《CATIA V5R21實用基礎教程/工程圖學精品共享課程建設系列教材》介紹CATIAV5R21軟件，重點介紹其三維CAD功能，具體包括：草圖設計、零件設計、基本曲面造型、裝配設計工程圖設計以及等部分內容。教材講授注重實用，列舉較豐富的應用實例，并注意與工程圖學課程內容的銜接，幫助讀者建立三維設計理念，并掌握由三維實體模型創(chuàng)建二維工程圖的方法和技巧。
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目錄
前言
第1章 CATIA V5基本操作 1
1.1 CATIA V5軟件的啟動及界面簡介 1
1.1.1 CATIA V5軟件的啟動 1
1.1.2 CATIA V5界面簡介 1
1.1.3 用戶界面定制 2
1.2 鼠標、指南針及通用工具欄簡介 4
1.2.1 鼠標操作 4
1.2.2 指南針操作 5
1.2.3 通用工具欄簡介 5
1.3 CATIA V5文件管理 6
1.3.1 新建文件 6
1.3.2 打開已有文件 7
1.3.3 保存文件 8
1.4 練習題 9
第2章 草圖設計 10
2.1 進入和退出“草圖設計”工作臺 10
2.1.1 進入“草圖設計”工作臺 10
2.1.2 退出“草圖設計”工作臺 11
2.2 常用輔助工具欄簡介 11
2.2.1 草圖工具工具欄 11
2.2.2 “選擇”工具欄 13
2.3 草圖繪制 13
2.3.1 繪制連續(xù)輪廓 14
2.3.2 繪制預定義輪廓 15
2.3.3 圓及圓弧的繪制與編輯 20
2.3.4 創(chuàng)建直線 23
2.3.5 創(chuàng)建軸 25
2.3.6 創(chuàng)建點 25
2.4 草圖編輯 27
2.4.1 圓角 27
2.4.2 倒角 27
2.4.3 重新限定 28
2.4.4 變換 30
2.4.5 投影三維元素 33
2.5 草圖約束 34
2.5.1 約束的創(chuàng)建 35
2.5.2 制作動畫約束 36
2.5.3 約束的編輯和修改 37
2.6 草圖分析 37
2.6.1 草圖求解狀態(tài)分析 37
2.6.2 草圖分析 39
2.7 練習題 40
第3章 構型基礎 42
3.1 零件設計工作臺簡介 42
3.1.1 進入或退出零件設計工作臺 42
3.1.2 零件設計工作臺用戶界面 42
3.2 創(chuàng)建基于草圖的三維模型 43
3.2.1 創(chuàng)建拉伸特征模型 43
3.2.2 創(chuàng)建旋轉特征模型 49
3.2.3 創(chuàng)建孔特征 52
3.2.4 創(chuàng)建掃掠特征模型 55
3.2.5 創(chuàng)建加強肋特征 56
3.2.6 創(chuàng)建實體混合特征 57
3.2.7 創(chuàng)建多截面實體特征 58
3.2.8 創(chuàng)建基于曲面的特征模型 62
3.3 創(chuàng)建參考元素及用戶坐標 65
3.3.1 點 65
3.3.2 直線 67
3.3.3 平面 69
3.3.4 用戶坐標系 71
3.4 三維模型的布爾操作 73
3.4.1 插入幾何體 73
3.4.2 裝配 74
3.4.3 添加 75
3.4.4 移除 75
3.4.5 相交 76
3.4.6 聯(lián)合修剪 76
3.4.7 移除塊 77
3.5 實例操作 78
3.6 練習題 83
第4章 零件編輯 85
4.1 零件的修飾 85
4.1.1 圓角 85
4.1.2 倒角 90
4.1.3 拔模 91
4.1.4 盒體 96
4.1.5 厚度 97
4.1.6 螺紋及螺紋孔 98
4.1.7 移出面/替換面 100
4.2 變換特征 103
4.2.1 移動 103
4.2.2 旋轉 104
4.2.3 定位 105
4.2.4 對稱 105
4.2.5 鏡像 106
4.2.6 陣列 106
4.2.7 縮放 111
