第3章CATIAV5草图设计

第3章CATIAV5草图设计利用CATIAV5进行机械设计的基础就是草图绘制，所有零件的实体造型都是要从草图开始。用户先在草图工作台勾勒出实体模型轮廓，然后再利用零件设计功能生产实体。所以本章是零件设计的基础，在本章所学的草图绘制功能，以后的章节中会反复使用。本章主要介绍如何在CATIAV5的草图工作平台上进行草图轮廓的绘制、约束和修饰。入门引例——法兰第3章CATIAV5草图设计入门引例——法兰【开始】—【机械设计】—【草图编辑器】—【新建零件】—名称改为falan；选择一个平面（xy平面）—【轮廓】中的【圆】选项—以原点为中心绘制中心圆—【约束】中圆半径为25；同上，绘制R15的圆，圆心在H轴上；【约束】定义两圆心间距离为80。入门引例——法兰【轮廓】—【圆】—以原点为圆心绘制R45和R30的圆；【轮廓】—【直线】中的【双切线】—H轴上下侧分别选择中心大圆和外侧大圆，绘制上下切线；入门引例——法兰按住【Crtl】依次选择右侧两个圆，两条切线—【操作】—【镜像】—V轴为对称轴。3.1草图绘制模块简介草图绘制模块是其它模块设计的基础，也是CATIA设计的主要工作台之一。操作者可以在草图绘制模块中进行轮廓设计，再利用绘制的轮廓图构造实体零件或曲面特征。草图绘制模块主要是由草图工具、轮廓工具、约束工具、草图修饰工具4组菜单组成，将在本章中通过实例详细解释各种草绘工具的使用方法。3.1.1进入草图绘制工作台草图绘制工作台是进行草图绘制的操作界面，也被称作草图绘制平台，在草图绘制平台上能够完成草图轮廓线的设计工作。按照以下步骤进入草图绘制工作台：（1）单击【开始】|【机械设计】|【草图绘制器】命令，进入零件设计工作平台；3.1.1进入草图绘制工作台（2）再点击草图绘制器上的草图工具按钮，然后选择一个绘图平面（xy、xz、yz）就进入草图绘制工作台。在CATIA的其它设计平台中单击草图工具按钮，也可以进入草图绘制工作台；（3）单击工作台工具栏上的退出工作台工具按钮，可以退出草图绘制工作台返回到原设计平台。3.1.2草图绘制工具栏介绍在草图设计过程主要用到四个工具栏（草图工具、轮廓、约束和操作），单击工具栏中相应按钮右下的黑色倒三角，将展开工具栏；草图绘制工具栏提供了点、线和预定义轮廓线的绘制工具，以及对轮廓线进行约束、修饰等工具按钮，可以通过这些工具绘制出需要的几何轮廓线，为后续实体零部件的设计做好基础。3.2绘制草图本节将介绍草图的绘制方法，即通过【轮廓】工具栏绘制草图轮廓。【轮廓】工具栏是草图绘制器的核心工具栏，该工具栏有8种草图轮廓工具。草图绘制过程中，几何元素有两种定位方法：1.鼠标点击定位几何元素2.在草图工具栏输入坐标值等参数定位几何元素3.2.1绘制连续轮廓线（Profile）【连续轮廓线】工具，可以绘制连续的封闭的或非封闭的轮廓线。1.当绘制的轮廓线为封闭性轮廓线，系统自动退出连续轮廓线绘制命令；2.如果绘制非封闭轮廓线时，按键盘上的Esc键或双击鼠标左键结束。3.2.2绘制预定义轮廓线通过【轮廓】工具栏上的【预定义轮廓】工具按钮，可以绘制各种预定义的封闭的轮廓。单击【预定义轮廓】按钮右下的黑色三角，展开【预定义轮廓】工具栏，该工具栏包括9种封闭轮廓工具，下面介绍各种封闭轮廓工具的使用方法。1．绘制矩形（Rectangle）2．绘制三点矩形（OrientedRectangles）3.2.2绘制预定义轮廓线（Parallelogram）3．绘制平行四边形（Parallelogram）4．