catiav5机械设计从入门到精通(进阶篇)高清版机械仪

catiav5机械设计从入门到精通(进阶篇)高清版机械仪 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）资料内容 1、重要说明 2、前言 3、目录 4、第一章零件设计 5、第二章外形设计和风格造型 6、第三章装配设计 7、第四章工程分析 8、第五章三维造型综合实例重要说明该材料是中国青年出版社关于CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）的一个宣传资料，该套书为中国青年出版社关于CAD/CAE/CAM系列丛书的一力作。 该资料给出了全书的介绍以及各个章节部分内容，如果您觉得该书适合您，您可以在各个书店购得该书。 您可以在网上任意传播该资料，但是希望您能够尊重作者的劳动成果和出版社的版权，保持该资料的完整性。 谢谢您的支持。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）前言返回顶部1.关于CATIACATIA（Computer-graphics AidedThree-dimensional InteractiveApplication）是法国Dassault公司于1975年起开始发展的一套完整的3D CAD/CAM/CAE一体化软件。 它的内容涵盖了产品从概念设计、工业设计、三维建模、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的生成到生产加工成产品的全过程，其中还包括了大量的电缆和管道布线、各种模具设计与分析、人机交换等实用模块。 CATIA不但能够保证企业内部设计部门之间的协同设计功能而且还可以提供企业整个集成的设计流程和端对端的解决方案。 CATIA大量用于航空航天、汽车及摩托车行业、机械、电子、家电与3C产业、NC加工等各方面。 由于其功能强大而完美，CATIA已经几乎成为三维CAD/CAM领域的一面旗帜和争相遵从的标准，特别是在航空航天、汽车及摩托车领域，CATIA一直居于统治地位。 法国的幻影2000系列战斗机就是使用CATIA进行设计的一个典范，而波音777客机使用CATIA完成无图纸设计，更造就了CAD领域内的一个神话。 另外CATIA还用来制造米其林轮胎、伊莱克斯电冰箱和洗衣机、3M公司的粘合剂和利尔轿车的内饰，还有ABB公司制造的火车和通用动力公司建造的核潜艇。 索尼公司利用Catia软件完成了1700万件零件的制造。 全世界半数左右的汽车制造商也用这套软件。 在国内，几乎所有的航空工厂、半数以上的汽车厂商都在使用CATIA，哈尔滨飞机制造公司用CATIA来设计EC120直升机，从造型到数控程编，实现超精加工。 Dassault公司与MSC公司的强强合作，加强了其CAE模块，并且发展出基于CATIA的MSC.visualNastran V5i有限元分析软件。 CATIA已经逐渐成为国内外大学院校相关专业学生必修的专业课，也成为工程技术人员必备的技能。 2.CATIA V5IBM/Dassault一贯对开发很重视，CATIA的新产品的开发非常的迅速。 目前的CATIA覆盖了产品开发的整个周期，并且一直保持着其技术领先的优势。 开始之初，受计算机硬件的限制，CATIA V4版本是工作站版本，运行在UNIX系统下面，随着计算机硬件的飞速发展，CATIA推出了运行在个人计算机(PC)上的版本CATIA V5。 CATIA V5不但具有V4版本的强大功能，还增加了许多新的特性。 CATIA V5基于Windows的操作界面非常友好，使得复杂的设计工作变得简单，枯燥的工作变得愉快。 CATIA V5包含的模块有（以P3版本为例）基础结构模块，机械设计模块，曲面造型模块，分析模块，AEC工厂模块，NC加工模块，数字模型模块，设备和系统模块，数字程序和加工模块，人机工程设计和分析模块等，各个模块都具有强大的功能。 在机械设计模块中，有专门的航空钣金件设计模块；强大的曲面造型能力是CATIA尤为值得称道的地方，该模块中有专门针对汽车设计的模块。 机械制造者30年来一直梦想着在计算机上实现他们的全套操作，即从设计人员在机械设计中的第一笔点画，到产品生产和厂房布置等所有步骤，CATIA真正做到了这一点。 3.本书特色CATIA软件可谓博大精深，要在一本书中对各个模块都进行讲述是不可能的。 本书讲CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）述CATIA中与机械设计有关的内容，主要讲述基础结构、机械设计、曲面造型和分析模块，另外对如何配置设计环境也进行了详细讲述。 