catia 零件设计

图5.7
图5.8
特征树中显示的各种符号的意义如表5.1所示。 表5.1 特征符号表 符号 意义 零件实体。 其中包含了实体组成的各部分特征，生成的方式。 由坐标轴组成的坐标平面。 有XY平面、YZ平面、ZX平面。 公式定义。 草图。 表达了一组草图，其中包含了坐标轴、图形、约束的信息。 坐标系。 定义草图的坐标系统，包含了原点、横轴和纵轴。 横轴。 定义草图的横轴。 几何特征。 包含了图形中所有几何特征信息。 约束关系。 包含了图形中所有几何特征的约束关系。 隐藏图形。 图标变为模糊形状，表示当前图形特征处于隐藏状态。
选择参考的拉伸方向，例如直线。 Thin Pad：薄壁拉伸参数。 Thickness1：向内增长的厚度。 Thickness2：向外增长的厚度。 Neutral Fiber：把Thickness1的厚度均匀分布来两侧壁。 Merge Ends：合并末端。
图5.12 （3）斜拉伸。在Pad Definition对话框中设置拉伸的方向，如图5.13所示。
第五章 零件设计
零件设计是三维实体设计，一般是先通过草图设计，确定实体的平面图形，再利用零 件设计模块所提供的各种功能建立实体的初步形状， 再通过各种实体修饰功能对实体做进一 步的编辑、修改，最终完成零件实体设计。
图5.1 零件设计工作台
5.1 工作台概揽
5.1.1 工作台启动
零件设计工作台如图5.1所示。有几种方式可以进入零件设计工作台。 （1） 在启动CATIA之后，选择菜单【Start】【Mechanical Design】【Part Design】， 如图5.2所示，便可以进入如图5.1所示的零件设计工作台。
5.2 基于草图的实体特征
基于草图的实体特征（Sketch-Based Features）是以草图为基础，通过拉伸、旋转、叠 层等方式， 建立零件的三维实体， 也可以通过挖槽、 钻孔等方式， 对三维实体进行编辑修改 。 工具栏如图5.9所示。
图5.9
5.2.1 拉伸
拉伸功能 ，是对封闭轮廓进行一个方向或者两个方向的拉伸，建立三维实体。曲
面设计部分也有拉伸功能，是对轮廓进行拉伸，建立三维片体。 拉伸有Dimension、Up to next、Up to last、Up to plane、Up to surface五种方式。
1、按尺寸拉伸（DimensiΒιβλιοθήκη Baidun 方式）
Dimension 方式是默认的拉伸方式，是按照用户指定的尺寸及方向进行拉伸。
图5.13 （4）薄壁。在Pad Definition对话框中，选中Thick复选框，在Thin Pad中输入两侧的壁 厚。如图5.14所示。
图5.14 （5）部分轮廓拉伸。 如图5.15， 图中的矩形和圆同在一个草图中， 如果只需拉伸矩形 ， 那 么 需 要 在 Profile/Surface 的 Selection 栏 中 单 击 右 键 ， 选 择 “ Go to profile
图5.6
5.1.3 特征树
特征树（Specification Tree），显示当前产品的特征、结构关系。如图5.7所示。 特征树可以按F3键打开和关闭。 特征树可以显示图形的外部参考元素、约束、参数、关系、可编辑特征、草图。可以 通过菜单【Tools】【 Option】，选择“Infrastructure”“ Part Infrastructure”目录的“Display” 选项，如图5.8所示，把需要显示的项目选中。
图5.27
6、曲面拉伸
曲面也可以拉伸为实体，操作的方式和轮廓拉伸相同。由于曲面的法矢不唯一，因此， 拉伸不存在默认的拉伸方向，系统会弹出警告对话框，如图5.28所示，按“是”，继续进行 拉伸操作，在Pad Definition对话框中，指定拉伸的方向，及拉伸的方式。如图5.29所示，图 中拉伸方式是Dimension。
图5.25
5、拉伸到曲面
把轮廓拉伸到指定的曲面。 在Pad Definition对话框中，Type选择“Up to surface”，Limit选择一个曲面作为边界。 如图5.26所示。
