能从三维模型中取得主视图，以及各向视图，和各种辅助视图、剖视图、局部视图等。（四）练习任选如下一零件进行实体建模，并在工程制图模块生成三视图和布局剖视图并标注尺寸。五、人机工程模块创建人体模型1、创建人体模型，定义国别、性别和身高百分比定义2、人体舒适性姿态定义3、视野与可触及界面分析4、练习定义一人体模型：美国人，男性，95百分位，按下图进行坐姿定义，并校核视野和可触及界面。六、曲面建模（一）.曲面设计工作空间简介1.曲面设计工具条简介1)线框模型设计空间2)创成式曲面设计空间3)自由曲面设计空间2.曲面设计中的几个概念1)Open_Body:2)Surface and Face:3)Explicit and Associate elements:（二）.曲面设计1.创建线框元素 （1）.创建点线面元素;（2）.创建project, combine, reflect curves;（3）.求元素的交点和交线,以及平行曲线等;（4）.创建圆,圆角,连接曲线,圆锥曲线;（5）.创建样条曲线,螺旋曲线,spiral,spine;（6）.创建边界曲线;2.创建曲面元素（1）.创建拉伸,旋转,球规则曲面;（2）.创建偏置,扫略曲面;（3）.创建填充,放样,连接等曲面;（4）.提取一个元素的低层元素;3.几何元素的操作元素（1）.连接,缝合,光顺,打散等（2）.分割,修剪,创建样式;（3）.移动,对称,镜像等;（4）.面面倒角,棱边倒角,变半径倒角;（5）.延伸曲线和曲面,反向,建立法则;4.高级分析工具的使用（1）.Connect checker;（2）.Curve connect checker;（3）.Draft analysis ;（4）.Mapping analysis;（5）.Curvature analysis;5、练习：（1） 空间曲梁设计（2） 空间曲面设计七、汽车后视镜造型面的逆向设计步骤1. 导入云图点击import，导入云图。E:B08doconlinedseng_C2SamplesCarmirror1.cgo_ascii2、生成三角域曲面观察曲面形状，找出奇异点，瘪坑，进行数据处理。3、去除奇异点，点击Remove，或点击active点击active激活命令，将有用的点激活，其他点则隐藏，如果采用remove命令，无用的点将被删除，无法恢复。对于有瘪坑处，将该处的点删除，以免影响整个造型。4、点击fill holes5、点击Plan section，作平行截面与造型面相交。6、点击curve from scans七、实验教科书、参考书1、汽车车身结构与设计 机械工业出版社 黄天泽 黄金陵2、汽车车身设计与制造 哈尔滨工业大学出版社 雷雨成3、HC系列三坐标测量划线机使用说明书（5册） 航天机电集团三院三部北京丰台宇航新技术研究所编4、RS/6000工作站使用说明书 IBM编5、Catiav4使用说明书 IBM编6、CATIAV5机械设计7、CATIAV5曲面设计 三维实体建模实例第一节 盒盖操作程序：一、 拉伸成型本体二、 圆角特性三、 本体表面拉伸成型方块四、 方块表面拉伸切割椭圆五、 本体表面拉伸成型圆柱六、 圆角特性七、 薄毂特性八、 切割实体九、指定材质特性1. 拉伸成型本体1. 选择零件设计模组2. 模型树中选择xy面将滑鼠游标移至下图模型树中圈圈所指之符号，将其次目录由左至右依序展开，并选择xy面如下图右二。后续步骤将以此xy面绘入草图工作平面。在绘图的工作平面坐标系的xy面，会显示被选取状态，以不同颜色区分如下图右一所示。 3、进入草图模式在工具箱中选择（草图）图示进入草图模式。