本书采用软件剖析和实例制作相结合的方式进行讲述，使得读者在学习的过程中既能通过实例对工具的功能有具体形象的认识，又能对各个设计工具有全面深入的了解。 无论是初学者还是有一定使用经验的读者，都能从本书中得到裨益。 4.本书内容及如何使用本书本套书分为上下两册，上册对CATIA V5的机械设计的工作环境和各个设计工具的功能进行了详细剖析，使得读者对CATIA V5机械设计部分的整体和局部功能都有一个全面而详细的了解。 只有对软件的全局进行了把握，才能在设计产品时做到胸有成竹，清楚地知道产品的哪个部分该在软件的哪个模块中去实现；只有对每个工具的功能有了详细和深入的了解之后，才能快捷高效地开展具体的设计工作。 下册主要介绍实例制作，引导读者如何熟练地应用各个工具进行机械设计和分析。 由于有些专业术语目前还没有一个统一的中文名称，为了准确起见，把相应的英文名称也一起给出。 下册书的具体章节安排如下第1章机构设计(Mechanical Design)实例。 本章中通过简单的例子使读者能够逐渐掌握CATIA的实体造型方法和实体造型中所需注意的事项、工程图的生成、3维模型的参数化设计方法、板金设计方法、焊接设计方法、模具设计方法、公差和标注管理以及3维模型的修复功能等等。 此外综合实例部分则介绍了如何综合各种实体造型方法来实现一些简单产品的工业设计和三维建模。 第2章外形设计(Shape)实例。 本章中通过简单的例子讲解了CATIA V5外形设计（或者又称为曲面造型）方法。 CATIA V5的曲面造型部分功能十分强大，可以快速、简单和准确的建立各种复杂曲面，并且可以方便的在曲面造型功能和实体造型功能之间进行切换。 CATIA V5的曲面造型部分包含了4个相对独立的模块自由风格成形、自由风格草图追踪器、自适应外形设计与优化器和数字化外形器。 其中数字化外形器可以通过点云数据文件接口，通过逆向工程，方便的重建实际产品的外形曲面。 第3章装配设计(Assembly Design)实例。 本章综合使用机构设计、外形设计和装配设计方法，通过综合实例来实现CATIA的装配。 装配是基于已有的零件，而机械设计和外形设计是生成零件的途径，所以虽然装配设计属于机械设计部分，但是在本书中将其作为单独一章。 另外要注意的是，目前比较通用的自顶向下（TopDown）设计方法，是先确定零件的装配关系，再去具体设计各个零件。 这是属于设计思路的问题，不在本书的讨论范围以内。 第4章工程分析与仿真实例。 本章中通过简单的例子介绍了CATIA的各个分析模块以及有限元网格划分功能。 此外综合实例部分则对一些实际产品的进行了应力分析与模态分析。 第5章三维造型综合实例。 本章中通过设计一辆自行车来向读者演示怎样使用CATIA来进行一个完整产品的三维造型设计，在让读者进一步熟悉部件设计、曲面造型和装配设计环境中各个工具的同时，让读者体会到参数化设计的优势以及怎样灵活使用参数化设计。 对于初学者，建议首先从下册书简单的实例制作开始学习，在实例制作过程中，如果对相关工具的设置不理解，可以查阅上册书中相关内容。 在对CATIA有了一定的了解之后，再系统学习上册内容，使得自己对CATIA的掌握有一个全面的提升。 当然，同任何别的软件一样，在熟悉了各个工具的功能之后，需要读者不断地实践，只有通过实战，才能不断提升自己的设计经验。 另外在本书的编写过程中，MSC公司的周林辉经理和赵志英工程师提供了帮助和鼓励。 CATIA软件博大精深，涉及到机械设计、电子产品设计、工厂布局等等方方面面。 由CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）于时间仓促，本书难免有疏漏之处，还望读者不吝指正。 2.3.12.3.2使用自适应外形设计与优化器的简单实例.错误！未定义书签。 使用机构设计功能以及后面将要讲述的曲面造型功能，Catia几乎可以绘制出任意复杂的3D形体，并且可以方便的建立零件库和绘制工程图。 另外，Catia还能对绘制的零件进行模拟装配，及时的把问题消除于设计阶段。 本章的内容主要可分为3个部分。 零件设计CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）设计表与工程图机构设计的其他功能1.1零件设计在Catia中，零件成形的方式很多，对同一个零件可以使用不同的成形方式来实现。 零件成形方式可以分为下面几类。 拉伸成形实例旋转成形实例打孔与开槽成形实例切面扫描成形实例层叠成形实例利用布尔运算生成图形的实例零件设计综合实例下面就上述几类成形方式，分别以实例加以说明，在本节最后还会给出2个综合实例以及练习题，以便读者能够及时复习与巩固所学内容，为以后学习打好基础。 