CATIA V5机械设计从入门到精通.pdf

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编号:20200522104706018196    类型:共享资源    大小:18.75MB    格式:PDF    上传时间:2020-05-22
  
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CATIA V5机械设计从入门到精通 V5 机械设计 入门 精通
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CAD/CAM/CAE 工程应用丛书·CATIA 系列 CATIA V5 机械设计从入门到精通 三人行创意设计工作室 组编 朱新涛 许祖敏 徐 峰 等编著 机 械 工 业 出 版 社 CATIA是法国Dassault公司的一套完整的CAD/CAM/CAE一体化软件。 该软件不但能够保证企业内部设计部门之间的协同设计功能, 而且可以为企 业提供整个集成的设计流程和端对端的解决方案,因此大量应用于航空航 天、汽车及摩托车制造、机械、电子、家电以及 NC 加工等行业。 本书详细介绍了 CATIA V5 软件平台常用设计模块的使用方法, 内容包 括 CATIA 的基本使用环境、二维草图设计、零件设计、创成式曲面设计、 装配设计、 工程图设计, 以及参数化和知识工程等。 另外, 本书介绍的 CATIA V5 环境设计选项,对高级用户极具参考价值。本书力求使初次接触产品开 发的读者能够正确快速地掌握 CATIA 软件的设计方法,能够通过本书举一 反三,融会贯通地掌握正确使用同类软件进行产品开发的方法。 本书适合初学 CATIA 软件的设计人员使用,既可作为高等学校汽车、 机械类及相关专业师生的参考书, 也可作为企事业单位相关专业技术人员的 CAD/CAM/CAE 参考读物。 图书在版编目(CIP)数据 CATIA V5 机械设计从入门到精通/朱新涛等编著.—北京:机械工业出版社, 2011.6(2012.1重印) (CAD/CAM/CAE 工程应用丛书·CATIA 系列) ISBN 978-7-111-34833-7 Ⅰ.①C… Ⅱ.①朱… Ⅲ.①机械设计:计算机辅助设计―应用软件, CATIA V5 Ⅳ.①TH122 中国版本图书馆 CIP 数据核字(2011)第 096911 号 机械工业出版社(北京市百万庄大街 22 号 邮政编码 100037) 责任编辑:张淑谦 杨 硕 责任印制:乔 宇 三河市宏达印刷有限公司印刷 2012 年 1 月第 1 版·第 2 次印刷 184mm×260mm·20.5 印张·502 千字 3001―5500 册 标准书号:ISBN 978-7-111-34833-7 定价:48.00 元 凡购本书,如有缺页、倒页、脱页,由本社发行部调换 电话服务 网络服务 社 服 务 中 心: (010)88361066 销 售 一 部 : (010)68326294 销 售 二 部 : (010)88379649 读者购书热线: (010)88379203 封面无防伪标均为盗版 门户网:http:// 教材网:http:// III 前言 前 言 CATIA V5 可为数字化企业建立一个针对整个产品开发过程的工作环境。在这个环境 中,可以对产品开发过程的各个方面进行仿真,并能够实现工程人员和非工程人员之间的电 子通信。整个产品开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造,以及成 品在整个生命周期中的使用和维护。 本书所介绍的 CATIA V5 是目前达索公司的在世界范围应用最广泛的版本,它继承了原 有版本各模块的用户操作功能,并且新增了许多新的功能。本书对 CATIA V5 机械设计中的 常用模块进行了详细介绍。 全书共分 7 章。第 1 章 CATIA V5 设计基础,介绍了 CATIA V5 软件的特点、应用领 域、使用环境、操作界面、操作技巧以及基本设置等。第 2 章草图设计,介绍了创建二维草 图轮廓特征的方法,包括草图编辑器、草图轮廓绘制工具、草图轮廓编辑工具、草图轮廓约 束工具和草图分析工具等的使用方法。第 3 章零件设计,介绍了创建三维实体特征的方法, 包括零件设计基础、创建基于草图的特征、创建修饰特征、创建基础曲面的特征、变换特 征、布尔操作和高级修饰特征及标注等。第 4 章创成式曲面设计,介绍了创建创成式曲面特 征的方法,包括创成式曲面的设计基础、线框架构元素、曲面造型工具、曲面编辑工具、曲 面分析工具和高级复制工具等的使用方法。第 5 章装配设计,介绍了创建装配特征的方法, 包括装配设计基础、装配前的准备、装配约束、装配的多重引用、装配分析、装配的上下文 设计和装配图准备等。第 6 章工程图设计,介绍了创建工程图的方法,包括工程图设计基 础、创建工程视图、创建工程图样、尺寸标注、标注文本、修饰特征、尺寸生成、创建图框 及零件物料清单列表等的方法。第 7 章参数化及知识工程简介,简要介绍了使用 CATIA 进 行参数化设计的基本方法以及知识工程模块的一些基本概念,如参数、公式、设计表、规则 检查等,并通过几个实例的讲解使读者对参数化设计方法及知识工程工具的使用有所掌握。 为了帮助读者在学习的过程中发现问题、解决问题,我们在每章的难点和易出错点设置 了提示,并在每章的结尾部分对本章的内容进行了总结。 本书主要由朱新涛、徐峰、许祖敏执笔编著。另外,何强、陈乐德、王斌、何涛、漆向 军、侯磊等也参与了部分章节的编写工作。 由于受作者水平所限,书中疏漏和错误之处在所难免,敬请广大读者和专家批评指正。 在使用本书的过程中如果遇到问题,请通过电子邮件fxu@rp- 与本书作者联系。 