《CATIA-V5R21基础与应用案例教程》(共9章)第三章特征建模(上)

特征建模是CATIAV5R21的主要建模技术之一。在CATIAV5R21中设计零件的过程，其实就是依次创建各种特征的过程。CATIAV5R21中的特征可分为两大类：基于草图的特征和修饰特征。本章先介绍特征建模的基础知识以及辅助创建特征的参考元素，然后介绍一些基于草图的常用特征，包括凸台、凹槽、旋转体、旋转槽、孔、肋、开槽等。掌握创建肋特征和开槽特征的方法掌握创建凸台特征和凹槽特征的方法了解创建零件模型的一般过程熟悉创建实体混合特征的方法掌握创建旋转体特征和旋转槽特征的方法掌握参考元素的创建和使用方法掌握创建多截面实体特征和已移除的多截面实体特征的方法掌握创建孔特征的方法和加强肋特征的方法。3.13.23.33.4特征建模概述参考元素凸台特征凹槽特征3.5旋转体特征3.6旋转槽3.7孔特征3.83.93.103.11肋特征开槽特征实体混合特征多截面实体特征3.12已移除的多截面实体3.13加强肋特征3.1特征建模概述CATIAV5R21软件将一些具有代表性的几何形状定义为“特征”。任何复杂的零件，都可以看成是由一些简单的特征经过相互叠加、切割或相交组合而成的，如图3-1所示。图3-1轴承座及其各组成特征④创建孔特征③创建加强肋特征②继续创建凸台特征①创建凸台特征在零件设计工作台中选择【开始】>【机械设计】>【零件设计】菜单项后，弹出【新建零件】对话框，在该对话框中选中【启用混合设计】复选框（见图3-2），然后单击【确定】按钮，可新建一个零件文件并进入零件设计工作台。

图3-2【新建零件】对话框选中【启用混合设计】复选框，则在混合设计环境中，可实现零件设计工作台与线框和曲面设计工作台的相互切换，即可以使用多种方法混合建模3.1.1进入零件设计工作台CATIAV5R21的特征建模是在零件设计工作台中进行的。在CATIAV5R21的工作界面中选择【开始】>【机械设计】>【零件设计】菜单项，即可切换到零件设计工作台。在CATIAV5R21的工作界面中选择【文件】>【新建】菜单项，弹出【新建】对话框，在该对话框的列表框中选择【Part】选项（见图3-3），然后依次单击【确定】按钮，可新建一个零件文件并进入零件设计工作台。图3-3【新建】对话框

3.1.2零件设计工作台界面进入零件设计工作台后，显示如图3-4所示的零件设计工作台界面。该界面中显示了特征建模所需的各种工具按钮（主要位于【基于草图的特征】和【修饰特征】工具栏中），用户可以根据需要调用。图3-4零件设计工作台界面用于创建基于草图的工具按钮用于创建修饰特征的工具按钮3.1.3创建零件模型的一般过程特征建模是创建零件模型的基础。特征建模的过程，实际上就是多个简单特征相互叠加、切割、相交的过程。在CATIAV5R21中，创建零件模型的一般过程如下。（1）新建一个零件文件，进入零件设计工作台。（2）进行特征分析，搞清楚零件是由哪几个特征组成的，明确各个特征的形状，以及它们之间的相对位置和表面连接关系，并确定特征的创建顺序。（3）创建与修改基于草图的特征。（4）创建修饰特征。（5）创建完所有特征后，保存零件模型。3.1.4特征树特征树（见图3-5）以“树”的形式显示当前模型中的所有特征，在树的顶部显示根（主）对象，并将从属对象（零件或特征）置于其下。在零件模型中，特征树列表的顶部是零件名称，其下方是每个特征的名称；在装配体模型中，特征树列表的顶部是总装配名称，其下是各子装配体名称，每个子装配下方则是该子装配中的每个零件的名称，每个零件名的下方是零件的各个特征的名称。图3-5零件模型的特征树