所谓草图模式是在特定的平面上绘制线架构单元，亦即暂时终止实体模型，而切换至线性架构的绘图模式。草图模式模式中所产生的线架构单元，将以拉伸，旋转的方式，建构出实体模型的特性。在草图模式中单击右侧之工具图示，即可更改线架构图元之图示，如下图所示。4. 绘制矩形草图在工具箱中选择（矩形）图示，在工具箱中有显示位置的工具，如果没有可能隐藏在工具箱的角落中，将它拉出来就可以了，先决定第一点的位置，按下鼠标左键。向右下角移动鼠标决定第二点位置，按下鼠标左键。点选位置下图中1与2位置，矩形的大小及位置可任意决定，后续可改变其长度以及位置。5. 标注尺寸在工具箱中连续点击（尺寸限制）图示两次，接着再以鼠标左键分别在下图中标注出水平与垂直线段的长度和跟原点的距离。其如下图所示。6. 修改尺寸在工具箱中选择（选择）图示，以鼠标左键双击下图左1的尺寸线，系统即显示对话框，提供使用者修改指定的尺寸标注，修改为120mm按下OK键。原来垂直长度100mm 变成120mm，如下图左。依序修改各尺寸值。将水平长度设定为150单位长度，直线至原点距离分别设定为75及60单位长度，将矩形的中心定位在原点位置，如下图右所示。7. 离开草图模式在工具箱中选择（离开）图示，离开草图模式回到零件设计的实体模组。在零件设计模组中屏幕右侧的工具图示，即改变为实体架构单元的工具图示，如图所示。8. 拉伸成型在工具箱中选择（拉伸成形）图示，系统即显示如下图左的对话框，提供拉伸成型的参数设定。对话框中第一栏接受预设植的Dimension指定尺寸，第二栏长度中改为30mm如圈圈所示，若要将草图沿着两侧拉伸成型，可按下对话框右下方的More按扭，并指定另一个方向的拉伸长度。在模型上按鼠标左键，预览拉伸之后的形状如下图。9. 完成本体的拉伸成型设定完成之后，系统显示如下图的拉伸成型实体。按住鼠标中键可平移单元，按住中键加左键可旋转单元。若要缩放模型显示的大小，则按住中键后轻点左键，将鼠标上下移动即可缩放模型。模型的平移，旋转与缩放，亦可分别选择（平移显示）、（旋转显示）（填满视窗）、（放大显示）与（缩小显示）等工具图示，亦可得到相同的效果。二、 圆角特性 1. 选择圆角的边缘线 选择（框线显示）将模型以线架构显示下图左，则可直接取边缘线，不必使用旋转功能。按住键盘Ctrl键并选择下图右中的4条边缘线，以红色显示（根据设定的不同将有不同颜色）。键盘Ctrl键为多重选取单元是所使用。 2. 指定圆角的参数 在工具箱中选择（倒圆角）图示，系统即显示如下图左的对话框。对话框中第一栏指定圆角的半径10mm,第二栏显示选定的圆的数目，第三栏指定圆角进行方式为相切或平行。由于先前选择实体的4个边缘，对话框第二栏中显示所选定的的圆为4 Edges4个边缘，倒圆角预览如下图右。 3. 完成圆角特性 完成圆角特性之后模型显示如下图左；所完成的圆角特性使用 (上彩显示)，如下图所示。 4. 涂彩显示（1）为了使读者更容易清楚图形，将倒圆角特性更改颜色，读者可以不做直接跳到下一个步骤。展开PartBody（零件实体）如下图左，选取下图中的EdgeFillet.1后按下鼠标右键，出现下图右的弹出式功能表，选择Properties（特性）。 （2）选择Graphic（图示），在第一项的Fill（填满）的Colors（顏色）中更改颜色，按下OK键，如下图所示。（3）显示如下图左所示。按下工具箱的（复原），回复到着色前，如下图右。 三、 本体表面拉伸成型方块 1. 指定工作平面 在工具箱中选择（选择）图示，并以鼠标左键选择本体表面作为草图平面。 2. 进入草图模式 在工具箱中选择（草图）图示进入草图模式。在草图模式中系统自动将绘图。平面转正，如下图所示。 