CATIA基礎教程-中國鐵道出版社

高等職業(yè)教育機電類專業(yè)系列教材

CATIA基礎教程

王彩鳳翟歡樂主編

◎

嚴海軍郭必新胡超副主編

◎

李建霞張司穎劉秀張迎春參編

◎

田慶敏盧佳李繼偉鞠麗梅

中國鐵道出版社有限公司

年北京

2022·

內(nèi)容簡介

本書以軟件操作為主線講解常見機械零件的建模方法全書共五個模塊包括

CATIA,,CATIA

簡介及使用環(huán)境草圖設計零件設計裝配設計工程圖設計等全書以實例操作為主配合功能

、、、、。,

講解力求以通俗易懂的方式表達建模的基本過程與方法使學生更易上手同時書中配有練習題

,,,,

可幫助讀者鞏固所學內(nèi)容

。

本書可以作為高等職業(yè)教育機電類專業(yè)學生的教學用書也可作為相關人員技能學習提升的

,

參考資料

。

圖書在版編目CIP數(shù)據(jù)

()

基礎教程王彩鳳翟歡樂主編北京中國

CATIA/,.—:

鐵道出版社有限公司

,2022.7

高等職業(yè)教育機電類專業(yè)系列教材

ISBN978-7-113-28672-9

王翟機械設計計算機

Ⅰ.①C…Ⅱ.①…②…Ⅲ.①-

輔助設計應用軟件高等職業(yè)教育教材

---Ⅳ.①TH122

中國版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號

CIP(2021)261987

書名:CATIA基礎教程

作者:王彩鳳翟歡樂

策劃:錢鵬編輯部電話:

(010)83552550

責任編輯:錢鵬

封面設計:劉穎

責任校對:孫玫

責任印制:樊啟鵬

出版發(fā)行:中國鐵道出版社有限公司北京市西城區(qū)右安門西街號

(100054,8)

網(wǎng)址:

http://www.tdpress.com/51eds

印刷:三河市興博印務有限公司

版次:年月第版年月第次印刷

202271202271

開本:印張:字數(shù):千

787mm×1092mm1/1614.75366

書號:

ISBN978-7-113-28672-9

定價:元

42.00

版權所有侵權必究

凡購買鐵道版的圖書如有印制質(zhì)量問題請與本社教材圖書營銷部聯(lián)系調(diào)換電話

,,。:(010)63550836

打擊盜版舉報電話

:(010)63549461

隨著技術的發(fā)展三維軟件已成為設計工程師基本設計思想的表達

CAD,

工具而其不斷擴充延伸的功能也使得三維軟件成為提高設計效率提升設計

,、

水平的重要手段廣泛地應用在了制造業(yè)的各個領域產(chǎn)生了較好的社會效益

,,

與經(jīng)濟效益

。

是眾多三

CATIA(ComputerAidedThree-dimensionalInteractiveApplication)