1.1.1拉伸成形实例拉伸成形的原理就是将草图模式下绘制的封闭的几何曲线在第3维坐标方向上拉伸，从而形成3D形体。 1简单拉伸成形实例Catia允许用户定义拉伸的形式和拉伸的方向。 下面用简单的例子来说明如何使用Catia的拉伸成形功能，以及拉伸成形对话框中的各项功能。 （1）单击(Standard)工具条上的按钮，打开New对话框。 从对话框中选中Part列表项，单击按钮，进入零件设计工作环境。 （2）单击零件目录树中的xy plane或者单击零件设计实体模式下屏幕中央基准面示意图中的XY平面，选中XY基准面。 然后单击Sketcher Toolbar工具条中的按钮，进入草图模式。 在草图模式下使用Profile工具条上的由读者任意确定，如图1-1所示。 按钮，绘制一简单的封闭曲线，尺寸可以图1-1绘制任意封闭曲线CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）注意单击按钮绘制曲线时，会出现如下3个按钮，以控制不同方式的曲线绘制。 绘制直线。 通过指定1点以及要与已有曲线相切的限制来绘制圆。 指定3点来绘制圆。 （3）接下来使用约束来定义直线与圆弧相切。 按住Ctrl键，依次选中圆弧和与之相切的直线，然后单击Constraint工具条上的Tangency复选框，如图1-2所示。 按钮，在弹出的Constraint Definition对话框中选中图1-2设置相切注意Constraint Definition对话框中的其他选项的含义，将在后面的约束总结部分详细说明。 （4）使用同样的方法设定另外两处相切，绘制完成的图形如图1-3所示。 图1-3绘制封闭曲线注意图中连接点处的短平行线表示直线与圆弧相切。 （5）单击按钮，返回零件设计的实体模式，并选中该曲线，如图1-4所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图1-4零件设计的实体模式中的封闭曲线 （6）单击按钮，弹出Pad Definition对话框，如图1-5所示。 图1-5在Pad Definition对话框中设置拉伸长度可以在此对话框中设置拉伸的Length，在本例中设置为40mm。 单击形体绘制完成了，如图1-6所示。 按钮，3D图1-6拉伸成形 （7）在绘制完成的3D图形上双击鼠标左键，Pad Definition对话框又会弹出。 单击按钮，拉伸方向反向，如图1-7所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图1-7反向拉伸选中复选框，将会以拉伸面作为对称面，对3D形体进行镜像映射。 单击按钮，可以将Pad Definition对话框展开，从而设置更多参数，如图1-8所示。 图1-8展开Pad Definition对话框在此对话框中可以设定以封闭曲线所在平面为中心，向两个方向的拉伸长度。 还能实现封闭曲线延给定方向拉伸。 在如图1-4所示界面中，作一条直线。 直线位于YZ基准面内，如图1-9所示。 图1-9作拉伸参考线注意上图中前为YZ基准面内的视图，后为3D绘图状态下的视图。 选中封闭曲线，单击按钮，在图1-8所示的对话框中清空复选框，并将绘制的直线作为Reference，单击按钮，便生成了以封闭曲线为底面的斜柱体，同时正向拉伸所得实体用线条的形式表现出来，如图1-10所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图1-10斜向拉伸选中封闭曲线，单击按钮，在图1-8所示的对话框中选中复选框，激活Thin Pad选项区域，设置参数Thickness1和Thickness2，如图1-11所示。 图1-11拉伸壳体注意Thickness1和Thickness2定义的延展方向使用如下方式定义轮廓线（Profile）和拉伸方向确定延展的初始参照面，延（Profile）逆时针方向走，Thickness1定义的延展方向在左边，Thickness2定义的延展方向在右边。 单击按钮，生成拉伸成形的壳体，如图1-12所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图1-12拉伸成形的壳体2以不同方式拉伸成形实例下面用实例的形式介绍Pad Definition对话框中Type下拉列表框的各项的用法。 Type下拉列表框如图1-11所示。 图1-13Type下拉列表框 （1）将图1-4中所示封闭曲线拉反向伸成为一个20mm厚的实体，其过程前面已经讲过，这里就不再赘述。 （2）选中XY基准面，单击Reference Elements工具条中的按钮，自定义基准面。 