CATIA实用教程

高等学校计算机基础教育教材精选 李学志 李若松 编著

总 目 录第1章 CATIA简介

第2章 工作界面与基本操作

第3章 草图设计

第4章 零件的三维建模

第5章 部件装配

第6章 绘制工程图

第7章 曲面设计

第8章 工程分析

第9章 参数化与知识顾问

第10章 图形输出

第1章 CATIA简介

1.1 概况1.2 CATIA V5的运行环境1.3 CATIA的主要功能模块

1.1 概况

CATIA V5是IBM/DS基于Windows NT/2000操作系统上开发的高端的CAD/CAM软件，它涵盖了产品开发的全过程，提供了完善无缝的集成环境。

CATIA V5之前的版本CATIA V4是基于UNIX系统开发的，随着NT操作系统的普及，以及个人计算机性能不断地提高、成本不断地下降，许多高端的CAD/CAM软件纷纷从UNIX移植到Windows NT平台。IBM/DS在充分了解客户的需求，并积累了大量客户的应用经验后，决定开发新一代基于NT平台的CATIA即CATIA V5。

在CATIA V5的开发过程中应用了许多先进的技术，例如：C++语言、面向对象的设计思想、基于JAVA 和 Web 的 技 术 、 STEP-SDAI 、 OpenGL 、OLE/CorbRa、 Visual Basic等。

CATIA V5是新一代全新设计的软件，运行的硬件平台独立，即可运行于UNIX也可以运行于Windows NT。它适合于各种规模的企业，支持电子化企业的解决方案，可以将隐式的设计实践转化为嵌入整个设计过程的显式的知识。对于原有客户可以平滑的过渡到V5版本。

CATIA与NT紧密联系，与NT的组件Office可以很容易地实现互操作，熟悉Office的用户可以很容易的接受CATIA的的工作界面。很多操作，例如拖拽，粘帖等操作完全一样。CATIA V5是基于图形化的界面，易学易用。

1999年3月发布了CATIA V5的第一版的，即V5R1。2000年3月发布了V5R6，2001年7月发布V5R7版。2002年3月发布V5R8。2003年4月发布了V5R11。

作为世界领先的CAD/CAM软件，CATIA在过去的二十多年中一直保持着骄人的业绩，并继续保持其强劲的发展趋势。CATIA在汽车、航空航天领域的统治地位不断增强。同时,CATIA也大量地进入了其他如摩托车、机车、通用机械、家电等行业。国际一些著名的公司如空中客车、波音等飞机制造公司，宝马、克莱斯勒等汽车制造公司都将CATIA作为他们的主流软件。国内10几家大的飞机研究所和飞机制造厂选用了CATIA，一汽集团、二汽集团、上海大众集团等10多家汽车制造厂都选用CATIA作为新车型的开发平台。

1.2 CATIA V5的运行环境

1. 硬件环境

Intel奔腾II或III以上的CPU、256M以上的内存、

2G以上的硬盘、1024×768以上分辨率的显示器、

16M以上显卡（推荐1280×1024、支持OpenGL、支

持24位真彩双缓冲区/24位Z缓冲区/Stencil缓冲

区）、推荐使用3键鼠标并需要CD-ROM 。

1. 软件环境

Microsoft公司的Windows 2000/XP或NT，IBM公

司的AIX，HP公司的HP-UX，SGI公司的IRIX等操作

系统。

1.3 CATIA的主要功能模块

1. 创成式工程绘图GDR模块

利用3D模型生成相关联的工程图。图纸生成辅助器可大大简化绘制多视图的工作，并且可以自动生成尺寸标注。可以建立与零件材料规格说明相关联的剖面线，可以进行基于标准的附加信息和注释等后处理。图纸与3D主模型的几何关联性可使用户并行地进行设计和工程绘图工作。同时还可输出DXF格式的数据文件。

2. 交互式工程绘图ID1模块

高效，直观的交互式绘图，进行产品的2D设计。可以在一个以CATIA为主干系统的扩展型企业中，供所有2D CAD 用户使用。ID1产品集成化的2D交互功能和高效的辅助作图和注释从两方面进一步丰富了CATIA创成式工程绘图功能，它为用户提供了更加容易和流畅的从2D设计过度到3D设计方式的转变过程。

3. 线框和曲面造型WSF模块

在零件设计的初始阶段，生成线框类结构元素，作为CATIA零件设计产品的补充。线框特征元素和基本的曲面特征元素的使用大大丰富了现有的3D机构零件设计方法。它的基于特征的方法提供了高效、直观的设计环境，可用于捕捉和重复使用设计的方法和规则。

4. 创成式外形设计GSD模块

外形设计模块基于线框与多个曲面特征组合，可设计复杂的外形。它提供了一套广泛的工具集，以建立并修改用于复杂外形和混合造型设计中的曲面。CATIA创成式外形设计产品的基于特征的设计方法，提供了高效，直观的设计环境，以对设计方法和技术规范进行捕捉并再用。

5. 创成式零件结构分析GPS模块

可以带给用户对设计进行有限元分析预校验的能力。通过专为设计人员提供的简单易学的界面，设计者可以容易的理解分析计算结果，进行初级的机械及振动行为分析。借助颜色编码的图形功能，可以直观地显示变形，位移和应力。该产品还可以根据实际零件的状况对分析零件添加约束条件。

6. 实时渲染RT1模块

可以让设计师对其设计应用色彩渲染效果和材料规格进行说明。用户可以通过手工绘制，直接修改已输入的数字化图像或系统提供的库中选择进行纹理生成。可以管理材料库和零件应用之间的关联。

7. 运动机构模拟KIN模块

通过系统提供的关节联结方式或自动转换装配约束条件而产生关节连接，可以对任何规模的电子样机进行机构定义。通过鼠标操作，能够模拟机械运动以校验机构性能。通过干涉检验和分析最小间隙来进行机构的运动分析。可以生成运动零件的轨迹或扫掠体以指导未来设计。还可以通过与其他DMU产品的集成做更多组合的仿真分析。能够满足从机械设计到功能评估的各类工程人员的需要。

8. 空间分析SPA模块

可以进行电子样机的干涉检查，断面分析和3D几何尺寸比较等验证。可以进行碰撞，间隙及接触等计算，并得到更为复杂和详尽的分析结果。剖面观察器可以帮助用户对曲线进行分析和标注。还能够比较3D几何体，并将结果进行可视化显示。通过与CATIA目标管理器COM的集成，能够进行质量和惯性测量和计算。

9. 知识工程顾问KWA模块

可以将隐式的设计实践转化为嵌入整个设计过程的显示知识。用户通过定义特征，公式，规则和检查，例如制造周期中的特征包括成本，表面抛光或进给率，从而在早期的设计阶段就考虑到这些因素的影响。

10.目标管理器COM

提供了所有产品人机对话和显示管理等所必须的公共功能和整个基础架构，使所有产品共用统一的界面环境。

11. CATIA-CADAM接口CC1模块

CATIA V5工程图与CADAM工程绘图（CCD）之间的交换接口。

12. CATIA-IGES接口（IG1）模块

支持中性数据格式IGES V5.3版本，具有IGES元素名字和CATIA几何元素标识之间的名字匹配管理功能。CATIA可以读/存IGES格式文件。该产品能够处理3D线架元素，曲面和剪裁曲面元素，等距偏置曲线，表皮和表皮边界，二次曲线和颜色。

13. CATIA V4集成器V4I

CATIA V4和CATIA V5之间的转换接口。

第2章 工作界面与基本操作

2.1启动和退出CATIA

2.2 CATIA的工作界面

2.3 文件操作

2.4鼠标操作

2.5罗盘操作

2.6 特征树

2.7选择操作

2.8查找操作

2.9取消与恢复

2.10得到帮助

2.11显示控制

2.12 设置或修改几何对象的图形特性

2.13测量

习题

2.1启动和退出CATIA

1. 启动CATIA

单击Windows的按钮，从弹出菜单中选择或者双击CATIA的快捷图标

即可启动CATIA。

2. 启动工作模块

通过【Start】菜单启动工作模块，例如【Start】

→【Mechanical Design】→【Part Design】，即

可开始零件的三维建模。也可以通过【File】菜单

开始一个新文件，或者打开一个已有的文件，文件

的具体类型确定了要进入的模块。

3. 退出CATIA

从【Start】或【File】下拉菜单选择【Exit】，即可退出CATIA。

2.2 CATIA的工作界面

CATIA采用了标准的Windows工作界面虽然拥有几十个模块，但其工作界面的风格是一致的，见图2-1。二维作图或三维建模的区域位于屏幕的中央，周边是工具栏，顶部是菜单条，底部是人机信息交换区。

罗盘 特征树

三维坐标平面工具栏

图2-1

2.3 文件操作

2.3.1 建立新文件

单击图标或选择菜单【File】→【New … 】，将弹出图2-2所示确定新文件类型的【New】对话框，例如选择Part，单击OK按钮，

即可建立一个新文件，并且

进入三维零件建模模块。

图2-2

2.3.2 打开已有的文件

单 击 图 标 或 选 择 菜 单 【File】→【Open …】，将弹出【File selection】对

话框，选择一个已有的文件，例如选择

“Drawing1.CATDrawing”，单击OK按钮，即

可打开该文件，并且进入二维作图模块。

2.3.3保存文件

1. 保存已命名的文件

单击图标或选择菜单【File】→【Save】即可。

2. 以另外的名字保存文件

选择菜单【File】→【Save As …】，在随后弹出的【Save As】对话框内输入文件名即可。

3. 保存未命名的新文件

单击图标 或选择菜单【File】→【Save】，在随后

弹出的【Save As】对话框内输入文件名即可。

2.4鼠标操作

CATIA推荐用三键或带滚轮的双键鼠标，各键的功能如下：

1. 左键 确定位置、选取图形对象、菜单或图标。

2. 右键 单击右键，弹出上下文相关菜单。

3. 中键或滚轮

（1）按住中键或滚轮，移动鼠标，拖动图形对象的显示位置。

（2）按住中键或滚轮，单击左键，向外移动鼠标，放大图形对象的显示比例，向内移动鼠标，缩小图形对象的显示比例。

（3）同时按住中键或滚轮和左键，移动鼠标，改变对图形对象的观察方向。

以上操作可以改变图形对象的位置、大小和旋转一定角度，但只是改变了用户的观察位置和方向，图形对象的位置并没有改变。

2.5罗盘操作

罗盘是由与坐标轴平行的直线和三个圆弧组成的，其中X和Y轴方向各有两条直线，Z轴方向只有一条直线。这些直线和圆弧组成平面，分别与相应的坐标平面平行，见图2-3。

通过菜单【View】→【Compass】

可以显示或隐藏罗盘。

当罗盘与形体

分离时，利用罗盘可以改变形体的

显示状态。当罗盘附着到形体的表面

时，利用罗盘可以改变形体的实际位置。 图2-3

1. 改变形体的显示位置

当光标接近罗盘的直线和圆弧段时，

直线或圆弧段呈红色显示，光标由箭头

改变为手的形状。按住鼠标左键，沿罗

盘的直线移动时，形体将沿着相应的方向做同样的“移动”。按住鼠标左键，沿罗盘的弧线移动时，形体将绕相应的坐标轴同方向做同样的“旋转”。用光标指向罗盘顶部的圆点时，圆点呈红色显示。

按住鼠标左键，拖动圆点绕另一端红色的方块旋转时，形体也会跟着“旋转”。以上操作只是改变了观察形体的位置和方向，形

体的实际位置并没有改变。

2. 改变形体的实际位置

当光标指向罗盘的红色方块时，光标改为 。按住鼠标左键，拖动罗盘到形体的

表面，罗盘呈绿色显示，坐标轴名

称改变为U、V、W，表示罗盘已经

附着到形体的表面上，见图2-4。

操作方法和操作过程与改变形

体的显示位置相同，但改变的是形

体的实际位置。

用鼠标拖动罗盘底部的红色方块，或者选择菜单【View】→【Reset Compass】，罗盘即可脱离形体表面，返回到原来位置。

图2-4

2.6 特征树

2.6.1 特征树的结构

特征树以树状层次结构显示了二维图形或三维形

体的组织结构，见图2-5。根结点的种类和CATIA的模块相关，例如零件建模模块的根结点是Part、绘制二维图形模块的根结点是Drawing。带有符号“⊕”的结点还有下一层结点，单击结点前的“⊕”，显示该结点的下一层结点，单击结点的“ ”，返回到该结点。结点后的文本是对该结点的说明。

图2-5

例如，图2-5所示特征树的根结点是Part1，它以

下有xy、yz、zx三个基准平面和PartBody四个结点

。结点是一个三维形体。它的下一层有，4个Pad和

3个pocket，共7个结点。说

明它是经过4次Pad（填加）

和3次pocket（挖切）形成

的

2.6.2特征树的操作

1. 显示或隐藏特征树

通过功能键F3可以显示或隐藏特征树。

2. 移动特征树

将光标指向特征树结点的连线，按住鼠标左键，即可拖动特征树到指定位置。

3. 缩放特征树

将光标指向特征树结点的连线，按住Ctrl键和鼠标左键，特征树将随着鼠标的移动而改变大小。

4. 只显示PartBody（形体）的第一层结点选 择 菜 单 【View】→【Tree Expansion】→【Expond

First Level】，将只显示PartBody（形体）的第一层结点，见图2-5。

5. 显示PartBody（形体）的前两层结点选 择 菜 单 【View】→【Tree Expansion】→

【Expond Second Level】，将显示PartBody（形体）的前两层结点。

6. 不显示PartBody（形体）的下一层结点选 择 菜 单 【View】→【Tree Expansion】→

【Collapse All】，将不显示PartBody（形体）的下一层结点。

7. 展开或关闭指定结点的下一层结点

单击结点前的符号“⊕”，将显示该结点的下一层结点，单击该结点的符号“ ”，将关闭该结点的下一层结点。

2.7选择操作

CATIA选择提供了【Select】

工具栏 所示的5种选择方法。

1. 单点选择

单击该图标，用光标指向要选择的对象、或特征

树的结点，光标改变为手的形状，待选择的对象呈红色显示，单击鼠标左键即可。

2. 在矩形窗口内

单击该图标，将光标移至合适的位置，按住鼠标

左键，移动光标至另一位置，松开鼠标左键，这两个位置形成一个矩形窗口，整体在矩形窗口内的对象呈红色显示。它们即为选到的对象。

3.与矩形窗口交

选择过程同2，除了整体在矩形窗口内的对象被选中外，与矩形窗口接触的对象也被选中。

4.在多边形窗口内

整体在多边形窗口内的对象被选中。多边形是用鼠标左键拾取的点确定的，双击鼠标左键，确定多边形的最后一个点。

5.与波浪线相交

按住鼠标左键，移动光标绘制波浪线，松开鼠

标左键，与波浪线相交的对象呈红色显示，它们即为选到的对象。

按住Ctrl键，可连续多次选择。

2.8 查找操作选择菜单【Edit】→【Seartch …】或者选用 Ctrl

+ F快捷键，将弹出图2-7所示【Search】对话框。输入要查找对象的名字、类

型、颜色、线型、图

层、线宽、可见性等

某些属性，即可找到

这些对象。单击OK按

钮，即可选到这些对

象。

2.9取消与恢复

1. 取消操作

选择菜单【View】→【Undo】、单击图标或按

Ctrl+Z，将取消最近一次的操作。

2. 恢复操作

选择菜单【View】→【Repeat】、单击图标

或按Ctrl+Y，将恢复取消的操作。

2.10得到帮助

1.简单的了解指定图标的功能

单击该图标，或按Shift + F1键，光标的形状显示为“”，将其移至待了解的图标，单击鼠标左键，即可简单的了解指定图标的功能。

例如，单击该图标，将

光标移至图标 ，

单击鼠标左键，得到图2-8

所示的简短的帮助信息。

2. 浏览CATIA的所有功能选择菜单【Help】→【CATIA V5 Help】或按F1键，将显

示图2-9所示的IE浏览器，通过该浏览器，详细地了解CATIA

的每个模块、工具栏、图标的功能和使用方法

图2-8

图2-11

2.11显示控制

通过【View】工具栏 和图2-11所示【View】菜单调用CATIA的显示功能。

鸟瞰结构树

鸟瞰几何对象

——————

显示全部

显示窗口

缩放显示

扫视

旋转

修改——————命名视图——————渲染式样导航模式

【View】工具栏

2.11.1鸟瞰

1.鸟瞰特征树

选 择 菜 单 【View】→【Specifications

Overview】或快捷键Shift + F2，在作图区将增加

图2-12所示鸟瞰特征树的窗口。鸟瞰特征树窗口尽

可能大地显示了完整的特征树。内部的矩形窗口对

应着作图区的显示范围。用鼠标拖动矩形窗口的左

下或右上角，矩形窗口变小或变大，作图区的特征

树随着变大或变小，按住鼠标左键拖动矩形窗口的

位置，特征树的显示范围随着做同样的改变。

图2-12

2.鸟瞰几何对象

选择菜单【View】→【Geometry Overview】，在作图

区将增加图2-13所示鸟瞰几何对象的窗口。鸟瞰几何对象窗口的作用和操作与鸟瞰特征树类似。

2.11.2缩放显示

1. 最佳显示单击该图标或选择菜单【View】→【Fit All In】，全部图形对象按最佳比例显示。

2. 放大显示单击一次该图标，显示比例约放大1.4倍。

3. 缩小显示单击一次该图标，显示比例约缩小1.4倍。

4. 缩放显示选择菜单【View】→【Zoom In Out】，按住鼠标左键，向外移动光标，放大显示，向内移动光标，缩小显示。

5. 窗口放大显示选择菜单【View】→【Zoom Area】，在P1点按住鼠标左键，移动光标到P2点，松开鼠标左键，以P1、P2为对角点的矩形区域尽可能大地被显示。

2.11.3改变观察位置

单击图标或选择菜单【View】→【Pan】，按住鼠标左

键，观察位置随着鼠标的移动做同样的平移。

2.11.4改变观察方向

1．从任意方向观察形体

单击图标 或选择菜单【View】

→【Rotate】，按住鼠标左键，

出现一个×和一个虚线的圆，见

图2-14。×表示人眼的位置，圆

心位于坐标系的原点，×与圆心

连线即为观察方向。×在圆内表

示从前向后观察，×在圆外表示

从后向前观察。图形对象随着鼠标沿弧线的移动而旋转。

图2-14

2. 沿基准平面法线的方向观察形体

单击图标，选择基准平面，例如从特征树上选择xy平面。图2-15所示依次是沿xy平面、yz平面、zx平面的法线方向观察形体的结果。

图2-15

xy平面 yz平面 zx平面

2.11.5选择标准的观察方向

在标准方向观察形体通常称为视图，从前向后观察，得到主(front)视图，从左向右观察，得到左(left)视图，从右向左观察，得到右(right)视图，从上向下观察，得到俯(top)视图，从下向上观察，得到仰(bottom)视图，从后向前观察，得到后(back)视图。

通过 【View】工具栏图标 的【Quick view】子工 具 栏 或 者 选 择 菜 单 【View】→【Named Views …】，通过随后弹出的图2-16所示有关命名

视图的【Named Views】对话框确定标准的观察方向。

【View】工具栏图标 的【Quick view】子工具栏

图2-16【Named Views】对话框

iso front left right

top bottom back图2-17

2.11.6选择显示模式通过【View】工具栏图标 的【View mode】子工具栏或者选择菜单【View】→【Render Style】可以确定以下显示模式：

（1）形体用三维线框表示。

（2）边或轮廓线用前景色，表面用背景色，不显示被表

面遮挡的边或轮廓线。

（3）用前景色浓淡着色显示形体的表面。

（4）除了用前景色浓淡着色显示形体的表面之外，还用背景色

显示形体的边或轮廓线。

（5） 除了用前景色浓淡着色显示形体的表面之外，还用背

景色显示形体所有的边或轮廓

线。

（6）将材质信息附着到形体的

表面上。

2.11.7设置三维形体的投影模式

三维形体可以选用平行投影图或透视图投影模式。

1.平行投影模式

选择菜单【View】→【Render

Style】→【Parallel】，即可

切换到轴测图投影模式。

2. 透视投影模式

选择菜单【View】→【Render

Style】→【Perspctive】，即可

切换到透视图投影模式。

2.12 修改几何对象的图形特性

图形特性是指几何对象的颜色、透明度、线宽、线型、图层这样的一些属性。

2.12.1 通过图形特性工具栏修改几何对象的图形特性

首先选择要修改图形特性的几何对象，通过下列图标选择新的图形特性，然后用鼠标左单击作图区的空白处即可。

1.修改几何对象颜色

单击该图标，从弹出列表中选取一种颜色即可。

2.修改几何对象的透明度

单击该图标，从弹出列表中选取一个透明度比例即可，100%表示不透明。

3.修改几何对象的线宽

单击该图标，从弹出列表中选取一种线宽即可。

4.修改几何对象的线型

单击该图标，从弹出列表中选取一种线型即可。

5.修改点的式样

单击该图标，从弹出列表中选一个点的式样

6.修改几何对象的图层

单击该图标，从弹出列表中选一个图层的名字。如果列表内没有合适的图层名，单击该列表的【Other Layers…】项，通过随后弹出的图2-23所示有关命名图层的【Named Layers】对话框建立新的图层即可。

2.12.2 通过上下文相关菜单修改几何对象的特性

光标指向待修改

的几何对象，单击鼠标

右键，在上下文相关菜

单选Properties，弹出

图2-24所示有关特性的

【Properties】对话框，

输入新的图形特性，单

击OK按钮即可。

图2-24

2.12.3. 用特性刷修改几何对象的特性

单击图标 ，选取待修改的几何对象，再选

取样板对象，待修改几何对象的特性将改变为与样

板对象的特性一致。

例如，单击图标 ，选取一个圆，再选取一

条直线。假定直线的颜色为条红色、宽度为0.35mm、

线型为虚线，那么先选取圆的颜色将改变为红色、

线宽将改变为0.35mm、线型将改变为虚线。后选取

的这条直线即为样板对象。

2.13测量

1．测量两个对象之间的距离或角度单击图标，有关测量的【Measure Between】对话框。

该对话框分为“Definition”和“Results” 两个栏。

“Definition” 栏的左上角的4个图像按钮确定测量的类型。

：测量两个对象之间的距离。

：连续测量下一个对象和当前对象之间的距

离。

：连续测量所选对象和第一个被选对象之间

的距离。

：测量单个的对象。

有以下三种计算模式：

• Extrat eles approximate：精确计算，如果得不到精确的结果可用近似值。

• Extrat：精确计算。

• Approximate：用近似值。

通过“Slection 1 mode”和“Slection 2 mode”的下拉列表确定测量的模式是Any geometry（任意几何对象）、Point on geometry （几何对象上的点）、Point only（单独的点），还是其它种类的几何对象。

“Results”栏显示了测量结果。单击Customize …按钮，将弹出所示定制测量两个对象

之间项目的【Measure Between Customization】对话框。打开或关闭该对话框测量项目的切换开关，将显示或隐藏【Measure Between】对话框Results栏相应的项目。

例如，测量图2-27所示直线和圆之间的距离。

单击按钮 ，在对话框上单击按钮 ，首先选取直

线，然后选取圆，于是在对话框的Results栏显示了

Minimum distance（最小距离）为70mm。若打开Keep

Measure切换开关，将标注测量结果，见图。

习 题2.1填空（1）按住鼠标中键，移动鼠标，改变了图形对象的＿＿＿。A. 实际位置 B.显示位置 C. 实际大小 D.显示比例

（2）按住鼠标中键，单击鼠标左键，向外移动鼠标，改变了图形对象的＿＿＿。

A.实际位置 B.显示位置 C.实际大小 D.显示比例

（3）同时按住鼠标中键和左键，移动鼠标，改变了图形对象的＿＿＿。

A.实际位置 B.实际大小 C.观察方向 D.显示比例

（4）通过罗盘＿＿＿改变了图形对象的实际位置，＿＿＿改变了图形对象的显示位置，＿＿＿用户的观察方向，＿＿

＿旋转图形对象。

A.可以、可以、可以、可以 B.不能、可以、可以、不能 C.可以、不能、不能、可以 D.可以、可以、可以、不能

2.2怎样操作可以一次选取多个图形对象？怎样才能

连续进行选择操作？如何选择被隐藏的图形对象？

2.3单击图标 ，按住鼠标左键并移动鼠标，是改变

了图形对象的实际位置，还是改变了图形对象的显

示位置？

2.4单击图标 ，按住鼠标左键，图形对象

随着鼠标的移动而绕旋转。是改变了用户的观察方向，还是转动了图形对象本身？

2.6分别回答下列图标所代表的观察方向。

2.7如何设置三维形体的轴测投影和透视投影模式。

第3章 草图设计

3.1 概述

3.2 进入和退出草图设计的环境

3.3 绘制图形

3.4 图形编辑

3.5 约束控制

习题

3.1概述

三维模型是由一些特征构成的。象长方体、圆

柱体这样简单的形体只需一个特征，复杂的形体需

要多个特征。

在创建复杂形体的过程中，有时将特征叠加到

当前形体，有时从当前形体中减去一些特征。例如

图3-1（a）所示形体是圆柱特征加上六棱柱特征之

后得到的结果，图3-1（b）所示形体是从底版特征

减去三个圆柱特征之后得到的结果。

无论是用于“加”还是用于“减”的特征都可以看作是轮廓线通过拉伸、旋转等运动创建的。

草图设计的目的就是创建生成特征的轮廓线。

例如图3-1（a）所示的两个特征分别是用圆和正

六边形的轮廓线通过拉伸得到的。

（a） （b）

图3-1

3.2进入和退出草图设计的环境

草图设计通过Sketcher模块实现。

1. 从零件设计环境进入草图设计的环境

（1）选择菜单【Start】→【Mechanical Design】→【Part Design】,进入零件设计的环境。如果已经进入了零件设计环境，则不需这一步。

（2）选取绘图平面，绘图平面可以是坐标平面、基准面或形体的平表面，例如选取特征树的xy坐标平面。

（3）单击图标 ，即可进入图3-2所示的草图设计的环境。

2. 从Start菜单进入草图设计的环境

（ 1 ） 选 择 菜 单 【Start】→【Mechanical

Design】→【Sketcher】,首先进入零件设

计的环境。

（2）选取绘图平面，单击图标 ，进入图

3-2所示的草图设计的环境。

3.从草图设计环境返回零件设计的环境

单击图标 ，即可返回到零件设计的环境。

可以随时从零件设计环境进入草图设计的环境。

图3-2 草图设计的环境

3.3绘制图形

选取菜单【Insert】→【Profile】即可显示图3-3

所示有关绘制图形的菜单，从中选取绘制图形的菜单项，或者单击图3-4所示【Profile】工具栏的图标，即可绘制所选的图形。

轮廓

预定义的图

形

圆和圆弧

圆锥曲线

样条曲线

直线

轴线

点

轮廓

预定义的图形

圆和圆弧

样条曲线

圆锥曲线

直线

轴线

点

图3-3 有关绘制图形的菜单 图3-4 【Profile】工具栏的图标

3.3.1绘制轮廓线

绘制由若干直线段和圆弧段组成的轮廓线。单击图标，提示区出现 “ Click or select start point of the profile”的提示，【Sketch tools】工具栏显示为图3-5所示的状态。