3. 绘制矩形草图在工具箱中选择（矩形）图示，以相同的方式绘制一矩形，如下图所示。4. 标注尺寸和编修尺寸在完成矩形的绘制后，接着在工具箱中选择（尺寸限制）标注草图上所需的尺寸，其如下图所示，之后在选择（选择）图示，进行尺寸的编修，其如下图右所示，最后若完成草图的绘制和修改，则可选择（离开）图示，离开草图模式回到零件设计的实体模组。 5. 拉伸成型在工具箱中选择（拉伸成型）图示，即显示如下图左的对话框，提供拉伸成型的参数设定。对话框中第一栏接受预设值的Dimension 指定尺寸，第二栏长度中改为15mm如圈圈所示，预览拉伸形状如下图右，按下OK键。 6. 完成拉伸成型系统显示如下图的拉伸成型实体。在模型数中以鼠标右键选择该特性，在弹出式功能表中选择Properties 特性选项，并将特性的颜色改变如下图所示。四、方块表面拉伸切割椭圆 1. 指定工作平面在工具箱中选择 （选择）图示，并以鼠标左键选择拉伸成型实体表面作为草图平面，如下图所示。2. 绘制椭圆草图在工具箱中选择（草图）图示进入草图模式，使用鼠标选择物体，可看出上个步骤所产生的拉伸成型的方块，如下图左的长方形所示，再选择（椭圆）图示。椭圆绘制的方法为先选择椭圆中心下图左，再分别选择两主轴上的端点如下图右。 3. 拉伸切割完成草图绘制之后，在工具箱中选择（离开）图示，离开草图模式回到零件设计的实体模组。再选择（拉伸切割）图示，系统即显示如下图左的对话框，提供拉伸切割的参数设定。对话框中第一栏接受预设值的Dimension 指定尺寸，第二栏深度中改为25mm 如箭头所示，预览拉伸切割图形如下图左。 4. 完成拉伸切割设定完成之后，系统显示如下图的拉伸切割特性。在模型树中以鼠标右键选择该特性，在弹出的功能表中选择Properties 特性选项，并将特性的颜色改如下图所示。五、 本体表面拉伸成型圆柱 1. 指定工作平面在工具箱中选择（选择）图示，并以鼠标左键选择本体表面作为草图平面，如下图所示。3. 绘制圆形草图在工具箱中选择（草图）图示进入草图模式，使用鼠标选择物体，可看出上一步骤所产生的拉伸除料元件，如下图左长方形和椭圆所示，再选择（圆）图示并绘制一圆。绘制圆的方法为：先选择圆的中心如下图左，再选择圆上一点决定半径如下图右所示。 3拉伸成型完成草图绘制之后，在工具箱中选择（离开）图示，离开草图模式回到零件设计的实体模组。再选择（拉伸成型）图示，系统即显示如下图左对话框，提供拉伸成型的参数设定。对话框中第一栏接受预设值的Dimension指定尺寸，第二栏长度设定为15mm，如箭头所示。预览图形如下图右。 4. 完成拉伸成型设定完成之后，系统显示如下图的拉伸成型实体。在模型树中以鼠标右键选该特性，在弹出式功能表中选择Properties 特性选项，并将特性的颜色改成如下图所示。六、 圆角特性 1. 指定圆角的平面按住键盘Ctrl 键并依序选择下图右的三个平面，后续将以此实体平面的边缘作为圆角的边缘线，如下图右所示。 2. 指定圆角的参数在工具箱中选择（倒圆角）图示，系统即显示如下图左的对话框。对话框中第一栏指定圆角的半径为4.5mm，第二栏显示选定的圆的数目，第三栏指定圆角进行的方式为相切或平行。由于先前选择实体的三个平面，对话框第二栏中显示所选定的圆为3 Faces三个平面，如下图右所示，预览倒圆角形状。 3. 完成圆角特性完成圆角特性后涂彩模型显示于下图，图中显示圆角特性沿实体平面的边缘线产生。七、薄毂特性 1. 指定薄毂的移除平面在工具箱中选择（选择）图示，接着可先按住鼠标中键再按住左键旋转实体，当旋转至下图所示的视角后，并以鼠标左键选择本体底面作为薄毂的移除平面，如下图所示。