CATIA简易教程(4)（图文教程）

第四章 零件的三维建模

4.1 概  述

4.1.1实体造型的两种模式

    第一种模式是以立方体、圆柱体、球体、锥体和环状体等为基本体素，通过交、并、差等集合运算，生成更为复杂的形体。

    第二种模式是以草图为基础，建立基本的特征，以修饰特征的方式创建形体。

    两种模式生成的形体都具有完整的几何信息，是真实而惟一的三维实体。CATIA 侧重第二种模式。

第3章介绍了在草图设计模块创建轮廓线的方法，本章介绍如何利用草图设计模块创建的轮廓线创建三维的特征以及进一步利用特征构造零件模型。

4.1.2进入零件三维建模模块的三种途径

1．选择菜单 Start | Mechanical Design | Part Design ，即可进入零件三维建模模块。

2．选择菜单 File | New，弹出如图 4-1所示建立新文件对话框，选择Part，即可进入零件三维建模模块。

3．从图4-2所示的Workbench工作台上选择Part Design图标，即可进入零件三维建模模块。

图4-1建立新文件对话框      图4-2 从Workbench工作台进入零件设计模块

4.2基于草图的特征

    这些特征是草绘曲线或曲线曲面模块中生成的平面曲线为基础的特征。它们有的是产生形体，例如拉伸（Pad）、旋转（Shaft）等，有的是从已有的形体中去除一部分形体，如挖槽（Pocket）、旋转槽（Groove ）等，如图4-3。

图4-3 基本实体绘制工具栏

4.2.1 拉伸

图4-4 局部拉伸定义对话框

    图标的功能是将一个闭合的平面曲线沿着一个方向或同时沿相反的两个方向拉伸（Pad）而形成形体。

    在草图设计模块绘制了闭合的平面曲线，单击，弹出如图 4-4所示拉伸定义对话框，框中各项功能如图。

    一般情况下，图4-4所示拉伸定义对话框已满足了使用要求，单击More按钮，将弹出如图4-5所示的完整的拉伸定义对话框 。                                            

    单击如图4-5所示对话框的Less按钮，该对话框将如图4-4所示局部的拉伸定义对话框。More和Less按钮的功能适用于所有的对话框。

图4-5 完整的拉伸定义对话框      图4-6 拉伸形体

4.2.2 挖槽

    图标的功能是挖槽（Pocket），挖槽产生的结果与拉伸相反，是从已有形体上去掉一块形体，如图4-7 所示。其对话框与拉伸对话框相同，输入参数参见拉伸对话框。

图4-7挖槽及其对话框

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4.2.3打孔

    图标的功能是打圆孔或螺纹孔。单击该图标，弹出如图 4-8所示圆孔定义对话框，该对话框分为 Extension、Type 和Thread Definition3个选项卡。

1．Extension 选项卡  Extension 选项卡中各项功能如图4-8示。

2．Type选项卡  在图 4-9所示的 Type 选项卡中可确定各种样式孔的参数，如：简单孔、锥孔、沉孔和埋头孔等。

图4-8圆孔定义对话框

    其含义根据孔类型的不同通过对话框右方的示意图说明。

3．Thread Definition  选项卡定义钻孔的直径、深度和螺纹孔的螺纹大径、深度等参数，如图4-10所示。

           图4-9 Type选项卡        图4-10 Thread Definition 选项卡

4．预定义孔的位置  在点击打孔图标之前，如果预先选择一个圆弧或两条相交直线，那么在选择打孔图标和打孔平面后，则产生的孔心和预选圆弧同心，或者产生两个相对于两直线的定位尺寸，用鼠标双击尺寸可以编辑它们，从而定位了孔中心，如图4-11所示。