【Sketch tools】工具栏的右端增加了直线段、沿前一段相切的方向绘制圆弧段和3点绘制圆弧段3个图标。当前线段的种类橙色显示。图标的右方是起点的“H”和“V”文本编辑框。

图3-5

1．确定轮廓线的起点

移动鼠标，在【Sketch tools】工具栏显示了光标的当前位置，单击鼠标左键，即输入了该轮廓线的起点，也可通过工具栏的“H”和 “V”文本编辑框键入起点的坐标。【Sketch tools】工具栏也随之改变为图3-6所示绘制直线段的状态。

图3-6

2.确定轮廓线直线段的端点或绘制圆弧段

此时除了可以用光标或x、y的坐标方式确定直线段的端点外，还可通过工具栏的“L”和“A”编辑框键入直线段的长度和角度确定直线段的端点。

每段线开始都是绘制直线状态，如果单击图标

或 ，将改变为绘制圆弧段。Tools工具栏也随之改变为图3-7所示绘制圆弧段的状态。单击图标 ，将绘制由三个点确定的圆弧，因此还需要输入两个点，在【Sketch tools】工具栏上依次出现“Second Point”和“End Point”的提示；单击图标 ，绘制的圆弧与前一段直线或圆弧相切，因此只需要输入一个点。

图3-7

如果在绘制圆弧时改变为绘制直线，可单击图

标 。

如果按下鼠标左键从轮廓线的最后一点拖动一

个矩形，将得到一个圆弧，该圆弧与前一段线相

切，端点在矩形的对角点上。

绘制轮廓线的段数没有限制，若再次单击图标

或者双击鼠标左键，将结束绘制轮廓线；若首

尾两点重合，将自动结束绘制轮廓线。

3.3.2 绘制简单图形

单击图标 ，将弹出含有下列简单图形的工具栏。

1. 绘制水平方向的矩形单击图标 ，提示区出现“Select or

click the first point to create a rectangle”的提示，【Sketch tools】工具

栏扩展为图3-8所示的状态。

图3-8

（1）两对角点确定矩形

输入一个点之后，【Sketch tools】工具栏也随之改变为图3-8所示确定矩形第二个角点的状态。再输入一个不在同一水平或垂直线上的点，即可得到该矩形。

（2）一个点、矩形的宽度和高度确定矩形

输入一个点之后，在图3-9所示工具栏的“Width”和“Height”编辑框分别键入矩形的宽度和高度，即可得到该矩形。宽度和高度的数值可以是负数，表示沿坐标轴的反方向。

图3-8

2.绘制任意方向的矩形

单击该图标，提示区出现“Select or click the first point to create a rectangle”的提示，【Sketch tools】工具栏扩展为图3-10所示的状态。

（1）三点确定任意方向的矩形

第一点P1确定了矩形的位置，第二点P2与第一点P1确定了矩形的宽度和角度，第三点P3与第二点P2确定了矩形的高度，见图3-11（a）。

图3-10

（2）一点、宽度、角度和高度确定任意方向的矩形

如果输入了矩形的一个点P1、宽度W和角度，还需输入矩形的高度Height或矩形的对角点P2见图3-11（b）。

(a) (b)

图3-11 绘制任意方向的矩形

3. 绘制平行四边形

单击该图标，提示区出现 “ Click or select a point to define the first side”的提示，【Sketch tools】工具栏的状态与图3-10相同。

（1）三点确定平行四边形

第一点P1确定了平行四边形的位置，第二点P2与第一点P1确定了平行四边形的底边，第三点P3确定了平行四边形的另一条边，见图3-12（a）。

（2）一点、宽度、角度和另一点确定平行四边形

如果输入了平行四边形的一个点P1、宽度W和角度A，只是确定了平行四边形的底边，还需输入与P1对角的另一点，才能确定这个平行四边形。

（3）一点、宽度、角度、另一边角度和平行四边形的高度确定平行四边形

输入了平行四边形的一个点P1、宽度W和角度A，确定了平行四边形的底边，再输入另一边角度Angle和平行四边形的高度Height，就确定了这个平行四边形，见图3-12（b）。

(a) (b)

图3-12绘制平行四边形

4.绘制长圆形

单击该图标，提示区出现 “ Define the center to

distance”的提示，【Sketch tools】工具栏扩展为图3-13

的状态。

（1）圆弧半径、一点、两圆心连线的长度和角度确定长圆

形

如果输入了长圆形的圆弧半径R、第一个圆心P、两圆心连

线的长度L和角度A，即可得到一个长圆形，见图3-14（a）。

图3-13

（2）三点确定长圆形

第一点P1确定了长圆形的第一个圆心，第二点P2确定了长圆形的第二个圆心，轮廓线通过第三点P3，见图3-14（b）。

(a) (b)

图3-14绘制长圆形

5.绘制弯曲的长圆形

该图形的特点是两个小圆弧的圆心在一个大圆弧上。单击图标 ，提示区出现“Define the center to distance”的提示，【Sketch tools】工具栏扩展为图3-15的状态。

图3-15绘制弯曲的长圆形时的【Sketch tools】工具栏

（1）小圆弧的半径和大圆弧的圆心、半径、起始角、包含角确定弯曲的长圆形

如果输入了小圆弧的半径Radius和大圆弧的圆心P、半径R、起始角A、包含角S，即可得到一个长圆形，见图3-16（a）。

（2）四点确定弯曲的长圆形第一点P1确定了长圆形大圆弧的圆心，第二

点P2确定了大圆弧上的一个小圆弧的圆心，第三点P3确定了大圆弧上另一个小圆弧的圆心，轮廓线通过第四点P4，见图3-16（b）。

(a) (b)

图3-16绘制弯曲的长圆形

6.绘制钥匙孔

单击该图标，提示区出现“Select or click to define the hexagon”的提示，输入正六边形的中心，【Sketch tools】工具栏显示为图3-17的状态。

图3-17绘制钥匙孔时的【Sketch tools】工具栏

钥匙孔有大、小两个圆弧。输入第一个点P1，该点是钥匙孔大圆弧的中心；输入第二个点P2，该点是钥匙孔小圆弧的中心；输入第三个点P3，若P3点在P1或P2点的外侧，P3点与P2点或P3点的

距离即为钥匙孔小圆弧的半径，否则，P3点到P1、P2点连线的距离为钥匙孔小圆弧的半径，见图3-18(a)；输入第四个点P4，P4点到P1点的距离即为钥匙孔大圆弧的半径，见图3-18(b)所示的钥匙孔。

(a) (b)

图3-18绘制钥匙孔

7.绘制正六边形单击该图标，提示区出现“Select or click

to define the hexagon”的提示，输入正六边形的中心，【Sketch tools】工具栏显示为图3-19的状态。

图3-19输入正六边形的中心之后的【Sketch tools】工具栏

输入一个点P1，该点是正六边形的中心，再输入一个点P2，该点是正六边形某条边的中点，即可得到图3-20(a)所示的正六边形；或者键入正六边形对边的距离Dimension和角度Angle，即可确定图3-20(b)所示的正六边形。

(a) (b)

图3-20绘制正六边形

3.3.3绘制圆和圆弧

单击图标 ，将弹出含有下列一些方式绘制圆和圆弧的工具栏。

1.圆心、半径方式绘制圆输入两个点，第一个点为圆心，两点连线为半径，或者输入圆心和半径都可得到一个圆。

2.三点方式绘制圆输入不在同一直线上的三个点即可得到一个圆。

3.以对话框的方式绘制圆单击该图标，将弹出图3-21所示【Circle Definition】

对话框，按直角(Cartesian)坐标或极坐标(Polar)方式填写圆心的坐标和半径，即可得到一个圆。

图3-21 图3-224.绘制与三个对象相切的圆单击该图标，选取三条直线、圆或圆弧，即可得到与被选对象相切的圆，见图3-22所示的大圆。

5.三点方式绘制圆弧输入不在同一直线上的三个点，第一点为圆弧的起点，第

二点为圆弧上点，第三点为圆弧的端点。

6.起点、端点、第三点方式绘制圆弧与三点方式不同的是最后一个点为圆弧上点，也可以输入

半径，但需要输入最后一个点确定圆弧在前两个点在圆弧

的哪一侧。

7.圆心、半径、起始角、包含角方式绘制圆弧单击该图标，【Sketch tools】工具栏显示为图3-23所

示的状态。

图3-23 圆心、半径方式绘制圆弧的【Sketch tools】工具栏

（1）圆心、半径、起始角（A）、包含角（S）方式绘制圆弧

输入圆弧的圆心、半径、起始角、包含角即可得到图3-24（a）所示的圆弧。

（2）三点确定起始角、包含角方式的圆弧

第一点P1为圆弧的圆心，第二点P2为圆弧的起点，也是圆弧的起始角，第三点P3为圆弧的终点，见图3-24（b）。

（a） (b)图3-24圆心、半径、起始角、包含角方式绘制圆弧

3.3.4样条曲线和圆弧连接

单击图标 ，将弹出含有绘制样条曲线和圆弧连接的工具栏： 。

1.绘制样条曲线单击该图标，提示区出现“Select or click

the first control point of the spline”的提示，依次输入控制点P1～P7,即可得到图3-25所示样条曲线。

图3-25绘制样条曲线

2.圆弧连接

用圆弧连接两个图形元素,并与之相切。图形元素可以是直线、圆弧或圆。圆弧半径的大小与选择点有关。图3-26上一行是单击图标 后所选的两个对象，下面是圆弧连接后的结果。

图3-26圆弧连接

3.3.5绘制二次曲线

单击图标 ，将弹出含有绘制下列二次曲线的工

具栏： 。

1.绘制椭圆

单击该图标，提示区出现“Click to define the ellipse center”的提示，【Sketch tools】工具栏显示为图3-27所示的状态。

图3-27开始绘制椭圆时的【Sketch tools】工具栏

（1）输入椭圆的中心、主、次轴半径和旋转角

输入的中心P、主(Major)、次(Minor)轴半径的长度和旋转角A，即可得到图3-28(a)所示的椭圆。（2）三点确定椭圆

第一点P1确定了椭圆的中心，第二点P2确定了椭圆主轴的一个端点，第三点P3确定了椭圆的形状，见图3-28（b）。

(a) (b)

图3-28绘制椭圆

2.绘制抛物线

单击该图标，提示区出现“Select a point or click to locate the focus”的提示。依次输入抛物线的焦点P1、顶点P2、起始点P3

和终止点P4，即可得到图3-29所示的抛物线。

图3-29绘制抛物线

3.绘制双曲线

单击该图标，提示区出现“Select a point or click to locate the focus”的提示，依次输入双曲线的焦点P1、中心P2、顶点P3、起始点P4和终止点P5，即可得到图3-30所示的双曲线。

图3-30绘制双曲线

4.创建二次曲线

单击该图标，提示区出现“Select a point or click to locate the first end point”的提示，依次输入二次曲线的第一个端点P1、第二个端点P2、曲线上的点P3、P4和P5，即可得到图3-31所示的二次曲线。

图3-31创建二次曲线

3.3.6绘制直线

单击图标 ，将弹出含有绘制一些直线的工具栏： 。

1.绘制直线段

单击图标 ，提示区出现“Select a point or click to locate the first end point”的提示，【Sketch tools】工具栏显示为图3-32所示的状态。

图3-32 开始绘制直线时的【Sketch tools】工具栏

（1）起点、长度和角度确定直线输入直线起点P1或它的水平H和垂直V位置、长度L、角度

A，即可得到图3-33（a）所示的直线。（2）两点确定直线

输入直线的起点P1和终点P2得到图3-33（b）所示的直线。（3）绘制两倍长度的直线

单击图标 ，起点P1将作为当前直线的中点，得到两倍长度的直线，见图3-33（c）。

(a) (b) (c)图3-33绘制直线段

2.绘制无限长的直线

单击该图标，【Sketch tools】工具栏显示为图3-34所示的状态。

（1）两点确定无限长的直线

单击图标 ，再输入两个点，即可得到通过这两个点的无限长直线。

（2）绘制指定方向的无限长直线

单击图标 ，在角度A编辑框输入指定的角度，即可得到通过指定点的无限长直线。

图3-34绘制无限长直线的【Sketch tools】工具栏

（3）绘制水平方向的无限长直线

单击图标 ，将得到通过指定点的水平方向的无限长直

线。

（4）绘制铅垂方向的无限长直线

单击图标 ，将得到通过指定点的铅垂方向的无限长直线。

3.绘制与两个圆或圆弧相切的直线

单击图标 ，选择两个圆或圆弧，即可得到与圆或圆弧

相切的直线。切点将作为所得直线的端点。

切点与选择位置有关。如果选择了直线，直线上与选择

最近的点将作为所得直线的端点。

4.绘制无限长的角平分线

单击图标 ，选择两条直线，即可得到两条直线的无

限长的角平分线。

3.3.7绘制轴线

单击图标 ，输入轴线的起点P1和终点P2，或者输入轴线的起点、长度和角度即可确定一条轴线。

3.3.8绘制点

单击图标 ，将弹出含有绘制下列二次曲线的工具栏 。

1.绘制一个点

单击该图标，用光标指定一个位置，或者在【Sketch tools】工具栏输入点的坐标即可绘制一个点。

2.以对话框方式绘制一个点

单击该图标，在随后弹出的“Point Definition”对话框内输入点的坐标即可绘制一个点。

3.创建等分点

单击该图标，选取待添加点的直线或曲线，在随后弹出的图3-35所示【Equidistant Point Definition】对话框的“New Points”框输入点的数量，即可添加指定数量的分布均匀的一些点（不包括直线或圆弧的端点）。

图3-35 【Equidistant Point Definition】对话框

4.创建交点

在指定的一个图形对象与另一些图形对象（包括它们的延长线）的相交处创建点。单击该图标，首先选取一些图形对象，然后再指定与这些图形对象相交的一个图形对象，即可得到它们的交点。

例如，单击该图标，首先选取图3-36(a)所示的直线和圆弧，然后指定椭圆为与相交的图形对象，即可创建了9个交点，见3-36(b)。

图3-36创建交点

5.将所选的一些点投影到指定的图形对象上被投影的点除了用图标 创建的点之外，还包括直线的

端点、圆和椭圆的圆心、圆弧的圆心和端点、样条曲线的控制点。点可以投影到指定的直线或曲线上。

例如，单击图标 ，首先选取图3-37所示的除了水平直线之外的所有图形对象，然后指定将这些对象中的点投影到水平直线上，于是在水平直线上创建了9个点的投影。

图3-37将点投影到水平直线上

3.4图形编辑

选取菜单【Insert】→【Operation】即可显示图3-

38所示有关图形编辑的菜单，从中选取编辑或修改图形的菜单项，或者单击图3-39所示有关图形编辑的【Operation】工具栏的图像图标，即可绘制所选的图形。图 3-39【Operation】工具栏

倒圆角

倒角

修改

变换

三维操作

倒圆角

倒角

修剪

对称

三维投影

图3-38 有关图形编辑的菜单 图3-39有关图形编辑的工具栏

3.4.1倒圆角

创建与两个直线或曲线图形对象相切的圆弧。单击图标，提示区出现“Select first curve or common point”的提示，【Sketch tools】工具栏显示为图3-40(a)所示的状态。

1. 操作(1) 选取一个图形对象，【Sketch tools】工具栏增加了“Radius”编辑框，见图3-40(b)。

(a) (b)

图3-40开始倒圆角时的工具栏

① 在“Radius”编辑框键入圆角半径的值，选取另一个图形对象，即可创建指定半径的圆角,见图3-41(a)。

② 选取另一个图形对象，输入一个点，创建的圆弧将通过该点并与两个被选的图形对象相切,见图3-41(b)。

(a) (b) (c) (d)

图3-41创建圆角

（2）如果选取了两个图形对象的交点，就同时选取了两个图形对象，再通过输入一个点的操作确定圆角半径，见图3-41(c)。

（3）如果选取了两条平行的直线，圆角半径的值取两条平行线距离的一半，圆弧方向与光标移动方向相同，见图3-41(d)。

2. 选择工具栏的下列图标，可以确定是否保留或删除切点之外的多余线段

（1） 删除圆角之外的多余线段，见图3-41(a)。

（2） 删除第一个被选对象的圆角之外的多余线段，见图3-41(b)。

（3） 保留圆角之外的多余线段，见图3-41(c)。

3.4.2倒角

创建与两个直线或曲线图形对象相交的直线，形成一个倒角。单击图标，提示区出现“Select first curve or common point”的提示，【Sketch tools】工具栏显示为图3-42(a)所示的状态。选取两个图形对象或者选取了两个图形对象的交点，【Sketch tools】工具栏扩展为图3-42(b)所示的状态。

(a) (b)

图3-42倒角时的【Sketch tools】工具栏

1. 确定倒角大小的方法

新创建的直线与两个待倒角的对象的交点形成一个三角形，选择工具栏的下列图标，可以选择以下三种确定倒角大小的方法：

（1） 新直线的长度及其与第一个被选对象的角度，见图3-43(a)。

（2） 两个被对象的交点与新直线交点的距离，见图3-43(b)。

（3） 新直线与第一个被选对象的角度其与第一个被选对象的交点到两个被对象的交点的距离，见图3-43(c)。

(a) (b) (c)

图3-43确定倒角大小的方法

2. 操作

（1）输入一个点，将得到通过该点的，与两个被选对象夹角

相等且相交（包括延长线）的直线,见图3-44(a)。

（2）在“Length”编辑框输入长度值，即可创建与两个被选

对象相交的，当前角度的，指定长度的直线，见图3-44(a)、

图3-44(c)。

（3）在“Angle”编辑框输入角度值，再输入一个点，即可

创建通过该点与第一个被选对象成指定前角度的，与两个

被选对象相交的直线，见图3-44(b)、图3-44(c)。

（4）在“Angle”和“Length”编辑框分别输入角度和长度

值，即可创建与两个被选对象相交的，指定角度和长度的

直线，见图3-43(a)、图3-43(c)。

（5）若选择了方法，并且在“First Length”和

“Second Length”编辑框分别输入两个倒角边的

长度值，将创建与两个被选对象相交的，符合要求

的直线，见图3-43(b)。

(a) (b) (c)

图3-44一点确定倒角

3. 选择工具栏的下列图标，可以确定是否保留或删

除交点之外的多余线段

（1） 删除倒角之外的多余线段，见图3-44(a)。

（2） 删除第一个被选对象的倒角之外的多余线

段，见图3-44(b)。

（3） 保留倒角之外的多余线段，见图3-44(c)。

3.4.3修改图形对象

单击图标 ，将弹出含有修改图形对象的工具：

1.剪切或延长单击该图标，提示区出现“Select a point or

curve type element”的提示，工具栏显示为图3-45时的状态。

(a) (b)

图3-45开始修剪时的【Sketch tools】工具栏

（1）同时剪切或延长两个直线或曲线对象

选择图标 ，或工具栏已显示为图3-45(a)时的状态，依次选择两条不平行的待剪切或延长的直线或曲线，它们的交点将为两对象新的端点，若每个对象的一个端点在选择点与交点之间（延长线相交），该对象延长至交点，见图3-46(a)，否则（实际相交），缩短至交点，见图3-46(b)。若剪切圆或椭圆，0°位置是它们的另一个端点，见图3-46(c)。

图3-46同时剪切或延长两个直线或曲线对象

（2）只剪切或延长一个直线或曲线对象

选择图标 ，或工具栏已显示为图3-45(b)时的状态，首先选择一条待剪切或延长的直线或曲线，再选择一条直线或曲线作为剪切或边界的对象，它们的交点将为第一个对象新的端点，若该对象的一个端点在选择点与交点之间（延长线相交），该对象延长至交点，见图3-47(a)，否则（实际相交），缩短至交点，见图3-47(b)。若剪切圆或椭圆，0°位置是它们的另一个端点，见图3-47(c)。

图3-47只剪切或延长一个直线或曲线对象

（3）动态改变一条直线或曲线的长度

选择图标 或 ，选取一条待改变长度的直线或曲线，移动光标，所选对象的与光标最近的一个端点将随之改变，单击鼠标左键即可确定该端点新的位置，见图3-48。

图3-48动态改变直线或圆弧的长度

2.切断一条直线或曲线单击该图标，提示区出现“Select the element

to be broken or common point”的提示。选取一条待切断的直线或曲线，输入断点的位置，被选的

对象被切断为两个对象，若切断圆或椭圆，0°位置是它们的另一个端点，见图3-49。

图3-49切断直线或曲线

3.快速修剪快速修剪直线或曲线。若选到的对象不与其他对

象相交，则删除该对象；若选到的对象与其他对象相交，则该对象的选取点处的与其他对象相交一段被删除，每次只修剪一个对象。图3-50(a)、(c)为修剪前的图形，圆点表示选取点，修剪结果如图3-50(b)、(d)所示。

(a) (b) (c) (d)图3-50快速修剪图形

3.5约束控制

在草图设计环境下，利用约束功能，可以便捷地绘制出精度更高的图形。根据作图需要，可以选择栅格约束、几何约束或尺寸约束。选择下拉菜单【View】→【Toolbars】→【Sketch tools】即可显示图3-64所示【Sketch tools】工具栏。

图3-64【Sketch tools】工具栏

3.5.1栅格约束栅格约束就是用栅格约束光标的位置，约束光

标只能在栅格的一个格点上。图3-65（a）是在关闭栅格约束的状态下，用光标确定的直线，图3-65（b）是在打开栅格约束的状态下，用光标在同样的位置确定的直线。显然，在打开栅格约束的状态下，容易绘制精度更高的直线。

（a） （b）图3-65栅格约束的作用

1. 切换栅格约束的状态

单击【Sketch tools】工具栏的图标 ，即可切换栅格约束的状态，橙色显示的图标 表示栅格约束为打开状态。

2. 设置栅格的大小

选择菜单【Sketch tools】→【Options…】，即可显示【Options】对话框，单击该对话框结构树的Sketcher项，即可显示图3-66所示含有Sketcher选项卡的【Options】

对话框。

图3-66含有Sketcher选项卡的【Options】对话框

（1）Display切换开关确定栅格的显示方式。打开或关闭该切换开关，即可切

换栅格为显示或不显示的状态。

（2）Snap to point切换开关确定栅格的约束状态。打开或关闭该切换开关，即可切

换栅格约束为打开或关闭的状态。栅格的约束状态与它的显示方式是各自独立的。

（3）Allow Distortions切换开关Snap to point切换开关为打开状态的前提下，若该切换开关为打开状态时，允许光标输入的点调整到几何约束的位置上，否则光标输入的点只能被捕捉到栅格的一个格点上。

（4）Primary spacing编辑框确定水平或垂直方向栅格（细实线绘制）的大小。

（5）Graduations刻度编辑框确定水平或垂直方向每个栅格的刻度（点线绘制）。

3.5.2 智能拾取1. 概述智能拾取（smartpick）也称智能捕捉或动态导

航。在智能拾取环境下，当光标接近特定的位置（如直线的端点、中点、圆心等）或特定的方向（如水平线、铅垂线、法线、切线等）时，系统自动将光标指出的大概位置调整为特定的位置或特定的方向，同时以专用符号或辅助线的形式向用户报告特定位置或特定方向的种类，若此时单击鼠标左键，即可得到特定的位置或特定的方向。

智能拾取也是一种约束，是将光标约束到光标附近已有图形的特征点上，或者将光标约束到特定的直线上。

首先通过作图实例，了解在智能拾取环境下，作

图的操作过程和特点。

例:作直线CD，从直线BC的端点C，到直线AB的中点D，见图3-67。

(a) (b)

图3-67从一条直线的端点到另一条直线的中点作直线

（1）单击图标 ，将光标逐渐靠近直线BC的端点C，若出现符号“û”，表示要输入的点将与端点C重合，单击鼠标左键，端点C的坐标即作为新直线的起点；

（2）将光标移至AB直线上，直线AB呈红色显示，表示该直线为参考直线，同时出现符号“”，表示要输入的点将在该直线上，此时若单击鼠标左键，AB直线上距光标最近的点将作为新直线的终点；（3）将光标移至AB直线的中点附近，若出现符号“û”，表示要输入的点将与该直线的中点重合，单击鼠标左键，AB直线的中点即作为新直线的终点，直线CD既为所求。