图5.26 轮廓沿着拉伸方向在边界曲面上的投影必须包含在曲面中，否则将会出错。 在Offset中输入拉伸的终止面偏移边界曲面的距离，这个功能可以用于辅助边界曲面的 形状，如图5.27所示。
图5.34
图5.35 （4）可以同时选择多个拉伸图形，并设置相同的参数。在 Domains中，按住 Ctrl间 ， 再用鼠标选择相应的图形。 （5）双击生成的实体，可以对拉伸的参数进行编辑修改。
5.2.3 拔模拉伸
拔模拉伸（Drafted Filleted Pad），就是在原有的实体上面，通过拉伸、拔模、倒圆角 功能，建立新的实体。也就是说，这个功能是由拉伸（ Pad）、拔模（ Drafted）及倒圆角 （Filleted）组成。操作步骤如下所示。 （1） 在一个实体上建立一个草图。如图5.36所示。
把轮廓拉伸到存在的辅助平面（Plane）。在Pad Definition对话框中，Type选择“Up to plane”，Limit中选择边界平面，如图5.24所示。
图5.24
可以在两个平面间拉伸。 单击对话框中的 “More”按钮， 把对话框中展开， 在Second Limit 中，Type也选择“Up to plane”，在选择第二个平面，如图5.25所示。
图5.17
2、拉伸到最近实体的表面（Up to next方式）
这种拉伸方式是把轮廓拉伸到已存在的平面或者实体上，要求作为边界的面和轮廓线 在拉伸方向上必须具有前后的关系， 轮廓线沿着拉伸方向在平面上的投影必须包含于作为边 界的面内。
图5.18 Pad Definition工具栏中的Offset（偏置），表示沿着拉伸方向，边界面偏置的距离。如 图5.19所示。
图5.19 这种拉伸方式也可以沿着任意方向拉伸，但在拉伸方向上，必须存在一个面，如图5.20 所示。
图5.20
如果位置不正确，将出现错误，如图5.21所示。
图5.21
3、拉伸到最远实体的表面（Up to last方式）
这个功能和Up to next很接近，使用方法基本一致。系统自动探测拉伸方向上存在的实 体，并以最远实体的面为边界，如图5.22所示。
图5.28 图5.29 如果拉伸方式选择 “Up to Plane”， 那么拉伸实体在边界平面上的面也是平面， 如图5.30 所示。其他的拉伸方式所产生的边界面都是与参考面的形状相同，如图5.31所示。
图5.30
图5.31
5.2.2 复合拉伸
复合拉伸（Multi-Pad）是对图形的不同部分设置不同的拉伸参数进行拉伸。其操作步 骤如下： （1）在Sketch-Based Feature工具栏中单击 选择 。 右下角的小三角形， 在弹出的工具条中
如图5.16所示， 选择圆。 结果如图5.17 definition”，弹出 Profile Definition对话框， 所示。
图5.15
图5.16
图5.17 （6）不相交内外轮廓的拉伸。具有多层轮廓的图形，从外层开始，每两层轮廓形成 一个实体，如图5.18所示。
图5.18
（7）自相切的轮廓不能拉伸。如图5.17所示。
（2） 单击新建文件按钮
，或者选择菜单【file】【New】如图5.3所示，或者直接
按“Ctrl＋N”。在弹出的New对话框中选择Part，如图5.4所示。
图5.2
图5.3
图5.4
5.1.2 工具栏
零件设计模块的提供的功能相当丰富，主要的工具栏如图5.5所示。
图5.5 Sketch-Based Features工具栏：基于草图的实体，包括了由草图生成实体的各项功能， 通过这些功能将草图生成零件的初步形状。 Dress-Up Features 工具栏：特征修饰，是实体形状做进一步加工。
图5.36 （2） 单击拔模拉伸按钮 ，选择要进行操作的草图，如图5.37所示。
（3） （4） （5）
（6）