编 者 2010 年 5 月 IV 第 1 章 CATIA V5 机械设计从入门到精通 目 录 前言 第 1 章 CATIA V5 设计基础 …………………………………………………… 1 1.1 CATIA V5 简介 …………………………………………………………………………… 1 1.1.1 CATIA V5 软件的特点 ………………………………………………… 1 1.1.2 CATIA 的应用领域 …………………………………………………………… 2 1.2 CATIA 的基本使用环境 ………………………………………… 3 1.2.1 界面简介 ………………………………………………………………………………………………… 3 1.2.2 菜单及视图功能 ……………………………………………………………………… 6 1.2.3 操作技巧 …………………………………………………………………………………………… 14 1.3 CATIA 的基本设置 ………………………………………………………… 17 1.3.1 自定义工具栏和工作台 ………………………………………… 17 1.3.2 默认设置 …………………………………………………………………………………………… 21 1.3.3 常用设置 …………………………………………………………………………………………… 22 1.4 小结 ……………………………………………………………………………………………………………………… 27 第 2 章 草图设计 …………………………………………………………………………………………… 28 2.1 草图编辑器 ………………………………………………………………………………………… 28 2.1.1 进出草图编辑器 ………………………………………………………………… 28 2.1.2 选择对象 …………………………………………………………………………………………… 29 2.1.3 定位草图 …………………………………………………………………………………………… 30 2.1.4 草图工具 …………………………………………………………………………………………… 32 2.2 草图轮廓绘制工具 …………………………………………………………… 32 2.2.1 轮廓 …………………………………………………………………………………………………………… 32 2.2.2 预定义的轮廓 ………………………………………………………………………… 34 2.2.3 圆 …………………………………………………………………………………………………………………… 38 2.2.4 样条线 …………………………………………………………………………………………………… 39 2.2.5 二次曲线 …………………………………………………………………………………………… 41 2.2.6 直线 …………………………………………………………………………………………………………… 43 2.2.7 轴 …………………………………………………………………………………………………………………… 45 2.2.8 点 …………………………………………………………………………………………………………………… 45 2.3 草图轮廓编辑工具 …………………………………………………………… 47 2.3.1 圆角 …………………………………………………………………………………………………………… 47 2.3.2 倒角 …………………………………………………………………………………………………………… 47 2.3.3 重新限定 …………………………………………………………………………………………… 48 2.3.4 变换 …………………………………………………………………………………………………………… 50 2.3.5 3D 几何图形 ………………………………………………………………………………… 54 2.4 草图轮廓约束工具 …………………………………………………………… 55 2.4.1 对话框中定义的约束 ………………………………………………… 55 2.4.2 创建约束 …………………………………………………………………………………………… 56 2.4.3 自动约束 …………………………………………………………………………………………… 57 2.4.4 制作约束动画 …………………………………………………………………………… 58 2.4.5 编辑多重约束 …………………………………………………………………………… 58 2.5 草图分析工具 ………………………………………………………………………………… 59 2.5.1 草图状态解析 …………………………………………………………………………… 59 2.5.2 草图分析 …………………………………………………………………………………………… 60 2.6 小结 ………………………………………………………………………………………………………………………… 60 第 3 章 零件设计 …………………………………………………………………………………………… 61 3.1 零件设计基础 ………………………………………………………………………………… 61 3.1.1 零件设计流程简介 …………………………………………………………… 61 3.1.2 进入零件设计模块 …………………………………………………………… 62 3.2 基于草图的特征 ……………………………………………………………………… 62 3.2.1 凸台 ……………………………………………………………………………………………………………… 62 3.2.2 凹槽 ……………………………………………………………………………………………………………… 65 3.2.3 拔模圆角凸台 …………………………………………………………………………… 67 3.2.4 拔模圆角凹槽 …………………………………………………………………………… 69 3.2.5 旋转体 ……………………………………………………………………………………………………… 69 3.2.6 