2. 打开或关闭智能拾取状态进入Drafting模块，默认的状态为打开智能拾取的状态，只是在按住Shift键操作时，才暂时关闭智能拾取状态。

3．约束光标的特征点和特殊方向只有用光标确定点的位置时，才可能产生约束光

标的现象。当前约束光标的图形对象称为参考对象。参考对象呈红色显示。

（1）约束光标的特征点可以约束光标的特征点有：① 独立的点； ② 线段的端点； ③ 直线的中点；④ 圆、圆弧和椭圆的中心。

符号“û”表示光标与所在特征点重合。

（2）约束光标的特殊直线

当光标与坐标原点或图形对象处于特定位置时，

就产生了约束光标的方向。能够约束光标的直线有：

① 过坐标原点、独立的点、线段的端点、圆、圆

弧和椭圆中心的水平线或铅垂线；② 直线的平行

线；③ 直线或曲线的法线；④ 圆和圆弧的切线；

⑤所有直线和曲线（包括延长线）本身。

除了显示符号“”，表示光标在参考线上之外，还可能在当前图形对象与参考图形对象之间标注符号“”（垂直）、“”（平行）、“”（相切）或辅助作图线。

4. 智能拾取的操作方法（1）用光标接近特征点和特殊方向用光标逐渐靠近图形对象上的特征点或特殊方向，若出现符号“û”，表示光标已经与特征点重合，若出现特殊方向的辅助作图线或“”等符号，）、表示光标已经处在特殊方向上，此时单击鼠标左键即可。例如在例3-1中，确定直线CD的起点C的方法。（2）用光标在参考对象上接近特征点

首先用光标选择参考对象，参考对象呈红色显示，然后用光标沿参考对象靠近特征点或特殊方向。当出现符号“û”时，单击鼠标左键即可。例如在例3-1中，确定直线CD的终点D，在例3-2中确定切线的方法。（3）通过上下文相关菜单选取约束的种类首先用光标选择参考对象，然后单击鼠标右键，在随后弹出的上下文相关菜单上选取约束的种类即可。

5．智能拾取的上下文相关菜单智能拾取的上下文相关菜单的内容与当前进行的操作和图形对象的种类相关。例如图3-69（a）所示为确定直线起点时光标移近一条直线的上下文相关菜单；图3-69（b）所示为确定直线起点时光标移近一个圆弧的上下文相关菜单。图3-70（a）所示为确定直线终点时光标移近一条直线的上下文相关菜单；图3-70（b）所示为确定直线终点时光标移近一个圆弧的上下文相关菜单。

(a) (b) 图3-69确定直线起点时直线和圆弧的上下文相关菜单

(a) (b) 图3-70 确定直线终点时直线和圆弧的上下文相关菜单

6. 利用智能拾取的上下文相关菜单项约束光标到特征点或特殊方向

利用智能拾取的上下文相关菜单，可以快速地选

择所需的特征点或特殊方向。例如拾取直线的中

点，如果不借助于智能拾取的上下文相关菜单，光

标不但要移近所参考的直线，而且必须移近直线的

中点，当出现符号“û”时，单击鼠标左键，才能拾取到直线的中点。如果利用智能拾取的上下文相关

菜单，只需将光标移近所参考的直线，单击鼠标右

键，在随后弹出的上下文相关菜单中选择

“Midpoint”，即可拾取到直线的中点。

例：作直线连接椭圆的中心和样条曲线的一个端点，见图3-71。

(a) (b)

图3-71连接椭圆中心和样条曲线一个端点的直线

（1）单击图标 ，将光标移至椭圆，椭圆呈红色显示，单击鼠标右键，弹出椭圆的上下文相关菜单，选择“Concentric（重合）”，椭圆的中心即为新直线的起点，见图3-71(a)；

（2）将光标移至样条曲线，样条曲线呈红色显示，单击鼠标右键，弹出样条曲线的的上下文相关菜单，选择“Nearest End Point（最近的一个端点）”，与光标最近的样条曲线的一个端点即为新直线的终点，见图3-71(b )。

6. 设置智能拾取的种类选择下拉菜单【Sketch tools】→【Options…】，即

可显示【Options】对话框，单击该对话框结构树的Sketcher项，即可显示图3-64所示含有Sketcher选项卡的Options对话框。图3-72所示为Sketcher选项卡的有关几何约束、尺寸约束和智能拾取部分。

图3-74有关几何约束、尺寸约束和智能拾取部分

图3-75设置智能拾取种类的对话框

该对话框有4个切换开关。（1）Support lines and circles切换开关若打开该切换开关，可以将光标约束到坐标原点、独立的点、线段的端点、圆（圆弧和椭圆）的中心和所有直线和曲线（包括延长线）上。

（2）Alignment切换开关若打开该切换开关，可以将光标约束到过坐标原点、独立的点、线段的端点、圆（圆弧和椭圆）的中心的水平线或铅垂线上。

（3）Parallelism,perpendicularty and tangency切换开关若打开该切换开关，可以将光标约束到直线的平行线、直线或曲线的法线和圆（圆弧）的切线方向上。

（4）Horizontal and vertical切换开关若打开该切换开关，可以约束光标方便地绘制水平线或

铅垂方向的直线。

3.5.3建立辅助作图线确定绘制的图形元素是否作为结构线

结构线的特点是，它的线型为虚线，不能作为创建三维形体

的截面轮廓线，离开草图设计环境或者再次进入草图设计

环境，将自动消失。但是，结构线具有与普通线同样的各

种约束功能，也可以与普通线相互转换。在结构线的参照

下，可以快速、准确地绘制图形，因此，它们是很好的辅

助作图线。

单击 图3-64所示【Toole】工具栏的图标 ，若该图标橙

色显示，所绘制的图形即为结构线；再次单击图标 ，所

绘制的图形即为普通线。

将光标移至普通线或结构线的图形对象，双击鼠标左键，弹出图3-65所示的含有“Constrctionelement”切换开关的对话框，通过该对话框的“Constrction element”切换开关，可以实现普通线或结构线的相互转换。

图3-76含有“Constrction element”切换开关的对话框

3.5.4几何约束几何约束的作用是约束图形元素本身的位置或图形元素之间的相

对位置。当图形元素被约束时，在其附近将显示表3-1所示的专用符号。被约束的图形元素在改变它的约束之前，将始终保持它的现有的状态。

1. 几何约束的种类

几何约束的种类与图形元素的种类和数量有关，见表3-1。

2. 自动建立几何约束自动建立几何约束的必要条件是必须在智能拾

取的环境下。在智能拾取状态下，单击图3-64所示【Sketch tools】工具栏的图标 ，若该图标橙

色显示，即可进入几何约束状态；再次单击图标 ，即将退出几何约束状态。打开图3-74所示“Creates the geometrical constraints”切换开关，同样可进入几何约束状态。

3 设置默认的几何约束的种类

几何约束的种类与智能拾取的种类密切相关。打开图3-75所示设置智能拾取种类的对话框，进行以下操作：

（1）Parallelism,perpendicularty and tangency切换开关若打开该切换开关，可以建立两条直线之间的平行或垂

直的几何约束以及直线和圆或圆弧相切的几何约束。

（2）Horizontal and vertical切换开关若打开该切换开关，可以建立直线的水平方向或铅垂方

向的几何约束。

例如，设置以上两个切换开关的状态为打开，通过 图标进入几何约束状态，所绘制的图形见图3-77。

图3-77进入几何约束状态时绘制的图形

4.添加、解除或改变几何约束

若图标 呈橙色显示，通过图标 ，可以约束图形对象的几何位置，同时添加、解除或改变图形对象几何约束的类型，若图标 呈蓝色显示，通过图标，可以按几何约束条件改变图形对象的几何位置，但并不对图形对象施加几何约束。

其操作步骤是：单击图标，使其呈橙色显示，选取待添加或改变几何约束的图形对象，例如选取一条直线，单击图标，弹出图3-78所示【Constraint Definition】对话框。该对话框有17个确定几何约束和尺寸约束的切换开关，所选图形对象的种类和数量决定了该对话框可定义约束的种类和数量。本例选取了一条直线，可供操作的只

有“Fix（固定）”、“Horizontal（水平）”和“Vertical（铅垂）”3个确定几何约束的切换开关和一个确定“长度”的尺寸约束的切换开关。打开“Fix” 切换开关，在被选直线处标注了固定符号，并且固定了该直线的位置，见图3-79（a）。

图3-78 【Constraint Definition】对话框

如果按住Ctrl键依次选取图3-79（b）所示的左、右直线和中间的轴线，打开【Constraint Definition】对话框的切换开关“Symmetry”，两直线调整为与轴线对称，并建立了两条直线的对称约束。

(a) (b)

图3-79定义几何约束后的图形

选取具有几何约束关系的图形对象，例如选取图3-79(a)所示的直线，单击图标，弹出图3-78所示定义约束的对话框。关闭“Fix”切换开关，单击“OK”按钮，符号“”消失，即可解除该直线的“固定”约束。如果关闭“Fix”切换开关的同时打开“Horizontal”切换开关，直线将改变为水平方向，并标注符号“H”。如果只是解除图形对象的几何约束，只要删除几何约束

符号即可。

3.5.5尺寸约束

尺寸约束的作用是用数值与图形对象的大小或与图形对象之间的相对位置建立约束关系。尺寸约束以尺寸标注的形式标注在相应的图形对象上。被尺寸约束的图形对象只能通过改变尺寸数值来改变它的大小，也就是尺寸驱动。进入零件设计（Part Design）模块后，将不再显示标注的尺寸或几何约束符号。

1.自动建立尺寸约束

若该图标为打开状态（橙色显示），将自动标注键入到【Sketch tools】工具栏的参数域的尺寸。

例如，单击图标 ，输入矩形的第一个角点，Tools工具栏的显示为图3-80所示的状态，在“Width”编辑框键入100，在“Height”编辑框键入50，即可生成图3-81所示的带

有宽度和高度尺寸标注的矩形。

图3-80绘制矩形时的工具栏

图3-81带有宽度和高度尺寸的矩形

2.交互方式建立尺寸约束

单击 图标，选取待标注的对象（或者先选取待标注的对象，再单击该图标），确定尺寸线的位置，即可实现尺寸标注。

（1）标注直线的长度

单击图标 ，选取待标注的直线，确定尺寸线的位置，结果见图3-82(a)。

（2）标注圆的直径

单击图标 ，选取待标注的圆，确定尺寸线的位置，结果见图3-82(b)。

（3）标注圆弧的半径

单击图标 ，选取待标注的圆弧，确定尺寸线的位置，结果见图3-82(c)。

（4）标注角度

单击图标 ，选取形成角度的两条直线，确定尺寸线的位置，结果见图3-82(d)。

(a) (b) (c) (d)

图3-82标注尺寸

以上4种尺寸通过图标，在图3-78所示定义几何约束和尺寸约束的对话框分别打开“Length”、“Radius/Dimeter”和“Angle”切换开关，也可以添加尺寸标注，但不能自己确定尺寸线的位置。

3. 尺寸约束的上下文相关菜单

在交互方式确定尺寸线位置时，单击鼠标右键，即可弹

出尺寸约束的上下文相关菜单。该菜单的内容与被标注的

对象有关，图3-83所示依次为标注直线、圆和角度的上下

文相关菜单。

图3-83标注直线、圆和角度时的上下文相关菜单

尺寸约束的上下文相关菜单中，各菜单项的作用如下：

（1）Reference参考值，尺寸数值用括号括起，不起驱动作用，用光标拖动被标注对象时，该值随之改变。

（2）Driving尺寸数值不用括号括，起驱动作用。该项与Reference相互切换。

（3） Horizontal Measure Direction水平方向测量被标注对象，尺寸线为水平方向。

（3）Vertical Measure Direction垂直方向测量被标注对象，尺寸线为垂直方向。

（4）Radius以半径方式标注圆或圆弧。

（5）Dimeter以直径方式标注圆或圆弧。

（6）Distance被标注对象为两直线时，选此项由标注角度改为标注距离，同时改变两直线为平行状态。

（7）Angle 被标注对象为两平行直线时，选此项由标注距离角度改为标注角度。

（8）Position Dimension确定尺寸线的位置。

（9）Coincidence 不标注尺寸数值，改为重合约束。

（10）Concentricity不标注尺寸数值，改为同心约束。

（11）Fix不标注尺寸数值，改为固定约束。

（12）Horizontal不标注尺寸数值，改为水平约束。

（13）Midpoint不标注尺寸数值，改为居中约束。

（14）Parallelism 不标注尺寸数值，改为平行约束。

（15）Perpendicular 不标注尺寸数值，改为垂直约束。

（16）Tangency不标注尺寸数值，改为相切约束。

（17）Vertical不标注尺寸数值，改为垂直约束。

（18）Allow symmetry line 选取两个同类的待标注对象后，单击鼠标右

键，在上下文菜单上选择该项，选取作为对称轴的直线，形成对称约束。

4．修改尺寸约束的值

双击尺寸（尺寸线、尺寸界线或尺寸数值），例如双击一个圆的尺寸，将弹出图 3-84所示【Constraint Definition】该圆的约束定义对话框。

图3-84【 Constraint Definition】对话框

在该对话框的“Diameter”编辑框键入新的数值，将改变该圆的大小；从“Dimension”下拉列表可以选择按直径还是按半径的方式标注；若打开“reference”切换开关，尺寸数值用括号括起，不再约束被标注对象；单击“More>>”按钮，可以了解更多的信息；单击“OK”按钮，完成尺寸约束的修改。

3.5.6 接触约束

单击图标 ，选取两个图形元素，第二个被选对象移至与第一个被选对象接触。被选对象的种类不同，接触的含义也不同。

（1）重合

若选取的两个图形元素中有一个是点，或两个都是直线，第二个被选对象移至与第一个被选对象重合，见图3-85(a)。（2）同心

若选取的两个图形元素是圆或圆弧，第二个被选对象移至与第一个被选对象同心，见图3-82(b)。

（3）相切

若选取的两个图形元素不全是圆或圆弧，或者不全是直线，第二个被选对象移至与第一个被选对象（包括延长线）相切，见图3-85(c)、（d）、（e）。在图3-85 中，第一行为接触约束前的两个图形元素，其

中左上为第一个被选取的图形元素。

(a)重合 (b)同心 (c)相切 (d)相切 (e)相切

图3-85 接触约束

3.5.7自动约束

图标 的功能是为同时选取的多个图形元素自动添加几何和尺寸约束。

（ a） （b） （c）图3-86自动添加几何和尺寸约束

选取图3-86（a）所示图形，单击图标，弹出图3-87所示“Auto Contraint”对话框。该对话框各域的作用如下：

图3-87Auto Contraint对话框

1．“Elements to be constrained”域该域显示了已选取图形元素的数量。该例选

取了13条直线、1个圆和16个点。单击“OK”按钮，即可完成该图形的自动约束，见图3-86（b）。图3-86（c）是用鼠标调整尺寸位置之后的结果。

2．“Reference elements”域该域用于确定尺寸约束的基准。

3．“Constraint Mode”域该域用于确定尺寸约束的模式，有“Chaind（链式）”和

“Stacked（基线式）”两种模式。图3-88（a）是在没有选择基准情况下的自动约束；图3-88（b ）是在以最左和最底直线为基准并选择Stacked模式情况下的自动约束。

(a) (b)

图3-88 Chaind和Stacked模式的自动约束

4．“Symmetry line”域该域用于确定对称图形的对称轴。图3-89所示图形是选择了水平和垂直的轴线作为对称轴并选择Stacked模式情况下的自动约束。

图3-89选择了对称轴时的自动约束

3.5.8 可动的约束

1．可动约束的作用

对于一个约束完备的图形，改变其中一个约束

的值，相关联的其他图形元素会随之作相应的改变。

利用可动的约束可以检验机构的约束是否完备，自

身是否会产生干涉，是否与其他部件产生干涉。

图3-90是一个曲柄滑块的原理图。曲柄（尺寸

60）绕轴（原点）旋转，带动连杆（尺寸120），

连杆的另一端为滑块（一个点），滑块在导轨（水

平线）上滑动。如果将曲柄与水平线的角度约束

（45）定义为可动约束，其变化范围设置为0～

360，即可检验该机构的运动情况。

图3-902．操作说明（1）单击图标 ，打开几何约束状态，绘制图3-90所示3条直线。

（2）单击图标 ，标注图3-90所示3个尺寸。如果制图前没有打开几何约束状态，单击 图标，添加曲柄轴（原点）

为固定、导轨为水平的几何约束。尺寸数值），例如双击

一 个 圆 的 尺 寸 ， 将 弹 出 图 3-84 所 示 【Constraint

Definition】该圆的约束定义对话框。

（3）单击图标 ，选取角度尺寸45，随之弹出图3-91所示可动约束对话框。

图3-91 Animate Constraint对话框

（4）可动约束对话框各控件的作用

① Parameters栏

First value域：输入所选约束的第一个数值；Last value域：输入所选约束的最后一个数值； Number of steps域：输入从First value到Last value期间的步数。假定以上3个域依次输入0、360和10，将依次显示曲柄转角为0°、36°、72°、…、360°时整个机构的状态。

② Actions栏按钮 ：所选约束的数值从Last value到First value变化。本例为顺时针旋转；按钮： 暂停；按钮：

停止；按钮： 所选约束的数值从First value到Last value变化。本例为逆时针旋转；③ Options栏按钮： 按指定方向运动一次；按钮： 往返运动

一次；按钮： 连续往返运动，直至单击按钮 ；

按钮： 按指定方向连续运动，直至单击按钮 。

④ Hide constraints切换开关若打开该切换开关，隐藏几何约束和尺寸约束。

3.5.9 举例[例3-1]绘制图3-92所示燕尾槽轮廓图。

图3-92燕尾槽轮廓图（1）设置作图环境

通过【Sketch tools】栏的图标 、 和 ，打

开栅格捕捉、几何约束和尺寸约束。

2）绘制轮廓图单击图标 ，绘制轮廓线。单击图标 ，绘制

轴线。图形的大小任意，见图3-93。

图3-93初步的燕尾轮槽廓图

（3）添加或删除几何约束

选取轴线，单击图标 ，在随后弹出的

“Contrainit Definition”对话框上打开“Fix”切换开

关，设置轴线为固定状态。同样的方法，依次选取

左、右竖直线和轴线，设置左、右竖直线相对于轴

线为对称状态；依次选取左上、右上水平线和轴

线，设置两水平线相对于轴线为对称状态。如果两

斜线已存在着垂直约束，选取两斜线，单击图标，

删除它们之间的垂直约束。

（4）添加尺寸约束

单击图标 ，选取底部水平线，标注该线的

长度（不关心尺寸数值）。同样方法标注其余尺

寸，结果见图3-94。

图3-94添加约束的燕尾槽轮廓图

（5）尺寸驱动图形的实际大小

单击待修改的尺寸，例如尺寸120，在随后弹出的图3-95所示对话框的“Value”域键入新的尺寸数值，例如150，单击“OK”按钮，该尺寸连同被标注的对象修改完毕。

图3-95 Contraint Definition对话框

同样的方法修改其余尺寸及其被标注的对象，

见图3-96所示。

图3-96修改后的燕尾槽轮廓图

例3-2绘制图3-97所示端盖的轮廓图。

图3-97端盖的轮廓图

（1）设置作图环境通过【Sketch tools】栏的图标 和 ，打开几何约

束和尺寸约束。

（2）绘制部分图形单击图标 ，绘制轴线，通过图标 ，绘制4个圆，单击图标 ，直线的起点不必准确

（也不易准确），终点利用智

能拾取功能确定在大圆的切点。

同样的方法绘制另一条直线。

图形的大小任意，见图3-98。

图3-98多半个端盖的轮廓草图

（3）添加几何约束

单击按钮 ，选取左边大圆，选取上边直线，

所选直线与圆相切。同样的方法作下面的直线与圆

相切，见图3-99。

图3-99直线与两个圆相切

（4）镜像部分图形

选取左边两个圆和直线，单击图标 ，选取轴

线，既生成了对称的图形，也得到了相应图形之间

的对称约束，见图3-100。

图3-100端盖的轮廓草图

（5）快速修剪图形

单击图标 ，用光标确定剪去的线段，重复这

一过程，结果见图3-101。

图3-101修剪后的端盖轮廓草图

（6）添加尺寸约束单击图标 ，依次选取左、右两圆的圆心，确定尺寸

线的位置，标注了两圆的中心距。标注圆或圆弧的尺寸，

利用圆或圆弧的上下文相关菜单确定按直径还是半径的标注方式，确定尺寸线的位置，结果见图3-102。

图3-102标注尺寸的端盖轮廓草图

（7）尺寸驱动图形的实际大小单击待修改的尺寸，利用随后弹出的图3-95

所示的对话框，修改尺寸连同被标注的对象，结果

见图3-97。

图3-97

习 题

3.1填空（1）通过【Sketch tools】工具栏的图标 ，＿＿＿切换

栅格显示的状态，＿＿＿切换栅格约束的状态。

A.可以，可以 B.可以，不能 C.不能，可以 D.不能，不能

（2）图标 的功能是＿＿＿几何约束，图标 的功能是

＿＿＿几何约束的类型。

A.定义，建立 B.建立，定义（3）通过图标 ＿＿＿建立结构线，＿＿＿实现结构线和

普通线之间的转换。

A.可以，可以 B.可以，不能 C.不能，可以 D.不能，不能

3.2 绘制图3-103所示图形。

图3-103

3.3 绘制图3-104所示图形。

图3-104

3.4 绘制图3-105所示圆螺母的轮廓。

图3-105

3.5绘制图3-104所示花键轴的断面轮廓。

图3-104

3.6绘制图3-105所示活塞的外轮廓。

图3-105

3.7图3-106所示为一个四连杆机构。连杆（尺寸140）

的位置是固定的，将角度56°作为可动约束，分析连杆（尺寸35）是否可以旋转一周。

图3-106

第4章 零件的三维建模

4.1 概述4.2 基于草图建立特征4.3 特征编辑4.4 形体的变换4.5 形体与曲面有关的操作4.6 形体的逻辑运算4.7 添加材质4.8 三维建模实例习题

4.1 概述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，是真实而唯

一的三维实体。CATIA侧重第二种模式。第三章介绍了在草图设计设计模块创建轮廓线的方法，

本章介绍如何利用草图设计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。

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。

图4-1建立新文件对话框

（3）从Workbench工作台上选择Part Design图标，即可进入零件三维建模模块。

图４-2从Workbench工作台进入零件设计模块

4.2 基于草图建立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。

4.2.1 拉伸该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）而形成的形体，它是最常用的一个命令，也是最基本的生成形体的方法。

在草图设计模块绘制了闭合的平面曲线，例如图4-3所示的白色曲线，单击该图标，弹出图4-4所示拉伸定义对话框。

图4-3拉伸形体 图4-4局部的拉伸定义对话框

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，将弹出图4-5所示的完整的拉伸定义对话框。单击图4-5所示对话框的“<<Less”按钮，该对话框将返回图4-4所示局部的拉伸定义对话框的式样。“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

该对话框各项含义如下：

（1）First Limit栏第一拉伸界限，其类型type包括Dimension、Up to next、Up

to last、Up to plane和Up to surface，详细的解释请参照

图４-8有关孔深的选项。光标放在绿色LIM1或LIM2字符上时，出现绿色箭头，按鼠标左键拖动鼠标，可以改变两界限大小。

（2）Second Limit栏第二拉伸界限，它的正方向和第一拉伸界限相反，其余含义同First Limit。（3）Profile栏轮廓线、闭合曲线，可以是sketch，也可以是平面曲线，是在草图绘制模块建立的，详见第3章草图设计。若单击该栏的按钮 ，将进入创建该闭合曲线时的工作环境。

（4）Mirrored extent切换开关若该切换开关为开，Second Limit 等于First Limit，形体以草图平面为对称。

（5）Reverse Direction按钮单击该按钮，改变拉伸方向为当前相反的方向。单击代表拉伸方向的箭头，也可以改变拉伸方向。

4.2.2 挖槽该功能是挖槽（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，见图4-6。其对话框与拉伸对话框相同，输入参数参见拉伸对话框。

图4-6 挖槽及其对话框

4.2.3 打孔该功能是打圆孔或螺纹孔。单击该图标，弹出所示图4-7

所示圆孔定义对话框。该对话框分为Extension、Type和Thread Definition三个选项卡。

图4-7圆孔定义对话框

1. Extension选项卡（见图4-7）（1）Blind：盲孔，选此项时Depth为可用状态。该下拉列表中的Dimension、

Up to Next、Up to Last、Up to Plane和Up to Surface的含义见图４-8。（2）Diameter：孔直径；（3）Depth：在界限为Blind时需要输入此项，为孔的深度；（4）Axis：孔的轴线方向，Reverse改变成相反方向；（5）Positioning Sketch：进入草图设计，确定孔心位置；（6）Bottom：孔底部形状，包括Flat平底和V-Bottom锥底两种；（7）Angle：底锥角度。

图４-8有关孔深的选项

2. Type选项卡（见图4-9）通过该选项卡可确定各种式样孔的参数，例如图4-10所示的简单孔、锥孔、沉孔、和埋头孔等。

图4-9 （a）Type选项卡

图4-9 （b）孔的式样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，见图

4-10。

图 4-10

4. 预定义孔的位置选择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，见图4-11。

图４-11 预定义孔中心位置

4.2.4 旋转体该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。

平面曲线和轴线是在草图设计模块绘制的。绘制轴线的图标为 。如果

非闭合曲线的首、尾两点在轴线或轴线的延长线上，也能生成旋转形体。注意曲线不能自相交或与轴线相交。

单击图标 ，弹出图4-12所示定义轴的对话框。

图４-12

该对话框各项含义如下：

（1）Limits栏

包括两个旋转角度，其旋转方向是相反的，用来确定旋转的界

限；

（2）Profile栏

被旋转的轮廓曲线，在草图设计模块创建，若单击图标 ，

可进入草图设计模块。

（3）Axis栏

选择的旋转轴线。

4.2.5 旋转槽该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，见图4-13。其操作过程、参数的含义与 相同。