图5.37 在对话框中输入First Limit(LIM1)的高度，这个高度是指从草图平面算起的，正值 与拉伸箭头方向相同，负值则相反。 在Second Limit（LIM2 ），选择限制的平面，这是必须选择的。例如图5.37中，可 以选择实体的上表面。 确定拔模（Draft）参数。这个选项不是必选的。如果不需要拔模，把 “Angle”（拔 模角度）勾掉即可。拔模角可正可负，正值表示拔模沿着拉伸方向往里收缩，而 负值表示往外扩展。Neutral element是指拔模的中性面，也就是拔模后大小不变的 平面。选择First Limit表示以LIM1为中性面，Second Limit表示以LIM2为 中 性 面 。 如图5.38所示。 确定倒圆角（Filleted）参数。Lateral radius侧棱圆角半径，First limit radius指LIM1 处的棱边的圆角半径，Second limit radius指LIM2 处的棱边圆角半径。这些圆角不 是必选项目。
图5.22 如果在拉伸方向上存在一系列实体，要进行拉伸的轮廓沿着拉伸方向在最后一个实体 上的投影线不完全在实体的表面内， 那么系统将探测倒数第二个实体， 以次类推一直到满足 要求的实体出现，如果不存在满足要求的面，将不能完成拉伸，如图5.23所示。
图5.23
4、拉伸到平面（Up to plane方式）
（2）选择需要进行拉伸的草图，如图 5.32所示，图中红色箭头表示拉伸方向。弹出 Multi-Pad Definition对话框，单击More按钮，如图5.33所示。
图5.32
图5.33 （3）在Domains中选择需要拉伸的图形项目，然后在 First Limit中输入拉伸的第一组 尺寸，在Second Limit中输入拉伸的第二组尺寸，在Direction中确定拉伸的方向， 默认是“Normal to sketch”（垂直于草图），若需要以自定义的方向拉伸，需要 把“Normal to sketch”勾掉，在Reference中确定参考方向。如图5.34所示。结果 如图5.35所示。
Surface-Based Features 工具栏：基于曲面的实体，在曲面的基础上生成实体。 Transformation Features 工具栏：实体特征变化操作，对实体进行缩放、平移、旋转、 阵列、对称等特征操作。 Boolean Operation 工具栏：实体组合，把不同的实体进行布尔运算，组合出新的实体。 Reference Element 工具栏：参考元素，绘制点、线、面作为参考元素。 Annotation 工具栏：标注。 工具栏可以关闭和打开，单击工具栏右上角的“×”按钮，可以关闭工具栏。打开工 具栏，可以选择菜单【View】【 Toolbars】，再选择相应的选项。如图5.6所示。工具栏名称 前面打上勾的，标明工具栏已显示。
（1）选择需要进行拉伸的图形，可以是在草图中绘制的图形，也可以是其他平面元 素。如果对整个草图进行拉伸，可以直接在特征树中选择该草图的名称。如果 选择多个图形，可以按住Ctrl键，再选择。如图5.10所示。
图5.10 （2） 单击拉伸按钮 ，在弹出的对话框中设置相关参数。如图5.11所示。
图5.11 Pad Definition 对话框中， First Limit：第一组参数，对应于拉伸实体中的“LIM1”。 Type：拉伸的类型，默认是Dimension（按尺寸拉伸）。 Length：按拉伸方向（箭头所指的方向）拉伸的高度。 Profile/Surface：所选拉伸图形。 Thick：拉伸成薄壁件。 Mirrored extent：对称拉伸，对称面是拉伸轮廓所在的平面。 Reverse Direction：拉伸方向相反。 More：把对话框扩展为如图5.12所示的对话框。 Second Limit：第二组拉伸参数，对于拉伸实体中的“LIM2”。 Direction：拉伸的方向。 Normal to profile：拉伸方向垂直于拉伸轮廓所在的平面，是默认方式。 Reference：自定义拉伸方向，需要把Normal to profile选项勾掉，鼠标激活输入栏 ，