1、第4章 實體零件設計,上一章講解了零件設計的草圖繪制方法，本章將結合實例講解實體零件設計方法，主要是通過草圖幾何輪廓線進過拉伸、旋轉、鉆孔、掃描以及放樣等工具生成實體模型。最后介紹布爾運算生成實體零件的方法。本章中將涉及到曲面、曲線等后續課程中內容，讀者不必追究，等到學習完后續課程就會明白，這里重點以輪廓線草圖為主要學習對象。,4.1 零件設計模塊介紹,通過上一章的學習，掌握了在草圖平臺下創建輪廓線的方法，本章將詳細講解實體零件設計工具的使用方法和作用，并實例的形式進一步講解各工具如何利用已有的二維輪廓線生成三維實體。掌握每個工具的使用方法和作用是實體零件設計的基本技能，復雜的零件都是由簡單的

2、實體零件組合而成，不是使用一個命令就能生成。這里建議大家在設計復雜的零件時，盡量使用簡單的工具命令。,4.1.1 進入零件設計模塊,選擇【開始】（Start）|【機械設計】（Mechinical Design）|【零件設計】（Part Design）命令，在彈出的新建零部件對話框內輸入零部件名稱，按確定按鈕，就可以進入零件設計平臺。 在零件設計的過程中，經常要在草圖工作臺和零件設計平臺之間切換，在草圖工作臺繪制好二維輪廓，然后切換到零件設計平臺，利用二維輪廓生成三維實體。在以后的小節中將講解草圖工作臺與零件設計平臺之間如何人切換。,4.1.2 主要工具欄,零件設計主要是通過拉伸、旋轉、掃描等方

3、式生成簡單的實體零件，簡單實體零件按照幾何關系進行組合形成復雜的實體零件。零件設計過程中主要用到5個工具欄： 【基于草圖特征】（Sketch Based Features）工具欄，提供了10種生成零件的方法，該工具欄有3個展開工具欄。 【修飾特征】（Dress Up Features）工具欄，提供多種修飾零件的功能，將在本章介紹。 【變換特征】（Transformation Features）工具欄，如圖4.5所示，提供了一些變換方法，通過利用它們很方便地生成零件特征或修改特征。 【參考元素】（Reference Element）工具欄，用來生成點、線和面作為生成零件的參考。 【布爾操作】（B

4、oolean Operation）工具欄，可以用來對一個零件文件的多個組件進行布爾運算。,4.2 創建基于草圖的零件特征,【基于草圖特征】（Sketch Based Features）工具欄是零件設計平臺的核心模塊，是生成三維實體零件的最基礎最常用的工具。通過在草圖模塊繪制的圖形，經過拉伸、旋轉、掃描等零件設計工具的操作生成三維實體零件。下面詳細介紹各工具的使用方法和作用。,4.2.1 創建拉伸凸臺,【拉伸凸臺】工具，是通過在草繪中繪制的輪廓線以多種方式拉伸成三維實體。單擊該工具按鈕右下黑色三角，展開凸臺工具欄，如圖所示，該工具欄包括凸臺、拔模圓角凸臺和多凸臺3個工具，下面詳細介紹各工具。 1

5、凸臺（Part） 2拔模圓角凸臺 3多凸臺,4.2.2 創建拉伸凹槽,拉伸凹槽是通過在草繪中繪制的封閉輪廓線以多種方式拉伸成三維實體。單擊【基于草圖特征】工具欄上的【凹槽】工具按鈕黑色三角，展開凹槽工具欄，該工具欄包括凹槽、拔模圓角凹槽和多凹槽3個工具，凹槽工具欄中工具與凸臺工具欄中工具的使用方法基本相同，這里只舉例介紹各工具的操作步驟。 1凹槽 2拔模圓角凹槽 3多凹槽,4.2.3 創建旋轉實體,【旋轉體】工具，是使用開放輪廓創建旋轉體的工具。單擊該工具按鈕，系統彈出旋轉體定義對話框，如圖所示下面介紹各選項的用途與使用方法：,4.2.4 創建旋轉凹槽,【旋轉槽】工具，是通過旋轉輪廓從現有特征

