CATIA软件教程一

1、I CATIA 软件简易教程 二 O 一二年四月 目录 1第一章 概 述 . 1 1.1概 况 . 1 1.2 CATIA 的主要功能模块 . 1 第二章 CATIA 工作界面及工具栏功能、文件管理 . 3 2.1 启动和退出 CATIA . 3 2.2 CATIA 的工作界面 . 3 2.3 文件操作 . 4 2.3.1 建立新文件 . 4 2.3.2 打开已有的文件 . 4 2.3.3 保存文件 . 4 2.4 工作台 . 4 2.5 绘图环境参数设置 . 5 2.6 CATIA 实体绘图模式工具栏功能介绍 . 7 第三章 草图设计 . 9 3.1 概述 . 9 3.2 进入和退出草图设计

2、的环境 . 9 II 3.3 绘制图形 . 10 3.3.1 绘制轮廓线 . 10 3.3.2 绘制简单图形 . 10 3.3.3 样条曲线和圆弧连接 . 11 3.3.4 绘制二次曲线 . 11 3.3.5 绘制直线 . 11 3.3.6 绘制点 . 11 3.4 图形编辑 . 11 3.5 约束控制 . 12 3.5.1 几何约束 . 12 3.5.2 尺寸约束 . 12 3.5.3 接触约束 . 13 习 题 . 141 1 第一章 概 述 1.1 概 况 CATIA V5 是 IBM/DS 基于 Windows NT/2000 操作系统上开发的高端的 CAD/CAM 软 件，它涵盖了机

3、械产品开发的全过程，提供了完善、无缝的集成环境。 CATIA V5 之前的版本 CATIA V4 是基于 UNIX 系统开发的， 随着 Windows NT 操作系 统的普及，以及个人计算机性能的不断地提高、成本不断地下降，使高端的 CAD/CAM 软 件纷纷从 UNIX 移植到 Windows NT 平台。 IBM/DS 在充分了解了客户的需求，并积累了大 量客户的应用经验后，决定开发新一代基于 Windows NT 平台的 CATIA 即 CATIA V5 。 在 CATIA V5 的开发过程中应用了许多的先进的技术，例如： C+ 语言、面向对象的设 计思想、基于 Java 和 Web 的

4、技术、STEP SDAI、OPENGL、OLE/CorbRa、Visual Basic 等。CATIA V5是新一代的设计软件，不但可运行于独立的硬件平台，而且也可运行于UNIX 和 Windows NT 网络操作系统。它适合于各种规模的企业，支持电子化企业的解决方案，并 可以将隐式的设计实践转化为嵌入整个设计过程的显式的知识。 对于原有客户可以平滑地过 渡到 CATIA V5 版本。 CATIA 与 Windows NT 是紧密联系，与 Windows NT 环境下的 Office 软件可以容易实 现互操作。熟悉 Office 的用户可以很容易接受 CATIA 的工作界面。很多操作，例如拖拽

5、， 粘贴等与 Office 中完全一样。 CATIA V5 是基于图形化的界面，易学易用。 CATIA V5 的第一版 V5R1 是1999年3月发布的，以后平均每年发布 2到3个版本， 2000 年3月发布了 V5R6，模块总数从 V5R1的2个到V5R6的79个，2001年7月发布了 V5R7 版。 2005年 8月发布了 V5R15。 作为世界领先的 CAD/CAM 软件， CATIA 在汽车、航空、航天领域的统治地位不断巩 固的同时， 也大量地进入摩托车、 机车、 通用机械、 家电等其它行业。 国际一些著名的公司， 如空中客车、波音、等飞机制造公司，宝马、克莱斯勒等汽车制造公司都将 C