绘制长圆孔（ElongatedHole）5．绘制弧形长圆孔（CylindricalElongatedHole）6．绘制锁芯孔（KeyholeProfile）7．绘制六边形（Hexagon）8．绘制居中矩形（Rectangle）9．绘制居中平行四边形（Parallelogram）3.2.3绘制圆和椭圆通过【轮廓】工具栏上的【圆】工具按钮，可以绘制出圆和各种圆弧轮廓线。单击圆工具按钮右下的黑色三角，展开的【圆】工具栏。该工具栏包括7种圆和圆弧轮廓绘制工具，下面介绍各种工具的使用方法。1．绘制圆（Circle）2．绘制三点圆（ThreePointCircle）3．绘制坐标圆（CircleUsingCoordinates）3.2.3绘制圆和椭圆4．绘制三切圆（Tri-tangentCircle）5．绘制三点圆弧（ThreePointArc）6．绘制限制三点圆弧（ThreePointArcStartingwithLimits）7．绘制圆弧（Arc）3.2.4绘制样条曲线（Spline）CATIAV5提供了两种样条曲线的绘制方法，点击【轮廓】工具栏上的【样条曲线】工具按钮右下角黑色三角，展开样条曲线工具栏，该工具栏提供了样条线和连接线两个工具，利用该工具可以绘制出不规则的曲线：1．绘制样条线：依次选择控制点绘制，终点处双击鼠标结束2．绘制连接线：用于连接其他两个图形元素，并与之相切。3.2.5绘制二次曲线单击【轮廓】工具栏上【椭圆】工具按钮右下黑色三角，就可以展开二次曲线工具栏。该工具栏包括椭圆、抛物线、双曲线、圆锥曲线四种工具，利用该工具可以绘制出规则曲线，下面介绍各种工具的使用方法。1．绘制椭圆2．绘制抛物线3．绘制双曲线4．绘制圆锥曲线(需要先绘制两条相交直线)3.2.6绘制直线（Line）直线是几何元素中最基础的一个元素，也是草图绘制工具中最基础的工具，CATIAV5提供5种直线的绘制方法，下面讲解各种直线绘制方法的操作步骤1．绘制直线段2．绘制无限长直线（可在右下角工具栏中选择类型）3．绘制公切线4．绘制角平分线5．绘制法线3.2.7绘制轴线（Axis）【轮廓】工具栏上的【轴线】工具按钮用于生成轴线。在绘制草图中，关于轴线要注意以下几点：（1）每个草图只能创建一条轴，如果试图创建第二条轴，则所创建的第一条轴将自动变换成构造线。（2）如果在启动轴命令之前已经选择了一条直线，则该直线将自动变换为轴。3.2.8绘制点（Point）CATIAV5提供5种点的生成方法，包括：单击创建点、通过坐标创建点、创建等分点、创建交点和创建投影点，下面介绍各种的使用方法。1．通过单击创建点2．使用坐标创建点3．创建等分点4．创建交点：一个图形对象与另一个图形对象（包括其延长线）的相交处创建点。3.2.8绘制点（Point）5．创建投影点：将直线的端点、圆和椭圆的圆心的控制点投影到指定的直线或曲线上。注意：1.要投影交点，需要先将交点绘制出来；2.使用框选，以将图形上所有点进行投影。3.3约束草图【草图约束】是指一个几何元素相对于草图中其它几何元素之间产生一种相互限制的关系。CATIA中尺寸的标注和修改是通过约束来实现的。草图的约束分为【几何约束】和【尺寸约束】两大类。3.3约束草图【几何约束】是约束图形元素本身的位置或图形元素之间的相对位置。例如，某个几何约束可能要求两条直线平行。【尺寸约束】是用数值与图形对象的大小或与图形对象之间的相对位置建立约束关系。例如，它可以控制直线的长度或两点之间的距离。草图约束可以手动创建，也可以智能拾取。几何约束3.3.1约束的基础知识1．智能拾取