图4-13 旋转槽的定义及其对话框

4.2.6 肋该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。如果中心曲线是三维曲线，那么它必须切线连续，如果中心曲线是平面曲线，则无需切线连续，如果中心曲线是闭合三维曲线，那么轮廓线必须是闭合的。单击图标 ，弹出图4-14所示定义肋的对话框。

图4-14定义肋的对话框

该对话框Profile control项有以下三种选择：

（1）Keep angle：轮廓线所在平面和中心线切线方向的夹角保持不变，见图4-15（a）。（2）Pulling direction：轮廓线方向始终保持与指定的方向不变。通过Selection项选择一条直线，即可确定指定的方向，见图4-15（b）。（3）Reference surface：轮廓线平面的法线方向始终和指定的参考曲面夹角大小保持不变。通过Selection项选择一个表面即可，见图4-15（c）。

（a） （b） （c）图4-15 控制扫描过程中轮廓线的方向

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

图4-16 Slot狭槽

4.2.8 加强筋该功能是在已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，弹出图4-17所示定义加强筋的对话框。

图4-17 加强筋及其对话框

该对话框的说明如下：

（1）Thickness栏编辑框内输入加强筋厚度；若切换开关Mirrored extent 为 开 ， 将 双 向 拉 伸 ；若单 击 Reverse direction按钮，将改变拉伸为当前的反方向。（2）Depth栏若单击Reverse direction按钮，将在指定的轮廓线的另一侧形成加强筋的截面。

（3）Profile栏确定加强筋的轮廓线。

4.2.9 放样该功能是放样（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，见图4-18。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。

图4-18放样

单击图标 ，弹出图4-19所示放样定义对话框。

图4-19放样定义对话框该对话框上部的列表框按选择顺序记录了一组截面曲线。下部有Guides、Spine、Coupling和Relimitation四个选项卡。

（1）Guides选项卡：输入各截面曲线的导线。（2）Spine选项卡：输入所选的脊线，默认的脊线是自动计算的。

（3）Coupling选项卡：控制截面曲线的偶合，有以下四种情况：

Ratio：截面通过曲线坐标偶合。Tangency：截面通过曲线的切线不连续点偶合，如果各个截面的切线不连续点的数量不等，则截面不能偶合，必须通过手工修改不连续点使之相同，才能偶合。

Tangency then curvature：截面通过曲线的曲率不连续点偶合，如果各个截面的曲率不连续点的数量不等，则截面不能偶合，必须通过手工修改不连续点使之相同，才能偶合。

Vertices：截面通过曲线的顶点偶合，如果各个截面的顶点的数量不等，则截面不能偶合，必须通过手工修改顶点使之相同，才能偶合。

截面线上的箭头表示截面线的方向，必须一致；各个截面线上的Closing Point所在位置必须一致，否则放样结果会产生扭曲。

（4）Relimitation选项卡：控制放样的起始界限，见图4-20。当该选项卡的切换开关为打开状态时，放样的起始界限为起始截面；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起始界限，否则按照选择的第一条导线的端点确定起始界限；若脊线和导线均未指定时按照起始截面线确定放样的起始界限。

图4-20 确定放样界限

4.2.10 减去放样该功能是从已有形体上去掉放样形体，与放样结果相反，

见图4-21。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4-21 减去放样

4.3 特征编辑4.3.1 倒圆角该功能是倒圆角。单击该图标，弹出图4-22所示定义倒圆角的对话框。

图4-22定义倒圆角的对话框该对话框各项的含义如下：

（1）Radius编辑框：输入圆角半径。

（2）Object(s) to filet：输入倒圆角的对象，可选择多个棱边或面，若选择了面，面的边界处将产生

圆角。

（3）Propagation：棱边的连续性，有Minimal和Tangency两种选择。若选择了Minima，将不考虑与被选棱边的邻接边，即只倒被选棱边的圆角；若

选择了Tangency，如果被选棱边的邻接边与其相切邻接，也将被倒圆角。

（4）Edge(s) to keep ：保留倒圆角的棱边，见图4-23（a）。

（5）Limiting element选择倒角的界限，见图4-23（b）。

（6）Trim ribbons 按钮用于两棱边的倒角面相互交叉时，使倒角面互相剪切，如果不选此项，则倒角面不剪切，见图4-23（c）。

（a） （b） （c）图4-23 倒圆角

4.3.2 变半径倒圆角该功能是在同一棱边上倒出半径为变化的圆角。单击该图

标，弹出图4-24所示对话框。

图4-24 变半径倒圆角 Variable Edge Fillet及其对话框该对话框中Radius 、Propagation 、Trim ribbons 、Edge(s)

Edge(s) to keep和Limiting element各项与前面倒固定半径圆角的含义相同。其余各项的含义如下：

（1）Edges(s) to filet：输入倒圆角的棱边。选中一条棱边时，棱边的两端显示了两个点和默认的半径值。

（2）Points：用来选取设置圆角半径的位置。首先单击该输入框，然后在被选棱边上单击某处，在被单击某处显示了一个点和默认的半径值。双击半径值，弹出图4-25所示参数定义对话框。通过该对话框可以修改半径的数值。

图4-25参数定义对话框

（2）Viriation ：控制半径变化的规律，有Linear和Cubic两种选择，Linear选项使圆角角半径呈线性变化，见图4-26（a），Cubic选项使圆角角半径呈立方曲线变化，见图4-26（b）。

（a） （b）

图4-26线性变化和立方曲线变化的圆角

4.3.3 生成面-面圆角该功能是生成面-面圆角。单击该图标，弹出图4-27所示

面-面圆角定义对话框。输入圆角半径，选择邻接的两个面，单击OK按钮即可。

图4-27圆角定义对话框

4.3.4 生成与三面相切的圆角该功能是生成与三面相切的圆角。单击该图标，弹出图4-

28所示定义与三面相切圆角的对话框。单击Faces to fillet域，选择两个面，例如，选择图4-29（a）所示形体的前后面，单击Face to remove域，选择移去的面，例如，选择图4-29（b）所示形体的顶面，单击OK按，结果见图4-29（c）。

图4-28定义与三面相切圆角的对话框

(a) (b) (c)图4-29生成与三面相切的圆角

4.3.5 切角该功能是切角。单击该图标，弹出图4-30所示定义切角的对话框。

图4-30定义切角的对话框该对话框各项的含义如下：

（ 1）Mode编辑框：切角的模式，有 Length1/Angle和Length1/ Length2两种模式。若选择了Length1/Angle模式，

该对话框出现了Length和Angle编辑框；若选择了Length1/ Length2模式，该对话框出现了Length1和Length2编辑框。（2）Length1：输入切角的长度1。（3）Angle：输入切角的角度。（4）Length2：输入切角的长度2。（5）Reverse切换开关：若该开关为打开状态，Length1和

Length2的互换。其余各项的含义同倒圆角。

图4-31（b）所示为Length1=8、Angle=45°时形体切角后的结果。

（a） （b）图4-31 形体切角

4.3.6 拔模该功能是拔模。为了便于从模具中取出铸造类的零件，一切零件的侧壁需有一定斜度，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

图4-32所示定义拔模斜度的对话框。

图4-32定义拔模斜度的对话框

该对话框各项的含义如下：

（1）Draft Type：拔模类型，左边按钮是简单拔模，右边按钮是变角度拔模。

（2）Angle：拔模角度，即拔模后拔模面与拔模方向的夹角。（3）Face（s） to draft：选择拔模（改变斜度）的表面，拔模面呈深红色显示。

（4）Selection by neutral face：若打开此切换开关，通过中性面选择拔模的表面。

（5）Neutral Element：中性面，即拔模过程中不变化的实体轮廓曲线，中性面呈蓝色显示，见图4-33形体中间的轮廓线。确定了中性面，也就确定了拔模方向。该栏的Propagation选项控制拔模面的选择，若选择了None，将逐一个面地选择；若选择了Smooth，在中性曲线上与选择曲面相切连续的所有曲面全被选中。

（6）Pulling direction：拔模方向，通常CATIA 给出一个默认的拔模方向，见图4-33（a）的箭头。当选择中性面之后，拔模方向垂直于中性面。

（7）Parting element：分离面，分离面可以是平面，曲面或者是实体表面，拔模面被分离面分成两部分，分别拔模。该栏有以下三个切换开关：

（8）Parting=Neutral切换开关：若该切换开关为打开状态，分离面和中性面是同一个面，见图4-33（b），此时切换开关Draft both sides为可用状态。

（a） （b） （c）图4-33 拔模 Draft 对话框及其选项

（9）Draft both sides 切换开关：若该切换开关为打开状态，拔模成中间大两端小的形状，见图4-33（c）。（10）Define Parting element切换开关：当Parting=Neutral切换开关为关闭状态时，打开该切换开关，可以选择一个分离面。

图4-34（a）是拔模前的形体，该形体的拔模角度为6°、底面为中性面、侧面为拔模表面，拔模之后的结果见图4-34（b）。

图4-34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，见图4-35。

图4-35变角度拔模状态的对话框

比较这两个对话框，区别在后者用“Points”编辑框替换了“Selection by neutral face” 编辑框。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，与这两种面临界的

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编辑框，再单击棱边，例如图4-36所示棱边的中点，棱边的点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4-36 变半径拔模 Draft

4.3.7 抽壳该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，弹出图4-37所示抽壳定义对话框。

图4-37抽壳定义对话框该对话框各项的含义如下：

（1）Default inside thickness：从形体表面向内保留的默认厚度，例如输入10。（2）Default outside thickness：从形体表面向外增加的默认厚度，例如输入0。

（3）Faces to remove：选择要去掉的表面，呈深红色显示，默认的厚度显示在该面上，例如选择图4-38（a）所示形体的顶面。

（4）Other thickness faces：确定非默认厚度的表面，呈蓝色显示，并出现该面的厚度值，双击厚度值可以改变该面的厚度。例如，选择图4-38（a）所示形体的右前面，并将厚度值改为2。单击OK按钮，即可得到图4-38（b）所示形体。

（a） （b）图4-38形体抽壳

4.3.8 改变厚度该功能是增加或减少指定形体表面的厚度。单击该图

标，弹出图4-39所示厚度定义对话框。

图4-39厚度定义对话框

该对话框各项的含义如下：

（1）Default thickness：输入默认的厚度值，正数表示增加的厚度，负数表示减少的厚度，例如输入5。（2）Default thickness faces： 选择改变默认厚度的形体表面，该表面呈红色显示，例如选择图4-40（a）所示圆柱的顶面。

（3）Other thickness faces：选择改变非默认厚度的形体表面，该表面呈蓝色显示。例如选择图4-40（a）所示底板顶面。双击初始值厚度，将其改为-2。单击OK按钮，即可得到图4-40（b）所示形体。

（a） （b）图4-40 抽壳Shell对话框及结果

4.3.9 内外螺纹该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旋线，而是在二维视图上

采用了螺纹的规定画法。

单击该图标，弹出图4-41所示内外螺纹定义对话框。

图4-41所示内外螺纹定义对话框

该对话框各项的含义如下：

（1）Lateral Face：圆柱外表面或圆孔内表面，例如选择图4-42所示圆柱的外表面。（2）Limit Face：螺纹的起始界限，必须是一个平面，例如选择图4-42所示圆柱的顶面。（3）Reverse Direction按钮：改变螺纹轴线为当前相反的方向。（4）Type：螺纹的类型，其中Metric Thin Pitch为公制细牙螺纹、Metric Thick Pitch为公制粗牙螺纹、No Standatd为非标准螺纹，例如选择Metric Thin Pitch。（5）Thread Diameter：螺纹的大径。（6）Support Diameter：圆柱或圆孔的直径。（7）Thread Depth：螺纹的深（高、长）度。（8）Support height：圆柱或圆孔的高（深、长）度。

（9）Pitch ：螺距。（10）Right Thread：右旋螺纹。（11）Left Thread：左旋螺纹。单击OK按钮，结果见图4-42。

图4-42 生成螺纹

4.3.10 拉伸/拔模/倒圆角组合该功能集成了拉伸、拔模和倒圆角。

操作步骤如下：

（1）选择草图设计模块绘制的曲线，见图4-44（a），单击图标 ，弹出图4-43所示对话框。

（2）在First Limit栏的Length框输入拉伸该曲线的值，该项

是必选的。

（3）单击Second Limit栏的Limit 框，选择图4-44（a）形体的顶面，该项是必选的。 图4-43

（4）Draft（拔模）和Fillets（倒圆角）是可选项，如不做拔模或倒角，不要打开该栏的切换开关。

（5）如果打开了Draft栏的切换开关，需要输入拔模角度和选择中性面。中性面为First Limit 和Second Limit两者之一。

（6）如果打开了Fillets栏的切换开关，需要按照棱边的位置输入圆角半径。棱边的位置分为Lateral（侧边）、First Limit（顶边）和Second Limit（底边）。

（7）OK按钮即可，结果见图4-43（b）。

（a） （b）图4-44 生成拉伸、拔模和倒圆角组合特征

4.3.11 挖槽/拔模/倒圆角组合该功能集成了挖槽、拔模和倒角。单击该图标，弹出对话

框的式样及各项的含义与图4-43所示拉伸、拔模和倒圆角集成的对话框基本相同。图4-45是生成挖槽、拔模和倒圆角组合特征的实例。

图4-45 生成挖槽、拔模、倒圆角组合组合特征

4.4形体的变换4.4.1平移

该功能是平移当前的形体。单击该图标，弹出图4-46所示对话框。该对话框各项的含义如下：

（1）Direction：移动的方向。可以选择直线或平面确定方向，如果选择的是平面，平面的法线即为移动方向。

（2）Distance：移动的距离。正数表示沿给定方向移动，负数表示沿给定方向的反方向移动。也可以用光标指向移动箭头，按住鼠标左键直接拖动形体。

完成操作后。在特征树上生成相应的平移特征。

图4-46 平移形体及其对话框

4.4.2 旋转该功能是旋转当前的形体。单击该图标，弹出图4-47所示对话框。该

对话框各项的含义如下：

（1）Axis：旋转轴。选择一条直线（包括形体的棱边或回转体的轴线）。（2）Angle：旋转角度。正数表示逆时针旋转，负数表示顺时针旋转。也可以用光标指向旋转箭头，按住鼠标左键旋转形体。

完成操作。在特征树上生成相应的旋转特征。

图4-47 旋转形体及其对话框

4.4.3 对称该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

出图4-48所示对话框，选择一个平面，例如选择特征树的xy平面，单击OK按钮，当前形体变换到与指定平面对称的位置，在特征树上生成相应

的对称特征。

图4-48 对称旋转形体及其对话框

4.4.4 镜像

该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，见图4-49。另外，

镜像时选择的对象既可以是当前形，也可以者是一些特征的集合。

图4-49 镜像形体及其对话框

4.4.5 矩形阵列该功能是将整个形体或者几个特征复制为m行n列的矩形阵列。

（a） （b）图4-50阵列一个特征

首先预选需要阵列的特征，例如选取图4-50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，弹出图4-51所示对话框。

图4-51 矩形阵列对话框

对话框各项的含义如下：

1. First Direction（Second Direction）栏阵列的第一个方向，该栏有以下6项：（ 1）Parameters：确定该方向参数的方法，可以选择

Instances & Length（复制的数目和总长度）、Instances & Spacing（复制的数目和间距）和Spacing & Length（间距和总长度）例如选择Instances & Spacing。（2）Instances：确定该方向复制的数目，例如输入3。（3）Spacing：确定该方向阵列的间距，例如输入80。（4）Length：确定该方向的总长度。2. Reference Direction栏该行（列）的方向。该栏有以下2项：（1）Reference elemente：确定该方向的基准，例如选择图

4-50（a）所示底板的长边。（2）Reverse按钮：单击该按钮，改变为当前的相反方向。

3. Object to Pattern栏复制的对象。该栏有以下2项：（1）Object：输入复制的对象。（2） Keep specification：是否保持被阵列特征的Limit界限参数，假如被阵列特征pad的Limit参数为“Up to Surface”, 则阵列后pad特征的界限也是“Up to Surface”，见图4-52。

图4-52保持拉伸特征的界限

4. Postion of Object in Pattern栏调整阵列的位置和方向。该栏有以下3项：（1）Row in Direction 1：被阵列的特征是第一个方向中的第几项，例如输入2。（2）Row in Direction 2：被阵列的特征是第二个方向中的第几项，例如输入1。（3）Rotation angle：阵列的旋转角，例如输入30。结果见图

4-53。

图4-53调整阵列的位置和方向

4.4.6 圆形阵列该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。

（a） （b）图4-54圆形阵列一个特征

首先预选需要阵列的特征，例如选取图4-54（a）圆形所示的小圆柱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，弹出图4-55所示对话框。

图4-55 圆形阵列对话框

对话框各项的含义如下：

1. Axial Reference选项卡围绕轴线方向的参数，有以下6项：（1）Parameters：确定围绕轴线方向参数的方法，可以选择

Instances & total angle（复制的数目和总包角）、Instances & angular spacing（复制的数目和角度间隔）和Angular spacing & total angle（角度间隔和总包角）的Complete crown（整个圆周）例如选择 Instances & angular spacing 。（2）Instances：确定环形方向复制的数目，例如输入5。（3）Angular spacing：确定环形方向相邻特征的角度间隔，例如输入72。（4）Total angle：确定环形方向的总包角。（5）Reference element：确定环形方向的基准，例如选择图

4-54（a）所示圆盘的轴线。（6）Reverse按钮：单击该按钮，改变为当前的相反方向。

2. Crown Definition选项卡确定径向的参数，见图4-56，有以下4项：

图4-56 Crown Definition选项卡（1）Parameters：确定径向参数的方法，可以选择Circle(s)

& thickness spacing（圈数和径向宽度）、Circle(s) & circle spacing（圈数和圈之间的间隔）和Circle spacing & tcrown thickness（圈之间的间隔和径向宽度）。（2）Circle(s)：确定圈数，例如输入2。（3）Circle spacing：确定圈之间的间隔，例如输入20。（4）Crown thickness ：确定径向宽度。

3. Object to Pattern栏复制的对象。该栏有以下2项：（1）Object：输入复制的对象。（2） Keep specification：是否保持被阵列特征的Limit界限参数，参照矩形阵列。

4. Postion of Object in Pattern栏调整阵列的位置和方向。该栏有以下3项：（1）Row in angular：被阵列的特征是环形方向的第几项。（2）Row in radial ：被阵列的特征是径向的第几项。（3）Rotation angle：阵列的旋转角。5. Radial alignment of instance(s)栏：确定在复制特征时的对 齐 方 式 。 图 4-57 （ a ） 所 示 Radial alignment of instance(s)切换开关处于打开状态时的圆形阵列，图4-57（b）所示为该切换开关处于关闭时的圆形阵列。

（a） （b）图4-57 不同对齐方式下的圆形阵列

4.4.7 自定义阵列该功能是生成用户自定义的阵列。用户阵列与上面两种阵列的不同之

处在于阵列的位置是在草图设计模块确定的。

图4-58用户阵列一个特征

图4-58（a）所示为带有一个孔的六边形底板，选取六边形底板上表面，单击图标 进入草图设计模块。单击图标

，绘制一些点，见图4-58（a）。单击图标 ，返回零件建模模

块。单击图标 ，弹出图4-59所示用户阵列对话框。

4-59用户阵列对话框

对话框各项的含义如下：

（1）Positions：选择绘制点的草图。（2）Object：被阵列的对象，可以是单个特征，一些特征的组合或整个形体，例如选择图4-58（a）的小孔。

（3）Anchor point：用于改变阵列特征相对于草图点的位置。

（4）Keep specification：是否保持被阵列特征的Limit界限参数，参照矩形阵列。

4.4.4 比例缩放该功能可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，弹出图4-60（b）所示对话。单击Reference框，输入基准面，例如选择图4-60（a）所示形体的右侧面。在Ratio框输入缩放比例，例如1.5，单击OK按钮，结果见图4-60（a）。

（a） （b）图4-60 缩放形体

4.5形体与曲面有关的操作4.5.1 曲面剪切形体

该功能是用平面、形体表面或曲面剪切（Split）当前形体。单击该图标，弹出图4-61所示对话框。选择一个曲面，出现箭头，箭头指向是形体的保留部分，点击箭头可以改变方向。

按OK按钮结束操作，见图4-62。

图4-61曲面剪裁形体对话框 图4-62 剪切形体

4.5.2 曲面加厚形体该功能是为曲面添加厚度，使其成为形体。单击该图标，

弹出图4-63所示对话框。选择一个曲面，箭头所指方向是First Offset （第一个等距面）的方向，可以给出两个方向的厚度，通过Reverse Direction按钮可以改变等距方向。按OK按钮结束操作，见图4-64。

图4-63为曲面添加厚度对话框 图4-64 为曲面添加厚度

4.5.3 包围形体

该功能是将封闭曲面和一些开口曲面围成形

体，见图4-65。

图4-65 包围形体

4.5.4 缝合形体该功能是把曲面和形体结合在一起，首先计算曲面和形

体的相交部位，再去掉一部分形体材料，如果曲面和形体之间有空隙，则弥合这个缝隙。这是缝合（Sew）和剪切的区别。操作对象是整个形体，只需选择曲面，出现的箭头表示保留的形体部分，点击箭头可以改变方向，见图4-66。

图4-66 缝合形体

4.6形体的逻辑运算有些形体可以看作是由另一些形体组合而成的。将多个形

体组合成一个形体，需要对形体进行逻辑运算。

4.6.1 插入新形体基于草图建立、修饰特征的方式所创建的只是一个形体，

必须再插入新形体才能进行形体间的逻辑运算。

例如，当前只有一个形体即特征树的PartBody，见图4-67（a）。单击图标 ，特征树上增加了一个节点Body.2，见图4-67（b）。继续建模，例如进入草图设计模块绘制一个圆，返回零件建模模块拉伸为一个圆柱体，圆柱体即为插入

的新形体Body.2，见图4-67（b）。 同样的方法和操作过程

可以再插入的新形体Body.3。

（a） （b）图4-67 插入一个新形体

4.6.2 组合该功能是将两个形体组合在一起，形成一个新的形体。

图4-68组合之前的两个形体和特征树例如，图4-68是长方体PartBody和圆柱体Body.2。 用

该功能将这两个形体组合在一起的操作步骤是：单击图标

选择圆柱体或者在特征树上选择Body.2，随后弹出图4-69 （a）

所示组合对话框，单击OK按钮即可。从图4-69（b）所示特

征树上可以看到Body.2已组合到PartBody。

（a） （b）

图4-69组合之后的两个形体和特征树

4.6.3 加该功能是将两个形体合并在一起，形成一个新的形体。例

如，将图4-68所示的长方PartBody和圆柱体Body.2合并在一起的操作步骤是：单击图标 ，选择圆柱体或者在特征

树上选择Body.2，随后弹出图4-70（a）所示添加对话框，单击OK按钮即可。从图4-70（b）所示特征树上可以看到Body.2已合并到PartBody。

（a） （b）图4-70合并之后的两个形体和特征树

4.6.4 减该功能是从当前形体减去一些形体。例如，从图4-68所示的长方PartBody中减去圆柱体Body.2的操作步骤是：单击图标 ，选择圆柱体或者在特征树上选择Body.2，随后弹出图4-71（a）所示减去对话框，单击OK按钮即可。从图4-71（b）所示特征树上可以看到Body.2已合并到PartBody。

（a） （b）

图4-71 形体减操作

4.6.5 交该功能是将两个形体的共有部分，形成一个新的形体。例

如求出图4-68所示的长方PartBody和圆柱体Body.2共有部分的操作步骤是：单击图标 ，选择圆柱体或者在特征树上选择Body.2，随后弹出图4-72（a）所示求交对话框，单击OK按钮即可。从图4-72（b）所示特征树上可以看到Body.2已合并到PartBody。

（a） （b）图4-72 上下文菜单实现并操作

以上四种操作过程中，如果按住Crtl键，可以选择多个形体。

4.6.6 合并修剪该功能是合并修剪。合并修剪具有加和减两种运算的特

点，可以有选择的保留或去掉所选形体的部分结构，形成一个形体。

（a） （b）图4-73合并修剪形体及其对话框

图4-73（a）所示四条窄板是形体PartBody，四条宽板是形体Body.2。将形体Body.2合并修剪到形体PartBody的操作步骤是：单击图标 ，选择宽板或者在特征树上选择

Body.2，随后弹出图4-73（b）所示修剪对话框。对话框的前两项显示了当前是用PartBody修剪Body.2。第三项用于输入去掉的Body.2的面，未被选者将保留。第四项用于输入保留的Body.2的面，未被选者将去掉。如果后两项均输入一些表面，第三项的输入被忽略。

例如单击对话框的Faces to remove框，选择形体Body.2的一些表面，被选中的表面呈深红色显示，单击OK按钮，结果见图4-74。

图4-74 掉Body.2的一些表面之后合并到PartBody

如果单击对话框的Faces to keep框，选择形体Body.2的一些

表面，被选中的表面呈浅蓝色显示，见图4-75（a），单击

OK按钮，结果见图4-75（b）。

图4-75 保留Body.2的一些表面之后合并到PartBody

4.6.7 去除一些形体的多余部分

该功能是从参与运算的形体中去掉选中的某些部分。例如图

4-76是一个长方体和一个方盒，图4-77从长方体减去方盒前

后的状态。由于方盒是空的，因此长方体保留了方盒内的部

分。利用该功能可以去掉方盒内的部分。

图4-76 长方体和方盒

（a）减运算前 （b）减运算后

图4-77从长方体减去方盒前后的状态

操作过程步骤是：单击图标 ，选择图4-78（a）所示形体或者在特征树上选择Remove.1，随后弹出图4-78（b）所示移去对话框。单击对话框的Faces to remove框，选择长方体顶面中心，被选中的表面呈深红色显示。单击OK按钮，结果见图4-79。