6、ATIA 作为他 们的主流软件。国内十多家大的飞机制造厂和飞机研究所选用了 CATIA 。如一汽集团、二 汽集团、上海大众集团等十多家汽车制造厂也都选用 CATIA 作为新车型的开发平台。 1.2 CATIA 的主要功能模块 1创成式工程绘图 GDR CATIA 可以利用 3D 机械零件模型和装配体生成相关联的工 程图。图纸生成辅助器可大大简化绘制多视图的工作，并且可以自动生成尺寸标注。设计师 可以建立与零件材料规格说明相关联的剖面线， 可以进行基于标准的附加信息和注释等后处 理。图纸与 3D 主模型的几何关联性可使用户并行地进行设计和工程绘图工作。同时可输出 DXF 格式的数据文件。 2交互

7、式工程绘图 ID1 高效、直观的交互式绘图系统，进行产品的 2D 设计。可以在 一个以 CATIA 为主干系统的扩展型企业中，供所有 2DCAD 用户使用。 ID1 产品集成化的 2D 交互功能与高效的补充作图和注释功能从两方面进一步丰富了 CATIA 创成式工程绘图功 能，他为用户提供了更加容易和流畅的从 2D 设计过渡到 3D 设计方式的转变过程。 3线框和曲线造型 WSF 在零件设计的初始阶段，生成线框类结构元素，作为 CATIA 零件设计产品的补充。线框特征元素和基本的曲面特征元素的使用大大丰富了现有的 2D 机 械零件设计方式。它的基于特征的方法提供了高效、直观的设计环境，可用于捕捉

8、和重复使 用设计的方法和规则。 2 4 创成式外形设计 GSD CATIA 外形设计模块基于线框与多个曲面特征组合， 可设计 复杂的外形。 GDS 提供了 CATIA 线框与命令。它提供了一套广泛的工具集，以建立并修改 用于复杂外形和混合造型设计中的曲面。 CATIA 创成式外形设计产品的基于特征的设计方 法，提供了高效、直观的设计环境，以对设计方法和技术规范进行捕捉和重用。 5创成式零件结构分析 GPS CATIA 可以带给用户对设计进行有限元分析预校验的能 力。通过专为设计人员提供的简单易学的界面，设计者可以容易理解分析计算结果，进行初 级的机械及振动分析。借助颜色编码的图形功能，可以直观

9、地显示变形、位移和应力。该产 品还可以根据实际零件的状况对分析零件添加约束条件。 6实时渲染 RT1 CATIA 可以让设计师对 其设计应用色彩渲染效果和材料规格进行说 明。用户可以通过手工绘制， 直接修改已输入的数字化图象或提供的库中选择进行纹理生成。 可以管理材料库和零件应用之间的关联。 7运动机构模拟 KIN 通过调用系统提供的大量已有的关节连接方式或通过自动转换装 配约束条件而产生关节连接， KIN 可以对任何规模的电子样机进行机构定义。 通过鼠标操作， KIN 能够模拟机械运动以检验机构性能。 它通过干涉检验和分析最小间隙来进行机构运动分 析。它可以生成运动零件的轨迹或扫掠体以知道未

10、来设计。 它还可以通过与其他 DMU 产品 集成做更多组合的仿真分析。它能够满足从机械设计到功能评估的各类工程人员的需要。 KIN 的目的是为各类制造业服务。 8空间分析 SPA CATIA 可以进行电子样机的干涉检查、断面分析和 3D 几何尺寸比较 等验证。可以进行碰撞、间隙及接触等计算，并得到更为复杂和详尽的分析结果。剖面观察 器可以帮助用户对曲线进行分析和标注。 它还能够比较 3D 几何体， 并将结果进行可视化显 示。 通过与 CATIA 的目标管理器 COM 的集成，能够进行质量、惯性测量和计算。 9知识工程顾问 KWA CATIA 可以将隐式的设计转化为嵌入整个设计过程的显示知识。