零件名称这些为特征树中的项目，每个项目包含一个图标，反映其对象类型，如装配体、零件、特征（包括参考平面、参考点等），该图标还可显示特征、零件或装配体的可见性及更新状态3.1.4特征树选取对象：可以从特征树中选择要编辑的特征或零件对象，当要选择的模型或特征在图形区中不可见时，此方法尤为有用。编辑对象：右击特征树中的特征或零件名，在弹出的快捷菜单中选择【居中】、【隐藏/显示】等菜单项，可编辑该对象的显示状态；选择【剪切】、【复制】、【粘贴】、【删除】等菜单项，可对该对象进行相关编辑。1．特征树的作用3.1.4特征树特征树的平移：在图形区滚动鼠标滚轮，可使特征树上下移动；单击图形区右下角的坐标系图标，当模型颜色变灰暗时，按住鼠标中键拖动，可平移特征树（再次单击右下角的坐标系图标，可激活模型）。特征树的缩放：单击选中特征树中的某一对象，按住【Ctrl】键后滚动鼠标滚轮，可缩放特征树。隐藏与显示特征树：按【F3】键可切换特征树的显示与隐藏状态。特征树的折叠与打开：单击特征树根对象左侧的符号，可展开对应的从属对象；单击根对象左侧的符号，可折叠对象的从属对象。2．特征树的操作3.2参考元素参考元素是实体零件设计中非常重要的辅助图元。参考元素主要包括参考平面、参考直线、参考点和参考坐标系。3.2.1参考点参考点可以辅助完成某些特征的创建，辅助创建空间曲线和曲面，还可以辅助创建其他参考元素。在CATIA中，可以通过多种方式创建参考点。下面来看一个创建参考点的实例。步骤1

在零件设计工作台中单击【参考元素（扩展的）】工具栏中的【点】按钮，弹出【点定义】对话框。3.2.1参考点步骤2在【点定义】对话框的【点类型】下拉列表框中选择创建方式，如【坐标】，

在【X】、【Y】、【Z】文本框中输入点的坐标值［见图3-6（a）］，然后单击【确定】按钮，即可在指定的坐标处创建点，如图3-6（b）所示。（a）【点定义】对话框（b）以绝对坐标系的原点为参考创建的点图3-6通过坐标创建点用于选择参考点用于选择参考坐标系

【点定义】对话框中的【参考】设置区用于选择参考点的定位参考。例如，在使用【坐标】方式创建点时，默认是以绝对坐标系的坐标原点为参考进行点的创建的，如果需要，可单击【参考】设置区中的相应列表框将其激活，然后在图形区重新选择参考对象。

3.2.1参考点【点定义】对话框的【点类型】下拉列表框中，其他选项的作用如下。【曲线上】选项：用于在指定的曲线上创建点。默认以所选曲线的端点为参考点进行测量并创建点。【平面上】选项：用于在所选平面上创建点。所选的平面可以是参考平面，也可以是模型上的平面。【曲面上】选项：用于在所选的曲面上创建点。选择该方式创建点时，需要指定曲面、方向、距离和参考点。【圆/球面/椭圆中心】选项：用于在圆曲线、球面或椭圆曲线的中心位置创建点。【曲线上的切线】选项：用于在曲线上沿指定方向创建切点。【之间】选项：用于在指定的两参考点之间创建点。可以输入比率来确定新建点与两参考点之间的距离，也可以单击中点按钮，在两参考点的中点位置创建点。

3.2.2参考直线参考直线是创建零件特征或执行其他操作时的参考线，主要有以下几种用途。作为参考平面的定位参考。作为旋转体特征和旋转槽特征的旋转轴。创建圆形阵列时作为旋转轴。装配零件时作为参考。

3.2.2参考直线下面来看一个创建参考直线的实例。步骤1

打开素材文件“CH03”>“3-2-2.CATPart”，如图3-7所示。步骤2

打开出【直线定义】对话框，如图3-8所示。步骤3

选择【点-点】选项，选取模型中的顶点1为直线的起点。

顶点1顶点2图3-7素材图3-8【直线定义】对话框3.2.2参考直线步骤4

选取模型中的顶点2为直线的终点，如图3-9所示。步骤5

结果如图3-10所示。

图3-9选取起点和终点图3-10创建参考直线创建的参考直线

3.2.2参考直线如图3-8所示【直线定义】对话框中各选项的作用如下。【点1】列表框：用于选择直线的起点。【点2】列表框：用于选择直线的终点。【支持面】列表框：用于选择直线的支持面。【起点】文本框：用于输入直线在起点处的延伸距离。【直到1】列表框：用于选择直线在起点处的延伸截止参考。截止参考可以是线、面或点。【终点】文本框：用于输入直线在终点处的延伸距离。【直到2】列表框：用于选择直线在终点处的延伸截止参考。截止参考可以是线、面或点。【长度类型】选项组：用于选择直线的类型。例如，选中【长度】单选钮，表示创建有限长度的参考直线；选中【无限】单选钮，表示创建无限长参考直线。

3.2.2参考直线【直线定义】对话框的【线型】下拉列表框中，几种常用选项的作用如下。【点-点】选项：在两点的连线上创建直线。【点-方向】选项：根据参考点和参考方向来创建参考直线。【曲线的切线】选项：多用于创建过指定点且与所选曲线（或边线）相切的参考直线。【角平分线】选项：在两直线（或直线边）的角平分线处创建参考直线。