（a） （b）图4-78 选择移去部分的表面及其对话框

图4-79 去除多余部分之后的形体

4.7 添加材质该功能是为三维形体添

加材质。单击该图标，出现

图4-80所示材质对话框。从对话框中选取一种材质，选

取添加该材质的形体，单击

Applay Material按钮，被选形体将被添加该材质。单

击OK按钮则退出。

图4-80材质库

注意，只有选择 Applied Customized View显示模式，才能显示出材质效果。

图4-81（a）是添加Emerald（翡翠）材质之后的形体，图4-81（b）是添加DS Star材质之后的形体。

（a） （b）

图4-81 添加材质后的形体

4.8 三维建模实例[例4-1]建立图4-82所示连杆的三维模型。

图4-82连杆1. 选择xy坐标面，单击图标 ，进入草图设计模块，绘制图4-

83所示连杆草图。单击图标 ，返回三维建模模块。

图4-83连杆草图

2. 单击图标 ，在随后弹出的图4-84所示对话框的Type 域选择Dimension，Length框输入4，Profile栏选择连杆草图，单击OK按钮，生成图4-85所示连杆。

图4-85拉伸连杆草图的结果

图4-84拉伸对话框

4. 单击图标 ，选择图4-86所示的四个棱边，在随后

弹出的图4-86所示对话框的圆角半径Radius域输入

5，单击OK按钮。

图4-86 连杆实体倒圆角

5. 选择连杆的上表面，单击图标 ，绘制图4-87所示矩形，单击图标 ，返回三维建模模块。

图4-87 连杆挖槽草图

6. 单击图标 ，在随后弹出的图4-88所示对话框的Depth 域输入4，Second Limit域选择实体上表面，Draft 栏的Angle域输入5，所有圆角半径为2，单击OK按钮，结果见图4-89。

图4-89挖槽/拔模/倒角之后的连杆

图4-88连杆挖槽

7. 单击图标 ，在随后弹出的图4-90所示对话框的拔模角度Angle 域输入5，Face(s) to draft域选择连杆的侧壁，中性面Neutral Element选择连杆的上表面，拔模方向Pulling Direction为CATIA自动给定的方向，单击OK按钮，连杆的上表面不变，下表面变大。

图4-89拔模对话框

8. 单击图标 ，选择连杆上表面外棱，圆角半经Radius域输入1，单击OK按钮。

10. 单击图标 ，在随后弹出的图4-90所示对话框的Mirroring element域选择连杆的下表面，单击OK按钮，完成连杆的三维模型，见图4-82。

图4-90镜像对话框11. 选择特征树顶端节点Part1，同时按下Alt+Enter，弹出图4-

91所示特性对话框，单击Product选项卡，在Part Number框中输入Rod作为默认的文件名。最后，单击图标 存盘。

[例4-2]建立图4-92所示摇杆的三维模型为摇杆的三维模型，为了便于叙述，将摇杆划分为A、B、

C、D、E五个结构。

图4-92 摇杆实体三维模型

1. 建立结构C

（1）选择ZX坐标面，单击图标 ，进入草图设计模块，绘制

图4-93所示两个同心圆。单击图标 ，返回三维建模模块。

图4-93结构C草图

（2）单击图标，在随后弹出的图4-94（a）所示对话框的Type 域选择Dimension，Length框输入42，Profile栏选择连杆草图，单击OK按钮，生成图4-94（b）所示结构C。

（a） （b）

图4-94 拉伸对话框及结构C

2. 建立结构A（1）选择ZX坐标面，单击图标 ，进入草图设计模块。绘制图4-95所示图形，单击图标 ，返回三维

建模模块。

图4-95 结构A草图

（2）单击图标 ，选择结构A草图，拉伸长度为12，结果见图 4-96。

图4-96结构A和结构C

3. 建立连接结构A与结构C的结构B

（1）选择ZX坐标面，单击图标 ，进入草图设计模

块。单击图标 （Project），选择结构A的内表面，得到结构A内表面的投影。

（2）单击图标 ，绘制图 4-97所示外轮廓线。单击图标 ，返回三维建模模块。

图4-97 结构B草图

（3）单击图标 ，在随后弹出的图4-98所示对话框的Profile域选择结构B草图，First Limit 的Length域输入12，SencondLimit 的Length域输入-2，结果见图 4-98。

图4-98建立结构B

4. 建立与XY坐标面成45度的平面，作为结构D、E草图的基准面。（1）单击图标 ，弹出图4-99所示定义点的对话框。在该对话框的Point type 域选择Coordinates，XYZ坐标域均输入0，生成第一点。同样方法生成XYZ坐标域依次输入0、10、0，生成第二点。

图4-99定义点的对话框

（2）单击图标 ，弹出图4-100所示定义直线的对话框。在该对话框的Line type域选择Point-Point，依次选择上述生成

的两点，得到直线。

图4-100 定义直线的对话框

（3）单击图标 ，弹出图4-101所示定义平面的对话框。在该对话框的Plane type域选择Angle/Normal to plane, Rotation axis域选择前面生成的直线，Reference域选择XY坐标面，Angle域输入45度，生成经过y轴与XY面成45度的平面。

图4-101定义平面的对话框

5. 生成结构D（1）单击图标 ，在特征树上得到特征Body.2，并自动作为当前工作特征。

（2）单击图标 ，选择与XY坐标面成45度的平面，进入草图设计模块。绘制图4-102所示矩形草图。单击图标 ，返回

三维建模模块。

图4-102矩形草图

（3）单击图标 ，在随后弹出的拉伸对话框的Profile域选择

图 4-102所示矩形， First Limit 的 Length域输入 24，Sencond Limit 的Length域输入-4，见图4-103。

图4-103 拉伸得到结构D

（4）单击图标 ，选择图4-104所示结构D的四个棱边，在随后弹出的倒圆角对话框的圆角半径Radius域输入3，单击OK按钮，结果见图4-104。

图4-104 摇杆实体三维模型支臂倒棱

6. 生成结构E（1）单击图标 ，在特征树上得到特征Body.3，并自动作为当前工作特征。

（2）单击图标 ，选择与XY坐

标面成45度的平面，进入草图设计

模块。绘制图4-105所示矩形草图。单击图标 ，返回三维建模模块。

图4-105结构E的草图

（3）单击图标 ，在随后弹出的拉伸对话框的Profile

域选择图4-105所示圆，First Limit 的Length域输

入28，结果结构E见图4-106。

图4-106 将结构E的草图拉伸为圆柱

（4）单击图标 ，在随后弹出的抽壳对话框的

Default Inside thickness 域输入8，选择图选择圆柱（结构E）的上下表面，单击OK按钮，结果见图4-107。

图4-107结构E经抽壳得到圆孔

7. 将结构D（ Body.2）与结构E（ Body.3）联成一体，并去掉圆孔内的多余部分。

（1）单击图标 ，在随后弹出的修剪对话框的Trim域选择Body.3，With域选择Body.2，Faces to remove选择圆孔内的多余部分，见图4-108，单击OK按钮即可。

图4-108 连接结构D和E，去掉孔内多余部分

（2）单击图标 ，将图4-109所示上下两条交线倒圆角，圆角半径圆角为5mm。

图4-109 倒圆角

8. 将所有的结构合并一体，并去掉圆孔内的多余部分。结构C是第一个建立的PartBody，结构A和结构B是在

PartBody基础上建立的，因此这三个结构是一体的。结构D与结构E在第7步已合并为 Body.2。所以只需将PartBody 和Body.2合并一体，并去掉圆孔内的多余部分即可。（1）单击图标 ，在随后弹出的修剪对话框的Trim域选择

Body.2，With域选择PartBody，Faces to remove选择圆孔内的多余部分，见图4-110，单击OK按钮即可。

图4-110 摇杆实体三维模型支臂和支杆实体剪切

（2）单击图标 ，将图4-111所示交线倒圆角，圆角

半径圆角为5mm。

图4-71 倒圆角

3）单击图标 ，将图4-112所示交线倒圆角，圆角半径圆角为5mm。

图4-112倒圆角

9. 选择特征树顶部的节点Part.1，同时按下Alt+Enter两键，弹出图4-91所示特性对话框，单击Product选项卡，在Part Number框中输入YaoGan 作为默认的文件名。最后，单击图标 ，存盘。

[例4-3]建立图4-113所示支座的三维模型。

图4-113支座的零件图

1. 选择ZX坐标面，单击图标 ，进入草图设计模块，

绘制图4-114所示图形。单击图标 ，返回三维建模

模块。

图4-114 支座旋转体草图

2 单击图标 ，在随后弹出的图4-115（a）所示对话框的First angle域输入360，Second angle域输入0，Profile域选择图4-114所示的草图，单击OK按钮，生成图4-115（b）所示旋转体。

图4-115支座旋转

3 单击图标 ，圆角半径Radius为1，选择图4-116所示两条棱线，倒圆角。

图4-116旋转体上表面倒圆角

4. 单击图标 ，倒角的直角边Length1域输入1。倒角斜边角

Angle域输入45，选择选择图4-117所示两条棱线，倒角。

图4-117旋转体倒角

5. 选择ZX坐标面，单击图标 ，进入草图设计模块，绘制图

4-118所示矩形。单击图标 ，返回三维建模模块。

图4-118旋转体凹槽草图

6. 单击图标 ，First Limit域输入360，Second Limit域输入

0，Profile域选择图4-117所示矩形草图，轴线Axis选择圆柱轴

线，在旋转体内表面生成了沟槽。

图4-119旋转凹槽对话框

7 在旋转体上表面打一台阶孔。单击图标 ，选择旋转体的上表面，在Extension选项卡的Extension域选择Up to Next（通孔），孔径 Diamrtrr域输入４。在 Type选项卡选择CounterBored（沉孔）类型，沉孔直径Diameter域输入6，深度Depth域输入2，生成台阶孔。

图4-120支座上表面打孔

8. 确定台阶孔的位置。单击图标 ，选择台阶孔的轴线和旋转

体的轴线，标注它们的距离，如果该距离不是24，则双击该尺寸，将尺寸数值改为24，这两条轴线的距离也改变为24。同样的过程确定台阶和ＺX坐标面的距离为０。

图4-121约束上表面的台阶孔

9. 单击图标 ，在随后弹出的图4-122所示的对话框的Instance(s)域输入３，Angular Spacing域输入120，参考轴线Reference element域选择旋转轴心，Ｏbject to Pattern域选择台阶孔，生成了３个圆周方向均匀分布的台阶孔，见图4-122。

图4-122支座上表面圆形阵列的台阶孔

10. 单击图标 ，弹出的图4-120所示的对话框。选择旋转体的上表面，在Extension选项卡的Extension域选择Up to Next（通孔），选择Up to Next选项，生成通孔，直径Ｄiameter域输入2，在Type选项卡选择Simple。单击ＯＫ按钮，在旋转体的上表面生成一个通孔。

图4-123在支座上表面打小圆孔

11. 与上面台阶孔定位方法相同，单击图标 ，小孔轴线与支

座轴线的距离为24、与YＺ平面的距离为0。选择镜像图标

，选择小孔为Mirroring element镜像对象，ＺX坐标面为对称

面，生成镜像孔。见图4-124。

图4-124镜像支座上表面的小圆孔

12. 生成长方体。选择ZX平面，选择ZX坐标面，单击图标，进入草图设计模块，绘制图4-125所示矩形。单击图标

，返回三维建模模块。

图4-125长方体草图

13. 单击图标 ，在随后弹出的对话框的First Limit的Length

域输入48、Second Limit的Length域输入－24，图4-126生成

长方体，见图4-126。

图4-126生成长方体

14. 单击图标 ，选择两条交线，圆角半径为１，见

图4-127。

图4-127倒圆角

15. 在长方体上生成螺纹孔。

图4-128在长方体上生成螺纹孔单击图标 ，选择图4-128所示长方体的表面，弹出图4-129所示定义孔的对话。在对话框的Thread Definition选项卡打开Threaded切换开关，螺纹类型Type选Metric Thin Pitch，螺纹大径Thread Diameter选择Ｍ8，螺纹深度Thread Depth

输入10，在几何图形中找到螺孔的定位尺寸，双击定位尺寸，修改为图4-128所示10和8，单击OK按钮，即可生成螺纹孔。

图4-129定义螺纹孔的选项卡零件支座的实体模型建造完毕，单击图标，存盘。

习 题

创建图4-130～图4-137所示形体的三维模型。

图4-130

图4-131

图4-132

图4-133

图4-134支座

图4-135花键套

图4-136支架

图4-137轴承座

第5章 部件装配

5.1 概述5.2 创建部件5.3 改变部件的位置5.4 创建约束5.5 装配体分析简介5.6 有关装配设计的环境设置5.7 装配实例习题

5.1 概述

产品（Product）是装配设计的最终产物，它是由一些部件（Component）组成的。部件也称做组件，它是由至少一个零件（Part）组成的。产品和部件是相对的。例如，相对于汽车，变速箱是一个

部件；相对于齿轮或轴，变速箱就是一个产品。某

个产品也可以是另外一个产品的成员，某个部件也

可以是另外一个部件的成员。在构成产品的特征树

上不难看到，树根一定是某个产品，零件一定是树

叶。

部件装配（Assembly Design）是CATIA最基本的、也是最具有优势和特色的功能模块。包括创建装配体、

添加指定的部件或零件到装配体、创建部件之间的

装配关系、移动和布置装配成员、生成产品的爆炸

图、装配干涉和间隙分析等主要功能。

在设计非常复杂的装配体时，例如装配整个的汽

车或飞机，为了提高加载效率，CATIA 提供了可供选择的配置方式和调入模式。

进入CATIA V5装配模块可以通过以下三种方式：

（1）选择菜单【Start】→【Assembly Design】，进入三维装配模块。

（2）选择菜单【File】→【Open···】或【New···】，在随后弹出的图5-1所示对话框中选择Product 文件类型，进入三维装配模块。

图 5-1 从File菜单下进入三维装配模块

（ 3）单击Workbench图标，弹出图 5-2 所示【Welcome to CATIA V5】对话框，选择其中Assembly Design图标，进入三维装配模块。

图 5-2 【Welcome to CATIA V5】对话框装配文件的类型是CATProduct,在特征树上文件最顶部的

默认特征的名称是Product.1。

5.2创建部件有关创建装配部件的工具栏见图5-3所示Product

Structure工具栏，在Insert菜单也可以调用相应的功能。创建部件的图标如下：

图5-3【Product Structure】工具栏5.2.1 插入部件

图标 的功能是将一个部件插入到当前产品，

在这个部件之下还可以插入其他产品或零件。有关

这个部件的数据直接存储在当前产品内。

选择要装配的产品，单击该图标 ，弹出图5-4所示零件号【Part Number】对话框，输入自定义的名字，或者单击OK按钮采用默认的名字，特征树增加了一个新结点，见图5-5。

图5-4【Part Number】对话框

（a）插入前 （b）插入后

图5-5 插入一个部件

5.2.2 插入产品图标 的功能是将一个产品插入到当前产品，在这个产品

之下还可以插入其他产品或零件。有关这个产品的数据存储

在独立的新文件内。

选择要装配的产品，单击该图标，弹出图5-4所示零件号【Part Number】对话框，输入自定义的名字，或者单击OK按钮采用默认的名字，特征树增加了一个新结点，见图5-6。

（a）插入前 （b）插入后

图5-6插入一个产品

5.2.3 插入新零件图标 的功能是将一个新零件插入到当前产品，这个零件

是新创建的，它的数据存储在独立的新文件内。

选择要装配的产品，单击该图标，弹出图5-4所示零件号【Part Number】对话框，输入自定义的名字，或者单击OK按钮采用默认的名字，特征树增加了一个新结点，见图5-7。

（a）插入前 （b）插入后 （c）新结点的下一层结点图5-7插入一个新零件

双击新结点的下一层结点，例如双击图5-7（c）的结点，进入零件设计模块。创建一个以Part1为默认文件

名的新零件。

5.2.4 插入已经存在的部件图标 的功能是将一个已经存在的部件插入到当前产品。

选择要装配的产品，单击该图标，弹出一个选择文件的

【File Selection】对话框，输入已经存在的部件或零件的文件名。特征树增加了一个新结点，见图5-8。

（a）插入前 （b）插入后

图5-8 插入一个已经存在的部件

若插入零件的零件号与当前装配体产生冲突，则弹出图5-9所示【Part number confilcts】对话框。选择产生冲突的零件号，单击Rename按钮，在随后弹出弹出图5-4所示零件号【Part Number】对话框内输入自定义的名字，或者单击Automatic rename按钮，由系统自动改名，单击OK按钮，特征树增加了一个自定义名字的新结点。

图5-9【Part number confilcts】对话

5.2.5 替换部件

图标 的功能是用其他产品或零件替换当前产品

下的产品或零件。

在当前装配体中选择要被替换的部件，单击该

按钮，弹出一个选择文件的【File Selection】对话

框，输入一个已经存在的部件或零件的文件名，即

可替换已选择的部件

5.2.6 重新排序特征树

图标 的功能是重新排列特征树中各部件的顺序。

（a） （b）

图5-10 特征树和重新排序对话框

选择要被重新排序的产品，例如选择图5-10（a）

所示特征树的Product1，单击图标 ，弹出图5-10

（b）所示的【Graph tree reordering】对话框。该

对话框右侧三个按钮的功能是：

将选到的部件上移一个位置。

将选到的部件下移一个位置。

将先选到的部件与随后指定的位置对调。

单击OK或Apply按钮，特征树随之改变

5.2.7 编码图标 的功能是将产品内的零件编上序号。

选择要编码的产品，例如选择图5-10（a）所示特征树的Product1，单击该图标，弹出图 5-11所示的【Generate Numbering】对话框。Intrger（整数）或Letters（字母）编号。如果要编码的零件已经有了编号，Existing Numbers栏将被激活，可以选择Keep(保持)或

Replace（替换）。单击OK按钮，完成编码。

用光标指向部件，单击鼠标

右键，通过上下文相关菜单的

Properties选项可以看到部件

的编号。 图5-11【Generate Numbering】对话框

5.2.8 设置产品的状态图标 的功能是设置产品的状态。该功能可以由

用户决定，在打开一个产品时，哪些部件加载，哪

些部件不加载。当产品含有大量的部件时，该功能

可以减轻系统的负担，提高系统的运行效率。此

外，该功能还可以隐藏或显示已加载的部件。

注意，实现加载或卸载部件的必要条件是，已经打开

了快取功能。在打开了快取功能的状态下，刚打开

一个产品时，所有的部件都处于卸载状态。卸载状

态的显著标志是部件左侧无“+”号。单击图标 ，弹出图5-12所示有关产品加载管理

的【Product Load Management】对话框。

图5-12【Product Load Management】对话框。该对话框右上角4个图像按钮的功能分别是：加载选取的部件。

显示选取的部件。

隐藏选取的部件。

在特征树上选取一个部件，单击对话框右上角的一个图

像按钮，单击Apply按钮，所选部件的状态随之改变。单击OK按钮，操作结束。

5.2.9 定义单行阵列图标 的功能是定义在x、y、z或给定方向上复制等间距的多个部件，形成单行阵列。

但是在部件之间并不施加约

束。单击该图标，弹出图5-13所示定义单行阵列的【M

ulti Instantiation】对话框，

该对话框各域的含义如下：

图5-13【Multi Instantiation】对话框

（1）Component to Instantiate栏：输入要形成阵列的部件。

（2）Parameters下拉列表：确定阵列参数的方法，有以下三种选择：

① Instances & Spacing：单行阵列的项数和间距；② Instances & Length：单行阵列的项数和总长度。；③ Spacing & Length：单行阵列的间距和总长度。（3）New instance：输入阵列的项数。（4）Spacing编辑框：阵列的间距。（5）Length：输入阵列的总长度（6）Reference Direction栏：定义单行阵列的方向

① Axis：指定X、Y、Z坐标轴之一作为单行阵列的方向。② OR Selected Element：选择一条直线作为单行阵列的排列方向；

③ Reverse：阵列的排列方向反向；④ Result：显示选定方向的三个坐标分量；（7）Define As Default：将当前参数作为阵列的默认参数。

例如选取图5-14左下角的六角螺母，项数和间距作为确定阵列的方法，项

数为5，间距为25，X轴作为阵列的排列方向，单击Apply按钮，增加了图5-14的5个六角螺母。

图5-14生成单行阵列

5.2.10 快速生成单行阵列

图标 的功能是根据当前默认的单行阵列的参数

将选取的部件形成单行阵列。单击该图标，选取图5-15左下角的圆螺母，结果见图5-15。

图5-15快速生成单行阵列

5.3 改变部件的位置

在装配过程中，必须要弄清装配的级别，总装配是最高

级，其下级是各级的子装配，即各级的部件。对哪一级的部

件进行装配，这一级的装配体必须处于激活状态。在特征树

上双击某装配体，使之在特征树上显示为蓝色，此时，该装

配体就处于激活状态。如果单击某个装配体，使之在特征树

上为亮色显示，此时，该装配体就处于被选择状态。注意只

有激活状态下产品的部件及其子部件才可以被移动和旋转。

可以通过罗盘和图5-16所示有关移动的【Move】工具栏改变部件的位置。

图5-16【Move】工具栏

5.3.1 用罗盘徒手移动部件将光标移至罗盘的红方块，出现移动箭头，按下鼠

标左键拖动罗盘放在需要移动的形体表面上，罗盘

将附着在形体上，并且变成绿色。按下鼠标左键，

将光标沿罗盘的轴线或圆弧拖动鼠标，形体随之平

移或旋转。

5.3.2调整位置图标 的功能是调整部件之间的位置。可以将选取

的部件沿x、y、z或给定的方向平移，沿xy、yz、zx或给定的平面平移，或者绕x,y,z 或给定的轴线旋转。单击该图标，弹出图 5-17所示调整部件位置的【Manipulation Parameters】对话框。

对话框第一排图标的功能是x、y、z或给

定的方向平移，第二排图标的功能是是沿

xy、yz、zx或给定的平面平移，第三排图标

的功能是分别是绕x,y,z 或给定的轴线

旋转。若With reference to constraints切换

开关为打开状态，选取的部件要遵循已经

施加的约束，即满足约束条件下调整部件

的位置。该切换开关可以检验施加的约束， 图5-17

并可实现总装配体的运动学分析。

单击对话框内要移动或旋转的图标，用光标拖动部件，可多次单击要移

动或旋转的图标，用光标拖动部件，直至单击OK按钮。

5.3.3 对齐图标 的功能是通过对齐改变形体之间的相对位置。单击该图标，依

次选择两个元素，出现对齐箭头，在空白处单击鼠标左键，第一个元素移动到第二个元素处与之对齐，从而实现形体移动。表5-1表示了几何元素种类及其对齐结果。

表 5-1对齐移动定义的两元素情况

两面重合平面平面

平面通过线线平面

平面通过点点平面

线移动到平面上平面线

两线重合线线

直线通过点点线

点移动到平面上平面点

点移动到直线上线点

两点重合点点

结果第二被选元素第一被选元素

（a） （b）图5-18通过两部件的轴线对齐

单击图标 ，将光标指向部件1的某几何元素，例如图5-18（a）所示圆柱的轴线，当指向的几何元素呈橙色亮显时，单击鼠标左键，该几何元素就作为第一被选元素。将光标指向部件2的某几何元素，例如图5-18所示螺母的轴线，当指向的几何元素呈橙色亮显时，该几何元素就作为第二被选元素。单击鼠标左键，部件1移至部件2两被选几何元素处于对齐的位置。例如圆柱移至六棱柱的内孔，两轴线重合，见图5-18（b）。当出现绿色的箭头时，单击该箭头，部件1改变为轴线的反方向。在空白处单击鼠标左键，操作结束。

5.3.4 智能移动图标 的功能是约束和对齐的结合，不仅将形体对齐，而且产生约束。

通过Automatic Constraint选项，可以自动产生一个可能的约束。其操作对齐类似。

单击该图标，弹出图 5-19所示【Smart Move】对话框。打开“Automatic constraint creation”切换开关，在“Quick Constraint”栏选取约束条件，用向上的箭头将其移至顶部，例如将“Coincidence” 移至顶部，以下操作同“对齐”，单击OK按钮，除了两部件实现对齐之外，两部件也建立了制定的约束关系。

图5-19【Smart Move】对话框

5.3.5 爆炸图图标 的功能是将产品中的各部件炸开，产生装

配体的三维爆炸图。单击该图标，弹出图5-20所示【Explode】对话框。在对话框的Selection域输入选择的产品，在Depth下拉列表可以选择All level（全部爆炸）或First level（只爆到第一层）。在Type下拉列表可以选择3D（三维空间爆炸）、2D（二维空间爆炸）和Constrained（按照约束状态移动）。单击按钮Apply即可。图5-21所示为皮带轮部件及其3D爆炸图，图5-22