将Plane type设置为Offset fromplane，并将Offset值设为60mm，Reference设置为XY基准面，如图1-14所示。 图1-14复制基准面 （3）单击按钮，生成一个新的基准面。 按照同样的步骤再建立一个基准面，但这次把Offset值设为30mm，如图1-15所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图1-15复制完成的基准面 （4）选中基准面1，切换到2D绘图模式，绘制一圆，半径为10mm，圆心在原点；选中基准面2，切换到2D绘图模式，绘制一以原点为中心的正方形，边长40mm.。 如图1-16所示。 图1-16在基准面上绘制图形 （5）将基准面2上的正方形反向拉伸10mm，接下来拉伸基准面1上的圆，可以在PadDefinition对话框中Type下拉列表框中选择拉伸的方式。 Dimension是由用户自定义尺寸来决定拉伸长度；Up tonext是以相邻的几何形体作为拉伸的界限；Up tolast是以最远的几何形体作为拉伸的界限；Up toplane是以用户指定的基准面为拉伸界限；Up tosurface是以用户指定的几何形体表面作为拉伸界限。 这里仅以Up tosurface列表项为例说明，如图1-17所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图1-17使用Up tosurface拉伸圆柱体鼠标单击选定第2个几何体的上表面为拉伸界限，此表面就会显示在Limit文本框中。 单击按钮，改变拉伸方向。 这里不改变拉伸方向也可以，这是因为选定的拉伸界限已经确定了拉伸的长度与拉伸方向。 单击按钮，完成拉伸操作，如图1-18所示。 图1-18拉伸完成的圆柱体3拉伸成形中的几个注意点在上文中使用Catia的拉伸成形功能建立几何体时，拉伸体的轮廓线都是封闭曲线，但并不是只有封闭曲线才能执行拉伸成形操作。 即使是非封闭曲线，只要它的未封闭部分能被周围几何体表面所限制，使得此非封闭曲线与其在几何表面上的头影形成封闭曲线，就可以执行拉伸操作，下面举例说明。 （1）在XY基准面中建立一圆形，半径35mm，并将其拉伸为一个20mm厚的圆柱体。 单击Dress-Up Features工具条上的按钮，对圆柱体抽壳，如图1-19所示。 图1-19对圆柱体抽壳将抽壳厚度设为1mm，单击上表面，将其设为抽壳面。 单击 （2）在YZ基准面中画一条过原点的直线，如图1-20所示。 按钮，完成抽壳。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图1-20绘制直线 （3）单击按钮返回零件设计的实体模式，以此直线为轮廓线执行拉伸操作。 如图1-21所示。 图1-21拉伸操作 （4）单击按钮，拉伸成形完成，如图1-22所示。 还需要注意的一点，用以拉伸成形的轮廓线，可以是一条曲线，也可以是一组曲线。 下面以实例的方式加以说明。 图1-22拉伸成形体 （1）在XY基准面内绘制一个同心的6角形和圆形，尺寸任意，如图1-23所示。 图1-23绘制6角形和圆形组合曲线 （2）单击按钮，返回零件设计实体模式，对此图形进行拉伸操作，如图1-24所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图1-24多条曲线组成的轮廓线拉伸成形注意进行拉伸操作时，6角形和圆形必须能够作为一个整体操作，否则就不能得到期望的图形。 可以假设这样一种情况，先对6角形进行了拉伸操作，然后取消操作，再绘制一圆形。 此时圆形与6角形就不是一个整体了。 第2章外形设计和风格造型返回顶部现实中，许多工程零件和实体造型都具有复杂的表面形状，例如台手机壳，汽车曲面等等。 而Catia的构造设计功能无法绘制复杂曲面，这就需要用到Catia的另一个至关重要的造型功能外形设计和风格造型。 本章的主要内容分4个部分讲解。 自由风格成形自由风格草图追踪器自适应外形设计与优化器数字化外形器2.1自由风格成形Catia的自由风格成形功能（FreeStyle）具有非常强大的表面造型与优化功能，其工具条比零件设计（PartDesign）复杂得多。 它包括3个子产品FreeStyle Shaper,FreeStyle Optimizer和FreeStyle Profiler。 其中FreeStyle Shaper用来设计任意类型的表面元素；FreeStyle Optimizer可以用来创建和修改基于其他元素，例如数据文件的曲线和表面形状；FreeStyle Profiler可以直接创建基于轮廓线和曲线组的复杂表面。 