3.2.3参考平面参考平面是一种没有大小限制的平面，主要用来辅助绘制图形和放置特征，具体有以下几种用途。作为截面轮廓的草绘平面。作为镜像操作的镜像平面。作为模型视图的定位参考（如前、后、左、右参考）。作为创建其他参考元素（如参考直线、参考平面、参考坐标系等）的参考。作为零件装配的参考平面（如对齐平面）。当新建一个零件类型的文件时，系统默认提供3个参考平面（xy平面，yz平面和zx平面），来作为零件模型设计时的参考。如果需要，用户可自行创建新的参考平面。

3.2.3参考平面下面通过一段操作来介绍创建参考平面的方法。步骤1弹出【平面定义】对话框。步骤2

选择【曲面的切线】选项（见图3-11），选取如图3-12所示的圆柱面。

选取此圆柱面图3-11【平面定义】对话框图3-12选取曲面3.2.3参考平面步骤3

选择【创建中点】菜单项（见图3-13），选中所选边的中点，如图3-14。步骤4完成参考平面的创建，结果如图3-15所示。

图3-13选择【创建中点】菜单项图3-14选取边的中点图3-15完成参考平面的创建

选取此边在CATIA的对话框中右击某一列表框，会弹出相应的右键菜单，利用该菜单中的菜单项可执行相应的操作。

3.2.3参考平面如图3-13所示的【平面类型】下拉列表框中，几种常用选项的作用如下。【偏移平面】选项：将所选平面偏移一定距离而得到参考平面。【平行通过点】选项：创建过指定点且与所选平面平行的参考平面。【与平面成一定角度或垂直】选项：创建过所选旋转轴且与所选平面成指定角度的参考平面，或创建过所选旋转轴且与所选平面垂直的参考平面。【过三点】选项：过指定的3个点创建参考平面。【通过两条直线】选项：创建过两条直线的参考平面。【通过点和直线】选项：创建过某一直线和直线外一点的参考平面。【通过平面曲线】选项：创建与平面曲线所在的平面重合的参考平面。【曲线的法线】选项：过曲线上某一点和曲线在该点的法线创建参考平面。

3.2.4参考轴系轴系，即通常所说的坐标系。默认设置下，系统不显示轴系。在创建复杂模型或装配体时，建立必要的轴系可以方便定位平面、方向等。CATIA中的轴系分为绝对轴系和自定义轴系。在创建自定义轴系前，模型的创建都是以绝对轴系为参考的。创建自定义轴系后，创建的对象都以自定义轴系为参考的。下面是创建绝对轴系和自定义轴系的方法。

3.2.4参考轴系步骤1创建绝对轴系。见图3-16，图3-17。步骤2

创建自定义轴系，如图3-18所示。

原点X轴参考Y轴参考利用此复选框可反转坐标轴

图3-18创建轴系图3-16【轴系定义】对话框图3-17创建绝对轴系案例1——参考元素的应用案例1——参考元素的应用下面通过创建如图3-19（b）所示的零件，来熟悉参考元素在建模中的应用。

（a）素材（b）最终结果

图3-19案例效果

首先创建一个与指定平面相距指定距离的参考平面，然后以该参考平面为草绘平面绘制截面轮廓，以创建模型顶部的凸台，接着创建一个参考平面作为镜像平面，最后镜像复制模型中的孔。案例1——参考元素的应用制作分析

步骤1

打开本书配套素材文件，如图3-19（a）所示。步骤2

创建参考平面，如图3-20（a），图3-20（b），图3-20（c）所示。案例1——参考元素的应用操作步骤

（a）选取参考面（b）【平面定义】对话框（c）创建参考平面的效果图3-20创建参考平面参考面创建的参考平面步骤3进入草图工作台。步骤4

绘制如图3-21所示的截面轮廓。步骤5

创建曲面，如图3-22（a）,图3-22（b）所示。案例1——参考元素的应用操作步骤

（a）选取限制曲面（b）创建凸台特征的效果图3-21绘制截面轮廓图3-22创建凸台特征选取该曲面创建的凸台特征

步骤6创建参考点，如图3-23所。步骤7

创建如图3-24所示的竖直参考平面。步骤8

镜像复制所选孔，如图3-25所示。案例1——参考元素的应用操作步骤

图3-23创建参考点图3-24创建参考平面图3-25镜像复制孔

要镜像复制的孔选取此边参考点参考面创建的参考平面

凸台特征是通过将二维草图轮廓进行单向或双向拉伸一定距离而得到的实体特征，如图3-26所示。CATIAV5R21中提供了多种创建凸台实体的方法。单击【基于草图的特征】工具栏中【凸台】按钮右下角的三角按钮，就会显示有关凸台特征的命令按钮，如图3-27所示。3.3凸台特征