所示为皮带轮部件的2D爆炸图，图5-23所示为皮带轮部件按照约束状态移动的爆炸图。

图5-20【Explode】对话框

图5-21皮带轮部件及其3D爆炸图

图5-22 2D爆炸 图5-23 按照约束状态移动

5.4 创建约束约束指的是部件之间相对几何关系的限制条件。

有关约束的【Constraints】工具栏见图5-24。

图5-24【Constraints】工具栏

5.4.1 重合图标 的功能是在两几何元素之间施加重合

（Coincidence）约束。几何元素可以是点（包括球心）、直线（包括轴线）、平面、形体的表面（包

括球面和圆柱面）。单击该图标，依次选择两个元

素，则第一元素移动到第二元素位置，将两者重合

在一起。装配关系为装配关系为同心、共线或共面。见图5-25。

图5-25孔和轴两条轴线的重合约束5.4.2接触

5.4.2接触图标 的功能是在平面或形体表面施加接触（Contact）

约束，约束的结果是两平面或表面的外法线方向相反。单击

该图标，依次选择两个元素，则第一元素移动到第二元素位

置，两面外法线方向相反。表5-2为接触约束可以选择的对象，实例如图5-26所示。

表5-2 接触约束可以选择的对象

图5-26 两个长方体表面的接触约束

可以可以圆

可以可以可以锥面

可以可以柱面

可以可以可以可以球面

可以可以可以形体平面

圆锥面柱面球面形体平面

5.4.3偏移

图标 的功能是确定两选择面的外法线方向是相

同还是相反，同时还可以给出两面之间的偏移

（Offset）距离。单击该图标，依次选择两个元素，

则第一元素移动到第二元素位置，再在图形中观察

两面外法线方向，单击箭头可以使方向反向。表5-3

是偏移约束可以选择的对象，图5-27是施加偏移约

束的例子。

表5-3 接触约束可以选择的对象

图5-27两平面施加偏移约束

可以可以形体表面

可以可以可以可以平面

可以可以可以线

可以可以可以点

形体表面平面线点

5.4.4角度约束图标 的功能是施加角度（Angle）约束。约束的

对象可以是直线、平面、形体表面、柱体轴线和锥体轴线。单击该图标，依次选择两几何元素，在随后弹出的对话框中输入角度值，确定即可角度约束。如图5-28所示。

图5-28两表面角度约束为45度

5.4.5 空间固定约束

图标 的功能是固定（Fix）形体在空间的位置。单击该

图标，选择待固定的形体，即可施加固定约束。

5.4.6固联约束（Fix Together）

图标 的功能是在两个或两个以上的形体施加该固联约

束（Fix Together），使它们彼此之间相对静止，没有任何相对运动。单击该图标，依次选择固联的形体，即可施加该

约束。

上面是六种最常用的约束。施加约束时注意所选的形体是

否属于被激活的装配体。以图5-29所示特征树为例，假定激活了装配体A的子装配体B，应注意以下问题：

图5-29装配体的特征树

（1）在装配体C和K之间不能施加约束，因为装配体

K不是当前激活装配体B的部件，要在C和K之间施

加约束，必须激活装配体A。

（2）在装配体E和F之间不能施加约束，因为E和F同

属于装配体D，而装配体D尚未被激活。如果在装配

体E和F之间施加约束，必须激活装配体D。

（3）装配体C和E之间可以施加约束，它们是激活

装配体B的第一或第二部件。

5.4.7 重复利用实体阵列图标 的功能是利用实体建模时定义的阵列，按照原有阵

列模式产生一个新的实体阵列。

单击该图标，弹出图 5-30所示有关重复利阵列的【Instantiation on a pattern】对话框。该对话框各域的含义如下：

（1）Pattern栏：选取已存在的实体建模时定义的阵列。

（2）Instance域：自动显示阵列的项数。

（3）In component域：自动指出引用阵列所在的实体模型。

（4）Component to instantiate栏：选取用来阵列的实体模型。

（5）First instance on pattern域：阵列的第一个实体，有下面三种选择方式：

（5）First instance on pattern域：阵列的第一个实体，有下面三种选择方式：

① Reuse the original component：保留在原来阵列和特征树的位置，并作为阵列的第一个项。

② Create a new instance：在阵列的第一个位置是新建立的实体拷贝。

③ Cut & paste the original compinent：把引用的实体剪切粘贴到阵列的第一个实体位置。

（6）Re-use Constraints域：对于阵列的所有实体，通过以下控制按钮附加约束条件：

① All：引用阵列的所有约束都被加到阵列实体上。② None：引用阵列的任何约束都不加到阵列实体上。③ Selected：可以选择引用阵列的约束加到阵列实体上。（6）Put new instances in a component域：控制是否将所有阵列实体放在同一个部件还是分散放置。

图5-30【Instantiation on a pattern】对话框

例如底板的6个孔是矩形阵列形成的，有一个孔已安装了螺钉，见图5-31（a）。单击图标 ，单击Pattern，选取底板孔。单击Component to instantiate域，选取螺钉。在First instance on pattern 域的下拉列表选择re-use the original component，单击Apply按钮，在其余5个孔也安装了螺钉，见图5-31（b）。单击OK按钮，操作结束。

（a） （b）图5-31重复利用形体的阵列

5.5 装配体分析简介装配体分析包括测量和干涉检查。测量两几何元素之间的

距离，角度等详见2.13，本节重点介绍部件的间隙测量和干涉检查。

5.5.1 物性测量图标 的功能是测量形体的体积、重量、重心坐标、主惯

性矩、惯性积等实体的物性。这些测量在实体建模模块中也可进行。在装配模块中通过【Measure Inertia】对话框显示测量结果，见图5-32。例如测量图5-21所示皮带轮部件。单击 图标，弹出图5-

32所示【Measure Inertia】对话框，在特征树上选取皮带轮部件，【Measure Inertia】对话框显示出测量结果，见图5-32。单击按钮，【Export Results】对话框，将测量结果输出到指定的文件。

图5-32【Measure Inertia】对话框

5.5.2 干涉分析干涉分析分为干涉检查和间隙分析两种情况。前者只检查

两形体是否相互侵入，后者除了检查两形体是否发生干涉外，还要检查两形体的间隙是否足够。

选择菜单【Analyse】◊ 【Compute Clash…】，弹出图5-33所示【Clash Detection】对话框。利用Ctrl键选取待分析的两形体。

图5-33【Clash Detection】对话框（1）检查两形体是否发生干涉选择Definition下拉列表的Clash，单击Applay按钮，Result栏

可能显示以下结果：

① 红灯和Clash，说明两形体发生干涉，同时两形体的干涉部分呈深红色显示。

② 绿灯和No interference，说明两形体不发生干涉。③ 黄灯和Contact，说明两形体的表面接触。（2）间隙分析选择Definition下拉列表的Clearance，在新增加的编辑框内输入间隙数值，单击Apply按钮，Result栏可能显示以下结果：① 红灯和Clash，说明两形体发生干涉，同时两形体的干涉部分呈深红色显示。

④绿灯和No interference，说明两形体不发生干涉。⑤ 黄灯，说明两形体的间隙不足或表面接触，若间隙不足，则

显示Clearance Violation；若表面接触。则显示Contact。

图标 也提供干涉分析，它是从电子数字样机DMU模块中移植过来的功能，分析的种类型比上述菜单要多，包括的选

项有：

• Inside One Selection：在一个选择范围之内的所有实体之间进行干涉检查。

• Between Two Products：在两个实体或装配体之间进行干涉检查。

• Selection Against all：在选择的对象和剩余对象之间进行干涉检查。

• Between all components：在所有部件之间进行干涉检查

分析结果用列表形式显示出来，并且每一个干涉结果都

有一个窗口显示干涉情况。

5.6 有关装配设计的环境设置

5.6.1 显示模式和设计模式

当装配模块处于设计模式（Design Mode）时，将部件的完整信息调入内存，此时可以修改部件的特征参数，但需要较大的内存空间。

当装配模块处于显示模式（Visualization Mode）时，只把部件的一个数据子集调入内存，其余数据存放于缓冲区，根据需要可另外调入。虽然可以显示部件的形状、可以对部件进行测量和干涉分析等，但不能得到部件的详细信息，部件之间也不能施加约束。

选择菜单【Tools】◊ 【Options···】◊ 【Infrastructure】◊ 【Product Structure】，出现有关产品结构的4个选项卡。

图5-34所示为Cache Management选项卡。若打开Work with the Cache System切换开关，并可以设置缓冲区的路径和大小。此时装配模块处于显示模式。

图5-34设置缓冲区的路径和大小

通 过 菜 单 【Edit】◊ 【Representation】◊

【Visualization Mode】从设计模式切换到显示模式；通过

菜单【Edit】◊ 【Representation】◊ 【Design Mode】 从

显示模式切换到设计模式。

5.6.2 快速装入

所谓快速装入，是指只装入了产品或部件的装配关系，部件的其余信息入内存。选择菜单【Tools】◊ 【Options···】◊ 【General】 ， 单 击 General 选 项 卡 ， 出 现 了 Load

referenced documents切换开关，见图5-35。该切换开关的

功能是控制是否把部件的几何信息调入内存。如果打开该开

关，部件的几何信调入内存，否则不调入内存，只调入了装

配关系。

图5-35Load referenced documents切换开关

如果装配体处于快速装入状态，可以通过 图标将部件的几何信未调调入内存。单击图标 ，出现图5-12所示的【Product Load Management】对话框对话框，在特征树上选

选择要加载的实体模型，单击Apply按钮，即可后即可将所选

部件的几何信调入内存调入内存。通过该对话框也可以显示

或隐藏所选的部件。

5.6.3 激活／不激活实体

实体模型调入内存后，其几何信息如果不激活，也不显示

实 体 。 选 择 菜 单 【Tools】◊ 【Options···】◊【Infrastructure】◊ 【Product Structure】，在图5-36所

示的Product Structure选项卡中通过Don’t Activate when Open切换开关可以控制打开文件时是否激活实体的几何信息。

图5-36Don’t Activate when Open切换开关

5.7 装配实例[例5-1] 装配图5-37所示为活塞连杆机构。

图 5-37 活塞连杆机构

活塞

套筒

曲轴

活塞销

连杆

基座

1．进入CATIA，选择菜单【File】◊ 【New…】择Product类型，产生新装配文件。

2．单击图标 ，在弹出的文件选择对话框中依次选择基座、

活塞、曲轴、连杆、活塞销和套筒文件，点击“OK”按键，上述零件全部加入到装配体中，如图5-38所示。

图 5-38 在装配体中加入零件

3．单击图标 ，在特征树或图形窗口中选择基座模型，则

基座施加固定约束。

4．单击图标 ，选择基座半圆弧轴线和曲轴轴承台阶轴线，

使两者重合，如图5-39所示，如果是手动刷新，单击刷新图标 。

图 5-39 曲轴轴承轴线和基座孔轴线施加重合约束

5．单击图标 ，选择基座前平面和曲轴轴承端

面，在对话框的Orientation选择框中选择Same，Offset输入框中输入０，使两者重合，如图5-40所示。

图5-40曲轴轴承端面和基座前端面施加重合约束

6. 单击图标 ，选择基

座零件上部的参考平面和

套筒的上端面，在对话框

的Orientation选择框中选

择Same使两者重合；同样

方法，再使两零件的两个

参考点重合，如图5-41所

示。

图５-41

重合

重合

７.单击图标 ，选择活塞轴线和套筒轴线，使两者

重合，如图5-42所示。

图5-42 活塞轴线和套筒轴线施加重合约束

８ . 单击图标 ，选择活塞销轴线和活塞销孔轴

线，使两者重合，如图5-43所示。

图5-43活塞销轴线和活塞销孔轴线施加重合约束

９. 单击图标 ，选择活塞销前端面和活塞裙部平

面，在对话框的Orientation选择框中选择Same使两

者重合，如图5-44所示。

图5-44活塞销端面和活塞裙部平面施加重合约束

10. 单击图标 ，选择活塞销轴线和连杆小孔轴

线，使两者重合，如图5-45所示。

图5-45活塞销轴线和连杆小孔轴线施加重合约束

11. 单击图标 ，选择曲轴曲柄轴线和连杆大孔轴

线，使两者重合，如图5-46所示。

图5-46曲轴曲柄轴线和连杆大孔轴线施加重合约束

12. 单击图标 ，选择活塞裙部内面和连杆端面，施

加接触约束，如图5-47所示。装配体施加约束完毕。

图5-47活塞裙部内面和连杆端面施加接触约束

13. 单击图标 ，可以对装配零件实施移动操作，在对话框中

选择绕轴旋转Drag around any axis，选择曲轴轴线，单击With respect to constraints按钮，用鼠标拖动曲轴，使之绕轴旋转，活塞和连杆随之运动，活塞沿套筒轴线上下运动，如

图5-48所示。

图5-48 对装配零件实施移动操作

习 题5.1 装配模块产生的文件类型是什么， Product,

Component和Part模型之间的关系是什么？5.2 如何实现装配级别的转换，特征树是否有相应的变化？

5.3 Instance name 是什么含义，如何修改Instance name？

5.4 如何使用罗盘实现形体的定量移动？5.5 两个平面的重合约束（Coincidence）与接触约束（Contact）有何区别？

5.6 使用偏移约束（Offset）能否实现两个平面的重合（Coincidence）或接触约束(Contact)?

5.7 Fix和Fix together两个约束之间有和区别，在一个装配体中可以对多个形体施加Fix约束吗？

5.8 什么是干涉分析（Clash Analysis）? 什么是间隙分析（Clearance Analysis）?

5.9 如何分析装配体组件的自由度？5.10 什么是上下文设计，上下文设计中如何控制形体文件之间的关联（Link）？

5.11 什么是显示模式（Visualization mode）?它有何作用？

5.12 装配体在显示模式下可以施加约束吗，显示模式下是否可以测量形体的尺寸？

5.13 什么是设计模式（Design mode），如何实现设计模式和显示模式之间的转换？

5.14 在操纵形体时，如何使形体按照设定的约束关系移动？

5.15 什么情况下使用“重复引用阵列”（Reuse Pattern）功能？

5.16 如何把已经施加的约束所涉及到的几何元素替换成另外的几何元素？

5.17 两个平面对齐移动并且施加了重合（Coincidence）约束，此功能叫什么名称？

5.18 控制调入形体信息到内存但不激活的选项是什么，如何激活未激活的形体？

5.19 控制是否调入形体信息到内存的选项是什么，如何有选择的调入形体？

5.20 打开大的装配模型文件时如何节约内存空间？如何提高调入速度？

5.21 参照图5-49、图5-21和图5-22所示皮带轮部件图，建立该部件所有零件的三维模型（必须保证装配尺

寸，其余尺寸自定）。用这些零件的三维模型，生

成：①皮带轮部件装配模型、②皮带轮部件装配模

型的3D爆炸图、③皮带轮部件装配模型的2D爆炸图、③皮带轮部件装配模型按照约束状态移动的爆炸图。

图5-49皮带轮部件装配图

第6章 绘制工程图

6.1 绘制工程图的环境

6.2 图片

6.3 视图

6.4 交互绘制形体的视图

6.5 获取三维形体的投影视图

6.6 修饰视图

6.7 文本

6.8 尺寸标注

6.9 形位公差

6.10 标注符号

6.11 图形引用

习题

6.1绘制工程图的环境

6.1.1 Drafting模块

绘制工程图通过Drafting模块实现。Drafting模块与Sketcher（草图设计）模块有许多相同之处，它们都能够创建和编辑二维图形；它们的不同之处是Sketcher模块将绘制的二维图形只是提供给Part Design（三维建模）模块创建三维形体，Drafting模块的功能是绘制工程图，二维图形只是工程图中的一部分。

Drafting模块还可以将Part Design模块创建的三维形体映射为二维的各种视图。可以标注尺寸、尺寸公差和形位公差，可以添加表面粗糙度、焊接等工程符号，可以添加文本注释、零件编号、标题栏和明细表，可以生成独立的图形文件。

Drafting模块生成“CATDrawing”类型的文件。由于Drafting模块的绘制图形、图形编辑功能的

命令与操作和Sketcher模块基本相同，因此本章着

重介绍Drafting模块的视图管理和图形标注功能。

6.1.2进入和退出绘制工程图的环境

1. 从Start菜单进入绘制工程图的环境

选 择 菜 单 【Start】→【Mechanical Design】→【Drafting】，弹出图6－1所示【New Drawing】

对话框。

该对话框各域的作用如下：

（1）Standard栏

确定制图标准，有ISO（国际标

准）、ANSI（美国标准）等6种

选择，应该选择ISO。

（2）Format栏

确定图幅，若选择了ISO（国

际标准），则有AO ISO、A1

ISO等7种选择。

（3）Width和Height

确定图幅的宽度和高度，若选

择了标准图幅，该项不能更改。图6－1 【New Drawing对话框】

（4）Orientation栏

确定图幅的方位，其中Portrait为竖放，Landscape为横放。

（5）Sheets栏

确定图的比例，Scale的第一个编辑框键入“：”隔开的图与实际两个数字，第二个编辑框显示了图与实际两个数字之比。

（6）Hide when starting workbench切换开关

若打开该切换开关，再次开始一个新图时将不再显示该对话框。如果需要显示该对话框，选择菜单【File】→【New …】，通过随后弹出图6－1所示【New Drawing 对话

框】关闭该切换开关。

单击“OK”按钮，即可进入图6-2所示绘制工程图的环

境，开始建立一个新的图形文件。重复以上操作，还可以再建立一个新的图形文件。CATIA允许同时建立多个图形文件。

图6-2绘制工程图的环境

2．从File菜单进入绘制工程图的环境

选择菜单【File】→【New …】或单击图标 ，将弹出图6－3所示【New】对话框。选择该对话框的“Drawing”，然后单击“OK”按钮，即可弹出图6－1所示【New Drawing】对话框。

通过该对话框的操作，进入绘制工程图的环境，开始建立一个新的图形文件。

图6－3 New 对话框

3．从零件设计环境(Part Design)进入绘制工程图的环境

选 择 菜 单 【Start】→【Mechanical Design】→【Drafting】,弹出图6-4所示【New Drawing Creation】对话框。确定视图的布局之后，单击“OK”按钮，进入绘制工程图的环境，开始建立一个新的图形文件。

图6-4【New Drawing Creation】对话框。

4. 以现有的图形文件为起点进入绘制工程图的环境

Drafting模块可以读入或生成多种格式的图形文件，其中扩展名为“CATDrawing”的是Drafting模块

专用的图形文件。

选择菜单【File】→【New from …】，将弹出【File Selection】对话框。通过该对话框选择一个已存在的图形文件，然后单击“OK”按钮，即可进入绘制工程图的环境，开始建立一个新的图形文件。

5. 退出绘制工程图的环境

（1）退出当前的图形文件

选择菜单【File】→【Close】或单击当前窗口右上角的“(”即可。

（2）退出CATIA环境

选择菜单【Start 】或【File】的【Exit】或

单击CATIA窗口右上角的“(” 即可。

（3）进入其他模块

选择菜单【Start】，选择其他模块即可。

打开、保存或另存为一个图形文件的操作与

Window支持的普通应用程序相同。

6.1.3绘制工程图环境的一般设置

选择菜单【Tools】→【Options …】，即可显示【Options】对话框，单击该对话框特征树的Drafting和

Generation选项卡，

即可显示图6-5所示含

有Generation选项卡

的Options对话框。

图6-5

该选项卡各域的作用如下：

（1）Ruler栏

若打开“Show ruler”切换开关，将显示图6-2所

示的水平和垂直方向的标尺。

（2）Grid栏

若打开“Display”切换开关，将显示图6-2所示的

栅格。

若打开“Snap to point”切换开关，将约束光标到栅格的格点上。

若打开“Allow Distortions”切换开关，将允许分别设置水平方向和垂直方向的栅格间距。

“Primary spacing”编辑框，用于确定水平或垂直方向栅格（细实线绘制）的大小。

“Graduations”刻度编辑框，用于确定水平或垂直方向每个栅格的刻度（点线绘制）。

（3）Rotation栏

“Rotation snap angle”编辑框，用于确定角度捕捉的大小。

若打开“Automatic snapping”切换开关，将约束光标到确定的角度上。

6.2图片

6.2.1图片的特点

1. 图片(Sheet)相当于绘图纸，视图、图形、尺寸和注释等图形对象绘制在图片上。

2.一个图形文件可含有多个图片(Sheet)，例如图6-6所示的工作界含有3个图片。图片之间是相对独立的。

3.每个图片都有一个名字，名字是自动生成的，由“Sheet”、“.”和序号组成，例如Sheet.1、Sheet.2。

4.新建立的图形文件只有一个图片，名字是Sheet.1，见图6-2。可以随时增加或删除一些图片。

5.有Sheet和Detail Sheet两种图片，前者接受来自三维形体的投影图。

6. 就象不同文挡的字符可以相互复制一样，一个图片的图形对象也可以剪切、复制到另一个图片。

6.2.2图片操作1.增加图片

选择菜单【Insert】→【Drawing】→【Sheet】→【New Sheet】或单击【Drawing】工具栏的图标 ，即可建立一个Sheet.2的Sheet图片。

选择菜单【Insert】→【Drawing】→【Sheet】→【New Detail Sheet】或单击【Drawing】工具栏的图标 ，即可建立一个Sheet.3的Detail Sheet图片。

在特征树也增加了相应图片的结点，见图6-6。

2.删除图片

单击结构树上的图片结点名，按Del键或单击鼠标右键，在上下文相关菜单中选择Delete，相应的图片即被删除。

3.激活图片

双击特征树上的图片结点名，例如Sheet.1，或单击作图区的图片名，例如Sheet.1，相应的图片即被激活，被激活的图片显示在最上面。

图6-6增加图片后的工作界面

4.修改图片的特性

单击特征树上的图片结点名，单击鼠标右键，在上下文相关菜单中选择【Properties】（特性），弹出图6-7所示有关图片特性的【Properties】对话框。

图6-7有关图片特性的【Properties】对话框

6.3视图

6.3.1视图的特点

1. 视图（View）是指相对独立的一组图形对象。虽然可以将图形对象直接绘制在图片上，但不便于图形对象的管理与操作，因此，通常都是首先建立视图，然后将图形对象绘制在视图内。

2. 一个图片可含有多个视图(View)。视图可分为基本视图、辅助视图和局部视图。基本视图包括主（Front）视图、俯(Top)视图、左(Left)视图、右(Right)视图、仰(Bottom)视图和后(Rear)视图。

3. 视图内的图形对象可以交互方式绘制，也可以从形体的三维模型获取它们的投影图。

4. 每个视图有一个虚线的方框，方框的大小随图形对象的大小自动调整。方框内的底部还有视图的名字和比例，见图6-8。视图的名字和比例还可以修改或隐藏。

图6-8 视图

6.3.2视图操作

1.建立一个视图

激活所要建立视图的图片，选择菜单【Insert】→【Drawing】→【New View】或单击【Drawing】工具栏的图标 ，单击鼠标左键确定视图的位置，即可建立一个新的视图。新的视图只有图6-8所示的方框、视图的名字和比例。方框内的图形对象可以通过获取三维形体的投影或交互绘制的方式得到。

在特征树上也增加了相应视图的结点。

2.当前视图

若同一图片含有多个视图时，必有一个当前视图。当前视图的方框为红色，内部显示着X和Y坐标轴，新建立的图形对象建立在当前视图内。特征树上带下划线的视图为当前视图。

3.删除视图

单击特征树上的视图名，按Del键或单击鼠标右

键，在上下文相关菜单中选择Delete，相应的视图

即被删除。或者双击视图的兰色方框，按Del键或

单击鼠标右键，在上下文相关菜单中选择Delete，

相应的视图即被删除。

4.移动视图

用鼠标拖动主视图的方框，所有视图做同样的

平移。用鼠标拖动其他视图的方框，因为其他视图

与主视图投影关系不应该变，因此只能沿着特定的

方向平移。例如，侧视图只能沿着水平方向平移。

5.修改指定视图的特性

单击特征树上的视图名，

或者双击视图的方框，单击鼠

标右键，在上下文相关菜单中

选择Properties（特性），弹

出图6-9所示有关视图特性的

【Properties】对话框。

图6-9

（1）Current selection 编辑框

显示了当前选择的视图的名字。

（2）Visualisation and Behaviour栏

• Display view frame切换开关：若关闭该开关将

不显示该视图的方框。

• Lock View切换开关：若关闭该开关，则禁止在该

视图绘制图形对象。

（3）Scale and Orientation（角度和比例）栏

• Angle编辑框：设置该视图的图形对象及坐标系相

对于世界坐标的旋转角度。

• Scale编辑框：设置该视图的比例因子。

（4）Dressup（装饰）栏

• Hidden Lines切换开关：若关闭该开关，将不显示该视图

内的隐藏线。

• Center Line切换开关：若关闭该开关，将不显示该视图

圆的中心线。

• 3D spec切换开关：若关闭该开关，将不按照三维的特殊

规定显示。

• Axis切换开关：若关闭该开关，将不显示该视图回转体的

轴线。

• Thread切换开关：若关闭该开关，将不显示该视图螺纹的

大径。

• 3D Wireframe：若关闭该开关，将不显示形体的三维线框。

• Fillets：若关闭该开关，将不显示该视图平面与曲面的切线。

（5）View Name（视图名字）栏

设置视图的Prefix（前缀）、Ident（标识）和Suffix（后缀）。

如果打开Hidden Lines、Center Line和Axis切换开关，关闭Fillets切换开关，图6-8所示视图将显示为图6-10所示的状态。

图6-10

6.4 交互绘制形体的视图

Drafting模块的主要功能是绘制和编辑二维图形，因此它与Sketcher模块不仅相应的内容一样，就连工具栏、命令的名称、图标和操作过程等一

些细节也基本一致。因此

本节通过几个实例，演示

在Drafting模块交互绘制形体视图的过程。需要详

细了解有关命令的内容请

参照第3章。

6.4.1绘制形体的基本视图例6-1交互绘制图6-11所示

形体的三视图。 图6-11交互绘制视图的实例

1. 进入绘制工程图的环境

选 择 菜 单 【Start】→【Mechanical Design】→【Drafting】，在随后弹出的图6－1所示【New Drawing】

对话框的Format栏选择ISOA3，默认比例为1:1，单击确认

按钮，进入了图6-2所示的绘制工程图的环境，该环境已有一个名字为“Sheet.1”的图片。

2. 设置初始的作图环境通过【Tools】工具栏的图标 、 、 和 ，显示栅格、

打开栅格捕捉、显示约束和建立约束关系。

3. 设置新几何对象的特性

单击【Graphic Properties】工具栏的线宽图标 ，设

置线宽为0.7mm；单击线型图标 ，设置线型为Solid（实线）。

4. 建立主视图

（1）选择菜单【Insert】→【Drawing】→

【New View】或单击【Drawing】工具栏的图

标 ，单击鼠标左键确定视图的位置即可。新

视图只有视图的名字和比例的方框。由于只有一

个视图，所以视图的名字为“Front view（主视图）”，比例为“Scale: 1:1”，此为进入绘制工程图环境时的默认值。方框为红颜色，表示该视

图为活动的视图。

（2）单击图标 或 ，绘制轮廓线，视图方

框自动调整为容纳几何对象的大小，见图6-12。

图6-12绘制主视图

5. 添加俯视图

（1）单击【Drawing】工具栏的图标 ，在主视图下方单击鼠标左键即可。俯视图的名字为 “ Top view”，比例为1:1，方框为兰色，表示它不是活动的视图，见图6-13(a)。