下面首先分别对3个子产品以简单的实例的形式加以说明，然后给出自由曲面成形的综合实例。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）2.1.1自由风格成形简单实例自由风格成形功能中3个子产品在功能上是相互协调相互补充的，其中最基本的功能是FreeStyle Shaper。 1FreeStyle Shaper（自由风格造型器）Catia的自由风格造型器可以通过网格和控制点任意改变曲面的形状，其缺点是难以精确控制曲面形状，下面以实例的形式说明如何建立一个最基本的曲面。 （1）单击Start菜单，从弹出的菜单中选择Shape菜单选项，弹出级联菜单。 从级联菜单中选择FreeStyle菜单项，进入自由风格成形工作环境，如图2-1所示。 图2-1进入自由曲面成形工作环境 （2）单击Surface Creation工具条上的Planar patch按钮，然后在绘图区域单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择Edit Orders菜单项，弹出Orders对话框。 此对话框用来设置控制点的行列数，将控制点行数U设为5，列数设为4，如图2-2所示。 图2-2设置Orders对话框 （3）单击按钮关闭Orders对话框，然后在绘图区域中任意一点单击鼠标左键，拖动鼠标，于是创建表面的轮廓线出现了。 调整表面轮廓线尺寸，达到合适位置后再次单击鼠标左键，生成表面，如图2-3所示。 图2-3调整表面轮廓线尺寸注意要想精确定义轮廓线尺寸，可以在拖动鼠标调整轮廓线尺寸时单击CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）鼠标右键，从弹出的菜单中选择Edit Dimensions菜单项，弹出Dimensions对话框。 在Dimensions对话框输入尺寸，例如L1110mm，L2150mm，如图2-4所示。 图2-4 （4）生成的表面如图2-5所示。 精确定义轮廓线尺寸图2-5生成表面 （5）选中绘制的表面，单击Shape Modification工具条上的Control Points按钮，弹出Control Points对话框，同时在生成的表面上出现网格与控制点，如图2-6所示。 图2-6Control Points对话框注意Control Points对话框中Support选项区域中6个按钮用来设定变形类型，Law选项区域用来定义选中多点时的变形类型。 （6）在绘图区域中右上角的罗盘上单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择Make YZthePrivileged plane菜单项，如图2-7所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图2-7将YZ基准面设为操作基准面 （7）将鼠标移动到生成表面中间的网格线上，出现上下移动的箭头。 按住鼠标左键，鼠标变成手掌形，将网格线向下拖动，如图2-8所示。 图2-8拖动网格线注意同样的操作也适用于控制点。 （8）单击按钮，完成操作。 单击Surface Creation工具条上的按钮下方的黑色箭头，从弹出的工具条中选择4Points Patch按钮，然后依次选中前面绘制曲面的4个顶点，创建第2个表面，如图2-9所示。 图2-9创建第2表面注意当鼠标处出现如图2-9所示的圆框时表示已经捕捉到该处的顶点。 （9）选中创建的第2个表面，为了便于分辩，在Graphic Properties工具条中将其颜色改变为桃红色，如图2-10所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）7-10改变第2个表面的颜色 （10）将鼠标移动到绘图区域右上角的罗盘中的红色方块处，当鼠标变为十字形时，按住鼠标左键将罗盘拖动到新创建的表面上。 然后将鼠标移动到水平轴上，当水平轴变成红色时按住鼠标左键，将第2表面从第1表面上拖离，如图2-11所示。 图2-11拖动第2表面 （11）使用同样的方法将第2表面面在Z方向向下拖动一段距离，最后所得图形如图2-12所示。 图2-12将第2表面拖动到合适位置注意通过罗盘来拖动第2表面时必须首先选中要拖动的表面，再沿特定轴向拖动罗盘。 （12）将鼠标移动到罗盘中的红色方块处，当鼠标变为十字形时，按住鼠标左键将罗盘拖离第2表面，罗盘会回到初始位置。 单击Surface Creation工具条上的Freeform BlendSurface按钮，弹出Blend Surface对话框。 