图3-26凸台特征图3-27【凸台】工具组

草图轮廓凸台特征拔模圆角凸台凸台多凸台下面通过一段操作来学习使用【凸台】命令创建凸台特征的方法。步骤1

新建一个零件文件后进入零件设计工作台。步骤2

选取xy平面为草绘平面，进入草图工作台。步骤3绘制凸台特征的截面轮廓，如图3-28所示。步骤4

退出草图工作台。步骤5

设置拉伸长度值为10mm，如图3-29所示。3.3.1创建一般凸台

图3-28绘制截面轮廓图3-29设置拉伸长度

步骤6

凸台结果如图3-30所示。在如图3-29所示的【定义凸台】对话框中单击【更多】按钮，展开【定义凸台】对话框（见图3-31）。在该对话框中通过设置第一限制条件和第二限制条件，可实现将草图轮廓向两侧拉伸，并生成凸台特征的操作。3.3.1创建一般凸台

图3-30生成的凸台特征用于设置将凸台向一侧拉伸用于设置将凸台向另一侧拉伸图3-31展开的【定义凸台】对话框如图3-31所示【定义凸台】对话框中，常用选项的作用如下。【类型】下拉列表框：该下拉列表框用于设置凸台特征的拉伸方式，各方式的作用如表3-1所示。3.3.1创建一般凸台

（a）拉伸前（b）直到下一个（c）直到最后（d）直到平面（e）直到曲面图3-32拉伸深度方式示意图要拉伸的截面轮廓选择此平面选择此曲面

【选择】列表框：单击此列表框将其激活，然后选择图形区中已有的截面轮廓，将该轮廓进行拉伸来生成凸台特征。按钮：单击该按钮，选择草绘平面后进入草图工作台，然后绘制所需截面轮廓，并将该轮廓进行拉伸来生成凸台特征。【厚】复选框：选中此复选框后，对话框中的【薄凸台】设置区可用。此时，在该设置区的【厚度1】和【厚度2】文本框中设置截面轮廓向内外两侧加厚的厚度值，可将截面轮廓拉伸生成薄壁凸台，如图3-33所示。3.3.1创建一般凸台

图3-33拉伸生成薄壁凸台截面轮廓

在【薄凸台】设置区中选中【中性边界】复选框，则可将截面轮廓向内外两侧加厚同样的厚度；选中【合并末端】复选框，则将拉伸生成的薄壁凸台修剪到现有模型。

【反转边】按钮：当选择开放截面轮廓为拉伸对象时，该按钮可用。通过单击该按钮，可选择拉伸轮廓的哪一侧，如图3-34所示。【反转方向】按钮：单击该按钮，可反转凸台特征的拉伸方向。【轮廓的法线】复选框：选中此复选框，则沿草绘平面的法向拉伸截面轮廓。若取消该复选框的选中状态，则该复选框下方的【参考】列表框处于激活状态。此时，可选择直线或参考直线等作为参考方向，使截面轮廓沿参考方向拉伸。3.3.1创建一般凸台

（a）拉伸前（b）拉伸轮廓的一侧（c）拉伸轮廓的另一侧图3-34【反转边】按钮的作用截面轮廓

使用【拔模圆角凸台】命令可创建带有拔模角和圆角特征的凸台，如图3-35所示。具体操作过程如下。步骤1

打开素材文件，如图3-35（a）所示。步骤2选取要拉伸的截面轮廓，弹出【定义拔模圆角凸台】对话框。步骤3

选择如图3-35（a）所示的面1（截面轮廓的草绘平面）为凸台的起始面。3.3.2创建拔模圆角凸台

（a）创建拔模圆角凸台前（b）创建拔模圆角凸台后

图3-35创建拔模圆角凸台截面轮廓面1

步骤4

设置拔模角度，面1作为中性元素，设置凸台各部分的圆角半径，如图3-35（a），图3-36所示。步骤5

结果如图3-35（b）所示。3.3.2创建拔模圆角凸台

图3-36【定义拔模圆角凸台】对话框用于设置凸台中位于第一限制平面上的棱边的圆角半径用于设置凸台中位于第二限制平面上的棱边的圆角半径用于设置凸台的侧面

棱边的圆角半径可选择第一限制或第二限制作为拔模角度的中性面。中性面是在拔模过程中大小不变的固定面使用【多凸台】命令，可以对同一草图中的多个草图轮廓以不同长度进行拉伸，如图3-37所示。值得注意的是，用于创建多凸台的草图轮廓必须封闭且不相交。【多凸台】命令具体操作如下。3.3.3创建多凸台