旋转槽 ……………………………………………………………………………………………………… 71 3.2.7 孔 ……………………………………………………………………………………………………………………… 72 3.2.8 肋 ……………………………………………………………………………………………………………………… 74 3.2.9 开槽 ……………………………………………………………………………………………………………… 76 3.2.10 加强肋 ………………………………………………………………………………………………… 76 3.2.11 多截面实体 ………………………………………………………………………………… 78 3.2.12 已移除的多截面实体 ……………………………………………… 81 3.2.13 多凸台 ………………………………………………………………………………………………… 82 3.2.14 多凹槽 ………………………………………………………………………………………………… 83 3.2.15 实体混合 ………………………………………………………………………………………… 83 3.3 修饰特征 …………………………………………………………………………………………………… 84 3.3.1 圆角 ……………………………………………………………………………………………………………… 85 V 目录 3.3.2 倒角 …………………………………………………………………………………………………………… 92 3.3.3 拔模 …………………………………………………………………………………………………………… 94 3.3.4 盒体 ……………………………………………………………………………………………………… 100 3.3.5 厚度 ……………………………………………………………………………………………………… 102 3.3.6 内螺纹/外螺纹…………………………………………………………………… 103 3.3.7 移除面 ……………………………………………………………………………………………… 104 3.3.8 替换面 ……………………………………………………………………………………………… 105 3.4 基于曲面的特征 ……………………………………………………………… 106 3.4.1 分割 ……………………………………………………………………………………………………… 107 3.4.2 厚曲面 ……………………………………………………………………………………………… 107 3.4.3 封闭曲面 ……………………………………………………………………………………… 108 3.4.4 缝合曲面 ……………………………………………………………………………………… 108 3.5 变换特征 …………………………………………………………………………………………………110 3.5.1 平移 …………………………………………………………………………………………………………110 3.5.2 旋转 ………………………………………………………………………………………………………… 111 3.5.3 对称 …………………………………………………………………………………………………………113 3.5.4 定位变换 …………………………………………………………………………………………113 3.5.5 镜像 …………………………………………………………………………………………………………114 3.5.6 矩形阵列 …………………………………………………………………………………………114 3.5.7 圆形阵列 …………………………………………………………………………………………118 3.5.8 用户阵列 ……………………………………………………………………………………… 120 3.5.9 缩放 ……………………………………………………………………………………………………… 121 3.5.10 仿射 …………………………………………………………………………………………………… 122 3.6 布尔操作 ……………………………………………………………………………………………… 122 3.6.1 装配 ……………………………………………………………………………………………………… 123 3.6.2 添加 ……………………………………………………………………………………………………… 124 3.6.3 移除 ……………………………………………………………………………………………………… 124 3.6.4 相交 ……………………………………………………………………………………………………… 125 3.6.5 联合修剪 ……………………………………………………………………………………… 126 3.6.6 移除块 ……………………………………………………………………………………………… 126 3.7 高级修饰特征及标注 …………………………………………… 127 3.7.1 双侧拔模 ……………………………………………………………………………………… 128 3.7.2 高级拔模 ……………………………………………………………………………………… 129 3.7.3 文本 ……………………………………………………………………………………………………… 130 3.7.4 标识注解 ……………………………………………………………………………………… 131 3.7.5 打开/关闭 3D 标注查询 …………………………………… 131 3.8 小结 ………………………………………………………………………………………………………………… 132 第 4 章 创成式曲面设计 ……………………………………………………… 133 4.1 曲面设计基础 ………………………………………………………………………… 