11、通过定义特征、公式、规则和检查（例如制造周期中的特征包括成本、表面抛光或进给率） ， 可以在早期的设计阶段就考虑到各种因素的影响。 10目标管理器 COM ATIA 提供了所有产品人 机对话和显示管理等所必须的公共功 能和整个基础架构，使所有产品共用统一的界面环境。 11 CATIA CADAM 接口 CC1 CATIA 提供了 CATIA V5 工程图和 CADAM 工程 绘图（ CCD ）之间的交换接口。 12CATIA JGES 接口（ IG1 ） CATIA 支持中性数据格式 IGES V5.3 版本，具有 IGES 元素名字和 CATIA 集合元素标识之间的名字匹配功能。 CATIA

12、 可以读 /写 IGES 格式文件。 该产品能够处理 3D 线框元素、曲面和剪裁曲面元素、等距偏置曲线、表皮和表皮边界、二 次曲线和颜色等等。 13 CATIA V4 集成器 V4I CATIA 提供了 CATIA V4 和 CATIA V5 之间的转换接口。 第二章 CATIA 工作界面及工具栏功能、文件管理 CATIA 是由法国达索（Dassault）公司开发的 CAD / CAM 一体化软件。应用 CATIA 设计绘图，主要是创建“基于特征”的“全参数化”的三维产品数据模型。 所谓“特征设计”， 简单地说就是设计者可以通过组合常见的结构（如孔、轴、槽、肋及凸台等）来完成产品的 设计，而“

13、特征”指的是被赋予了几何形状、尺寸大小、材料、精度及运动和动力属性的结 构；“全参数化”意味着软件系统可以自动记录设计的全过程，特征的每一个属性都可以被 一个参数定义，参数是可以随时修改的。因为设计过程本身是一个递归反复、不断优化的过 程，所以参数化设计为设计者修改参数提供了方便。 可见，学习CATIA软件重点是建立“设 3 计从三维开始”的全新理念。本章重点介绍该软件的启动方法及用户界面、绘图环境参数设 置、绘图模式工具栏功能等内容。 2.1 启动和退出 CATIA 1. 启动CATIA 单击 Windows “开始”按钮，从弹出菜单中选择“程序 CATIA V5R11或者双击 CATIA

14、的快捷图标二即可启动CATIA 。 2. 启动工作模块 通过 Start菜单启动工作模块。例如 Start | Mechanical Design | Part Design，即可开始零件的三维建模。也可以通过 File菜单开始一个新文件，或者打开 一个已有的文件，文件的具体类型确定了要进入的具体模块。 CATIA支持多文档环境，因 此可以同时打开多个文件。 3. 退出CATIA 从Start或File下拉菜单选择 Exit，即可退出 CATIA 。 2.2 CATIA 的工作界面 CATIA 采用了标准的 Windows工作界面，虽然拥有几十个模块，但其工作界面的风 格是一致的，如图 2-1

15、所示。二维作图或三维建模的区域位于屏幕的中央，周边是工具栏， 顶部是菜单条，底部是人机信息交换区。 1. 标题栏 标题栏左上角显示 CATIA应用程序名及打开的文件名， 右上角显示应用程 序三个窗口控制图标按钮。 2. 下拉菜单 下拉菜单包含 “Start”、“TeamPDM ”、“File”、“Edit ”、“View”、“Insert ”、 “Tools”、“Analyze ”、“Windows ”、“Help”等菜单，其中“ Insert ”菜单内容因调用设计模 块的不同而不同。 3工具条栏 工具条栏显示当前设计模块所用到的一些工具条。每一工具条中都包含 一定数量的命令图标，移动鼠标使光

16、标落在某一图标上， 将在光标下方显示该图标命令名称， 并在命令提示行显示图标命令功能解释。点击某一工具图标，即执行了该命令，此时图标显 示选择颜色，命令提示行也将显示下一步操作提示。若要终止命令，只需再点击该图标或点 击下一个将要执行的命令图标，或双击 Esc键。 4绘图区 绘图区是设计绘图的输出窗口，在其左边的特征树显示操作过程记录，便 于设计修改时使用。右边的罗盘和坐标轴用于显示设计模型的方位，借助罗盘可以移动、旋 转模型，方便观察和设计。通过“ View ”下拉菜单中的 Specifications、Compass和 GeometryCATIA 4 三个选项可以设置特征树、罗盘和坐标轴的