然后依次选中第1表面和第2表面相邻的两条边，如图2-13所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图2-13设置两个表面相连 （13）单击按钮，确认操作，所得曲面如图2-14所示。 图2-14连接完成的曲面 （14）按住Ctrl键，依次选中3个表面，然后单击Shape Modification工具条上的Global Deformation按钮，弹出Global Deformation对话框。 在此对话框中Type选项区域中有两个按钮，默认按钮是第1个Intermediate surfaceuse按钮，使用中面来控制整体变形，如图2-15所示。 图2-15定义整体变形方式 （15）单击Global Deformation对话框中按钮，弹出Control Points对话框，同时在中面上显示出网格与控制点。 拖动控制点使曲面变形，所得曲面如图2-16所示。 图2-16通过控制点调整整体变形CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇） （16）在Control Points对话框中单击按钮，完成操作。 再次单击ShapeModification工具条上的Global Deformation按钮，弹出Global Deformation对话框。 在对话框Type选项区域中选择Axis use按钮，然后单击按钮，在曲面中央出现离一个绿色的点。 将鼠标移动到绿点上，出现十字箭头，如图2-17所示。 图2-17使用坐标方法变形 （17）在绿点处按住鼠标左键，可以鼠标变为手掌形，可以沿任意方向拖动鼠标，曲面也随之移动。 将曲面移动到合适位置后单击按钮，完成操作。 （18）选中第1表面的一条边，然后单击Surface Creation工具条上的Extrude Surface按钮，弹出Extrude Surface对话框，将延伸长度设为60mm。 在Direction选项区域中有两个按钮，用来定义延伸方向。 默认的是第1个按钮Normal tothe curve，其定义的曲面延伸方向与曲线所确定的平面垂直，如图2-18所示。 图2-18延伸生成曲面 （19）单击Creation工具条上的按钮完成操作。 按住Ctrl键依次选中4个曲面，再次单击Surface按钮，在弹出的Extrude Surface对话框中Direction选项区域单击Compass direction按钮，如图2-19所示。 图2-19改变延伸方向生成曲面CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇） （20）单击按钮，完成操作。 所得曲面如图2-20所示。 图2-20改变延伸方向后生成的曲面 （21）选中第2表面，单击Surface Creation工具条上的Offset按钮，弹出Offset Surface对话框和Edit Box对话框。 在Edit Box对话框中将位于量设为100mm，如图2-21所示。 图2-21设置位移量 （22）单击Offset Surface对话框中的按钮，完成位移生成曲面操作，图2-22所示。 图2-22位移生成曲面 （23）选中位移生成的曲面下方延伸生成的曲面的一条边，然后单击Surface Creation工具条上的Styling Extrapolate按钮，弹出Extrapolate对话框。 选中步骤19中延伸生成曲面的一条上边界为外推生成曲面的起始边，如图2-23所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图2-23外推生成曲面 （24）单击按钮，完成操作。 使用相同的方法在其余3边外推生成曲面，所得曲面如图2-24所示。 图2-24外推生成曲面 （25）选中位移生成的曲面，在Graphic Properties工具条中将其颜色改变为天蓝色，将罗盘拖动到位移生成的曲面上，拖动罗盘调整曲面的位置，使其将底部桃红色的曲面完全遮住，如图2-25所示。 图2-25调整位移生成曲面的位置CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）第3章装配设计返回顶部从零件到产品有一个很重要的中间步骤，那就是装配。 Catia V5提供了一个所见即所得的、富有弹性的用户界面。 使用Catia的Assembly Design功能，可以方便的实现从概念到产品的全过程。 与Catia V5的数字化样机漫游器Digital Mock-Up Navigator配合使用，还可以实现装配过程的预演，检验装配零件的配合程度。 