【智能拾取】是在绘制草图过程中，CATIA根据操作者所绘几何元素分析自动生成约束的工具，用于尽可能简化草图编辑器中的创建和编辑任务。按钮打开时，为橙色；关闭为蓝色智能拾取种类的设置方法：工具—选项—机械设计—草图编辑器—约束下方【智能拾取】按钮3.3.1约束的基础知识2．约束的颜色白色：不完全约束；绿色：完全约束，正确状态；紫色：过约束。颜色的设置方法：工具—选项—机械设计—草图编辑器3.3.2创建一般约束（Constraint）单击【约束】工具栏上的【约束】工具按钮右下黑色三角，展开如图所示的约束创建工具栏，该工具栏包括【约束工具】和【接触约束工具】。使用该工具创建约束时，不会出现【约束定义】对话框。1．【约束】工具2．【接触约束】工具3.3.2创建一般约束（Constraint）1．【约束】工具可以标注直线长度、圆的直径及半径、圆弧的半径、角度等。2．【接触约束】工具使首次选中的元素与二次选中的几何元素接触（相切）。——不常用3.3.3约束的编辑和修改利用约束按钮可以进行约束的添加、解除或者修改。如果右下侧【几何约束】按钮呈橙色显示，通过约束图形对象的几何位置，同时添加、接触或改变图形对象几何约束的类型。如果该按钮呈蓝色，通过其可以按几何约束条件改变图形的几何位置，但并不对其施加几何约束。例如，已经约束了垂直的两条直线，仍然可以通过拖动任一直线的某一端点，使其二者不再垂直，但是第一种情况则无法改变夹角。3.3.3约束的编辑和修改所选的图形对象的种类和数量决定了可定义的约束种类和数量。1.选择一条直线，可供操作如图。【固定】：固定所选对象的位置3.3.3约束的编辑和修改2.选中两条直线，可供操作如图3.3.3约束的编辑和修改3.依次选择左右直线、中间轴，可供操作如图。可通过【对称】使得两直线关于中间轴对称。3.4修饰草图本节将通过【操作】工具栏，介绍草图轮廓线的修饰。草图绘制过程中，经常要进行倒角、修剪、平移、旋转、镜像等修饰工作，利用该工具栏，就能轻松完成草图的修饰工作。3.4.1倒圆角【角】工具，是通过对两条直线或曲线进行修剪，在两几何元素之间生成与两几何元素相切的圆弧的修剪工具。单击【操作】工具栏上的【角】工具按钮，草图工具栏显示倒圆角定义选项，如图所示，通过使用草图工具栏上的各选项，可以生成不同的倒圆角效果。3.4.2倒角【倒角】工具，是通过对两条直线或曲线进行修剪，生成与两几何元素成一定角度的直线段的修剪工具。选择两条直线或曲线，单击【操作】工具栏上的【倒角】工具按钮，草图工具栏显示倒角定义选项，如图所示，通过使用草图工具栏上的各选项，可以生成不同的倒角效果。3.4.3修剪（Relimitations）单击【操作】工具栏上的【剪切】工具按钮右下角黑色三角，展开【重新设定限制】工具栏，该工具栏包括剪切、断开、快速剪切、关闭和补充5个剪切工具，下面详细介绍各个工具的使用方法。1．剪切（Trim）2．断开（Break）3．快速剪切（QuickTrim）4．关闭（Close）5．补充（Complement）3.4.3修剪（Relimitations）1．剪切（Trim）(1)同时修剪或延长两个直线或曲线3.4.3修剪（Relimitations）1．剪切（Trim）(2)只剪切或延长一个直线或曲线对象——修剪或延长第一个选中对象3.4.3修剪（Relimitations）2.打断：断开一条曲线或直线步骤：（1）选择一条带切断的线；（2）输入断点位置3.4.3修剪（Relimitations）3.