17、显示与关闭。 2.3 文件操作 2.3.1建立新文件 单击图标_1或选择菜单 File | New，将弹出如图2-2所示确定 新文件类型的New对话框，例如选择 Part，单击0K ”按钮，即 可建立一个新文件，并且进入三维零件建模模块。 2.3.2打开已有的文件 单击图标一或选择菜单File | Open，将弹出File Selection对 话框，选择一个已有的文件，例如择 Drawi ngl.CATDrawi ng ，单 击“OK”按钮，即可打开该文件，并且进入二维作图模块。 2.3.3保存文件 1. 保存已命名的文件单击图标 或选择菜单 File | Save即可。 2. 以另外的名字

18、保存文件选择菜单 File | Save As，在随后弹出的 Save As对话框内 输入文件名即可。 3. 保存未命名的新文件单击图标 丿或选择菜单File | Save，在随后弹出的Save As对 话框内输入文件名即可。 2.4 工作台 CATIA 工作台（Workbe nch ）是指产生某种类型元件（comp on e nt）的一系列菜单工具 组。例如，Functi cmalSystem A Part Frocts Product Shape r 特证树呻 #娄 图2-1 CATIA 工作界面 特证树呻 #娄 Li st of Types : Selecti cfcit： art 图2

19、-2 New对话框 5 一个零件（Part ）是 Part Design component，一张二维工程图（Drawing ）是 Drafting component ，个产品（Product） 是 Assembly component 。 CATIA菜单工具组位于绘图区的右侧。点击工具条栏最上角的图标，即出现一个6 “Welcome to CATIA V5 ”对话框，通过设置可在该对话框中放置常用的 Workbench，也可 从绘图区上部下拉菜单区 Start下拉菜单中点选所需的 Workbench.。设置Welcome to CATIA V5 ”对话框中常用的 Workbench的方法如

20、下： 1点击下拉菜单TOOISTCustomize，将出现如图2-3所示的对话框。 图2-3 图2-4 2. 从左部列表中选择所需的 Workbench ，如常用的 Assembly Design （装配设计）、 Drafting （草图）和Part Design （零件设计）等，添加到右部列表中，如图 2-4所示。 3. 点击对话框右下角的 Close按钮，完成设置。 这样，当点击绘图区右部工具条区的工具组图标时，或再次启动 CATIA 软件时，刚才加入 的 Workbench 图标就会出现在 Welcome to CATIA V5”对话框中，点击其中的一个 Workbe nch图标将进入相

21、应的设计模式。 2.5 绘图环境参数设置 如同其他CAD软件一样，在应用CATIA 设计绘图前也需要进行一些必要的绘图环境 参数设置，这里选择一些介绍给大家。 设置绘图环境参数是通过点击下拉菜单 TOOISTOptions，在弹出的 Options 对话框 中进行设置，如图2-5所示。 若想恢复所有设置（Reset all options）, 可点击对话框左下角的 Reset按钮。 1 .基本属性设置 Tools T Options T GeneralTGeneral,如图 2-6 所示。 图 2-5 2. 图形显示精度或分辨率设置 TOOISTOptionsTDisplay TPerform

22、ances，如图2-7所 示。 7 3 .绘图区背景及选中图元等显示颜色的设置 Tools T Optio ns T Display T Visualization，如图2-8所示。该功能提供对绘图区背景颜色、选中图元及需设计更新图形 等显示颜色的定义。 4. 对不同约束形式颜色的定义和对尺寸标注格式的设置 TOOIST Options TParameters8 TSymbols，如图2-9所示。该功能提供对图形的重新设限、无法设限、超出界限和不正确 几何外形关系等颜色的定义，使设计者可以根据这些约束颜色信息 原因。 判断所设计零件的出错 UP 5 .单位设置 TOOIST Options T