2. 指定薄毂的参数在工具箱中选择 （薄殼）图示系统即显示如下图左的对话框。对话框中第一栏指定薄毂的内部厚度改为2mm，第二栏指定其外部厚度，第三栏显示指定的移除平面数目，预览薄毂形状如下图右。 3. 完成薄毂特性完成薄毂特性的后模型显示在下图，图中显示薄殼特性由向内部偏移的表面所形成，其厚度为2mm，而移除面为实体底面。八、 切割实体1. 选择zx面在模型树中以鼠标左键选择zx面，后续将以此平面为基础，产生产生一基准面平行于zx面。2. 产生平行基准面（1）先在工具箱中按下鼠标右键出现工具箱显示功能表选择ReferenceElements(Extended)参考元素（展开）选项如箭头所示。出现ReferenceElements(Extended)（参考元素（拉伸）工具箱。 （2）在工具箱中选择 （基准面）图示，系统即显示如下图左的对话框，指定平行基准面的偏移距离为-10mm如下图左，预览平移基准面如下图右。 3. 基准面切割实体（1）展开Open_body.1 后，选择Plane.1（基准面1），指定以该基准面切割实体模型。由下拉式功能表中选取InsertSurface-Based FeaturesSplit（切割）选项，如下图右所示。 4. 完成基准面切割实体完成切割的实体显示如下图左，图中显示实体模型被基准面1切割后留下的部分实体，下图右视旋转角度加上图彩的显示。 5.回复切割前的实体在工具箱中连按数次（复原）图示，将模型回复至基准面切割实体前的形态，如下图所示。6. 选取草图平面（1）在回复至基准面切割实体之前形态，接着将进行以草图平面的方式切割盒盖。首先在盒盖实体中选取一个基准面，选取zx面，显示如下图右所示。 （2）在工具箱中选择（草图）图示进入草图模式。7.以草图平面切割实体当进入草图模式之后，接着将以此平面模拟实体被切割的形状。倘若要模拟实体被切割的形状，则可在绘图视窗最下方选择（草图面切割实体），然后可按住鼠标中键再加上左键旋转被模拟被切开的实体，其形状如下图所示；此外，若以草图面切割所产生的实体，则是以一个假想被切开的实体显示，而非真正的被切开，离开草图平面后，此切割实体就恢复成原圆形。 九、指定材质特性1.指定材质完成草图平面切割实体之后，在工具箱中选择 （离开）图示，离开草图模式回到零件设计的实体模组，先从模型树中选取PartBody（零件实体），再选择（指定材料）图示，出现材料表，其中有各式各样的材料，可以供读者自行选用，请选择Other（其他）目录，选取Flat Polystyrene材料，按下确定。2.贴材质上彩模型没有任何改变，使用鼠标从下拉式功能表中选取ViewRender StyleCustomize View（自定显示）选项，如下图左和右所示。出现对话框，使用鼠标选择Materials（材料）选项。 完成设定后，在工具箱中选择（贴材质上彩），贴上材质的显示如下图所示。后视镜逆向造型实例1.导入云图点击import，导入云图。E:B08doconlinedseng_C2SamplesCarmirror1.cgo_ascii2、生成三角域曲面观察曲面形状，找出奇异点，瘪坑，进行数据处理。3、去除奇异点，点击Remove，点击active激活命令，将有用的点激活，其他点则隐藏，如果采用remove命令，无用的点将被删除，无法恢复。对于有瘪坑处，将该处的点删除，以免影响整个造型。点击fill holes点击Plan section，作平行截面与造型面相交。点击curve from scans袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