（2）双击俯视图的方框，使其变为活动的视图。

（3）将光标移至主视图的方框，单击鼠标右键，选择上下文相关菜单的【Front view object】→【Show Folding Lines】，显示了图6-13(b)所示的从主视图到俯视图的投影线。

(a) (b) (c)

图6-13 绘制俯视图

（4）单击图标 或 ，利用主视图到俯视图的投影线，

便捷准确地绘制轮廓线。

（5）单击图标 ，绘制2个圆，

（ 6）选择菜单【Insert】→【Dress Up】→【Axis and

Threa】→【Center Line】，或单击图标 ，选取圆，添

加圆的中心线，见图6-13(c)。

（7）将光标移至主视图的方框，单击鼠标右键，选择上下文

相关菜单的【Front view object】→【Hide Folding

Lines】，隐藏从主视图到俯视图的投影线。

俯视图绘制完毕。

6. 添加左视图

（1）单击图标 ，在主视图右方单击鼠标左键即可。左视图的名字为“Left view”，比例为1:1。方框为兰色，不是

活动的视图。

（2）双击左视图的方框，使其变为活动的视图。

（3）将光标移至主视图的方框，单击鼠标右键，选择上下文

相关菜单的【Front view objiect】→【Show Folding

Lines】，显示从主视图到左视图的投影线。

（4）将光标移至俯视图的方框，单击鼠标右键，选择上下文

相关菜单的【Top view objiect】→【Show Folding

Lines】，显示从俯视图到左视图的投影线，见图6-14(a)。

（5）单击图标 或 ，利用主视图和俯视图到左视图的投

影线，便捷准确地绘制轮廓线，见图6-14(b)。

(a) (b)图6-14绘制左视图

（6）单击【Graphic Properties】工具栏的线宽图标，设置线宽为0.35mm；单击线型图标，设置线宽为Deshed（虚线）。单击图标，绘制孔的两条轮廓线。

（ 7）选择菜单【Insert】→【Dress Up】→【Axis and Threa】→【Axis Line】，或单击图标，选取孔的两条轮廓线，添加孔的轴线。

（8）将光标移至主视图的方框，单击鼠标右键，选择上下文相关菜单的【Front view objiect】→【Hide Folding Lines】，隐藏从主视图到左视

图的投影线。用同样的方法隐藏从俯主视图到左视图的投影线。

侧视图绘制完毕，见图6-15(a)。

7. 修改主视图

（1）双击主视图的方框，使其变为活动的视图。将光标移至

俯视图的方框，单击鼠标右键，选择上下文相关菜单的

【Front view objiect】→【Show Folding Lines】，显

示从俯视图到主视图的投影线。

（2）单击图标 ，绘制两个孔的4条轮廓线。

（ 3）选择菜单【Insert】→【Dress Up】→【Axis and

Threa】→【Axis Line】，或单击图标 ，选取每个孔的

两条轮廓线，添加孔的轴线。

（4）将光标移至主视图的方框，单击鼠标右键，选择上下文

相关菜单的【Front view objiect】→【Hide Folding

lines】，隐藏从俯视图到主视图的投影线。

主视图修改完毕，见图6-15(b)

(a) (b)

图6-15三视图绘制完毕

6.4.2绘制形体的剖视图例6-2将图6-16所示形体的主视图改为剖视图。

1. 编辑主视图（1） 选择菜单【Insert】→【Geometry motification】

→【Relimitations】→【Quick

Trim】，或单击图标 ，

剪去多余的线段。

图6-16形体的主视图和俯视图

（ 2）选取主视图内的虚线，通过线宽图标，设置线宽为0.7mm；单击线型图标，设置线型为Solid（实线），将主视图内的虚线改变为实线，见图6-17(a)。

2. 填充剖面线选择菜单【Insert】→【Dress Up】→【Area Fill】，或单击图标 ，用光标确定要填充的区域（需要填充3次，每次在一个区域内指定一个点）。

剖视图绘制完毕，见图6-17(b)。

(a) (b)图6-17将主视图改为全剖视图

6.5 获取三维形体的投影视图

如果在Part Design模块创建了零件或形体的三

维模型，可以自动地生成形体的各种投影视图。自

动生成投影图与交互绘制投影图相比不仅具有快速、

便捷、数据一致性的特点，而且可以随着形体三维

模型的修改而自动更新，是最常采用的获取形体视

图的方法。

有关生成形体的各种视图的功能在菜单

【Insert】→【Views】 的下一级菜单或【Views】

工具栏 。

6.5.1生成自动布局的形体的多视图例如已创建图6-11所示的形体。选择菜单【Start】→【Mechanical Design】→【Drafting】,将弹出图6-4所示【New Drawing Creation】对话框，通过该对话框可以得到含有三维形体投影的视图。

图6-21形体的三维模型

1. 获取形体的主视、俯视和左视图在图6-4所示对话框的Select an automatic layout栏单

击图标 ，单击“OK”按钮，即可得到图6-22所示的名字为“Sheet.1”的一张图片，该图片含有形体的主视图、俯视图和左视图。

图6-22形体的主视图、俯视图和左视图

2.如果在图6-4所示对话框的Select an automatic layout栏单击图标 ，单击“OK”按钮，即可到图6-23所示的名字为“Sheet.1”的一张图片，该图片含有形体的主视图、俯视图、左视图、右视图、仰视图、后视图和轴测图。

图6-23形体的六面视图和轴测图

6.5.2利用视图向导获取形体指定投影的视图

利用视图向导得到形体指定投影的视图的操作步骤如下：

1.从三维建模环境进入绘制工程图的环境

首先，在Part Design模块创建了零件或形体的三维模型，例如图6-21所示的形体。然后，选择菜单【File】→【New …】或单击图标 进入绘制工程图的环境，或者按6.5.1节的第4种选择（空的图片）进入绘制工程图的环境。

2.调用视图向导

选择菜单【Insert】→【View】→【Wizard】→【Wizard】或单击图标。弹出图6-24（a）所示【Predefined Configurations】对话框

(a) (b)

图6-24【Predefined Configurations】对话框

3. 确定视图布局

对话框的左边框是一列有关视图布局的图标，如果选择第三个图标，将会得到主视图、俯视图和左恻视图的视图布局，见图6-24(a)。单击底部的“Next” 按钮,将会出现图6-

24(b)所示的单个视图的图标的对话框。假定选择图6-24(b)的第一个图标，将会得到只有主视图的视图。

用鼠标可以确定各视图的位置。可以继续选择其他个图标添加相应视图。如果选择图6-24(b)的第8个图标，将清除已选视图。

在所选的一些视图中，必须包括主视图(Front)或轴测视图(Isometric)。

在“Minimum distance between each view”域键入新的数值，即可确定视图之间的最小距离。

关闭“Projection views:linked to the main view”按钮，其余视图将不再与主视图保持对齐的关系。

4. 确定投影平面

单击“Finish”按钮，切换到Part Design建模窗口，将

光标移至结构树或形体的一个平面，该平面将作为投影面的平行面。例如，将光标移至结构树上的xy平面或形体上平行于xy平面的平面。此时的投影方向将平行于Z轴，同时在屏幕的右下角预示了图6-25(a)所示的投影图。单击鼠标左键，系统将自动切换到绘制工程图窗口，见图6-26(b)。

(a) (b)图6-25预示投影图

5. 确定形体相对于图纸平面的方位

(a) (b)图6-26转盘和转角对话框

图6-26(a)是图6-25(b)右上角的视图操纵转盘，用以确定形体相对于图纸平面的方位。每单击一次转盘内的按钮u和t，形体绕Y轴（竖直方向）顺时针或逆时针旋转90°；每单击一次转盘内的按钮p和q，形体绕X轴（水平方向）顺时针或逆时针旋转90°。若每单击一次转盘内的按钮“P”或“Q”，形体绕Z轴（观察方向）顺时针或逆时针旋转一定的角度。

将光标移至转盘内的按钮“P”或“Q”，单击鼠标右键，弹出“Edit Angle …”菜单项，单击该菜单项，弹出图6-26(b)所示转角对话框。利用该转角对话框设置视图绕观察方向旋转的转角度。

角度调整完毕，单击鼠标左键，即可得到图6-27所示的视图。

图6-27用转盘操纵视图的方位

6.5.3直接获取形体的投影视图有关生成形体的各种视图的功能在菜单【Insert】→

【Views】→【Projections】 的 下 一 级 菜 单 或【Projections】工具栏 。

直接获取形体投影图的步骤如下：

1. 从三维建模环境进入绘制工程图的环境

在Part Design模块创建了图6-21所示形体的三维模型之后进入绘制工程图的环境。

2. 建立主视图

建立的第一个视图必须也只能是主视图，步骤如下：

（1）选择菜单【Insert】→【View】→【Projections】→【Front View】或单击图标 。

（2）通过菜单【Window】切换到Part Design建模窗口。

（3）在特征或形体上选取一个投影面的平行面，例

如，选取特征树上的zx平面。系统将自动切换到绘制工程图窗口，见图6-28。

图6-28 转盘和视图的初始位置

（4）三次单击转盘内的旋转按钮P，将视图调整到

图6-29(a)所示的位置，单击转盘内的按钮p，将视图调整到图6-29(b)所示的位置，单击转盘以外的位置，将得到图6-27所示形体的主视图。

(a) (b)

图6-29用转盘调整视图的方位

6.5.4获取形体的其他基本视图其他基本视图是指形体的俯视图、左视图、右视图、仰

视图和后视图。

通过菜单【Insert】→【View】→【Projections】的下

一级菜单或【Projections】工具栏的图标 ，

可调用获取形体的其他视图的命令。

1.获取形体的俯视图、左视图、右视图和仰视图

其中的俯视图、左视图、右视图、仰视图只能通过主视

图间接获取。假定已得到主视图，随后的操作如下：

（1）选择菜单【Insert】→【View】→【Projections】→

【Projection】或单击图标 。

(a) (b)图6-30得到左视图

（2）若将鼠标移至主视图的方框的右侧，则动态地显示了左视图，见图6-30(a)。

（3）单击鼠标左键，即可得到左视图，见图6-30(b)。

（4）若单击图标 ，将鼠标移至主视图的方框的下方，则动态地显示了俯视图，单击鼠标左键，即可得到俯视图，见图6-31。

图6-31得到俯视图

同样的操作可以可得仰视图和右侧视图。

2. 获取形体的后视图

因为后视图与主视图不相邻，因此只能通过其他视图间接获取后视图。

（1）双击其他视图的方框，例如双击左视图的。

（2）单击图标 ，将鼠标移至左视图的右侧，则动态地显

示了后视图，单击鼠标左键，即可得到后视图，见图6-32。

图6-32得到后视图

6.5.5 获取形体的轴测视图

（1）选择菜单【Insert】→【View】→【Projections】→

【Isometric】或单击图标 。

(a) (b)

图6-33得到轴测视图

6.5.6获取形体的辅助视图辅助视图是指基本视图以外的视图。有些形体的表面与

基本投影面倾斜（见图6-34），通常用辅助视图表达这样表面的实形。

图6-34具有倾斜平面的形体获取形体的辅助视图的步骤如下：

（1）双击倾斜平面投影积聚为直线的视图，本例为主视图。

（2）选择菜单【Insert】→【View】→【Projections】→【Auxiliary】或单击图标 。

（3）用鼠标确定两个点，该两点连线应平行于倾斜平面在活动视图的投影。系统自动完成两点的连线，并添加两个字母和两个箭头以示投影方向。随后动态地显示了辅助视

图，见图6-35(a)。

(a) (b)

图6-35获取形体的辅助视图

（4）移动鼠标调整辅助视图的位置和投影方向，单击鼠标左键，即可得到辅助视图，见图6-35(b)。

6.5.7获取形体的剖视图剖视图是用于表达形体内部形状的视图。在已有的视图

上确定剖切位置和投影方向，即可确定形体的剖视图。

1. 获取形体的全剖视图（1）双击形体平面投影积聚为直线的视图，使其成为活动视

图。

（ 2 ） 选 择 菜 单 【Insert】→【View】→【Sections】→【Offset Section View】或单击图标 。

（3）在活动的视图内输入两个点（通常是形体对称线上的点），双击鼠标左键，系统自动完成两点的连线，确定了

剖切平面的位置，并在两端动态地添加两个字母和两个箭

头以示投影方向。随后动态地显示了形体的投影，见图6-

36(a)。

（4）移动鼠标调整剖视图的位置和投影方向，单击鼠标左

键，即可得到形体的剖视图，见图6-36(b)。

(a) (b)

图6-36获取形体的剖视图

2. 获取形体的阶梯剖视图

阶梯剖视图是用一组平行于投影面的平面，剖切形体后得

到的视图。

（1）双击形体平面投影积聚为直线的视图，使其成为活动

视图。

（ 2 ） 选 择 菜 单 【Insert】→【View】→【Sections】→【Offset Section View】或单击图标 。

（3）在活动的视图内输入一些点（通常是形体或结构对称线上的点），双击鼠标左键，系统自动完成这些点的连线，

确定了这组剖切平面的位置，并动态地在两端添加两个字

母和两个箭头以示投影方向。随后动态地显示了形体的投

影，见图6-37(a)。

（4）移动鼠标调整剖视图的位置和投影方向，单击鼠标左

键，即可得到阶梯剖视图，见图6-37(b)。

(a) (b)图6-37获取形体的阶梯剖视图

3. 获取形体的斜剖视图斜剖视图是用一个垂直于投影面的平面，剖切形体后

得到的视图。主要用于剖切平面与投影面不平行的场合。例如，表达图6-38所示形体的长圆孔。

图6-38

(1)双击倾斜平面投影积聚为直线的视图,使其成为活动视

(2)选择菜单【Insert】→【View】→【Sections】→Aligned Section View】或单击图标 。

(3)在活动的视图内输入两个点（通常是形体或结构对称线上的点），双击鼠标左键，系统自动完成这些点的连线，确定了该剖切平面的位置，并动态地在两端添加两个字母和两个箭头以示投影方向。随后动态地显示了形体的投影，见图6-39(a)。

（4）移动鼠标调整剖视图的位置和投影方向，单击鼠标左

键，即可得到斜剖视图，见图6-39(b)。

(a) (b)

图6-39得到斜剖视图

4. 获取形体的旋转剖视图旋转剖视图是用两个相交的垂直于投影面的平面，剖切

形体后展开投影得到的视图。

（1）双击形体平面投影积聚为直线的视图，使其成为活动视

图。

（ 2 ） 选 择 菜 单 【Insert】→【View】→【Sections】→【Aligned Section View】或单击图标 。

（3）在活动的视图内输入一些点（通常是形体或结构对称线上的点），双击鼠标左键，系统自动完成这些点的连线，

确定了这组剖切平面的位置，并动态地在两端添加两个字

母和两个箭头以示投影方向。随后动态地显示了形体的投

影，见图6-40(a)。

（4）移动鼠标调整剖视图的位置和投影方向，单击鼠标左

键，即可得到旋转剖视图，见图6-40(b)。

(a) (b)

图6-40得到旋转剖视图

6.5.8获取形体的断面图断面图与剖视图的主要区别是它只表达形体截面的形状。

在已有的视图上确定剖切位置和投影方向，即可确定断面

图。

1. 用一个或一组平行于投影面的平面剖切形体得到的断面图。

（1）双击平面投影积聚为直线的视图，使其成为活动视图。

（ 2 ） 选 择 菜 单 【Insert】→【View】→【Sections】→【Offset Section Cut】或单击图标 。

（3）在活动的视图内输入确定了剖切平面的位置（通常是形体对称线上的点），双击鼠标左键，系统自动完成两点的

连线，并在两端动态地添加两个字母和两个箭头以示投影方向。随后动态地显示了形体的投影，见图6-41(a)。

（4）移动鼠标调整剖视图的位置和投影方向，单击鼠标左键，即可得到形体的剖视图，见图6-41(b)。

(a) (b)图6-41得到形体的断面图

图6-42是用一组平行于投影面的平面剖切形

体得到的断面图。

(a) (b)

图6-42得到两个平行剖切平面的断面图

3. 用一个或两个垂直于投影面的平面剖切形体后得到的断面图。

（1）双击倾斜平面投影积聚为直线的视图，使其成

为活动视图。

（ 2 ） 选 择 菜 单 【Insert】→【View】→【Sections】→【Aligned Section View】或单击

图标 。

（3）在活动的视图内输入两个点（通常是形体或结构对称线上的点），双击鼠标左键，系统自动完成

这些点的连线，确定了该剖切平面的位置，并动态

地在两端添加两个字母和两个箭头以示投影方向。

随后动态地显示了形体的投影，见图6-43(a)。

（4）移动鼠标调整剖视图的位置和投影方向，单击

鼠标左键，即可得到断面图，见图6-43(b)。

(a) (b)图6-43得到断面图

图6-44是用两个相交的垂直于投影面的平面，剖切形体后展

开投影得到的断面图。

(a) (b)图6-44得到两个相交平面剖切的断面图

6.5.9 获取形体的局部视图局部视图也称局部放大图，通常用来表达零件的细小结

构。首先在已有的视图上确定局部视图的区域，然后确定

局部视图的位置即可。

1. 生成圆形区域的局部视图（1）双击要放大的视图，使其成为活动视图。

（ 2 ） 选 择 菜 单 【Insert】→【View】→【Detail】→【Detail】或单击图标 。

（3）在活动的视图内输入一点确定圆心，移动并单击鼠标左键确定半径。

（4）用鼠标确定局部视图的中心位置，见图6-45(a)。单击

鼠标左键，即可得到形体的局部视图，见图6-45(b)。

(a) (b)

图6-45得到圆形区域的局部视图

2. 生成多边形区域的局部视图（1）双击要放大的视图，使其成为活动视图。

（ 2 ） 选 择 菜 单 【Insert】→【View】→【Detail】→【Sketched Detail Profile】或单击图标 。

（3）在活动的视图内输入多边形的顶点。（4）用鼠标确定局部视图的中心位置，见图6-46(a)。单击鼠标左键，即可得到形体的局部视图，见图6-46(b)。

(a) (b)图6-46得到多边形形区域的局部视图

3. 快速生成局部视图快速生成局部视图与前面介绍的生成局部视图的

操作过程相同。两者生成的结果略有差异，快速生

成的局部视图保留了完整的圆形或多边形的边界，

见图6-47。

快速生成圆形区域局部视图需要选择菜单

【Insert】 →【 View】→【Detail】→【Quick

Detail】或单击图标 。

快速生成多边形区域局部视图需要选择菜单

【Insert】→【View】→【Detail】→【Sketched

Quick Detail Profile】或单击图标 。

(a) 圆形区域的局部视图 (b) 多边形区域的局部视图

图6-47快速生成的局部视图

6.5.10 将已有视图修改为局部视图

用圆或多边形为轮廓线，去除轮廓线以外的视

图，即可将已有视图修改为局部视图。

1.用圆为轮廓线，将已有视图修改为局部视图

（1）双击要修改视图的方框，使其成为活动视图。

（ 2 ） 选 择 菜 单 【Insert】→【View】→【Clippings】→【Clipping】或单击图标 。

（3）在活动的视图内输入圆心和半径，绘制一个圆，见图6-48(a)，所选视图随即被修改，见图6-

48(b)。

(a) (b)图6-48用圆将已有视图修改为局部视图

2. 用多边形为轮廓线，将已有视图修改为局部视图（1）双击要修改视图的方框，使其成为活动视图。

（ 2 ） 选 择 菜 单 【Insert】→【View】→【Clippings】→【Sketched Cliping Profile】或单击图标 。

（3）在活动的视图内输入多边形的顶点，绘制一个多边形，见图6-49(a)，所选视图随即被修改，见图6-49(b)。

(a) (b)图6-49用多边形将已有视图修改为局部视图

6.5.11断开表示当零件较长，且沿长度方向形状一致或按一定规律变化时，可以采用断开表示。CATIA可以用两个互相平行的垂直于投影面的平面将已有的视图断开。

（1）双击要断开视图的方框，使其成为活动视图。

（ 2）选择菜单【Insert】→【View】→【Break view】→【Broken View】或单击图标 。

（3）在活动的视图内输入一个点，该点确定了第一个截面的位置，显示一条竖直方向的绿色的宽线，等待用户确认截面的投影方向，见图6-50(a)。

（4）若单击该绿色宽线上的某一点，则确定了截面的投影为竖直方向的直线；若单击该绿色宽线外的一点，则确定了截面的投影为水平方向的直线，绿色宽线随之改变为水平方向。在单击该绿色宽线上某一点的同时，过视图的两端点和第一个截面的位置处显示了一条水平方向的红色的宽线，表示此视图将沿长度方向断开，见图6-50(b)。

（5） 若输入另一点，该点确定了第二个截面的位置，过该点显示一条垂直方向的绿色的宽线。再次单击鼠标左键，完成了该视图的断开，见图6-50(c)。

(a)

(b)

(c)

图6-50视图的断开表示

6.5.12获取形体的局部剖视图获取形体的局部剖视图需要确定剖切的范围和剖

切平面的位置。

（1）双击要断开视图的方框，使其成为活动视图。

（ 2）选择菜单【Insert】→【View】→【Break view】→【Breakout View】或单击图标 。

（3）在活动的视图输入一些点确定剖切的范围，如图6-51(a)所示矩形。

（4）系统自动切换到Part Design模块，在该模块显示剖切平面的位置，如图6-51(b) 所示过轴线的竖直面，确认后系统返回到Drafting模块并完成形体的局部剖视图，见图6-51(c)。

图6-51得到形体的局部剖视图

(a) (b)

(c)

6.5.13更新从形体获取的视图

如果修改了形体的三维模型，返回Drafting模块，单击

更新图标 即可。例如将图6-50(a)右端轴段的键槽删

除，改为一个销孔，见图6-52(a)，返回Drafting模块，单

击图标 即可更新修改形体模型之后的视图，见图6-

52(b)。

(a) (b)

图6-52形体修改之后更新的视图

6.6修饰视图

修饰视图是指在已有视图的基础上添加圆孔（轴）的中心

线、螺纹大径、轴线、箭头和填充图案。

通过菜单【Insert】→【Drees Up】和【Drees Up】工具栏 及其下级工具栏 调用

有关修饰视图的功能。

1.添加圆的中心线

单击该图标，选取圆或圆弧，即可添加圆或圆弧的中心线。例如，选

取图6-53(a)所示图形的圆和4个圆弧，即可添加图6-53(b) 所示的中心线。

(a) (b)图6-53添加圆或圆弧的中心线

2.添加圆或圆弧相对于基准对象的中心线

单击该图标，选取圆或圆弧，再选取基准对象，即可添

加一个圆或圆弧相对于基准对象的中心线。例如，选取图

6-54(a)所示上方的圆，再选取下方的点、直线、圆和圆

弧，即可添加图6-54(b) 所示的中心线。

(a) (b)

图6-54 添加圆相对于基准对象的中心线

如果按住Ctrl键依次选取图3-79（b）所示的左、右直线和中间的轴线，打开【Constraint Definition】对话框的切换开关“Symmetry”，两直线调整为与轴线对称，并建立了两条直线的对称约束。

(a) (b)

图3-79定义几何约束后的图形

选取具有几何约束关系的图形对象，例如选取图3-79(a)所示的直线，单击图标，弹出图3-78所示定义约束的对话框。关闭“Fix”切换开关，单击“OK”按钮，符号“”消失，即可解除该直线的“固定”约束。如果关闭“Fix”切换开关的同时打开“Horizontal”切换开关，直线将改变为水平方向，并标注符号“H”。如果只是解除图形对象的几何约束，只要删除几何约束

符号即可。

3. 添加孔的螺纹大径和中心线单击该图标，选取圆或圆弧，即可添加圆或圆

弧的螺纹大径和中心线。例如，选取图6-55(a)所示的圆，即可添加图6-55(b) 所示的螺纹大径和中心线。

(a) (b)

图6-55添加孔的螺纹大径和中心线

4.添加圆或圆弧相对于基准对象的螺纹大径和中心线单击该图标，选取圆或圆弧，再选取基准对象，即可添加

一个圆或圆弧相对于基准对象的螺纹大径和中心线。例如，选取图6-56(a)所示上方的圆，再选取下方的点、直线、圆和圆弧，即可添加图6-56(b) 所示的螺纹大径和中心线。

（a） (b)

图6-56添加圆或圆弧相对于基准对象的螺纹大径和中心线

5.添加轴线

单击该图标，若选取的两个对象是圆或圆弧，则通过二者的中心添加一条轴线，见图6-57(a)；若选取的对象一个是圆或圆弧，另一个是直线。则过圆或圆弧的中心添加一条垂直于直线的轴线，见图6-57(b)；若选取的两个对象是直线，则添加二者的一条对称轴线，见图6-57(c)。

(a) (b) (c)