23、 Parameters TUnits,如图2-10所示。 6.零件设计显示设置 TOOIST Options T Part DesignTDisplay，如图 2-11 所示。 7 .装配体设计基本设置 TOOIST Options T Part Design TGeneral，如图 2-12 所示。 &装配体设计约束设置 TOOIST Options T General Assembly TConstraints，如图 2-13所示。 JUI w M I I it I I MHM _ HK g 审祁：r w ir 9 LH 7： 图2-9 FI . RT ； 功右聯 KIM 百t -

24、 H FT.B 4* 宅 A4Air *班戶“ J A F l-M- +千 Kt 卫fiianims比 r i- k* H g mt I.韵 PXjfeX-d-AE u -p E444 ifiL hCiD- krFI-a 1十 f J 比 L. r iV TL 9 图 2-12 9.草图绘制设置 ToolsTOptions Constraints sketcher Sketcher，如图 2-14 所示。 2.6 CATIA 实体绘图模式工具栏功能介绍 下面介绍一些基本的工具条，通过学习读者应了解其图标和功能，以便在进一步学习零 件设计内容时熟练运用。 1. 标准(Standard )工具条

25、提供最基本的文件管理功能，如图 2-15所示。 2. 绘图察看(View)工具条 绘图察看(View )工具条各命令图标功能如图 2-16所示。 3. Sketch tools工具栏 在草图设计环境下，利用约束功能，可以便捷地绘制出精度更 高的图形。根据作图需要，可以选择栅格约束、几何约束或尺寸约束。选择下拉菜单 View | Toolbars | Sketch tools 即可显示图 2-17 所示 Sketch tools 工具栏。 4. 工作台(Workbench )图标 工作台图标将显示当前工作模式的图标，且由于选用 的工作模式不同，工作台图标也将不同。图 2-18是零件设计(Part

26、 Design)模式对应的工 图 2-11 Is -KU* Fi4 匚匚OV W B hrllM HWiriL4MI 删!i|li 崛 II *HUT iM . 二 te; -ta wiri IWW! H WfH -TWM Hl Rlrar . ir *fcrti, Mhar 血 # IM Arik- 1* vhri Bta-ii Mtn A- JiU-J 图 2-13 图 2-14 10 作台图标。11 0 3辺嘗為电皑a 1 1 1!1 1 2 t 1 r i 1丁 t n电 w i L建开存印切 制阳复 作 肋 图2-15 Standard工具条 正向欄暦 哩砧症斥 11 至令令毀Q歐凤

27、国国 , . . . J_, _ n 昱示左厦 口怨丐牠 图2-16 View工具条 送立岛 构线 Sketch tools -S 几何尺寸 的页前卫 图 2-17 图 2-18 绒粧曙 戈怦匿 唯试畀钛 廉丈悻医 自廈劃莫仆 显示毒麺 雜测匿 F 前枫晤七 启桃匪“ 卉袒匿 T 石规 俯机匡 询视奁 01日宀匕目 12 第三章草图设计 3 . 1 概述 三维模型是由一些特征构成的。像长方体、圆柱体这样简单的形体只需一个特征，复杂 的形体需要多个特征。在创建复杂形体的过程中，有时会将一些特征叠加到当前形体，有时 又会从当前形体中减去一些特征。例如，图 3-1 (a)所示形体是圆柱特征加上六棱柱

28、特征之后 得到的结果，图3-1 (b)所示形体是从底板特征减去三个圆柱特征之后得到的结果。 图3-1特征构成形体的实例 无论是用于“加”还是用于“减”的特征都可以看作是轮廓线通过拉伸、旋转等运动创 建的。例如，图3-1所示的两个特征分别是用圆和正六边形的轮廓线通过拉伸得到的。草 图设计的目的就是创建生成特征的轮廓线。 3.2 进入和退出草图设计的环境 草图设计通过Sketcher模块实现。 1. 从零件设计环境进入草图设计的环 境步骤下： (1) 选择菜单 Start | Mechanical Design | Part Design ,进入零件设计的环境。 (2) 选取绘图平面。绘图平面可以