維軟件中的佼佼者歷來被眾多航空航天產(chǎn)業(yè)作為設計的基礎工具其不但具

,,

備強大的基本建模功能同時具備強大的曲面編輯功能而這也為復雜的航空

,,

產(chǎn)品模型的創(chuàng)建提供了技術支撐除此之外還有強大的分析工具使得在設計

,,

過程中就可以對所設計內(nèi)容進行驗證以提升設計效率降低設計出錯率也

,、,

可有效地降低樣機驗證成本提升產(chǎn)品的市場競爭力

,。

包含基礎結構機械設計形狀分析與模擬工廠加工數(shù)字

CATIA、、、、AEC、、

化裝配設備與系統(tǒng)制造的數(shù)字化處理加工模擬人機工程學設計與分析

、、、、、

知識工程模塊等數(shù)十個模塊每個模塊還具有二級模塊其功能繁雜眾多本

,,,

書只講解其中一部分即建模操作這也是學習三維軟件必備的基礎技能只

,,,

有學會建模操作才會為后續(xù)的學習提供良好的基礎沒有模型后續(xù)的功能

,,,

模塊均是空中樓閣無法進行設計與操作雖然三維軟件是設計的主要工具

,。,

但現(xiàn)階段很多的溝通表達還是以二維工程圖為載體所以本書同時介紹了最

,

基本的工程圖生成方法

。

本書以為藍本如使用不同版本的軟件在實際操作過

CATIAV5-62016,,

程中會有所出入操作時應加以注意

,。

本書由江蘇航空職業(yè)技術學院王彩鳳翟歡樂擔任主編本書在編寫過

、。

程中得到了學院領導的大力支持在此表示感謝

,。

由于編者水平有限書中疏漏與不足之處在所難免懇請讀者與專家批評

,,

指正有任何意見與建議可發(fā)郵件至

,js.yhj@126.com。

編者

年月

20223

模塊一CATIA簡介及使用環(huán)境………………1

任務1熟悉CATIA操作環(huán)境…………………

1

模塊二草圖設計……………………9

任務2繪制草圖圖形……………

9

任務3圖形編輯和約束控制…………………

24

模塊三零件設計……………………39

任務4基于草圖特征的建模方法……………

39

任務5軸類零件的繪制………

82

任務6蓋板零件的繪制………

93

任務7叉架零件的繪制………

102

任務8齒輪零件的繪制………

108

任務9葉輪零件的繪制………

119

任務10箱體類零件的繪制…………………

128

任務11螺栓、螺母的繪制……………………

144

模塊四裝配設計…………………154

任務12裝配設計及約束……………………

154

任務13零件裝配練習………

168

任務14裝配體的零件識別…………………

181

模塊五工程圖設計………………196

任務15設計工程圖……………

196

任務16工程圖設計訓練……………………

222

參考文獻………………230

模塊一CATIA簡介及使用環(huán)境

?

深入學習一款軟件從了解其歷史開始本模塊介紹了的基本信息及應用范圍有

。CATIA,

利于建立讀者學習熱情提升學習興趣同時還介紹了軟件基本的使用環(huán)境如何合理地設置

、。,

環(huán)境以及基本操作方法對于初學者而言是提高學習效率熟練建模過程的基本要素

,、。

任務1熟悉CATIA操作環(huán)境

了解的發(fā)展歷程

(1)CATIA。

了解的基本功能

(2)CATIA。

熟悉的用戶界面及基本操作

(3)CATIA。

簡要介紹的發(fā)展歷程使用場景及基本操作

CATIA、。

1.1CATIA簡介

三維設計軟件屬于軟件的范疇是計算機輔助設計的

CAD,CAD(ComputerAidedDesign)

縮寫但在的發(fā)展初期由于只具備簡單的繪圖功能只能表達設計結果并沒有輔助設

,CAD,,,

計的功能所以一段時間內(nèi)指的是計算機輔助繪圖

,CAD(ComputerAidedDrafting)。

是法國達索系統(tǒng)開發(fā)的一

CATIA(ComputerAidedThree-dimensionalInteractiveApplication)

套高端三維設計軟件達索系統(tǒng)是全球工業(yè)軟件的領導者其主要從事包含三維設計軟件在內(nèi)的

,,

產(chǎn)品全生命周期管理解決方案主要服務于航空航天汽車裝備制造電子等行業(yè)

(PLM),、、、、。

從年開始推出第一個版本實現(xiàn)了產(chǎn)品的商業(yè)化年推出基于

CATIA1982V1,,1994

1

CATIA基礎教程

的版本這也是目前使用最為廣泛的一個版本系列這個版本功能上涵蓋了概念

WindowsV5,。

設計工業(yè)設計三維建模模擬仿真逆向工程制造生產(chǎn)工程圖樣人體工程知識管理等一系

、、、、、、、、

列制造設計中所需的工具尤其在航空航天領域一直處于領導地位如波音空客均是其用戶

,,、。

如圖所示飛機結構繁雜涉及領域眾多而如此多的需求要由一個公司完全研發(fā)其

1-1,,,,

困難程度是相當高的達索在發(fā)展過程中根據(jù)技術需求與自身的發(fā)展需要一直在收購整合著

,,

相關專業(yè)軟件系統(tǒng)以進一步提升所涵蓋的知識領域其最主要的收購有年收

,CATIA。:1997

購美國軟件公司年收購的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)年收購

SOLIDWORKS,1998IBMENOVIA,2000

的數(shù)字化制造產(chǎn)品年收購的系統(tǒng)通過這些并購豐富了

DenebDELMIA,2005AbaqusCAE,,

的產(chǎn)品線為企業(yè)提供了更多更強大的技術支撐

CATIA,、。

圖飛機結構示意

1-1

由于功能模塊眾多其各類數(shù)據(jù)的整合變得異常重要通過智能化的結構樹可以將

,,CATIA,

整個產(chǎn)品的的所有相關設計數(shù)據(jù)均集成在一起而且保持數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)性使得并行設計成為

,,

可能而隨著云平臺計算的興起達索系統(tǒng)也推出了相應的平臺將各種工具

。,3DEXPERIENCE,

做進一步的集成整合做到按需選用隨時設計將會成為下一代設計工具事實上的標準

、,、,。

1.2學習三維軟件的必要性

無論是何種信息來源大多宣揚設計所帶來的技術的優(yōu)勢以及這些優(yōu)勢如何顯著提

,3D,

高設計效率但在我們剛開始學習機械制圖等的基礎課程時接觸三維建模軟件后一定有

?！啊?