4.3 零件的測量 112
4.4 零件材料及單位設置 113
4.4.1 零件材料 113
4.4.2 單位設置 114
4.5 實例操作 114
第5章 曲面設計 122
5.1 創(chuàng)成式曲面設計工作臺簡介 122
5.1.1 點 122
5.1.2 線 124
5.1.3 面 125
5.1.4 點面復制 127
5.1.5 端點 128
5.1.6 端點坐標 128
5.1.7 軸線 129
5.1.8 折線 130
5.1.9 面間復制 131
5.2 曲線設計 131
5.2.1 圓或圓弧 131
5.2.2 圓角 136
5.2.3 連接曲線 137
5.2.4 二次曲線 138
5.2.5 樣條線 139
5.2.6 螺旋曲線 140
5.2.7 螺線 142
5.2.8 脊線 143
5.2.9 投影 143
5.2.10 相交 144
5.2.11 混合 145
5.2.12 平行曲線 145
5.3 曲面設計 146
5.3.1 拉伸曲面 146
5.3.2 旋轉曲面 147
5.3.3 球面 147
5.3.4 圓柱面 147
5.3.5 偏移 148
5.3.6 掃掠 148
5.3.7 填充面 152
5.3.8 多截面掃掠 153
5.3.9 橋接曲面 153
5.4 曲線、曲面編輯 154
5.4.1 接合 154
5.4.2 分割 154
5.4.3 修剪 155
5.4.4 邊界 155
5.4.5 提取 156
5.4.6 多重提取 156
5.5 實例操作 157
5.5.1 創(chuàng)建拉伸彈簧 157
5.5.2 創(chuàng)建棱錐 159
5.6 練習題 160
第6章 裝配設計 161
6.1 裝配設計工作臺簡介 161
6.1.1 進入裝配設計工作臺 161
6.1.2 裝配設計工作臺用戶界面 162
6.2 產品結構工具 162
6.2.1 現有部件 163
6.2.2 具有定位的現有部件 164
6.2.3 插入新部件 165
6.2.4 插入新產品 165
6.2.5 添加新零件 166
6.2.6 替換部件 166
6.2.7 圖形樹重新排序 166
6.2.8 生成編號 167
6.2.9 選擇性加載 167
6.2.10 多實例化 168
6.3 移動部件 169
6.3.1 操作 169
6.3.2 使用指南針操作部件 170
6.3.3 裝配捕捉 172
6.3.4 分解受約束的裝配 173
6.3.5 碰撞時停止操作 174
6.4 創(chuàng)建部件之間的約束 174
6.4.1 相合約束 175
6.4.2 接觸約束 176
6.4.3 偏移約束 177
6.4.4 角度約束 177
6.4.5 固定部件約束 178
6.4.6 固聯(lián)約束 179
6.4.7 快速約束 180
6.4.8 柔性/剛性子裝配 180
6.4.9 更改約束 180
6.4.10 重復使用陣列 181
6.5 分析裝配 182
6.5.1 計算碰撞 182
6.5.2 約束分析 183
6.6 創(chuàng)建標注 184
6.6.1 創(chuàng)建焊接特征 185
6.6.2 創(chuàng)建帶引出線的文本 186
6.6.3 創(chuàng)建帶引出線的標識注解 186
6.7 實例操作 187
6.7.1 平口鉗裝配 187
6.7.2 千斤頂裝配 194
6.8 練習題 198
第7章 工程圖設計 199
7.1 工程圖工作臺 199
7.1.1 進入工程圖工作臺 199
7.1.2 設置圖紙幅面和格式 200
7.1.3 工程圖工作臺用戶界面 200
7.2 創(chuàng)建各種視圖 201
7.2.1 創(chuàng)建視圖 201
7.2.2 創(chuàng)建剖視圖 208
7.2.3 創(chuàng)建斷面圖 215
7.3 編輯視圖的布局和特性 217
7.3.1 編輯視圖和圖紙頁的特性 217