6、中移除材料的繪圖工具。旋轉槽工具使用方法與旋轉體相同，這里就不在累贅，只舉例介紹【旋轉槽】工具的操作步驟。 下面以在一個銷子上開一個卡槽為例，介紹【旋轉槽】工具的操作步驟，具體操作步驟如下所示： （1）通過拉伸或者旋轉創建一個30100的銷子； （2）單擊【旋轉槽】工具按鈕，在彈出的旋轉槽定義對話框中單擊草圖按鈕，選擇軸線所在的平面，進入草圖繪制平臺； （3）繪制所要開槽的輪廓線，退出草圖，選擇銷子軸線為旋轉軸： （4）單擊“確定”按鈕，旋轉槽創建完成，效果。,4.2.5 創建孔特征,【孔】工具，是從幾何體中去除材料創建孔的工具。單擊該工具按鈕，選擇定位孔的點或線，然后選擇創建孔的面，系統彈出

7、孔定義對話框，該對話框包括三個選項卡，下面詳細介紹各選項卡的用法。 1延伸 2類型 3螺紋定義,4.2.6 創建掃描肋,【肋】工具，是沿中心曲線掃掠輪廓創建實體零件的繪圖工具。單擊該工具按鈕，系統彈出肋定義對話框，如圖所示，對話框中內容如下所述：,4.2.7 創建掃描凹槽,【開槽】工具，是通過沿中心曲線掃描輪廓去除實體零件材料的工具。該工具與【肋】工具使用方法相同。下面以在一個長方體掃描一個梅花孔為例，介紹【開槽】工具的使用方法，具體操作步驟如下所示： （1）單擊草圖工具按鈕，選擇長方體一個側面，經入草圖繪制平臺，繪制輪廓線； （2）單擊草圖工具按鈕，選擇長方體一個表面，經入草圖繪制平臺，繪制

8、中心曲線； （3）單擊【開槽】工具按鈕，彈出開槽對話框； （4）分別單擊中心曲線和輪廓線，選擇剛才繪制的中心曲線和輪廓線； （5）在輪廓控制下拉列表框中選擇保持角度； （6）單擊“確定”按鈕，開槽創建完成。,4.2.8 創建實體混合,單擊【基于草圖特征】工具欄上的【實體混合】工具按鈕右下方的黑色三角，展開高級拉伸特征工具欄，該工具欄包括實體混合和加強肋兩個工具。 1實體混合 2加強肋,4.2.9 創建多截面實體,【多截面實體】工具，是通過沿計算所得或用戶定義的脊線掃掠一個或多個截面曲線創建實體的工具。創建的特征可以遵循一條或多條引導曲線。單擊該工具按鈕，系統彈出多截面實體定義對話框，如圖所示，

9、對話框內容如下所示：,4.2.10 創建移除的多截面實體,【已移除的多截面實體】工具，是通過沿計算所得的或用戶定義的脊線掃掠一個或多個平面截面曲線生成放樣材料實體，然后再移除該材料的工具。該工具的使用方法與多截面實體完全相同。,4.3 零件特征修飾,零件特征修飾是在不改變零件基本輪廓下進行的修飾，修飾特征工具欄也是零件設計平臺的主要工具欄之一。該工具欄包括多種對已生成三維實體進行修飾的工具，可以對特征進行倒圓角、倒角、拔模、抽殼、加厚和添加螺紋等操作。下面詳細介紹這些工具的用法。,4.3.1 倒圓角,通過倒圓角工具可以對已有實體進行各種倒圓角操作。單擊【倒圓角】工具黑色三角，展開圓角工具欄，如

10、圖4.83所示，該工具欄包括倒圓角、可變半徑圓角、可變弦長圓角、面與面圓角和三切線內圓角5種倒圓角工具。下面詳細介紹各倒圓角工具的使用方法。 1倒圓角（Edge Fillet） 2可變半徑圓角（Variable Radius Fillet） 3可變弦長圓角（Chordal Fillet） 4面與面圓角（Face-Face Fillet） 5三切線內圓角（Tritangent Fillet）,4.3.2 倒角,【倒角】工具，是在選定邊線上移除或添加平截面，即在兩個原始面之間創建斜曲面的工具。單擊該工具欄，系統彈出倒角定義對話框，如圖4.101所示，對話框的內容如下所述。 模式：長度1（Lengt

11、h1）/角度表示通過長度和角度創建倒角；長度1（Length1）/長度2（Length2）表示通過兩邊長常見倒角； 長度：倒角邊長； 角度：倒角邊之間的夾角； 要倒角的對象：倒角的對象，可以是邊，也可以是面； 擴展：相切 ：倒角整個選定邊線及其相切邊線，它將繼續在選定邊線之外進行倒角化，直到遇到相切不連續的邊線為止；最小：考慮與選定邊線相切的邊線，在無法執行其它操作時，應用程序將繼續在選定邊線之外進行倒角。 反轉：改變倒角的方向，用于非對稱性倒角，如1030、1020為非對稱倒角。,4.3.3 拔模,拔模是方便鍛鑄件從模具中移出的特征。單擊【修飾特征】工具欄上的【拔模】工具黑色三角，展開拔模工