疑問二維制圖軟件中一條線不合理可以很容易地將其刪除但三維卻不行需要找到這條線

,,,

所處的特征還要考慮刪除后對其他特征所帶來的影響顯然會帶來更多的修改工作量消耗

,,、

更多的時間

。

圖所示為二維視圖圖所示為三維模型在沒有看到三維模型之前試想一下將

1-2a,1-2b,

二維視圖完全看懂需要多長時間如果再復雜一些呢車間生產(chǎn)人員想要看懂二維視圖又需

??

要多長時間呢

?

2

模塊一CATIA簡介及使用環(huán)境

?

圖二維圖樣與三維建模對比

1-2

如果進一步問該零件有多重強度是否滿足對環(huán)境影響如何這些問題呢只靠二維圖

???

樣是無法了解這些問題的

。

現(xiàn)代設計中如何縮短設計周期簡化制造過程改善整個企業(yè)內(nèi)產(chǎn)品設計信息溝通從而

、、,

加快產(chǎn)品上市速度降低設計費用加速設計變更提高產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)設計環(huán)節(jié)最注重的指

、、、

標而通過創(chuàng)建三維模型還可以使用大量的關聯(lián)二維表達所無法使用的集成工具如

。,CAE、

等從而提高設計效率

CAM、DFM、MBD、3DP,。

正是這些顯而易見的原因現(xiàn)在三維設計已廣泛應用于航空航天車輛船舶能源工業(yè)

,、、、、

設備消費品電子電器醫(yī)療建筑等各行各業(yè)

、、、、。

1.3CATIA基本功能

的各項功能模塊可通過開始菜單欄進行切換如圖所示將鼠標移至這些模

CATIA【】,1-3,

塊項后會自動顯示其所包含的下一級功能模塊

。

圖開始菜單

1-3【】

3

CATIA基礎教程

基本功能包含個主功能模塊工作臺可在不同的設計場景中使用需要切換

CATIA13(),,

至某個模塊時直接找到該模塊單擊鼠標即可切換本書主要講解機械設計模塊下的零件

?！尽俊?/p>

設計裝配設計草圖編輯器工程圖等幾個主要的建模模塊

】【】【】【】。

1.4CATIA基本操作

由于基于平臺設計所以其大多的基本操作與的操作習慣

CATIAV5Windows,Windows

相似對部分專有的操作模式需要加以熟悉

,。

1.4.1界面介紹

的界面在不同的模塊下并不相同其主要差異在結構樹及工具欄下面以圖

CATIA,。1-4

所示的零件設計模塊顯示的界面作為示例進行介紹

【】。

結構樹左側為零件設計的結構樹用于記錄使用者創(chuàng)建的各種元素及生成的特征

(1):,,

在裝配體中則表現(xiàn)的是裝配零部件名稱及裝配關系

。

圖形區(qū)界面主體部分為圖形區(qū)用于顯示使用者所創(chuàng)建的幾何體

(2):,。

坐標平面符號系統(tǒng)默認的三個基準平面

(3):。

羅盤用于指示當前三維空間的方向也可用于平移或旋轉幾何體在裝配過程中是

(4):,,

非常重要的工具

。

專用工具欄顯示當前環(huán)境中可以使用的工具

(5):。

通用工具欄顯示在大多模塊中均可使用的工具

(6):。

狀態(tài)欄顯示當前工作的狀態(tài)提示如在繪制草圖圓時會提示選擇一點或單擊以定

(7):,“

義圓心在學習初期注意狀態(tài)欄的提示是一個很好的習慣

”,。

坐標系指示當前模型的XYZ軸方向

(8):、、。

圖零件設計界面

1-4【】

4

模塊一CATIA簡介及使用環(huán)境

?