（a）草图（b）多凸台图3-37创建多凸台拉伸域1拉伸域2拉伸域3

步骤1

打开配套素材文件，如图3-37（a）所示。步骤2

选择如图3-37（a）所示的草图，弹出【定义多凸台】对话框。步骤3

设置区中设置拉伸长度，如图3-38所示。步骤4

完成多凸台的创建，结果如图3-37（b）所示。3.3.3创建多凸台

图3-38【定义多凸台】对话框

本例中，在此列表框中选中【拉伸域1】后，在【第一限制】设置区中将拉伸长度设置为70mm，在【第二限制】设置区中将拉伸长度设置为0mm；选择【拉伸域2】后，在【第一限制】设置区中将拉伸长度设置为65mm，在【第二限制】设置区中将拉伸长度设置为0mm；选择【拉伸域3】后，在【第一限制】设置区中将拉伸长度设置为15mm，在【第二限制】设置区中将拉伸长度设置为0mm

凹槽特征与凸台特征本质上都属于拉伸，只不过凸台是拉伸截面轮廓来生成实体，而凹槽是拉伸截面轮廓来切除材料。凹槽特征如图3-39所示，具体操作如下。3.4凹槽特征

（a）创建凹槽特征前（b）创建凹槽特征后

图3-39凹槽特征截面轮廓

步骤1

打开本书配套素材，如图3-39（a）所示。步骤2

弹出【定义凹槽】对话框。步骤3

选择如的截面轮廓，选择【直到最后】选项如图3-39（a），3-40所示。步骤4

完成凹槽特征的创建，结果如图3-39（b）所示。此外，单击【基于草图的特征】工具栏中【凹槽】按钮右下角的三角按钮，利用弹出的下拉列表中的【拔模圆角凹槽】和【多凹槽】按钮，可分别创建带拔模和圆角的凹槽以及多凹槽，其创建过程分别与创建拔模圆角凸台和多凸台相似，在此不再赘述。3.4凹槽特征

图3-40设置拉伸长度【第一限制】设置区的【偏移】文本框中的值，表示从偏移凹槽特征的终止面起，向上或向下的距离。案例2——创建啤酒开瓶器模型案例2——创建啤酒开瓶器模型

下面将通过创建如图3-41所示的啤酒开瓶器模型，来学习凸台特征和凹槽特征的具体创建方法。

图3-41啤酒开瓶器模型及其工程图

案例2——创建啤酒开瓶器模型如图3-41所示的啤酒开瓶器由凸台特征和凹槽特征组成，可先使用【凸台】命令创建开瓶器的基体部分，然后使用【凹槽】命令生成开瓶器中的槽。制作分析案例2——创建啤酒开瓶器模型步骤1

新建一个零件文件并进入零件设计工作台。步骤2

单击【基于草图的特征】工具栏中的【凸台】按钮，以zx平面为草绘平面，绘制如图3-42所示的截面轮廓，然后将该截面轮廓向两侧对称拉伸，每侧拉伸距离为14mm，创建如图3-43所示的凸台特征。操作步骤

图3-42绘制轮廓截面面1图3-43创建凸台特征案例2——创建啤酒开瓶器模型步骤3

单击【基于草图的特征】工具栏中的【凹槽】按钮，以如图3-43所示的面1为草绘平面，绘制如图3-44所示的截面轮廓，然后将该截面轮廓向两侧拉伸，并将第一限制和第二限制的类型均设置为【直到最后】，创建如图3-45所示的凹槽特征。操作步骤

图3-44绘制截面轮廓面2图3-45创建凹槽特征案例2——创建啤酒开瓶器模型步骤4

单击【凹槽】按钮，以如图3-45所示的面2为草绘平面，绘制如图3-46所示的截面轮廓，然后将该截面轮廓向下拉伸距离0.6mm（见图3-47），创建如图3-48所示的凹槽特征。操作步骤

图3-46绘制截面轮廓图3-47创建凹槽特征

案例2——创建啤酒开瓶器模型步骤5

单击【修饰特征】工具栏中的【倒圆角】按钮，在弹出的【倒圆角定义】对话框的【半径】文本框中设置圆角半径为6mm，然后选取如图3-49所示的边1和边2，单击【确定】按钮，可对所选边进行倒圆角处理，结果如图3-50所示。操作步骤