本章首先通过简单的实例使读者对装配的过程有一个简单的了解，然后讲解2个装配的综合实例。 简单连接件组装引擎的组装范例CPU风扇的组装范例3.3.13.3.2零件的绘制组装过程根据组成CPU风扇的4个零件的连接和定位关系，可以对其组装过程分3步完成。 第1步是实现风扇转子与风扇定子的组装，生成部件ComponentUp.1。 第2步是实现风扇底座和风扇散热片的组装，生成部件ComponentDown.1。 第3步是前两步所得部件之间的组装，得到最终产品。 1风扇转子与风扇定子的组装 （1）单击Standard工具条上的按钮，弹出New对话框。 从List ofTypes列表中选择Product列表项，单击按钮，Assembly Design工作环境，如图3-200所示。 图3-200进入Assembly Design工作环境 （2）单击Product StructureTools工具条上的按钮，选中目录树最上端的Product1，新建一个部件，将其命名为ComponentUp.1。 单击Product StructureTools工具条上的按钮，然后单击新建的部件ComponentUp（ComponentUp.1），弹出File Selection对话框，定位到存储CPU风扇零件的文件夹fan，按住Ctrl键依次选中组装部件ComponentUp（ComponentUp.1）所需的零件Part1和Part3，如图3-201所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图3-201插入组装部件ComponentUp.1所需零件 （3）单击按钮，将已经绘制完成的组装部件ComponentUp.1的零件插入到绘图区域中，目录树中相应的出现2个零件Part1和Part3，如图3-202所示。 图3-202将已经绘制完成的零件插入部件ComponentUp.1 （4）为了在后面的装配工作中定位方便，使用罗盘工具分离插入的零件，如图3-203所示。 图3-203分离插入零件 （5）CPU风扇定子与转子的装配也就是定子上的定位轴和转子上的定位孔的配合过程。 需要给它们添加两个约束，一个是同心约束，一个是接触约束。 单击Constraints工具条上的按钮，然后依次选中零件Part1上定位轴的轴线和零件Part3定位孔的轴线，定义同心约束，如图3-204所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图3-204定义同心约束 （6）单击Constraints工具条上的按钮，然后依次选中零件Part1上定位轴的上端面和零件Part3定位孔的底面，定义接触约束，如图3-205所示。 图3-205组装完成的部件ComponentUp.1注意因为定位轴的长度比定位孔的深度大0.5mm，所以定子和转子中心轴底面之间有0.5mm的间隙。 2风扇底座和风扇散热片的组装 （1）在目录树中将部件ComponentUp.1的属性设为隐藏，然后单击Product StructureTools工具条上的按钮，选中目录树最上端的Product1，新建一个部件，将其命名为ComponentDown.1。 单击Product StructureTools工具条上的按钮，然后单击新建的部件ComponentDown（ComponentDown.1），弹出File Selection对话框，定位到存储CPU风扇零件的文件夹fan，按住Ctrl键依次选中组装部件ComponentDown（ComponentDown.1）所需的零件Part2和Part4，如图3-206所示。 图3-206插入组装部件ComponentDown.1所需零件 （2）单击按钮，将已经绘制完成的组装部件ComponentDown.1的零件插入到绘图区域中，目录树中相应的增加2个零件Part2和Part4，如图3-207所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图3-207将已经绘制完成的零件插入部件ComponentDown.1 （3）为了在后面的装配工作中定位方便，使用罗盘工具分离插入的零件，如图3-208所示。 图3-208分离插入零件 （4）CPU风扇的底座和散热片的组装主要由3个接触约束来实现。 零件Part2，CPU风扇的底座的底部4条壁边中有两条宽，另外两条窄。 窄壁边内侧附件有与散热片壁边扣接的卡钩，所以窄壁边内侧表面应该与散热片最外侧鳍片的外表面贴合，宽壁边内侧表面应该与散热片鳍片侧面贴合。 同时在z轴方向上，风扇底座下表面应该与散热片鳍片上端面贴合。 