1.4.2工具欄

的工具欄分為兩大類一類為通用工具欄如標

CATIA,,

準視圖選擇等默認位于界面的下方該部分工具欄在大

、、,,

部分的模塊中均可使用另一類為專用工具欄依據(jù)不同的

。,

工作臺其專用工具欄也不同比如零件設計工作臺有用于

,【】

零件設計的工具欄裝配設計工作臺有用于裝配設計的工

,【】

具欄

。

的工具欄可以根據(jù)需要自定義主要定義方式

CATIA,

如下

:

移動位置通過拖動工具欄最上方左側的控標可

(1):(),

以將工具欄移至任意位置以更符合自己的操作習慣

,。

關閉工具欄某些工具欄由于使用頻率較小可以將

(2):,

其關閉以獲取更大的圖形區(qū)有兩種方法一種是將其拖放

,,

至圖形區(qū)域后單擊右上角關閉按鈕如圖所示另一種

,1-5a;

方法是在工具欄任意處右擊在彈出圖所示的工具列表

,1-5b

中將需要關閉的工具欄取消選擇

。

打開工具欄打開方法與關閉工具欄的方法相反操

(3):

作即可

。

新建工具欄支持自定義工具欄方法是單擊

(4):CATIA,圖關閉工具欄

菜單欄工具自定義彈出如圖所示對話框在工1-5

【】/【】,1-6,【

具欄選項中單擊新建按鈕輸入新的工具欄名稱確定后該工具欄出現(xiàn)在工作區(qū)再切換

】【】,,,

至命令選項卡將所需的命令拖至該工具欄即可如不再需要可以在工具欄選項卡中

【】,。,【】

選中該項目后單擊刪除按鈕

,【】。

圖自定義對話框

1-6【】

5

CATIA基礎教程

提示:當某個命令或選項正在使用時,其顏色為橙色。

1.4.3選項

可以通過選項進行各種運行參數(shù)的設置單擊菜單欄工具選項彈出

CATIA【】,【】/【】,

圖所示對話框?qū)υ捒騼?nèi)容按模塊進行分類設置由于選項眾多在此只講解建模中常

1-7,,,

用的選項

。

圖選項對話框

1-7【】

常規(guī)顯示性能通常情況下三維設計軟件對計算機資源的要求較高尤其

(1)【】/【】/【】:,

是在設計復雜零件大型裝配體時可以將該項中的精度精度降低注意降低是增

、,“3D”“2D”,

大輸入值通過降低顯示質(zhì)量換取更高的操作流暢性也可設為比例讓系統(tǒng)根據(jù)模型大

,?！啊?

小進行自動調(diào)節(jié)

。

常規(guī)顯示可視化根據(jù)需要調(diào)整工作區(qū)的相關顏色

(2)【】/【】/【】:。

常規(guī)兼容性由于使用過程中難免要與外界交流數(shù)據(jù)當數(shù)據(jù)輸入輸出有問

(3)【】/【】:,/

題時可在該選項中調(diào)整相關參數(shù)

,。

常規(guī)參數(shù)和測量單位用于設定模型中所使用的單位

(4)【】/【】/【】:。

機械設計工程制圖設置在生成工程圖時的各項參數(shù)

(5)【】/【】:。

選項參數(shù)需要根據(jù)使用習慣及場景逐漸更改以便更適合自己的操作習慣其余關聯(lián)性

,。

較大的選項后續(xù)將在相應命令中再行講解

,。

1.4.4鼠標操作

鼠標是三維設計軟件主要的交互工具之一推薦使用帶滾輪的雙鍵鼠標可以通過鼠標

。,

6

模塊一CATIA簡介及使用環(huán)境

?

來選擇對象選擇命令操控模型等其主要操作方法如下

、、,:

單擊左鍵選取模型對象菜單工具圖標

(1):、、。

按住左鍵并拖動框選對象

(2):。

單擊右鍵彈出關聯(lián)菜單

(3):。

按住滾輪并移動平移視圖移動工作區(qū)模型對象的顯示位置

(4):,。

按住滾輪及右鍵左鍵并移動旋轉視圖

(5)():。

滾動滾輪鍵上下移動設計結構樹

(6):。

按住滾輪同時單擊右鍵左鍵并移動縮放模型顯示向上移動為放大向下移動為

(7)():,,

縮小

。

按住鍵盤鍵同時按住滾輪鍵并移動同操作

(8)<Ctrl>:(7)。

以上操作可以改變模型對象的觀察位置大小并能旋轉一定角度但只是改變了用戶的觀

、,

察位置和方向模型對象的絕對位置并沒有改變

,。

注意:當在設計結構樹的樹干上或右下角的坐標系上單擊時,模型會變暗,此時鼠標的操

作只針對結構樹,而無法對模型操控,要重新回到模型操控狀態(tài)時,再次單擊結構樹樹干或坐

標系即可。

1.4.5打開與保存

在不同的工作臺中其所創(chuàng)建的文件格式也不同本書只討論其中幾個主要的文件

CATIA,

格式包括零件裝配體工程圖在文件

,:(?.CATPart)、(?.CATProduct)、(?.CATDrawing)。

保存時系統(tǒng)會根據(jù)當前對象的屬性自動匹配所保存的文件格式

。

在進入時系統(tǒng)默認進入裝配體狀態(tài)如果此時新

CATIA,,

建零件該零件會成為該裝配體的所屬零件如果需要單獨創(chuàng)