图3-48创建的凹槽图3-49倒圆角

边1边2

案例2——创建啤酒开瓶器模型步骤6

参照如图3-41中的参数，对其余边进行倒圆角处理，结果如图3-51所示。至此，该啤酒开瓶器模型就创建完成了。操作步骤

图3-50倒圆角效果图3-51对其他边进行倒圆角后的效果

3.5旋转体特征旋转体特征是通过将截面轮廓绕指定的旋转轴旋转而形成的特征。如图3-52所示是由一个旋转体特征构成的轴类零件，具体创建方法如下。

（a）旋转前（b）旋转后

图3-52创建旋转体特征

旋转轴截面轮廓

3.5旋转体特征步骤1

新建文件进入零件设计工作台，弹出【定义旋转体】对话框。步骤2

在特征树中选取zx平面为草绘平面，进入草图工作台。步骤3绘制旋转体的截面轮廓，如图3-53所示。步骤4退出草图工作台。步骤5

设置旋转角度（见图3-54），结果如图3-52（b）所示。

图3-53绘制旋转轴和截面轮廓图3-54【定义旋转体】对话框旋转轴轮廓截面从草绘平面起沿逆时针方向旋转的角度从草绘平面起沿顺时针方向旋转的角度

若在绘制截面轮廓时绘制了轴线，则系统自动选取绘制的轴线为旋转体的旋转轴。若需另外选取旋转轴，可单击并激活【定义旋转体】对话框的【轴线】设置区中的【选择】列表框，然后重新选择直线、轴、边线作为旋转体的旋转轴。若要选择坐标轴为旋转轴，可右击【选择】列表框，在弹出的右键菜单中选择坐标轴。

围绕旋转轴旋转的截面轮廓只能位于旋转轴的一侧，也不能与旋转轴相交。

使用【旋转体】命令可以创建实体和薄壁两种类型的旋转体特征。若使用封闭的截面轮廓，则创建实体旋转体特征；若使用非封闭的截面轮廓，可选中【定义旋转体】对话框中的【厚轮廓】复选框，然后单击【更多】按钮，在【薄旋转体】设置区中的【厚度1】和【厚度2】文本框中设置厚度值，以创建薄壁旋转体特征。

3.6旋转槽使用【旋转槽】命令可以将截面轮廓绕旋转轴旋转，并将旋转扫过的材料从零件中切除。旋转槽特征与旋转体特征相似，只是旋转体特征是增加材料，旋转槽是切除材料。下面来看一段有关创建旋转槽特征的操作。

3.6旋转槽步骤1

打开配套素材文件，如图3-55（a）所示。步骤2

弹出【定义旋转槽】对话框。步骤3以该圆柱面的中心轴为旋转轴。步骤4设置旋转角度，结果如图3-55（b），图3-55（c）所示。

（a）素材（b）【定义旋转槽】对话框（c）创建旋转槽特征的效果图3-55创建旋转槽特征截面轮廓

案例3——创建灯具产品的连接零件案例3——创建灯具产品的连接零件

下面将通过创建如图3-56所示的灯具产品的连接零件，来巩固前面所学知识。

（a）正面（b）背面图3-56灯具产品的连接零件

根据该零件的结构特点及形成过程，使用【凸台】、【旋转体】、【凹槽】和【旋转槽】命令来创建其主体模型，然后对相关棱边进行倒圆角处理。案例3——创建灯具产品的连接零件制作分析

步骤1

新建一个零件文件并进入零件设计工作台。步骤2

单击【旋转体】按钮，选取yz平面为草绘平面，绘制如图3-57所示的截面轮廓和旋转轴，然后将截面轮廓绕旋转轴旋转360°，创建如图3-58所示的旋转体。案例3——创建灯具产品的连接零件操作步骤

图3-57绘制截面轮廓和旋转轴图3-58创建旋转体特征此圆弧和下端的竖直线段相切旋转轴

步骤3

创建与xy平面相距为2.5mm的参考平面，如图3-59所示。步骤4绘制如图3-60所示的截面轮廓，创建凸台特征，如图3-61所示。案例3——创建灯具产品的连接零件操作步骤

