简介

CATIA V5零件设计能够让用户在一个直观、灵活的界面上从简单入手，逐步精确地设计出满足设计要求的复杂3D几何模型。一般实体建模有两种模式：一种是以草图（Sketch）为基础，建立基本的特征，再通过添加修饰特征等创建复杂实体；另外一种是以基本形体为基础，如立方体、球体等，通过并、交、差等布尔运算相组合，生成最终实体零件。CATIA V5侧重于先以草图（Sketch）为基础，在此基础上加以各种修饰和变换，加强细部的外形设计。

3.1零件设计基础

1.选择Part Design进入零件设计模块，新建文件时不要勾选混合设计，而创建几何图形集的复选框可以根据情况自行决定；

2.了解默认保存的CATPart格式文件，以及有可能会用到的其他格式如stp等；

3.零件设计需要掌握如下常用的工具条：

Sketch-based Features基于草图的特征

Dress-Up Features修饰特征

Transformation Features变换特征

Boolean Operations布尔操作

Surface-Based Features基于曲面的特征

Reference Element 参考元素

3.2 Sketch-based Features基于草图的特征

1.掌握Pad命令创建拉伸体的方法，了解对话框中各命令的效果。点开more按钮，可以对pad的第二个边界进行定义，还可以通过direction命令自定义拉伸方向。勾选thick命令，可以将轮廓本身按一定宽度拉伸成中空的实体。了解边界定义的不同方法，除了尺寸定义之外，还可以用up to next/last/plane等方法。掌握Pad命令下multi-pad多轮廓实体的创建方法。

上述操作可以通过帮助文档中自带的案例来学习。

注意：草图必须为封闭轮廓，且不能有相互交叉的轮廓出现；

2.掌握Pocket命令的用法。pocket即凹槽，与Pad命令是对应关系，对话框和操作模式基本完全一致，不同之处就是pocket命令会在实体上创建出槽。其下面的multi-pocket多轮廓凹槽命令的用法也与multi-pad类似；

3.掌握Shaft命令创建旋转实体的方法。可以在草图中直接用轴线命令创建轴线，shaft命令会直接识别草图中的轴线来创建旋转体，也可以在对话框中手动选择轴线。与shaft所对应的命令是Groove旋转槽，其作用是在实体上创建一个旋转槽，用法与shaft基本一致；

shaft和groove命令，对于轮廓和轴线的位置关系有一定的要求，不满足要求将导致实体创建失败，具体可见下图：

4.掌握Hole命令创建孔的方法。Hole命令可以在实体上创建多种类型的孔，例如通孔、盲孔、锥形孔、沉头孔、螺纹孔等，孔的内径、深度、螺纹长度、孔底形状等参数都可以自由定义。

注意：CATIA中螺纹孔的螺纹不会显示在模型中，但是可以在结构树及导出的工程图上看到螺纹。

5.掌握Rib、Slot命令创建肋/扫掠切除的方法。其中Rib命令是用轮廓沿着一条中心曲线扫描来创建三维实体的命令，而Slot与其相反，用来创建扫掠空槽。使用该命令之前需要先绘制好轮廓线和中心曲线，创建时，可以通过profile control选项选择3种不同的方式：夹角不变（与中心线保持恒定角度）、方向不变（指定一个拉伸方向）、基准曲面（轮廓平面的法线和基准曲面角度保持不变）。可以通过帮助文档学习此命令，同时了解零件结构树中的partbody和geometrical set；

6.掌握Solid Combine命令创建组合实体的方法。此命令是通过选择两个相互独立、不共面的轮廓，通过相互求交集的方式来创建实体。

7.掌握Stiffener命令创建加强筋的方法。此命令有from side和from top两种不同的模式，使用前需要有对应已经创建好的实体和轮廓线才能正确启用命令。此帮助文档中有两个相互独立的body，可同时学习多body环境下操作的方法，在操作前定义body为当前工作对象。

from side的加强筋轮廓不需要封闭，但其延长线要与已存在的实体相交，否则会报错；

from top的加强筋需要在类似一个盒子的实体中创建；

8.掌握Multi-sections Solid和Removed Multi-sections Solid命令创建多截面放样实体/槽的方法。

Multi-sections Solid是一个输入元素相对较多、较复杂的命令，它的主要功能是利用多个不同尺寸的截面，通过渐变的方式来创建形状比较复杂的实体。使用帮助文档来进行学习，点击命令后，一定要按顺序依次选择3个方形的轮廓线，然后点击preview就可以预览结果。默认情况下系统自动生成实体的边线，而通过指定guide line可以改变实体边线的位置，比如选择线框的四个边作为guide line，生成的实体将完全填满线框内部。

spine脊线用于改变实体中心线的走势，guide line引导线与spine脊线是冲突的，两者只能选一。spine脊线、closing point闭合点等选项都可以改变结果的外形，选项不正确时也会导致实体出错。为了保证实体正确生成，不发生扭曲，要求closing point尽量对齐，而且闭合的方向箭头也要保持一致。