图4-11预定义孔中心位置

4.2.4 旋转体

    图标的功能是将一条闭合的平面曲线绕一条轴线旋转一定角度而形成形体。注意曲线不能自相交或与轴线相交。单击图标，弹出如图 4-12示定义轴的对话框，各项功能如图。

图4-12旋转形体Shaft及其对话框

4.2.5旋转槽

    图标的功能是将一条闭合的平面曲线绕一条轴线旋转一定的角度，其结果是从当前形体减去旋转得到的形体，如图 4-13示。其操作过程和参数含义与相同。

图4-13旋转槽的定义对话框及其形体

4.2.6 肋

    图标的功能是将指定的一条平面轮廓线（Profile），沿指定的中心曲线（Center curve）扫描而生成形体。轮廓线是闭合的平面曲线，中心曲线是轮廓线扫描的路径。单击图标，弹出如图 4-14示定义肋的对话框，各项功能如图。

图4-14定义肋的对话框

图4-15控制扫描过程中轮廓线的方向

4.2.7 狭槽

    图标的功能是生成狭槽( Slot )，狭槽与肋相反，是从已有形体上去掉扫描形体，如图 4-16所示。它的定义、条件和操作过程与肋相同。

图4-16 Slot狭槽

4.2.8 加强筋

    图标的功能是在己有的形体的基础上生成加强筋。加强筋的截面是通过已有的形体的表面和指定的轮廓线确定的。可将加强筋的截面沿其法线正、反或双向拉伸到指定厚度。单击该图标，弹出如图 4-17所示定义加强筋的对话框，各项功能如图。

图4-17 加强筋及其对话框

4.2.9 放样

    图标的功能是放样（Loft），用一组互不交叉的截面曲线和一条指定的或自动确定的脊线（Spine）扫描得到的形体，形体的表面通过这组截面曲线，如图4-18所示。如果指定一组导线（Guides），那么形体还将受到导线的控制。可以为截面曲线指定相切支撑面，使放样形体和支撑面在此截面处相切，还可以在截面曲线上指定闭合点（Closing point），用于控制形体的扭曲状态。

单击图标，弹出如图4-19放样定义对话框，各项功能入图。   

 图4-18 放样 

说明：                                                   

1．Coupling 选项卡  控制截面曲线的耦合，有以下 4 种情况，各项功能如图4-20。

2．Relimitation 选项卡  控制放样的首尾界限，如图4-21所示。当该选项卡的两个切换开关为打开状态时，放样的首尾界限为首尾截面线；如果切换开关为关闭状态，若指定脊线，则按照脊线的端点确定首尾界限，否则按照选择的第一条导线的端点确定首尾界限；若脊线和导线均未指定时按照首尾截面线确定放样的首尾界限。

图4-19 放样定义对话框

图4-20 Coupling 选项卡

图4-21确定放样界限

4.2.10 减去放样

    图标的功能是从已有形体上去掉放样形体，与放样结果相反，如图4-22示。减去

放样的操作过程、对话框的内容及参数的含义与放样完全相同。

图4-22 减去放样

4.3修饰特征

    修饰特征工具栏如图4-23所示。

图4-23 Dress-UP Feature工具栏 

4.3.1 倒圆角

    图标的功能是倒圆角，如图4-24。单击该图标，弹出如图4-25 所示定义倒圆角的对话框，各项功能如图。

 图4-24 倒圆角

图4-25 定义倒角的对话框

4.3.2 切角

    图标的功能是切角，如图4-26。单击该图标，弹出如图4-27所示定义切角的对话框，各项功能如图。

 图4-26形体切角

图4-27定义切角对话框

4.3.3 拔模

图4-28拔模Draft对话框及其选项

    图标的功能是拔模。为了便于从模具中取出铸造类的零件，零件的侧壁须有一定斜度，即拔模角度。CATIA 可以实现等角度和变角度拔模。

1.等角度拔模

    单击该图标，弹出如图4-28 所示定义拔模斜度的对话框，各项功能如图。图4-30(a)所

示为拔模前的形体，该形体的拔模角度为6o，底面为中性面，侧面为拔模表面，拔模之后的结果如图4-30(b)所示。

（a）默认拔摸方向       (b) 分离面和中性面相同     （c）拔模成中间大两端小

                                   图4-29

(a)      (b)