图3-59创建参考平面图3-60绘制截面轮廓图3-61创建凸台特征参考平面xy平面此圆弧为边的投影拉伸方向

步骤5

绘制如图3-62所示的截面轮廓和旋转轴，创建如图3-63所示的旋转槽特征。案例3——创建灯具产品的连接零件操作步骤

图3-62绘制旋转轴和草图轮廓图3-63创建旋转槽特征旋转轴

步骤5

绘制如图3-62所示的截面轮廓和旋转轴，创建如图3-63所示的旋转槽特征。步骤6

以如图3-64所示的面1为草绘平面，绘制如图3-65所示的截面轮廓，创建如图3-66所示的凸台特征。案例3——创建灯具产品的连接零件操作步骤

图3-64选择草绘平面图3-65绘制截面轮廓图3-66创建凸台特征

面1截面轮廓为截面轮廓和该边添加相合约束

步骤7

单击【凹槽】按钮，以如图3-67所示的面2为草绘平面，绘制如图3-68

所示的截面轮廓，然后将该截面轮廓拉伸至面3，创建如图3-69所示的凹槽特征。案例3——创建灯具产品的连接零件操作步骤

图3-67选择草绘平面图3-68绘制草图轮廓图3-69创建凹槽特征

面2截面轮廓为截面轮廓和该边添加同心度约束面3

步骤8单击【凸台】按钮，以如图3-67所示的面3为草绘平面，绘制如图3-70

所示的截面轮廓，然后将该截面轮廓拉伸7.5mm，创建凸台特征，如图3-71所示。案例3——创建灯具产品的连接零件操作步骤

图3-70绘制截面轮廓图3-71创建凸台特征

为截面轮廓和该边添加同心度约束

步骤9单击【旋转槽】按钮，以yz平面为草绘平面，绘制如图3-72所示的截

面轮廓，然后将该截面轮廓绕旋转轴旋转360°，创建如图3-73所示的旋转槽特征。案例3——创建灯具产品的连接零件操作步骤

图3-72绘制旋转轴和截面轮廓图3-73创建旋转槽特征

旋转轴为旋转轴和此圆柱面添加相合约束，使旋转轴与此圆柱面的中心轴重合圆弧的圆心位于旋转轴上

步骤10

利用【修饰特征】工具栏中的【倒圆角】按钮，在如图3-74所示的边1及其对称边处创建半径为8mm的圆角，如图3-74所示。案例3——创建灯具产品的连接零件操作步骤

图3-74创建倒圆角特征

边1

步骤11

使用【倒圆角】命令在如图3-75所示的边2和边3处创建半径为1mm的倒圆角特征，然后在边4处创建半径为0.8mm的倒圆角特征。案例3——创建灯具产品的连接零件操作步骤

图3-75要倒圆角的边边2边4边3

步骤12单击【修饰特征】工具栏中的【倒角】按钮，在弹出的【定义倒角】

对话框的【模式】下拉列表框中选择【长度1/角度】选项，然后将【长度1】设置为0.5mm，将【角度】设置为45deg［见图3-76（a）］，接着选择如图3-76（b）所示的边5为要倒角的边，最后单击【确定】按钮，创建如图3-76（c）所示的倒角特征。至此，该灯具产品的连接零件就创建完成了。案例3——创建灯具产品的连接零件操作步骤

（a）（b）（c）

图3-76创建倒角特征边5

孔特征是比较常用的一种特征，是通过在实体上去除材料而生成的。利用CATIAV5R21中的【孔】命令，可以创建简单直孔、锥形孔、沉头孔、埋头孔、倒钻孔及各种形状的螺纹孔等。下面通过在如图3-77（a）所示模型的基础上创建如图3-77（b）所示的简单直孔，介绍创建孔特征的方法。3.7孔特征

（a）创建孔特征前（b）创建孔特征后

图3-77创建孔特征面2面1

步骤1

打开素材文件，如图3-77（a）所示。步骤2

打开【孔】菜单项。步骤3

弹出【定义孔】对话框。步骤4

在【孔类型】下拉列表框中选择孔的类型为【简单】，如图3-78所示。步骤5设置孔的直径为12mm，其他选项保持默认设置，如图3-79所示。3.7孔特征

图3-78选择孔的类型图3-79定义孔的延伸类型和直径【孔类型】下拉列表框【延伸类型】下拉列表框步骤6

取消【螺纹孔】复选框，如图3-80所示。步骤7

在底面圆心添加尺寸约束，定位圆心位置（见图3-81）。步骤8创建如图3-82所示的简单直孔。步骤9

创建另一个简单直孔。3.7孔特征图3-80【定义螺纹】选项卡图3-81定位孔图3-82创建简单直孔【定义孔】对话框中的【扩展】选项卡用于定义孔的直径、深度和延伸类型；【类型】选项卡用于定义孔的类型；【定义螺纹】选项卡用于创建螺纹孔。

【定义孔】对话框的【扩展】选项卡中部分选项的作用如下。【延伸类型】下拉列表框：该下拉列表框用于选择孔的延伸方式。若选择【盲孔】选项，则按指定的深度值创建孔；若选择【直到下一个】选项，则创建一个一直延伸到零件下一个面的孔；若选择【直到最后】选项，则创建一个穿过所有面的孔；若选择【直到平面】选项，则创建一个直到指定平面的孔；选择【直到曲面】选项，则创建一个直到指定曲面的孔。3.7孔特征