133 4.1.1 曲面设计流程简介 ……………………………………………………… 133 4.1.2 进入创成式曲面设计模块 …………………………… 134 4.2 线框架构元素 …………………………………………………………………………… 134 4.2.1 点 ………………………………………………………………………………………………………………… 135 4.2.2 直线 ………………………………………………………………………………………………………… 141 4.2.3 平面 ………………………………………………………………………………………………………… 145 4.2.4 投影-混合 …………………………………………………………………………………… 150 4.2.5 相交 ………………………………………………………………………………………………………… 153 4.2.6 平行曲线 ……………………………………………………………………………………… 154 4.2.7 圆-圆锥 …………………………………………………………………………………………… 156 4.2.8 曲线 ………………………………………………………………………………………………………… 163 4.2.9 法则曲线 ……………………………………………………………………………………… 167 4.3 曲面造型工具 …………………………………………………………………………… 168 4.3.1 拉伸 ………………………………………………………………………………………………………… 168 4.3.2 旋转 ………………………………………………………………………………………………………… 169 4.3.3 球面 ………………………………………………………………………………………………………… 170 4.3.4 圆柱面 ………………………………………………………………………………………………… 170 4.3.5 偏移 ………………………………………………………………………………………………………… 171 4.3.6 扫掠 ………………………………………………………………………………………………………… 173 4.3.7 适应性扫掠 ……………………………………………………………………………… 179 4.3.8 填充 ………………………………………………………………………………………………………… 181 4.3.9 多截面曲面 ……………………………………………………………………………… 182 4.3.10 桥接 …………………………………………………………………………………………………… 184 4.4 曲面编辑工具 …………………………………………………………………………… 186 4.4.1 接合-修复 …………………………………………………………………………………… 186 4.4.2 修剪-分割 …………………………………………………………………………………… 192 4.4.3 提取 ………………………………………………………………………………………………………… 197 4.4.4 圆角 ………………………………………………………………………………………………………… 200 4.4.5 变换 ……………………………………………………………………………………………………………………………… 206 4.4.6 外插延伸 ……………………………………………………………………………………… 208 4.5 曲面分析工具 …………………………………………………………………………… 211 4.5.1 连接检查器分析 ……………………………………………………………… 211 4.5.2 分析拔模特征 ……………………………………………………………………… 213 4.5.3 分析曲面曲率 ……………………………………………………………………… 214 4.5.4 分析箭状曲率(曲率梳) …………………………… 214 4.5.5 应用修饰 ……………………………………………………………………………………… 215 4.5.6 移除修饰 ……………………………………………………………………………………… 216 4.5.7 几何信息 ……………………………………………………………………………………… 216 4.5.8 所见即所得模式 ……………………………………………………………… 217 VI 第 1 章 CATIA V5 机械设计从入门到精通 4.6 高级复制工具 ………………………………………………………………………… 217 4.6.1 复制 ……………………………………………………………………………………………………… 218 4.6.2 阵列 ……………………………………………………………………………………………………… 218 4.6.3 复制几何图形集 …………………………………………………………… 218 4.6.4 超级副本 ……………………………………………………………………………………… 219 4.7 小结 ………………………………………………………………………………………………………………… 221 第 5 章 装配设计 ……………………………………………………………………………………… 222 5.1 装配设计基础 ………………………………………………………………………… 222 5.2 装配准备 ……………………………………………………………………………………………… 223 5.2.1 创建装配文件 …………………………………………………………………… 223 5.2.2 添加装配组件 …………………………………………………………………… 224 5.2.3 添加现有部件 …………………………………………………………………… 225 5.2.4 添加新零件 ……………………………………………………………………………… 