7.3.2 編輯視圖布局 220
7.3.3 修改視圖、剖視圖的定義 222
7.4 標注與注釋 223
7.4.1 標注尺寸 223
7.4.2 標注尺寸公差 229
7.4.3 標注形位公差 230
7.4.4 標注表面粗糙度 231
7.4.5 文字注釋 232
7.5 交互式制圖 232
7.5.1 添加新圖紙頁 232
7.5.2 插入新視圖 233
7.5.3 繪制和編輯二維幾何圖形 234
7.5.4 創(chuàng)建修飾元素 235
7.5.5 工程圖圖框和標題欄 238
7.6 實例操作 241
7.7 練習題 244
第8章 參數化設計 245
8.1 參數化設計概述 245
8.1.1 參數化設計的定義 245
8.1.2 參數化設計的特點 245
8.2 參數化設計建模的順序 246
8.3 參數的設置和輸入 246
8.3.1 參數的設置 246
8.3.2 參數的輸入 246
8.4 參數化設計中尺寸的約束 248
8.5 零件的參數化設計實例 249
8.5.1 一般零件的參數化設計 249
8.5.2 螺栓的參數化設計 253
8.5.3 直齒圓柱齒輪的參數化設計 255
8.6 練習題 261
參考文獻 263
《CATIA V5R21實用基礎教程/工程圖學精品共享課程建設系列教材》：
第1章 CATIA V5 基本操作
本章簡要介紹CATIA V5 軟件的啟動、界面設置、鼠標與指南針操作、通用工具欄及文件管理等內容。
1.1 CATIA V5 軟件的啟動及界面簡介
1.1.1 CATIA V5 軟件的啟動
通常用兩種方法啟動CATIA V5 軟件：一種是雙擊桌面“CATIA P3 V5R21”快捷命令圖標，另一種是由桌面左下角逐級單擊選擇“開始”→“所有程序”→“CATIA P3”→“CATIAP3 V5R21”菜單項。為避免重復啟動，建議采用鼠標右擊桌面“CATIA P3 V5R21”快捷命令圖標，在之后彈出的快捷菜單選項卡中單擊“打開（O）”選項完成啟動。
1.1.2 CATIA V5 界面簡介
初次啟動CATIA P3 V5R21 軟件會默認打開文件名為“Product 1”的工作臺（Workbench）。下面以打開“零件設計（Part design）”工作臺為例簡介CATIA P3 V5R21 軟件的工作界面。
關閉“Product 1”工作臺。在屏幕左上角逐級單擊“開始（Start）”→“機械設計（Mechanicaldesign）”→“零件設計（Part design）”下拉菜單項，彈出文件名為Part1 的“新建零件（New）”對話框，單擊其中“確定（OK）”按鈕即進入“零件設計（Part design）”工作臺界面，如圖1-1 所示。
圖1-1 “零件設計（Part design）”工作臺界面
“零件設計”工作臺界面頂部是下拉菜單區(qū)，中部是窗口工作區(qū)，底部是人機交互操作命令行提示區(qū)，周邊是若干默認通用工具欄。窗口工作區(qū)主要顯示用戶所創(chuàng)建的幾何特征（Geometry）、記錄創(chuàng)建過程的結構樹（Specifications）和方便觀察幾何特征的指南針（Compass）等項內容。
1.1.3 用戶界面定制
1．定制開始菜單對話框
由頂部下拉菜單逐級單擊“工具（Tools）”→“自定義（Customize ）”命令，彈出“自定義（Customize）”對話框；在其“開始菜單（Start menu）”選項卡中拖動滾動條，依次選中常用工作臺并單擊向右箭頭添加到開始菜單，如圖1-2 所示。單擊“關閉（Close）”按鈕完成定制。重新啟動軟件或單擊界面工作臺圖標時，系統(tǒng)將顯示圖1-3 所示的“歡迎使用CATIA V5”的開始菜單對話框。
圖1-2 定制開始菜單（Start menu）的“自定義”對話框
圖1-3 開始菜單對話框
2．定制界面語言