12、具欄，如圖所示，該工具欄包括拔模斜度、拔模反射線、可變角度拔模三個工具。下面分別介紹各工具的使用方法。 1創建拔模角度 2創建反射線拔模 3創建可變角度拔模,4.3.4 抽殼,【盒體】工具，是使實心零件生成一定壁厚的實體零件的工具。,4.3.5 加厚,【加厚】工具，是加工零部件前需要增大厚度或移除厚度的工具。 下面以如圖所示圖形為例，對前面加厚5mm，講解【加厚】工具的使用方法，具體操作步驟如下所示： （1）單擊【修飾特征】工具欄上的【加厚】工具按鈕，系統彈出加厚定義對話框，如圖4.122所示； （2）在默認厚度微調框鍵入10mm； （3）單擊默認厚度面文本框，選擇前面為加厚面； （4）其它選

13、項為默認值，單擊“確定”按鈕，加厚創建完成，效果如圖4.123所示。,4.3.6 添加螺紋,【內螺紋/外螺紋】工具，是對已有孔或圓柱進行螺紋化的工具。單擊該工具按鈕，系統彈出螺紋、絲錐定義對話框，如圖所示，對話框中各選項用法與孔定義對話框中螺紋定義選項卡選項相同，這里不再累贅。,4.3.7 移除/替換面,單擊【移除面】工具黑色三角，展開移除/替換面工具欄，如圖所示，該工具欄包括移除面和替換面兩個工具，下面詳細介紹各工具的用法。 1移除面 2替換面,4.4 創建參考元素,參考元素工具欄是實體零件設計平臺中非常重要的輔助工具模塊。雖然不能直接生成實體零件，但是在零件設計過程中經常需要使用參考元素幫

14、助零件的生成。該工具欄包括點工具、線工具和面工具。,4.4.1 創建參考點,【點】工具是創建參考點的工具，參考點可以通過以下方法創建：坐標、在曲線上、在平面上、在曲面上、圓或球面中心、曲線上切點和兩點間。單擊【參考元素】工具欄上的【點】工具按鈕，系統彈出點定義對話框，在點類型下拉列表框中，可以選擇各種點的創建方法，還可以使用新鎖定按鈕 防止在選擇幾何圖形時自動更改類型。只需單擊此按鈕，鎖就變為紅色 ，下面介紹各種生成點的方法。 1通過坐標創建點 2創建曲線上的點 3創建平面上的點 4創建曲面上的點 5圓/球面中心點 6曲線上的切線 7點之間,4.4.2 創建參考線,【直線】工具是用于創建參考線

15、的工具，單擊該工具按鈕，系統彈出直線定義對話框，在線型下拉列表框中提供了點點、點方向、曲線的角度/法線、曲線的切線、曲線的法線和角平分線6種生成直線的方法，下面詳細介紹各方法。 1創建兩點連線 2指定點和方向 3與曲線成角度或法線 4創建曲線的切線 5創建曲面的法線 6創建角分線,4.4.3 創建參考面,【平面】工具是用于創建參考平面的工具，單擊該工具按鈕，系統彈出平面定義對話框，如圖4.169所示。在對話框中平面類型下拉列表框中提供了11中平面的生成方式，分別是：偏移平面、平行通過點、平面的角度/法線、通過三點、通過兩條直線、通過點和直線、通過平面曲線、曲線的法線、曲線的切線、方程式和平均通

16、過點。下面詳細介紹各方式的使用方法。 1創建偏移平面 2創建通過點與平面平行的平面 3創建與平面成一定角度的平面 4創建三點平面 5創建兩條直線平面 6創建點和直線平面 7創建曲線平面 8創建曲線的法平面 9創建曲線的切平面 10創建方程式平面 11創建中間平面,4.5 零件特征轉換,零件特征轉換是對已經生成的零件特征進行位置的變換和復制等輔助操作。特征轉換工具欄也是實體零件設計平臺中非常重要的輔助工具之一。該工具欄包括平移工具、鏡像工具、陣列工具和縮放工具。下面介紹各工具的用法。,4.5.1 平移,平移工具是對空間實體對象元素進行移動。單擊平移工具右下黑色三角，展開平移工具欄。該工具欄包括平