225 5.2.5 添加子装配(产品) …………………………………………… 226 5.2.6 添加部件 ……………………………………………………………………………………… 227 5.2.7 添加具有定位的现有部件 ………………………… 227 5.2.8 替换部件 ……………………………………………………………………………………… 228 5.2.9 从产品库中添加零件 …………………………………………… 228 5.2.10 修改部件属性 ………………………………………………………………… 229 5.2.11 结构树重新排序 ………………………………………………………… 230 5.2.12 装配文件保存 ………………………………………………………………… 231 5.3 装配约束 ……………………………………………………………………………………………… 232 5.3.1 移动部件 ……………………………………………………………………………………… 232 5.3.2 创建装配约束 …………………………………………………………………… 234 5.3.3 约束规则 ……………………………………………………………………………………… 239 5.3.4 装配约束助手 …………………………………………………………………… 239 5.3.5 约束更新 ……………………………………………………………………………………… 241 5.3.6 快速约束 ……………………………………………………………………………………… 241 5.3.7 更改约束 ……………………………………………………………………………………… 241 5.4 装配的多重引用 ……………………………………………………………… 242 5.4.1 部件复制 ……………………………………………………………………………………… 242 5.4.2 定义多实例化 …………………………………………………………………… 242 5.4.3 快速多实例化 …………………………………………………………………… 242 5.4.4 重复使用阵列 …………………………………………………………………… 243 5.5 装配分析 ……………………………………………………………………………………………… 244 5.5.1 装配分析—测量 …………………………………………………… 244 5.5.2 装配分析—约束分析…………………………………… 245 5.5.3 装配分析—更新分析…………………………………… 246 5.5.4 装配分析—自由度分析 ………………………… 247 5.5.5 装配分析—分析依赖项 …………………………… 248 5.5.6 装配分析—机械结构 …………………………………… 249 5.5.7 装配分析—物料清单 …………………………………… 249 5.6 装配的上下文设计 ……………………………………………………… 250 5.6.1 重定义装配文件 ……………………………………………………………… 250 5.6.2 设计模式和可视化模式 …………………………………… 251 5.6.3 实现装配的上下文设计 …………………………………… 252 5.6.4 装配特征 ……………………………………………………………………………………… 253 5.7 装配图准备 …………………………………………………………………………………… 259 5.7.1 增强型场景 ……………………………………………………………………………… 259 5.7.2 生成编号 ……………………………………………………………………………………… 260 5.8 小结 …………………………………………………………………………………………………………………… 261 第 6 章 工程图设计 ……………………………………………………………………………… 262 6.1 工程图设计基础 ………………………………………………………………… 262 6.1.1 工程图设计流程简介 …………………………………………… 262 6.1.2 进入工程图设计模块 …………………………………………… 262 6.1.3 创建工程图 ……………………………………………………………………………… 263 6.1.4 环境参数设置 ……………………………………………………………………… 264 6.2 创建工程视图 …………………………………………………………………………… 269 6.2.1 投影视图 ……………………………………………………………………………………… 269 6.2.2 截面视图 ……………………………………………………………………………………… 273 6.2.3 详细视图 ……………………………………………………………………………………… 274 6.2.4 裁剪视图 ……………………………………………………………………………………… 275 6.2.5 断开视图 ……………………………………………………………………………………… 276 6.2.6 向导视图 ……………………………………………………………………………………… 278 6.2.7 爆炸视图 ……………………………………………………………………………………… 280 6.3 工程图 ………………………………………………………………………………………………………… 281 6.3.1 新图纸 ………………………………………………………………………………………………… 281 6.3.2 新建详图 ……………………………………………………………………………………… 281 6.3.3 新建视图 ……………………………………………………………………………………… 281 6.3.4 实例化 2D 部件 ………………………………………………………………… 282 6.4 尺寸标注 ……………………………………………………………………………………………… 282 6.4.1 尺寸 ………………………………………………………………………………………………………… 282 6.4.2 技术特征尺寸 ……………………………………………………………………… 287 6.4.3 尺寸编辑 ……………………………………………………………………………………… 287 6.4.4 公差 ………………………………………………………………………………………………………… 288 6.5 标注 …………………………………………………………………………………………………………………… 289 6.5.1 文本 ………………………………………………………………………………………………………… 289 6.5.2 符号 ………………………………………………………………………………………………………… 291 VII 目录 6.5.3 表 ……………………………………………………………………………………………………………… 292 6.6 修饰 ………………………………………………………………………………………………………………… 293 6.6.1 轴和螺纹 ……………………………………………………………………………………… 293 6.6.2 区域填充 ……………………………………………………………………………………… 294 6.6.3 箭头 ……………………………………………………………………………………………………… 295 6.7 尺寸生成 ……………………………………………………………………………………………… 296 6.7.1 生成尺寸 ……………………………………………………………………………………… 296 6.7.2 逐步生成尺寸 …………………………………………………………………… 296 6.7.3 生成零件序号 …………………………………………………………………… 296 6.8 图框和零件物料清单 列表 ………………………………………………………………………………………………………………… 297 6.8.1 图框 ……………………………………………………………………………………………………… 297 6.8.2 零件物料清单列表 …………………………………………………… 298 6.9 小结 ………………………………………………………………………………………………………………… 299 第 7 章 参数化及知识工程简介 …………………………… 300 7.1 参数化设计基础 ………………………………………………………………… 300 7.1.1 参数化设计流程简介 …………………………………………… 300 7.1.2 参数化设计说明 ……………………………………………………………… 300 7.1.3 知识工程的环境设置 …………………………………………… 302 7.1.4 参数化设计简单实例 …………………………………………… 303 7.2 知识工程工具 …………………………………………………………………………… 304 7.2.1 公式 ………………………………………………………………………………………………………… 304 7.2.2 公式编辑器 ……………………………………………………………………………… 307 7.2.3 设计表 ………………………………………………………………………………………………… 309 7.2.4 规则 ………………………………………………………………………………………………………… 314 7.2.5 等效尺寸 ……………………………………………………………………………………… 316 7.2.6 参数的加锁或解锁 ……………………………………………………… 316 7.3 小结 …………………………………………………………………………………………………………………… 317 1 第1章 CATIA V5 设计基础 第 1 章 2 3 4 5 6 7 CATIA V5 设计基础 P28 P61 P133 P222 P262 P300 第 1 章 CATIA V5 设计基础 本章将重点介绍 CATIA V5 的基本知识以及应用该软件的一些基本操作,如目标选取、 平移、缩放、旋转等。另外,对常用参数的设置也将进行详细的讲解。由于 CATIA V5 是一 个全新的软件,某些操作和 CATIA V4 以及其他的一些 CAD 软件区别较大,所以,用户在 使用的过程中需要先对界面的基本操作与设置等基础知识有所了解。 1.1 CATIA V5 简介 随着计算机技术和现代工业的飞速发展,CAD/CAM 正经历着由二维设计技术向三 维设计技术的发展。三维 CAD 技术符合人的设计思维习惯,整个设计过程完全在三维模 型上进行,直观形象,便于工程与非工程人员之间的交流。采用三维设计技术,不仅能预 见设计产品的外观,更可建立统一的数据库,可进行应力分析、强度分析、质量属性分 析、空间运动分析、装配干涉分析、模具设计与 NC 可加工性分析,还可自动生成标准、 准确的二维工程图。 随着生产加工自动化水平的不断提高,CATIA 在我国设计加工领域的应用越来越广泛。 该软件是法国达索公司的 CAD/CAM/CAE 一体化软件,广泛应用于航天航空、汽车制造、造 船、机械制造、电子电器以及消费品行业,它的集成解决方案覆盖所有产品的设计与制造领 域,其特有的电子样机(DMU)模块功能及混合建模技术能够有效地促进企业竞争力和生产 力的提高。同时还具有功能强大、设计操作简单的特点,因此拥有越来越多的用户。 本书所介绍的 CATIA V5 是达索公司的最新产品,它继承了原有版本各模块的用户操作 功能,并且又增加了许多新的功能,增强了用户操作的交互性。本书将循序渐进地详细介绍 CATIA 的使用方法,带领读者走进
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