與定制開始菜單類似，單擊“自定義”對話框頂部“選項（Options）”選項卡，從中選擇界面語言并單擊“關閉”按鈕，如圖1-4 所示。重新啟動后軟件將啟用所定制的語言。
圖1-4 定制界面語言
3．定制工具欄
利用CATIA V5 軟件進行設計操作時，經常重復使用一些特殊命令。為此，可以將其定制成用戶喜好的工具欄。下面以草圖繪制工作臺為例，介紹定制新工具欄的具體過程。
如圖1-1 所示，打開零件設計工作臺。單擊“草圖（Sketch）”圖標，進入草圖設計工作臺。由頂部下拉菜單逐級選擇“工具”→“自定義”命令，彈出“自定義”對話框；選中該對話框頂部“工具欄（Toolbars）”選項卡并單擊其右上方“新建（New ）”按鈕，之后在屏幕右下角所彈出的“新工具欄（New toolbar）”對話框中輸入新工具欄名稱（例如：繪制草圖綜合工具），如圖1-5 所示。
圖1-5 定制新工具欄
單擊選中圖1-5 對話框中新命名的“繪制草圖綜合工具”，接下來單擊該對話框右下方“添加命令（Add commands ）”按鈕，在彈出的圖1-6 所示的“命令列表（Commands list）”對話框中拖動滾動條，依次選擇“�。ˋrc）”、“居中矩形（Centered rectangle）”、“投影3D 輪廓邊線（Project 3D silhouette edges）”、“對話框中定義的約束（Constraints defined in dialog box）”、“快速修剪（Quick trim）”、“退出工作臺（Exit workbench）”等命令，創(chuàng)建“繪制草圖綜合工具”工具欄，如圖1-7 所示。
圖1-6 “命令列表（Commands list）”對話框
圖1-7 “繪制草圖綜合工具”工具欄
類似地，用戶可以對已有工具欄添加或刪除命令；也可以在窗口界面周邊已有工具欄上右擊鼠標，在彈出的快捷菜單中選擇需要在界面顯示的工具欄，如圖1-8（a）所示；或由窗口頂部下拉菜單逐級單擊“視圖（View）”→“工具欄”命令實現相同操作，如圖1-8（b）所示。
�。╝） 右擊鼠標挑選已有工具欄快捷菜單 （b） 下拉菜單挑選已有工具欄級聯(lián)菜單
圖1-8 挑選顯示已有工具欄的方法
關于CATIA V5 軟件各功能模塊工作臺環(huán)境參數設置的內容較多，本書僅對所涉及的部分內容在后續(xù)章節(jié)作適當介紹。
1.2 鼠標、指南針及通用工具欄簡介
1.2.1 鼠標操作
熟練操作鼠標可以提高工作效率。在設計過程中，創(chuàng)建二維草圖、三維模型和工程圖，主要用鼠標選擇對象、激活命令、輸入數據和觀察對象。表1-1 列出了鼠標各操作鍵的基本功能。
表1-1 鼠標各操作鍵的功能
窗口工作區(qū)被選中對象將高亮顯示，通常為橘紅色或紅色，單擊鍵盤左上角“退出（Esc）”鍵或在窗口空白處單擊鼠標左鍵即可實現退出選擇；選擇特定對象時，可以在工作區(qū)直接選擇，也可以在結構樹上選擇。當用鼠標單擊結構樹樹干或窗口右下角坐標架圖標 時，工作區(qū)對象會變暗；再次單擊樹干或坐標架圖標即可恢復常態(tài)。
1.2.2 指南針操作
窗口右上角指南針分別由與空間直角坐標軸（面）平行的直線（圓弧）和Z 軸頂端小球組成。與鼠標操作類似，利用指南針也可沿坐標軸方向移動視圖、在坐標面內平移視圖、繞坐標軸或坐標原點旋轉視圖：當光標接觸指南針軸線時，該軸線呈高亮顯示，光標變?yōu)槭中�，繼續(xù)按住左鍵并拖拽鼠標，窗口對象將按該軸線方向平移；當光標接觸指南針圓弧時，該圓弧高亮顯示，光標呈手形，若接著按住左鍵拖拽鼠標，對象將繞與該圓弧面垂直的坐標軸旋轉；當光標接觸指南針軸線與圓弧形成的封閉區(qū)域時，該圓弧和相鄰兩條軸線均高亮顯示，光標呈手形，若接著按住左鍵拖拽鼠標，對象將在與該平面平行的平面內平移；當光標接觸指南針Z 軸頂端小球時，該小球高亮顯示，光標呈手形，若接著按住左鍵拖拽鼠標，對象將繞坐標原點旋轉。
以上各種操作為用戶觀察窗口工作區(qū)對象提供了靈活手段。此外，還可以利用指南針改變對象在模型空間的方位，詳見第6 章裝配設計。