Coupling耦合选项卡，提供四种不同的耦合方式用于控制顶点的对应连接方式：ratio比例，tangency切线，tangency then curvature曲率，vertices顶点。如果几个轮廓的形状、顶点数量、切线不连续点数量等不一致的话，则只能通过ratio方式耦合，其他几种耦合方式要求较高，需要满足对应类型的点数量一致，方可正确的耦合。

3.3 Dress-Up Features修饰特征

1.掌握EdgeFillet命令创建倒圆角的方法。选择一个或多个棱边均可创建倒圆角，直接选择面可以将该面相连的棱边进行倒圆角。对话框propagation选项如果为tangency时，倒圆角命令将自动延伸到与所选择棱边相切连续的边上去，如只希望对所选元素倒角，可选择minimal选项。对于倒角半径大于所在角高度的情况，可以通过指定保留边界的方法（Edges to keep）来实现倒角。使用limiting element选项，可以将倒角限制在所选限制元素的一侧。点击半径尺寸框右侧的按钮，可以在半径倒角和弦长倒角两种模式之间进行切换；

2.使用EdgeFillet命令对话框下的Variable选项，可以创建可变倒角。启动命令后，在棱边上点击选择点，双击出现的半径，可以逐个对半径进行编辑。注意如果相邻点的半径相差过大，可能会导致倒角创建失败。类似的也可以创建变弦长的倒角；

3.掌握Face-Face Fillets面面倒角和Tritangent Fillets 三切面倒角的用法。Face-Face Fillets命令中倒角的半径要大于两个面之间的最小距离。Tritangent Fillets命令使用时先选择两侧的面，最后选择中间需要移除的面。

4.掌握Chamfer命令创建倒斜角的方法。操作与倒圆角类似，只不过创建出来的角为平面型的斜角。创建倒斜角的命令包含四种类型，最常用的是长度+角度的方式，另外还有2个长度、斜面长+角度、高度加角度几种方式；

5.掌握Drafts命令创建拔模的方法。Drafts命令首先要选择被拔模的面，也可以一次选择多个面，然后选择基准面作为中性面，所谓中性面就是在拔模操作后面积保持不变的面。pulling direction拔模方向默认情况为中性面的法向，也可以通过创建草图或者线的方式，手动指定拔模方向，点击方向箭头可以改变方向的正反。勾选parting element选项则可以从实体的中部向两侧创建双向的拔模。

点击Draft Type右侧的按钮可以切换为可变拔模模式，通过点击中性面边缘，可以自由定义多个不同角度的拔模。可变拔模只能应用于单个面或者相切连续的多个面，如果多个面之间有棱角的话是不能够同时使用可变拔模的。

6.掌握Shell命令对实体进行抽壳的方法。默认情况各处壳体厚度一致，通过other thickness faces可以选择将部分面单独定义厚度；

7.掌握Thickness命令，对实体的面进行增厚或者减厚；

8.掌握Thread/Tap命令在圆孔或圆柱上创建螺纹的方法。先选择创建螺纹的圆柱面，再选择螺纹的起始端面。螺纹不会在模型中显示，但能够在结构树上看到。

9.掌握Remove surface命令移除面的操作方法。该命令能够自动判断移除相切连续的面，但在图形比较复杂的情况下，需要定义faces to keep来明确需要保留的面。（下图紫色为移除，蓝绿色为保留）

该命令对于断参模型的修改十分有用。

10.掌握Replace face替换面的命令。

11.掌握实体断参的方法（附加项）。对PartBody进行复制和粘贴的操作，粘贴时注意选择paste special选项，在弹出的对话框中选择As result，就可以粘贴为断参的模型。而选择As result with link的话，可以粘贴为带连接的断参模型。

3.4 Transformation Features变换特征

1.分别掌握用罗盘和transformations命令下的移动、旋转命令操作方法。

2.掌握transformations命令下Symmetry对称命令的使用方法，注意对称命令与上级菜单中镜像命令的区别，对称命令使用后，原实体会被移动到新位置；

3.掌握transformations命令下Axis to Axis命令的使用方法，该命令可以将实体在不同的坐标系之间进行移动，同时了解使用tools工具条中Axis命令新建坐标系的方法；

4.掌握Mirror命令进行镜像操作。镜像命令的操作方法与对称类似，但是会创建新的零件实体，而且镜像命令可以在使用前先选择具体的一个部件。镜像结果本身无法被再次镜像。如果仅选择实体进行镜像的话，实体上附加的修饰特征（如倒角，开孔等）无法被镜像，必须在结构树上选中所有特征后，再进行镜像；