,,

建一個零件可關閉系統(tǒng)自動創(chuàng)建的裝配體再重新創(chuàng)建一個

,,

零件單擊菜單欄開始機械設計零件設計彈出如

?！尽?【】/【】,

圖所示新建零件對話框輸入新零件的名稱后單擊確

1-8【】,【

定按鈕進入零件建模界面

】。

零件需要保存時可單擊菜單欄文件保存或單擊

,【】/【】,

通用工具欄上的保存按鈕在彈出的保存對話框中輸入

【】,

文件名稱需特別注意的是保存的文件名稱與新建時的零件

。

名稱不是同一概念可以是同一名稱也可以不同在

,,,CATIA

中零件名稱對應的是零件編號是可以隨時修改的在零件圖新建零件對話框

“”,,1-8【】

名稱上右擊在關聯(lián)菜單中選擇屬性彈出圖所示對話框在其中的產(chǎn)品選項卡中可

,【】,1-9,【】

以找到對應的零件編號在其中輸入新的零件名稱其名稱可以是中文也可以是英文再單

“”,,,

擊確定按鈕即可完成修改而文件名稱需要在的資源管理器中進行修改且不支

【】。Windows,

持中文名

。

注意:由于三維軟件的關聯(lián)性,如果零件被某個裝配體引用了,則其文件名稱不能再在資

源管理器中修改,否則會造成裝配體打開時無法找到相應的零件。

打開已有的文件時可單擊菜單欄文件打開或在通用工具欄單擊打開按鈕

,【】/【】,【】,

彈出圖所示對話框選擇需打開的文件再單擊打開按鈕即可

1-10,,【】。

7

CATIA基礎教程

圖屬性對話框圖選擇文件對話框

1-9【】1-10【】

提示:選擇【打開】對話框下方的“顯示預覽”選項后,選擇文件后會在右側出現(xiàn)模型的

預覽。

一、簡答題

中常見的鼠標操作有哪些分別有什么用途

1.CATIA??

簡述零件名稱與文件名稱的差異

2.。

如果計算機性能較差運行時更改哪些選項內(nèi)容能有所改善

3.,CATIA,?

當某個命令顏色為橙色時代表該命令處于什么狀態(tài)

4.?

二、操作題

打開示例零件熟悉鼠標操作

“shili.CATPart”,。

三、思考題

三維設計相對于二維設計的優(yōu)勢是什么

1.?

暢想一下今后三維設計軟件可能的發(fā)展方向

2.。

8

模塊二草圖設計

?

草圖是創(chuàng)建模型的基礎在軟件中草圖是在草圖繪制環(huán)境中生成的本模塊介

。CATIA,,

紹了草圖的繪制編輯約束等基本操作并通過實例將這些操作串聯(lián)在一起讀者可以通過命

、、,,

令操作與實例結合熟悉草圖的設計方法

。

任務2繪制草圖圖形

熟悉草圖編輯器操作環(huán)境

(1)。

掌握常用草圖元素的繪制方法

(2)。

能根據(jù)給定的二維視圖繪制草圖

(3)。

使用軟件建模時繪制二維草圖是創(chuàng)建三維特征的基礎大多的實體特征功能均

CATIA,,

是從繪制二維開始逐步創(chuàng)建的本任務將主要介紹草圖編輯器的功能

,【】。

2.1草圖編輯器

2.1.1草圖編輯器進入與退出

不同的環(huán)境下進入草圖編輯器的方法有所差異當在沒有任何工作對象時單擊菜單

【】,,

欄開始機械設計草圖編輯器如圖所示系統(tǒng)彈出新建零件對話框輸入零

【】/【】/【】,2-1?！尽?

件名稱單擊確定按鈕

,【】。

此時系統(tǒng)會進入零件狀態(tài)同時在狀態(tài)欄提示選擇平面平面的面或草圖且工具欄

,,“、”,

的草圖圖標為橙色如圖所示

【】,2-2。

9

CATIA基礎教程

圖草圖編輯器

2-1

圖選擇草圖平面

2-2

選擇平面進入草圖編輯器界面如圖所示

【xy】,【】,2-3。

圖草圖編輯器界面

2-3【】

10

模塊二草圖設計

?

草圖繪制完成后單擊工具欄退出工作臺按鈕即可退出草圖編輯器

,【】,【】。

當前處于零件設計工作臺時可直接單擊工具欄