29、是 坐标平面、基准面或形体的平表面，例如选 取特征树的xy坐标平面。 (3) 单击图标型I,即可进入图3-2所 示的草图设计的环境。 2. 从Start菜单进入草图设计的环境 步骤如下： (1) 选择菜单 Start | Mecha nical Desig n | Sketcher ，首先进入零件设计的环境。 (2) 选取绘图平面，单击图标，进入如图3-2所示的草图设计的环境。 图3-2草图设计的环境 13 (3) 从草图设计环境返回零件设计的环境单击图标 止，即可返回到零件设计的环境。 可以随时从零件设计环境进入草图设计的环境。14 3.3 绘制图形 选取菜单Insert | Profile

30、即可显示如图3-3所示有关绘制图形的菜单，从中选取绘制图 形的菜单项，或者单击图 3-4 所示Profile工具栏的图标，即可绘制所选的图形。 3.3.1绘制轮廓线 单击图标，Sketch tools工具栏显示为图3-5所示的状态。 Sketch tools 工具栏的右端增加了直线段亠、沿前一段相切的方向绘制圆弧段 和3点 绘制圆弧段同3个图标。每段线开始都是绘制直线状态，如果单击图标 匕或勃，将改变为 绘制圆弧段。如果在绘制圆弧时改变为绘制直线，可单击图标 亠。如果按下鼠标左键从轮廓 线的最后点拖动一个矩形，将得到一个圆弧，该圆弧与前一段线相切，端点在矩形的对角点 上。绘制轮廓线的段数没有限

31、制， 若再次单击图标仝或者双击鼠标左键，将结束绘制轮廓线； 若首尾两点重合，将自动结束绘制轮廓线。 3.3.2绘制简单图形 1 单击图标 ”，将显示含有下列绘制简单图形的工具栏。图标功能如下图所示。 2单击图标司，将显示含有下列一些方式的绘制圆和圆弧的工具栏，图标功能如下图 所示。 恰口dQcn/J-J 图3-4 绘制图形的工具栏 图3-3绘制图形的下拉菜单 图3-5确定轮廓线起点时的 Sketch tools工具栏 15 Predefised Frafile 口，曰乜0 O 图3-6o o g a c | 16 333样条曲线和圆弧连接 单击图标也，将显示它的下一级工具栏： 1绘制样条曲线。

32、点击图标，依次输入控制点 PIP7，即可得到如图3-8所示样条曲 线。绘制样条曲线的点数没有限制。 2圆弧连接用圆弧连接两个图形元素，并与之相切。图形元素可以是直线、圆弧、圆、 样条曲线或二次曲线。圆弧半径的大小与选择点有关。 3.3.4绘制二次曲线 单击图标-，将显示它的下一级工具栏，如图 3.3.5绘制直线 单击图标N,将显示含有绘制一些直线的工具栏, 能如下图3-11所示。 所示。 3.3.6绘制点 单击图标，显示含有绘制下列点的工具栏，功能如下图 3-12所示。 祭制直 绘制与鬲个聞或 图3-8绘制样条曲线 图3-9圆弧连接 3-10 功 图3-10二次曲线工具栏 17 3.4 图形编

33、辑 选取菜单Insert | Operation 即可显示如图3-13所示有关图形编辑的菜单， 从中选取编 辑或修改图形的菜单项，或者单击如图 3-14所示有关图形编辑的 Operation工具栏的图像 图标，即可编辑所选的图形对象。图3-11直线工图3-12绘制点工具栏 18 厂 Corner -tFjJR角 厂 Chamfer 倒弟 Reliflhi t&ti ons - 錢按 Xruisform&tion - 襄 JD Geometry - 三览蝶作 图3-13有关图形编辑的菜单 r r 侑 一關唧 +时称 S 二雄慢总 图 3-14 Operation 工具栏 3.5.1几何约束 3.5 约束控制 几何约束的作用是约束图形元素本身的 位置或图形元素之间的相对