17、移、旋轉、定位變換4個工具。下面詳細介紹各工具使用方法。 1、平移 2旋轉 3。對稱 4定位變換,4.5.2 鏡像,變換特征工具欄中的鏡像工具與變換特征對稱工具相似，區別在于操作對象后，原來的對象仍然保留。單擊該工具按鈕，選擇參考面，系統彈出鏡像定義對話框，系統自動根據選擇的參考面鏡像復制實體對象。 下面以如圖所示圖形為例，講解【鏡像】工具的使用方法，具體操作步驟如下所示：,4.5.3 陣列,陣列工具是對實體對象進行多個復制的工具。單擊矩形陣列黑色三角，展開陣列工具欄，如圖所示，該工具欄包括矩形陣列、圓弧陣列和自定義陣列三種方式。 1矩形陣列 2圓形陣列 3自定義陣列,4.5.4 縮放,縮放工

18、具是對實體對象進行放大和縮小操作。單擊該工具黑色三角，展開比例（Scale）工具欄，如圖所示，該工具欄包括縮放、Affinity2個工具。 1縮放 2仿射（Affinity）,4.6 設置 3D 約束,在3D設計模塊中業可以進行幾何元素約束。3D設計平臺中提供了在對話框中定義的約束和約束2個工具。通過【約束】工具欄上的【在對話框中定義的約束】工具按鈕，可以以對話框形式創建約束。單擊約束工具按鈕，該工具用于創建一般約束的工具，如長度、角度、距離和半徑等。兩個工具的詳細用法與3.3.2小節和3.3.3兩小節中相應的約束工具用法相同，這里不再累贅。,4.7 布爾運算,前面幾節介紹的實例文件中只有一個

19、零件，Catia V5可以在同一個零件文件里由多個組件構成一個零件。不同的組件之間可以進行布爾運算，同過這種方式可以生成特殊形狀的實體零件。在一個文件里存在兩個以上的組件，就可以進行布爾運算，對它們進行交集、鏈集等運算，將不同的組件組合成一個新的零件。在工具欄中可以找到布爾運算工具欄，如圖4.241所示，該工具欄包括裝配、布爾運算工具、聯合修剪、除去塊3個工具。,4.7.1 添加新幾何體,在零件設計平臺中，單擊【插入】工具欄上的【幾何體】工具按鈕，也可以使用菜單欄中的【插入】（Insert）|【幾何體】（Body）命令插入幾何體，系統將新的幾何體顯示在結構樹中，它帶下劃線，表明它為活動幾何體。

20、結構樹中關聯幾何體圖像與表示零件幾何體的圖像不同，綠色齒輪中添加了一個藍色齒輪和一個表示幾何體極性的黃色加號或減號。這個圖形可以快速將幾何體同零件幾何體分開。如果【插入】工具欄在當前應用程序中不可見，可以使用【視圖】（View）|工具欄（Toolbars）|【插入】（Insert）顯示該工具欄。,4.7.2 裝配組件,【裝配】工具，是將不同的組件組合成一個新的組件的工具。 下面以兩個組件進行裝配為例，講解【裝配】工具的使用方法，具體操作步驟如下所示： （1）使用拉伸工具創建長方體； （2）單擊【插入】工具欄上的【幾何體】工具按鈕，名稱為Body.2的幾何體添加到結構樹中。 （3）使用凹槽工具創

21、建一個負實體圓柱，負實體是指在裝配中用于去除材料的實體圖形。 （4）單擊【布爾操作】工具欄上的【裝配】工具按鈕，系統彈出裝配對話框。 （5）單擊裝配文本框，在結構樹中選擇Body.2作為裝配對象； （6）其它選項為默認值，單擊“確定”按鈕，裝配完成，效果如圖4.249所示，Body.2幾何體與PartBody組合成一體。,4.7.3 邏輯運算,利用【布爾運算】工具欄可以進行組件的邏輯運算。該工具欄包括添加、除去、相交3個工具。單擊添加工具右下角黑色三角，展開【布爾運算】工具欄，如圖4.251所示。 【添加】工具，是用于進行聯集操作的工具。將一個組件加入到另一個組件中，并取兩組件的聯集部分； 【除去】工具，是進行差集操作的工具。用一個組件減去另一個組件，生成新的組件； 【交集】工具，是進行交集操作的工具。可以去兩個以上組件的交集部分。,4.7.4 聯集修剪,【聯集修剪】工具，是在兩個組件間同時進行添加、除去和交集等操作工