【方向】设置区：用于定义孔的中心轴的方向。在该设置区中选中【曲面的法线】复选框，则孔的中心轴垂直于孔的放置面；若取消该复选框的选中状态，则可选择直线、直线边和参考直线等作为孔的中心轴的参考方向。单击该设置区中的【反向】按钮，可反转孔的生成方向。【底部】设置区：用于设置孔底部的形状，包括【平底】和【V形底】两种，如图3-83所示。3.7孔特征

（a）平底（b）V形底

图3-83设置孔底部形状

【定义孔】对话框的【类型】选项卡中部分选项的作用如下。【孔类型】下拉列表框：用于选择孔类型，包括【简单】、【锥形孔】、【沉头孔】、【埋头孔】和【倒钻孔】5种类型，如图3-84所示。【定位点】设置区：用于设置定位孔的参数所位于的支持面，最常见的操作是选中【末端】选项。3.7孔特征

（a）简单孔

（b）锥形孔

（c）沉头孔

（d）埋头孔（e）倒钻孔图3-84孔类型

肋特征是将一个截面轮廓沿着中心曲线进行扫描而生成的特征，如图3-85所示。与创建凸台、旋转等特征相比，创建肋特征时除了要定义截面轮廓外，还必须定义中心曲线。下面利用如图3-85（a）所示的曲线来创建如图3-85（b）所示的肋特征，具体操作如下。步骤1

打开素材文件,如图3-85（a）所示。步骤2

弹出【定义肋】对话框。步骤3选取截面轮廓，中心曲线，如图3-85（a）。步骤4【定义肋】对话框如图3-86所示，结果如图3-85（b）所示。3.8肋特征

（a）截面轮廓和中心曲线（b）肋特征

图3-85创建肋特征中心曲线截面轮廓按钮可绘制草图作为截面轮廓或中心曲线图3-86【定义肋】对话框【定义肋】对话框中的【控制轮廓】设置区用于设置截面轮廓沿中心曲线的扫掠方式，各选项的作用如下。【保持角度】选项：截面轮廓所在的平面与中心曲线切线之间始终保持初始位置时的角度。【拔模方向】选项：在扫掠过程中，截面轮廓所在平面的法线方向始终与指定的牵引方向一致。选择此选项后，该设置区中的【选择】列表框处于激活状态，此时可选择平面或边线来确定牵引方向（选择平面时，以该平面的法线方向为牵引方向，扫掠结果的起始端面和终止端面平行）。【参考曲面】选项：截面轮廓平面的法线方向始终与参考曲面的法线方向保持恒定的夹角。若截面轮廓平面在起始位置与参考曲面是垂直的，则扫掠生成的肋特征的任一截面都与参考曲面保持垂直。若在【肋定义】对话框中选中【厚轮廓】复选框，在【薄肋】设置区中设置厚度后，可生成薄壁肋特征。3.8肋特征

创建开槽特征的操作与创建肋特征相似，也是将一个截面轮廓沿着指定的中心曲线扫掠而成。两者的区别在于：创建肋特征的结果是生成实体，而创建开槽特征则是切除实体。下面来看一段有关创建开槽特征的操作。步骤1

打开素材文件，如图3-88（a）所示。步骤2

弹出【定义开槽】对话框。步骤3

选取梯形为截面轮廓，选取螺旋线为中心曲线，如图3-88（a）所示3.9开槽特征图3-87【合并肋的末端】复选框的作用截面轮廓中心曲线配套素材文件“CH03”>“3-8b.CATPart”未选中【合并肋的末端】复选框选中【合并肋的末端】复选框

步骤4

单击选取如图3-88（a）所示的圆柱面为参考曲面，如图3-88（b）所示。步骤5【确定】按钮完成开槽特征的创建，结果如图3-88（c）所示。3.9开槽特征

（a）素材（b）【定义开槽】对话框（c）开槽效果图3-88创建开槽特征截面轮廓中心曲线参考曲面

案例4——创建花键轴模型下面将通过创建如图3-89所示的花键轴（花键轴尺寸如图3-90所示），来巩固前面所学知识。案例4——创建花键轴模型

图3-89花键轴模型图3-90花键轴工程图如图3-89所示的花键轴模型由旋转体特征、凹槽特征和开槽特征等组成。创建时，可先使用【旋转体】命令创建轴，接着使用【凹槽】命令创建平键键槽，然后使用【开槽】命令创建齿沟，最后使用【圆形阵列】命令创建齿沟的圆形阵列。案例4——创建花键轴模型制作分析

步骤1

新建一个零件文件。步骤2

绘制如图3-91所示的旋转轴和截面轮廓，将截面轮廓绕旋转轴旋转360°，创建如图3-92所示的旋转体。案例4——创建花键轴模型操作步骤