图4-30拔模前后的形体

2 ．变角度拔模

    单击 Draft Type右边的按钮，对话框改变为变角度拔模状态，如图4-31 所示，各项功能请参阅图4-28。

    比较这两个对话框，区别在后者用 Points 文本框替换了 Selection by neutral face 文本框。说明变角度拔模不能通过中性面选择拔模的表面。关键的操作是选择中性面和拔模面后，于这两种面临界的棱边的两个端点各出现一个角度值，双击此角度值，通过随后弹出的修改对话框即可修改角度值。如果要增加角度控制点，首先单击 Points 文本框，再单击棱边，例如，图4-32 所示为棱边的中点，棱边的单击处出现角度值显示。双击角度值，通过随后弹出的修改对话框即可修改为指定角度。单击此角度值为取消此控制点。单击“OK”按钮即可。      

图4-31定义拔模斜度的对话框     图4-32 变角度拨模

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4.3.4抽壳

    图标的功能是保留实体表面的厚度，挖空实体的内部，也可以在实体表面外增加厚度。单击该图标，弹出如图 4-33所示 抽壳定义对话框，各项功能如图。

图4-33抽壳定义对话框

图4-34形体抽壳

4.3.5 改变厚度

    图标的功能是增加或减少指定形体表面的厚度。单击该图标，弹出如图 4-35所示厚度定义对话框。该对话框各项的含义同上。

图4-35厚度定义对话框

图4-36 改变厚度前后形体

4.3.6 内外螺纹

    图标的功能是在圆柱表面生成外螺纹或在圆孔的表面生成内螺纹，但只是将螺纹信息记录到数据库，三维模型上并不产生螺线，而是在二维视图上采用了螺纹规定的画法。单击

该图标，弹出如图 4-37所示内外螺纹定义对话框，各项功能如图。

图4-37 内外螺纹定义对话框

4.4 形体的变换

4.4.1 平移

    图标的功能是平移当前的形体。单击该图标，弹出如图 4-38所示对话框，各项功能如图。     

    图4-38平移形体对话框

4.4.2 旋转

    图标的功能是旋转当前的形体。单击该图标，弹出如图 4-39所示对话框，各项功能如图。     

  图4-39旋转形体对话框

4.4.3 对称

    图标的功能是将当前的形体变换到与指定平面对称的位置。单击该图标，弹出如图4-40所示的对话框，各项功能如图。

图4-40 对称旋转形体对话框

4.4.4镜像

    图标的功能是镜像，与对称的相同之处是都指定一个镜像（对称）平面，不同之处是：经过镜像，镜像前的形体改变为一个特征，在镜像平面另一侧新产生一个与之对称的特征，但它们都属于当前形体，如图4-41。

图4-41镜象形体及其对话框

4.4.5 矩形阵列

    图标的功能是将整个形体或者几个特征复制为 m×n 的矩形阵列。

    首先预选需要阵列的特征，例如选取图 4-42所示圆柱特征或在特征树上选择该特征，如果不预选特征，当前形体将作为阵列对象。单击该图标，弹出如图4-43所示对话框，各项功能如图。

图4-42 阵列一个特征

图4-43矩形阵列对话框

4.4.6 圆形阵列

    图标的功能是将当前形体或一些特征复制为m个环，每环n个特征的圆形阵列。

    首先预选需要阵列的特征，例如选取4-44所示圆形的小圆柱或在特征树上选择该特征，如果不选该特征，当前形体将作为阵列对象。单击该图标，弹出如图4-45所示对话框，各项功能如图。

图4-44圆形阵列一个特征

图4-45 圆形阵列对话框

图4-46 Crown Definition 选项卡

    Crown Definition 选项卡  确定径向的参数，如图 4-46 所示，共有如上 4 项。

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4.4.7 比例缩放

    图标的功能通过基准面和比例因子缩放形体，在缩放过程中形体只在基准面的法线方向上缩放。单击该图标，弹出如图4-47所示对话框，各项功能如图。

图4-47缩放形体  

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习  题

1. 创建如图 4-48 ～图 4-54 所示形体的三维模型。

图4-48 吊耳

图4-49 联接端头

图4-50

图4-51

图4-52

图4-53

图4-54

图4-55

图4-56

图4-57 轴承座 

图4-58

图4-59

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