单击Constraints工具条上的按钮，然后依次选中零件Part2窄壁边内侧表面和零件Part4最外侧鳍片的外表面，定义接触约束，如图3-209所示。 图3-209定义接触约束1 （5）单击Constraints工具条上的按钮，然后依次选中风扇底座下表面卡钩轮廓线所在表面和散热片最外侧鳍片的上端面，定义接触约束，如图3-210所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图3-210定义接触约束2 （6）单击Constraints工具条上的按钮，然后依次选中零件Part2】宽壁边内侧表面和零件Part4最外侧鳍片的侧面，定义接触约束，如图3-211所示。 图3-211定义接触约束33前两步所得部件之间的组装下面的步骤是将部件ComponentUp.1和部件ComponentDown.1组装起来。 部件ComponentUp.1和部件ComponentDown.1的组装也是通过3个接触约束来实现。 部件ComponentDown.1中风扇底座的上部也有4条等宽壁边，这4条壁边的内表面要与部件ComponentUp.1中定子底部的4个侧面贴合。 同时风扇底座的上表面要与定子的下表面贴合。 （1）在目录树中将部件ComponentUp.1的属性设为显示，双击目录树顶端的Product1将其激活。 然后单击Constraints工具条上的按钮，然后依次选中风扇定子底部的一个侧面和风扇底座上部任意一条壁边的内表面，定义接触约束，如图3-212所示。 图3-212定义接触约束1 （2）单击Constraints工具条上的按钮，然后依次选中风扇定子底部与步骤13中所选侧面相邻的侧面和风扇底座上部与步骤13中所选壁边相邻的壁边的内表面，定义接触约束，如图3-213所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图3-213定义接触约束2注意选取相邻侧面和选取相邻壁边的方向要一致，或者都是顺时针选择或者都是逆时针选择。 （3）单击Constraints工具条上的按钮，然后依次选中风扇底座的上表面和风扇定子的下表面，定义接触约束，最终所得产品如图3-214所示。 图3-214CPU风扇 （4）单击Move工具条上的Explode按钮，弹出Explode对话框，保持其默认参数不变，生成爆炸图如图3-215所示。 图3-215CPU风扇爆炸图3.4本章小节装配设计本来是属于Part Design部分的内容，之所以将其单独提出作为一章是因为装CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）配设计在从概念到产品的过程中是一个相对独立的环节。 装配的过程实际上是确定使用各种成形方法Part Design,FreeStyle等等）绘制的零件间的相对位置，从而实现从独立零件到最终产品的转换。 装配设计涉及的内容十分广泛，无论使用什么成形方法绘制的零件，转化为产品的过程中都必须经过装配这一步。 装配设计还与数字样机紧密联系，通过数字样机可以方便的实现组装结构的运动仿真和结构分析。 第4章工程分析返回顶部Catia的工程分析功能主要包括4个模块，它们是自适应结构分析模块（GenerativeStructural Analysis）、高级网格划分工具模块（Advanced MeshingTools）、连接分析模块（Analysis Connections）和装配变形公差分析（Tolerance Analysisof DeformableAssembly）。 在本章中首先通过简单实例使读者对这4个模块有一个初步了解，然后讲解两个工程分析的综合实例。 工程分析的简单实例工程分析的综合实例本章小节4.2工程分析的综合实例在Catia中可以方便的对单个零件（Part）或者多个零件（Assembly）组装而成的部件进行应力、应变和频率分析。 在本节的两个实例中，将分别介绍如何对单个零件进行应力，对组装部件和频率分析。 4.2.1门把应力分析在Part Design部分的工程实例中讲解过门把的绘制过程，在本例中将对其进行应力分析。 （1）将Part Design部分绘制的门把文件拷贝到Analysis文件夹下，并将其改名为analysis2。 单击Standard工具条上的按钮，弹出File Selection对话框。 定位到Analysis文件夹下的文件analysis2.CATPart，如图4-63所示。 CATIA V5机械设计从入门到精通（进阶篇）图4-63打开绘制的门把文件 （2）在目录树中选中PartBody，然后单击Apply Material工具条上的按钮，弹出Library对话框，给绘制完成的门把添加Steel材质，