1.2.3 通用工具欄簡介
為方便用戶操作，CATIA V5 軟件集成了若干通用工具欄（Global toolbar）。通常在窗口界面周邊顯示其中一部分。下面分別介紹“標準（Standard）”、“視圖（View）”及“圖形特性（Graphics properties）”等工具欄的基本功能。
1．“標準”工具欄
“標準（Standard）”工具欄集中了“新建（New）”、“打開（Open）”、“保存（Save）”、“快速打�。≦uick print）”、“剪切（Cut）”、“復制（Copy）”、“粘貼（Paste）”、“撤銷（Undo）”、“重做（Redo）”以及“幫助（What’s this?）”等命令圖標，如圖1-9 所示。
2．“視圖”工具欄
“視圖（View）”工具欄集中了觀察窗口對象的各項輔助命令，如圖1-10 所示。
圖1-9 “標準（Standard）”工具欄 圖1-10 “視圖（View）”工具欄
其中，“飛行模式（Fly mode）”命令用于設置窗口工作區(qū)對象觀察模式，缺省設置為平行（Parallel）投影模式。單擊該命令圖標，出現“視圖投影類型（View projection type）”對話框，詢問是否更改為透視（Perspective）投影，單擊“是（Yes）”即轉換為透視投影觀察模式。由頂部下拉菜單逐級選擇“視圖（View）”→“渲染樣式（Render style）”→“平行（Parallel）”命令，可返回平行投影觀察模式。
單擊“適合全部（Fit all in）”命令圖標可在窗口工作區(qū)最大限度顯示全部觀察對象；單擊“平移（Pan）”命令圖標并按住左鍵拖動鼠標可在窗口中平移觀察對象；單擊“旋轉（Rotate）”命令圖標并按住左鍵拖動鼠標可在窗口中旋轉觀察對象；單擊“放大（Zoom in）”命令圖標可將觀察對象在窗口中放大；單擊“縮�。╖oom out）”命令圖標可將觀察對象在窗口中縮小。另外，由窗口下拉菜單逐級單擊“視圖（View）”→“縮放（Zoom in out）”命令并拖拽鼠標，可以實時縮放觀察目標對象；由下拉菜單逐級單擊“視圖（View）”→“縮放區(qū)域（Zoom area）”命令并在圖形工作區(qū)拖拽一個矩形窗口，可以實時觀察該窗口區(qū)域目標對象。
單擊“法向視圖（Normal view）”命令圖標，之后單擊實體表面上某一點則沿該點法線方向觀察對象；單擊“多面視圖（Create multi-view）”命令圖標可按第三角投影法形成三視圖和正等軸測圖四個視口觀察對象。
單擊“軸測圖（Isometric view）”命令圖標可在當前視口來分別按正等軸測視圖、基本視圖或用戶已命名的視圖（Named views）顯示觀察對象，具體操作是通過單擊該圖標右下方黑色三角，在彈出的快捷菜單中選擇確定上述某一視圖。類似地，依次單擊各種著色命令可以控制當前視口實體對象的顯示類型，包括“著色（SHD）” 、“含邊線著色（Shading with edges）” 、“帶邊著色但不光順邊線（Shading with edges without smooth edges）” 、“含邊線和隱藏邊線著色（Shading with edges and hidden edges）” 、“含材料著色（Shading with materials）” 、“線框（Wireframe）” 和“自定義視圖參數著色（Customize view parameters）” 等類型。
單擊“隱藏/顯示（Hide/Show）”命令圖標可更改選定對象的觀察狀態(tài)：可視（Visible）和不可視（Invisible）。CATIA V5 軟件提供了可見模型空間和不可見模型空間供用戶放置所創(chuàng)建的實體對象，二者可在窗口工作區(qū)切換觀察，以方便用戶進行分類操作。
……
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