快速修剪注意：a.若选择的对象是不与其他对象相交的，就删除该对象；b.若相交，则该对象的选取点处于其他对象相交的一段被删除，但一次只能修剪一个对象。3.4.4转换单击【操作】工具栏上的【镜像】工具按钮右下角黑色三角，展开【转换】工具栏，该工具栏包括镜像、对称、平移、旋转、缩放和偏移6个转换工具，下面详细介绍各个工具的使用方法。1．镜像（Mirror）2．对称（Symmetry）3．平移（Translation）4．旋转（Rotate）5．缩放（Scan）6．偏移（Offset）3.4.4转换1．镜像和对称步骤：（1）在草图平面内绘制对称轴（2）单击【镜像】或【对称】按钮，再选择需要对称的图形，接着单击对称轴。3.4.4转换3．平移（Translation）步骤：（1）单击【平移按钮】；（2）选择需要平移的对象，以及确定起点；（3）对话框中输入要平移图形的数目和相对位置；（4）单击终点，觉定平移方向。3.4.4转换4．旋转（Rotate）步骤：点击旋转按钮，选中要旋转的对象；选择旋转中心，同时定义旋转角度参考线；旋转定义中定义个数及角度3.4.4转换5．缩放（Scan）步骤：点击缩放按钮，选中要缩放的对象；选择缩放中心，同时定义缩放倍数；注意：勾选【复制模式】为保留原对象3.4.4转换6．偏移（Offset）【无拓展】：只便宜用户所选择的图形【相切拓展】：偏移与用户相切的对象【点拓展】：偏移与用户所选对象连接的对象【双侧偏移】：在对象两侧进行偏移（可与上述三种情况叠加）例子：3.5草图的辅助工具草图的辅助工具包括【网格显示/隐藏】、【点对齐】、【构造元素与标准元素转换】、【自动创建几何约束】和【自动创建尺寸约束】5种，如图所示，利用该工具使草图设计更加轻松、快捷。下面分别讲解各个工具的使用方法。3.5.1网格显示/隐藏【网格】工具，是在草图工作区显示与隐藏网格线的开关工具。单击【网格】工具按钮，按钮变成橘色按钮，草图工作区将显示网格线，反之亦然。网格间距和刻度通过【工具】|【选项】|【机械设计】|【草图编辑器】选项卡中网格文本框进行设置。且这种设置会永久保存。3.5.2点对齐【点对齐】工具，是草图绘制过程中，鼠标能够捕捉到网格交点的开关工具。单击【点对齐】工具按钮，按钮变成金黄色按钮，在草图中鼠标能捕捉到网格交点，效果如图所示。3.5.3构造元素和标准元素之间的转换【构造/标准元素】工具，是绘制构造元素和标准元素转换工具。单击【构造/标准元素】工具按钮，使按钮变成金黄色按钮，在草图中绘制的几何图形为虚线图形，在3D设计模块中是不可见的；选择标准元素，单击【构造/标准元素】工具按钮，标准元素就转换成构造元素了。3.5.4自动创建几何约束【几何图形约束】工具，是几何约束选项开关；单击该工具按钮，在绘制图形中，智能拾取垂直、平行、相交等几何约束，很容易找到所要绘制的线、圆弧与已知几何元素之间的关系，方便绘制你所要的几何元素。3.5.5自动创建尺寸约束【尺寸约束】工具，是尺寸约束选项开关；单击该工具按钮，根据草图工具栏键入的值在几何元素上创建约束。3.5.6草图分析在草图设计完成后，进入实体零件设计平台进行实体零件设计。绘制的草图不一定就是符合实体零件生成的草图，CATIA提供了对草图进行分析的工具。单击【工具】——【草图分析】工具，系统弹出草图分析窗口，该对话框包含以下三个选项卡：“几何图形”、“投影/相交”和“诊断”。下面详细介绍各工具的作用：1．几何图形2．诊断以上两项都是对草绘的每个元素提供具体