5.掌握Pattern命令进行阵列的方法。阵列命令下包含矩形阵列、环形阵列和自定义阵列三种不同的子命令，它与镜像命令类似，可以针对具体的部件进行。

矩形阵列可以定义两个方向上的元素数量、间距、总长等参数，阵列生成后，还可以通过点击阵列上的点来取消单个阵列元素。

参数选项的定义如下：

Instances&length：阵列数量和总长

Instances&spacing：阵列数量和间距

spacing&length：间距和总长

Instances&Unequal spacing：数量和不相等的间距，间距可以通过双击逐个指定

环形阵列可以定义圆周和径向两个方向上的阵列，参数包括数量、角度、层间距等等。同样可以通过点击取消个别的元素。Reference element可以选择轴，也可以选择圆形面、圆柱面等，系统可以自动捕捉到轴。

圆周方向参数选项的定义如下：

Instances&total angle：阵列数量和总角度

Instances&angular spacing：阵列数量和角间距

Total angle&angular spacing：总角度和角间距

Complete crown：完整的环形阵列

Instances&Unequal angular spacing：数量和不相等的角间距，阵列元素之间的角度可以通过双击逐个指定

径向参数选项的定义如下：

Circles&crown thickness：圆周数量和阵列的总厚度

Circles&circle spacing：圆周数量和圆周的间距

Circle spacing&crown thickness：圆周的间距和阵列的总厚度

自定义阵列需要提前绘制好包含点的草图，启动命令后，选择需要阵列的对象及草图，就可以按照草图中指定的点创建自定义阵列。默认情况下，会按照阵列对象本身的几何中心或重心作为参照点创建阵列，而使用anchor选项，则可以手动指定阵列参照点。

6.使用scaling命令对零件Body进行缩放。参考元素可以选择点或者面，选择点时整体按比例缩放；

7.使用affinity命令对零件Bod进行放射操作。本命令首先定义一个坐标系，然后可以分别对其X,Y,Z方向按照指定的倍数进行缩放操作；

Notes：

本工具条下，只有Mirror和Pattern命令可以针对具体的部件进行操作，其他命令的操作均针对整个PartBody，使用时需要注意对应的条件和环境要求。

3.5 Boolean Operations布尔操作

布尔操作适用于包含2个及以上实体的环境，可以通过布尔运算功能将不同的实体组合起来。

1.掌握布尔运算下三个子命令Add、Remove、Intersect的操作方法。注意被操作的对象不能为Partbody，它是必须要保留的对象，只能作为To后面的选项来选取。而对于后续添加的Body，则没有此限制。

2.掌握Assemble命令将多个实体进行组合的操作。Assemble操作时会考虑body的正负属性，如果为负的话会进行切除操作。负body的创建方式，是在创建时第一步就使用pocket、groove之类的切除命令，在负Body中进行的操作与正常情况相反。正body类似于Add命令，负body类似于Remove命令。

3.掌握Union Trim命令进行联合修剪操作。本命令根据操作时指定的去除、保留面，同时对多个实体进行局部去除操作，最终得到一个新的实体。正确使用本命令的关键在于理解和正确选择需要去除和保留的面。

4.掌握Remove Lump命令进行移除块的操作。该命令可以除去body中独立成块的特征，也可以用于处理布尔运算后没有完全移除，剩余的部分无用实体。

3.6 Surface-Based Features基于曲面的特征

本工具条是与曲面相关的实体特征，一般在曲面绘制完成之后，在其基础上生成实体。

1.掌握Split分割命令，使用曲面对实体进行切割。曲面要完全超过实体的面积，才能够正常切割。除曲面外，平面也可以作为切割对象。；

2.掌握Thick surface命令，使用曲面加厚的方式创建实体；

3.掌握Close surface命令，在封闭曲面的内部创建实体。对于有开口的曲面，开口端面完全在一个平面时，本命令也可以正常生成实体，如果开口不在同一平面的话，则要求必须是完全封闭的曲面；

4.掌握Sew surface命令，使用曲面对实体进行缝补操作。本命令的一些要求：用于缝补的曲面是一整张面，几张曲面拼合为一张时，不能有缝隙，曲面的边界必须完全与被缝补的实体表面贴合。

一些通用的零件设计经验：

1.尽量避免将修饰特征如倒角、切边等作为参照对象，因为这些修饰特征很有可能在后续操作中发生改变，甚至被移除，导致参照失效；

2.创建草图轮廓时，总是使用定位草图；

3.总是选择模型中最稳定的特征作为基础特征，参照建立在该特征上（比如零件中最基础、最大的PAD）；

4.选择最优的深度选项。例如在模型中开槽，如果要求该槽永久有效，那么就不要在开槽时选择一个确定的尺寸，因为模型尺寸如果变化，开槽就有可能失效。这种情况建议选择Up to Last选项；