图6-57添加轴线

6. 添加两个圆或圆弧的中心线和轴线单击该图标，若选取两个圆或圆弧，则添加二者的中心线和通过二者中心的轴线，见图6-58。

图6-58添加两个圆或圆弧的中心线和轴线7. 添加箭头选择菜单【Insert 】→【Drees Up】→ Arrow，输入箭头的起点P1，再输入箭头的终点P2，即可得到一个箭头，见图6-59。

图6-59 添加箭头

6.7 文本有关文本功能可通过菜单【Insert 】→【Annotation】→【Text】和【Annotation】工具栏 调用。

6.7.1 书写文本单击图标 ，输入文本的定位点，在随后弹出的图

6-60所示的文本编辑对话框内输入文本，单击OK按钮，即可得到图6-61所示的处于编辑状态的文本。单击方框之外的任意一点，文本绘制完毕。

图6-60文本编辑对话框 图6-61处于编辑状态的文本

6.7.2 文本特性工具栏图6-62为文本特性工具栏，用于确定文本的字体、字高、

定位点、对齐方式或绘制专业符号。

图6-62文本特性工具栏（1） 确定文本的字体。

（2） 确定文本的字高。

（3） 是否选用粗体字，如 。

（4） 是否选用斜体字，如 。

（5） 是否带下划线，如 。

（6） 是否带上划线，如 。

（7） 是否带中划线，如 。

（8） 是否书写上标。

（9） 是否书写下标。

（10） 确定多行文本为左对齐。

（11） 确定多行文本为中对齐。

（12） 确定多行文本为右对齐。

（13） 确定文本相对于定位点的位置。有图6-63所示左上、左中、左下、中上、中心、中下、右上、右中和右下9种定位模式。

图6-63定位模式

（14） 绘制带各种线框的文本。有图6-64所示的12种线框，其中但是无线框模式。

图6-64文本外框（15） 绘制形位公差等专业符号。有图6-65所示的30多种线框，符号。

图6-65专业符号

[例6-1] 书写字符串 。

单击图标 ，输入文本的定位点，在图6-60所示的文本编辑对话框内输入字符“AB”，单击图标 ，输入字符“CD”，单击图标 ， 输入字符“EF”，单击图标 输入字符“GH”，单击图标 和输入字符“IJ”，单击OK按钮，单击方框之外的任意一点即可。

[例6-2] 书写Ø100±0.016。单击图标 ，输入文本的定位点，弹出图6-60所示的文本编辑对话框，单击图6-64所示专业符号菜单的 ，输入字符“100”，单击图6-64所示专业符号菜单的 ， 输入字符“0.016”，单击OK按钮，单击方框之外的任意一点即可。

[例6-3] 书写表达式 。

单击图标 ，输入文本的定位点，弹出图6-60所示的文本编辑对话框，输入字符“X”，单击图标 ，

输入字符“2”，单击图标 ，输入字符“+Y”，单击图标 ，输入字符“2”，单击图标 ，输入字符

“ =1”，单击OK按钮，单击方框之外的任意一点即可。

[例6-4]书写加框的汉字通过图标 选择图标 ，设置汉字输入方式，输

入字符“开始绘图”即可。

6.8 尺寸标注尺寸标注是工程图必不可少的内容。CATIA除了以交互方式标注尺寸之外，还可以自动生成尺寸。

6.8.1自动生成尺寸尺寸自动生成的必要条件是形体在Sketcher草图设计

时已施加了尺寸约束。例如图6-66(a)所示轴承座已在Sketcher建摸施加了尺寸约束，并按照6.5.1所示步骤得到了图6-66(b) 所示的三视图。

(a) (b)

图6-66轴承座及其三视图

选择菜单【Insert】→【Generation】→【Generation Dimensions】或者【Generation】工具栏的图标 ，弹出图6-67所示尺寸生成分析对话框。

1. 一次自动生成全部尺寸该对话框显示了Part1形体

在三维的约束和生成尺寸的数量

。通过“Generation constraints”等切换开关，可以显示形体在

Part Design模块或Drafting模块生成的或后来添加的尺寸。

单击OK按钮，尺寸生成完毕，见图6-68。

图6-67 尺寸生成分析对话框

图6-68生成轴承座的尺寸

2. 单步自动生成尺寸选 择 菜 单 【Insert】→【Generation】→

【Generation Dimensions Step by Step】 或 者【Generation】工具栏的图标 ，弹出图6-69所示单步生成尺寸对话框。

图6-69所示单步生成尺寸对话框

该对话框的滑动条显示正在标注尺寸的序号。单击按钮4 ，标注下一个尺寸。单击按钮: ，标注剩余的全部尺寸。单击按钮; ，暂停，用于调整或删除当前的尺寸，再次单击该按钮，将继续标注尺寸。单击按钮< ，停止标注尺寸。单击图标，删除当前尺寸。

单击图标 将当前尺寸改注在其他视图。打开“Visualization in 3D”切换开关，在三维建摸模块也能看到标注的尺寸。打开“Timeout”切换开关，超出设置的时间将自动标注下一个尺寸，其右方的编辑框用于设置等待标注的时间。

标注了全部尺寸或单击按钮< ，将出现图6-67所示尺寸生成分析对话框，单击OK按钮，尺寸生成完毕。

6.8.2 交互标注尺寸无论是自动生成的还是交互绘制的视图，都可

以 采 用 交 互 标 注 尺 寸 。 通 过 【Insert】→【Dimensioning】→【Dimensions】的下级菜单，或者 的【Dimensions】子工具栏，可以调用标注尺寸的命令。

1. 标注多种类型的尺寸单击该图标，选取一个待标注的对象，确定尺寸

线的位置，即可实现尺寸标注，见图6-70尺寸20、Ø20和R10。如果连续选取两个待标注的对象，确

定尺寸线的位置，即可标注两个对象的距离，见图6-70尺寸25，如果所选的是两条直线，则标注这两条直线的夹角，见图6-70尺寸27°。

图6-70几种类型的尺寸

如果在确定尺寸线的位置之前，单击鼠标右键，将根据被选图形对象的类型弹出图6-71所示的上下文相关菜单。

(a) 标注直线时 (b) 标注圆或圆弧时图6-71确定尺寸线的位置时的上下文相关菜单

通过该上下文相关菜单，可以实现以下功能：

（1）确定尺寸标注的类型Length：长度类型，即尺寸数值没有前缀“Ø”和“R”。Diameter Edge：直径类型，即尺寸数值有前缀“Ø”。

Radius Edge：半径类型，即尺寸数值有前缀“R”。Diameter Center：直径类型。Radius Center：半径类型。（2）确定尺寸的表示模式

单击【Dimension Representation】菜单项，将出现图6-72所示确定尺寸表示模式的下一级菜单。

图6-72确定尺寸表示模式的下一级菜单

图6-73所示一个边长为100的立方体的轴测图，按不同的模式得到的尺寸标注。

• Projected Dimension：投影的尺寸，见尺寸56.8、40.88和39.44。

• Force Dimension on Element：强行图形元素同方向的尺寸，见尺寸56.8。

• Force Horizontal Dimension in view：强行标注视图内水平方向的尺寸，见尺寸40.88。

• Force Vertical Dimension in view：强行标注视图内垂直水平方向的尺寸，见尺寸39.44。

• True Length Dimension：实际长度尺寸，见尺寸100。

图6-73在轴测图上按不同模式得到的尺寸标注（3）确定尺寸文本的方位

单击【Value Orientation】菜单项，将弹出图6-74所示确定尺寸文本方位的对话框。

图6-74 确定尺寸文本方位的对话框

• Reference编辑框：确定尺寸文本角度基准的对象，可选Dimension Line（尺寸线）、Screen （屏幕）或View（视图）。

• Orientation编辑框：确定尺寸文本的角度，可选Parallel（平行）、 Perpendicular（垂直）或 Fixed Angle（固定角度）。

• Angle编辑框：输入固定角度的值。

（4）添加漏斗线

单击【Add Funnel】菜单项，将弹出图6-75所示确定漏斗线的对话框。

通过该对话框确定漏

斗线的尺寸，图6-76为带有

漏斗线的尺寸。

图6-76

图6-75

2. 标注累积型的尺寸单击该图标，选取P1、P2点，输入尺

寸线的位置，即可得到累积型尺寸20。选取P3、P4点，输入尺寸线的位置，即可得

到累积型尺寸10，见图6-77。

图6-77累积型尺寸

3. 标注基线型的尺寸单击该图标，选取P1、P2、P3、

P4点，输入第一条尺寸线的位置P5

点，即可完成基线型尺寸的标注，

见图6-78。

图6-78标注基线型尺寸

4. 专门用于标注长度型的尺寸该图标与标注多种类型的尺寸图标在标注长度型尺寸时

的功能及操作相同，在确定尺寸线位置时的上下文相关菜单增加了“Half Dimension”选项，可以只画一侧的尺寸界线和箭头。

5. 专门用于标注角度型的尺寸该图标与标注多种类型的尺寸图标在标注角度型尺寸时

的功能及操作相同。

6. 标注半径型的尺寸该图标与标注多种类型的尺寸图标在标注半径型尺寸时

的功能及操作相同。

7. 标注直径型的尺寸该图标与标注多种类型的尺寸图标在标注直径型尺寸时

的功能及操作相同。

8. 标注倒角型的尺寸单击该图标，选取倒角直线，选取基准线（例如与之邻

接的水平或垂直的直线），确定尺寸

线的位置，即可完倒角型尺寸的标注，

见图6-79。

图6-79倒角型尺寸

9. 标注螺纹的尺寸单击该图标，选取螺纹的两

条大径，即可完成螺纹的尺寸标

注，见图6-80。

图6-80标注螺纹的尺寸

10. 标注坐标型的尺寸单击该图标，选取要标注的点，例如，圆的中心，输入旁注线端点的位置，即可得到坐标型的尺寸标注，见图6-81。

图6-81坐标型尺寸的标注

11. 建立孔的尺寸表单击该图标，选取要建立尺寸表的孔，例如选取图6-

82（a）所示的5个孔，弹出图6-83所示确定孔表式样的对话框。

（a） （b）图6-82建立孔的尺寸表

图6-83所示对话框的Origin Reference栏的X、Y、Angle域确定所选孔参照系的原点、和X轴的方向，Flip域确定参照系是否绕水平或垂直方向翻转。Hole Reference栏确定的序号是A、B、C …方式还是1、2、3 …方式。Table

Reference栏的Title域确定表的名称，切换开关Reference、

X

、Y、Dimeter域确定表内是

否包含孔的序号、X、Y和直

径的数值。Sort域确定排序的

方向。切换开关Transpose Ta

ble确定表的行列是否转置。

单击OK按钮，输入表的位

置，即可得到图6-82(b)所示

的孔的尺寸表。 图6-83确定孔表式样的对话框

6.8.3设置或修改尺寸的特性

1. 通过工具栏设置或修改尺寸的特性

通过图6-84所示【Dimension Properties】工具栏可以

设置或修改尺寸的式样、公差类型、公差值、数字格式、

精度等尺寸特性。

图6-84【Dimension Properties】工具栏

（1）确定尺寸文本相对于尺寸线的位置有图6-85（a）所示的 4 种形式，其效果见图6-

85（b）、（c）、（d）、（e）。

(a) (b) (c) (d) (e)图6-85尺寸文本相对于尺寸线的位置

（2）确定公差的类型有（no tolerance）、TOL_NUM2、

ANS_NUM2等 21种公差的类型，其中（ no tolerance）表示不标注公差；TOL_NUM2标注数值公差，见图6-86（a）；ISOALPH1标注公差带符号，见图6-86（b）。

（a） （b） （c） （d）图6-86标注尺寸公差

（3）确定公差的数值或符号公差的类型决定了内容的类型，例如，如果公差的类型为

TOL_NUM2，通过此域选择或输入公差的数值，如果公差的类型为ISOALPH1，通过此域选择或输入公差的符号。

（4）确定公差数值的格式有NUM.DIMM、NUM,DIMM、NUM.DINC等20余种格式，其中 NUM.DIMM是小数点为分隔符的公制、NUM,DIMM是逗号为分隔符的公制、NUM.DINC是小数点为分隔符的英制。

（5）确定公差小数的位数有0.1、0.01、0.001、1四种选择。

图6-86（a）、（c）、（d）所示尺寸是在公差的类型为TOL_NUM2、数值的格式为NUM.DIMM、公差小数的位数选择了0.001，公差的数值分别输入了 “ +0.012/-0.012”、 “ +0.025/0”和 “ +0.009/-0.021”时标注的。图6-86（b）所示尺寸是在公差的类型为ISOALPH1、数值的格式为NUM.DIMM、选择“H7”位公差符号时标注的。

（a） （b） （c） （d）图6-86标注尺寸公差

2. 通过对话框设置或修改尺寸的特性

选择一个尺寸，选择菜

单【Edit】→【Properties】，或单击鼠标右键，从上下文

相关菜单中选择【Properties】即可弹出图6-87所示尺寸特性对话框。

图6-87尺寸特性对话框

该对话框有Value等9个选项卡，其中Value选

项卡用于设置尺寸文本的方位和双重尺寸文本的参

数、Tolerance选项卡用于设置尺寸公差的类型和

数值、Dimesion Line选项卡用于设置尺寸文本相

对于尺寸线的位置以及箭头的大小和式样等特性、

Extension Line选项卡用于设置尺寸界线的特性、

Dimension Text选项卡用于设置尺寸文本前后缀

等特性、Font选项卡用于设置尺寸文本字体的特

性。

3.利用尺寸操纵器编辑尺寸

（1）尺寸操纵器的组成和功能尺寸操纵器由 、 、q、 4种标记组成。可以附着到尺寸上，见图6-88（a）。

拖动标记 ，尺寸文本沿尺寸线方向移动；拖动标

记 ，尺寸文本沿尺寸界线方向移动；单击尺寸文本前的

标记q，可在随后弹出的【Insert Text Before】对话框插入或修改尺寸文本的前缀；单击尺寸文本后的标记q，可在随后弹出的【Insert Text After】对话框插入或修改尺寸文本的后缀；拖动尺寸界线起点的标记 ，可调整尺寸界线的起点与被标注对象的距离；拖动尺寸界线终点的标记

，可调整尺寸界线终点超出尺寸线的距离。

图6-88（b）是利用尺寸操纵器添加了尺寸文本的前、后缀，调整尺寸界线的实例。

（a） （b）图6-88利用尺寸操纵器编辑尺寸（2）设置尺寸操纵器选择菜单【Tools】→【Options …】，在随后弹出的【Options】对话框的特征树上选择【Mechanicl Design】→【Drafting】，单击Manipulators选项卡，显示了图6-89所示有关尺寸操纵器的内容。

图6-89尺寸操纵器的选项卡

• Manipulators栏：Reference size编辑框用于确定操纵器标记的大小；若切换开关Zoomable为开，操纵器标记的大小将随着显示比例的大小而改变。

• Dimension Manipulators栏：从上至下依次是尺寸界线起点的标记、尺寸界线终点的标记、插入或修改尺寸文本前缀的标记、插入或修改尺寸文本后缀的标记、移动尺寸文本的标记、沿尺寸线方向移动尺寸文本的标记、沿尺寸界线方向移动尺寸文本的标记。

若每个标记的Greation 列的切换开关为开，只是在确定尺寸文本的位置时显示该标记。若每个标记的Modification列的切换开关为开，修改尺寸时将显示该标记，如图6-87（a）所示。当尺寸操纵器每个标记的Modification列的切换开关均

为打开的状态时，用鼠标单击任意尺寸，即可显示该尺寸的尺寸操纵器。调整尺寸的位置之后，单击鼠标左键，尺寸操纵器消失。

4. 断开或修补尺寸界线选择菜单【Insert 】→【Dimensioning Properties】

→【Extension Line Interruption】的下一级菜单或 的

子工具栏 可以断开或修补尺寸界线。

（1）断开所选的尺寸界线

单击该图标，选择要断开尺寸界线的尺寸，例如选择图

6-90（a）所示尺寸，输入断开尺寸界线的第一点P1，输入

断开尺寸界线的第二点P2，结果见图6-90（b）。

（a） （b） （c）

图6-90断开或修补尺寸界线

（2）修补指定的尺寸界线

单击该图标，选择要修补尺寸界线的尺寸，例

如选择图6-90（b）所示尺寸，确定要修补的尺寸

界线，例如图6-90（b）所示左边的尺寸界线，结

果见图6-90（c）。

（3）修补所选的尺寸界线

单击该图标，选择要修补尺寸界线的尺寸，例

如选择图6-90（b）所示尺寸，即可修补所选尺寸

的全部尺寸界线。

6.9 形位公差

如果对零件的表面形状或一些表面之间的相对

位置有较高的精度要求，就应该标注零件的形状或

位置精度，即标注形位公差。

通 过 【Insert】→【Dimensioning】→

【Tolerancing】 的 下 级 菜 单 ， 或 者

【Dimensioning】工具栏 的【Tolerancing】子工具栏 ，可以调用标注形位公差的命令。

6.9.1标注形位公差（参照图6-91）1. 确定形位公差的位置单击图标 ，确定待标注的对象，例如图6-91（a）

P1点处的表面，确定形位公差框的位置，例如P2

点，弹出图6-92所示填写形位公差的对话框。

(a) (b) (c)图6-91标注形位公差

2. 填写形位公差的数值单击对话框的Spec 1图标 ，在随后弹出的符号列表

中选择垂直符号，在Tolerance Value（公差值）域填写“0.01”，在Datum Elements（基准元素）域填写“A”，单击OK按钮，得到图6-91（b）所示形位公差的标注。

图6-92填写形位公差的对话框

3. 修改形位公差的数值

双击已标注的形位公差，通过随后弹出的图6-92所示的

填写形位公差的对话框即可修改形位公差的数值。

4. 调整形位公差的位置或修改形位公差的特性

可以用鼠标直接拖动确定形位公差位置时的P1或P2点，

也可以通过修改形位公差位的特性调整形位公差的位置。

单击已标注的形位公差，例如图6-91（b）所示的形位公

差 ， 单 击 鼠 标 右 键 ， 在 上 下 文 相 关 菜 单 中 选 择

Properties，弹出图6-93所示有关形位公差特性的对话框。

图6-93有关形位公差特性的对话框

该对话框的Font选项卡用于修改形位公差的字

体，Text选项卡用于调整形位公差与定位点的相对

位置。单击Anchor Point（定位点）的菜单，选

择“Middle Right”，单击OK按钮，即可得到图6-

91（c）所示的形位公差的标注。

若从Orientation（方位）的菜单，选择

“Vertical”，形位公差将垂直标注。

6.9.2标注形位公差基准单击图标 ，确定待标注的对象，例如图6-94（a）P1点

处的圆柱表面，确定形位公差基准框的位置，例如P2点，在随后弹出的图6-95所示对话框填写形位公差基准名称，OK按钮，即可完成形位公差基准的标注，见图6-94（b）。

（a） （b）图6-94标注形位公差基准

图6-95 填写形位公差

基准名称的对话框

6.10标注符号技术要求是零件图的重要内容之一，标注表面粗糙度符

号、焊接符号是技术要求中的重要内容。通过【Insert】→【Annotations】→【Symbils】 的 下 级 菜 单 ， 或 者【Annotations】工具栏 的【Symbils】子工具栏

，可以调用标注符号的命令。

6.10.1标注表面粗糙度符号1. 表面粗糙度符号和参数

表面粗糙度的标注是由表面粗糙度符号及其参数所组

成，图6-96是一些表面粗糙度的符号，图6-97是表面粗糙度可能用到的参数。

图6-96表面粗糙度的符号

图6-97表面粗糙度的参数

a1,a2：粗糙度高度参数代号及其数值。b：加工要求或表面处理说明。c：取样长度。d：加工纹理方向符号。e：加工余量。f：粗糙度间距参数值、轮廓支撑长度。2. 标注表面粗糙度

单击图标 ，输入定位点P，弹出图6-98所示表面粗糙度编辑对话框。

图6-98表面粗糙度编辑对话框按照GB/T131-1993的规定，对话框各域的内容如图6-97所示，其中Ra处的菜单用于选择评定表面粗糙度的参数，M处的菜单用于选择表面纹理的符号，粗糙度的参数，图标 用于选择V形、∇ 形、或含有内切圆的V形和∇ 形，图标 用于选择该处是否有小圆或是否保留右端的直线。

例如，在粗糙度编辑对话框的粗糙度数值域2填写“3.2”，在M处的菜单选择C（纹理呈近似同心圆），通过图标

选择∇ 形，通过图标 选择无右端的直线，即可标注图6-99所示零件左端面的表面粗糙度。在粗糙度编辑对话框的粗糙度数值域2填写“6.3”，在取样长度填写“5”，通过图标选择∇ 形，通过图标 选择保留右端的直线，即可标注图6-

99所示零件小圆柱的表面粗糙度。

图6-99标注零件的表面粗糙度若双击已标注的表面粗糙度符号，通过随后弹出的图6-

98所示的粗糙度编辑对话框即可修改形位表面粗糙度的参数。

6.10.2绘制焊缝（参照图6-100）单击图标 ，选取一条直线、圆或圆弧，例如选取图6-

99所示直线L1，选取另一条直线、圆或圆弧，例如选取图6-100所示直线L2，弹出图6-101所示焊缝编辑对话框。

（a） （b）图6-100绘制焊缝

单击焊缝编辑对话框的图标，弹出12种焊缝的式样，选择一种式样，单击OK按钮，完成焊缝的绘制，结果见图6-100（b）。

图6-101 焊缝编辑对话框单击焊缝编辑对话框的图标，弹出12种焊缝的

式样，选择一种式样，单击OK按钮，完成焊缝的绘制，结果见图6-100（b）。

6.10.3标注焊接符号（参照图6-102）单击图标 ，确定焊接符号的起点P1，确定引线的端点

P2，弹出图6-103所示建立焊接符号对话框。

（a） （b） （c）图6-102标注焊接符号

图6-103建立焊接符号对话框

在焊接符号对话框第一行（箭头所指的焊缝）的第一个编辑框输入4（焊缝的高度），第二个编辑框输入该焊缝的长度20（焊缝的长度），第二行（箭头所指背面的焊缝）的第一个编辑框输入4（焊缝的高度），第二个编辑框输入20（焊缝的长度），选择焊接符号“⊿”和“︶”（凹面角焊缝），单击OK按钮，完成焊接符号的标注，结果见图6-102（b）。图6-102（c）所示位现场环绕工件的焊缝，需

要单击了焊接符号对话框顶部的和ϒ按钮。若双击已标注的焊接符号，通过随后弹出的图

6-103所示的建立焊接符号对话框即可修改焊接符号的标注。

6.11图形引用图形引用是指一个Detail Sheet图片的视图可以被其他

Sheet或Detail Sheet图片引用。该功能与其他CAD系统的

引用子图或图块相类似，利用该功能可以显著地提高作图

效率。

通 过 【Insert】→【Drawing】 的 下 一 级 菜 单 或

【Drawing】工具栏 及其子工具栏 可以建

立或引用Detail Sheet图片的命令。

1. 建立被引用图形的步骤

（1）建立Detail Sheet图片

单击图标 ，出现Sheet.2（Detail）图片，Sheet.2图片是活动的，且含有一个无名的视图。

（2）在当前视图上绘制被引用的图形以交互方式绘制一个螺钉。注意，为了便于被其他Sheet

或Detail Sheet图片引用，应该将视图的原点作为图形的基准点，见图6-104（a）。如果只需一个被引用的图形，到该步即结束。

（3）在Sheet.2图片建立第二个被引用的图形单击图标 ，建立一个新视图，双击新的视图框，使其

成为活动的视图。以交互方式在该视图绘制一个螺栓，见图6-104（b）。

（ a） （b）图6-104建立被引用的图形

2. 引用图形的步骤（1）单击Sheet.1图片，Sheet.1成为当前图片。（2）单击图标 ，表示要引用视图。单击Sheet.2（Detail）图片，单击要引用的视图框。系统自动返回Sheet.1图片，并动态地显示被引用的图形和确定位置的对话框，见图6-105。

图6-105 确定被引用图形位置的对话框

（3）在Sheet.1图片上确定被引用图形的定位点，被引用视图的原点与定位点重合，在4个角出现标记”，见图6-106。（4）拖动4个角的任意一个标记“口”，都可以改变被引用图形的大小，单击标记“口”外一点，引用图形结束。

图6-106确定定位点之后的被引用图形3. 位置对话框图6-105所示的对话框用于确定被引用图形的位置，由以下4个图标组成：

：改变被引用图形的基准点。

：改变被引用图形相对于X轴的角度。：将被引用图形绕Y轴翻转180°。

：将被引用图形绕X轴翻转180°。X、Y轴，均指被引用图形在原视图中的坐标系。图6-107是引用图6-104(b)所示螺钉和螺栓的结果。定

位点为P1和P2点，需通过图标 旋转270°，引用之后删除多余的线段。

（a） （ｂ）

图6-107引用螺钉和螺栓

习 题

6.1填空（1）一个CATDrawing类型的文件＿＿＿含有多个图片(Sheet)，一个图片＿＿＿含有多个视图（View）。

A.可以，可以 B.可以，不能 C.不能，可以 D.不能，不能

（2）＿＿＿改变图片的名字，＿＿＿改变视图的名字。

A.可以，可以 B.可以，不能 C.不能，可以 D.不能，不能

（3）图片＿＿＿被删除，视图＿＿＿被删除。

A.可以，可以 B.可以，不能 C.不能，可以 D.不能，不能

6.2如何激活图片和视图（View），视图是指特定的观察方

向，还是指特定的一组图形对象？

6.3以交互方式绘制图3-103所示图形。6.4以交互方式绘制图6-108所示法兰盘的零件图

第7章 曲面设计

7.1 概述

7.2 生成线框元素的工具

7.3 生成曲面

7.4 曲面编辑和修改

7.5 曲线、曲面分析功能简介

7.6 曲线曲面设计工具和混合设计

7.7 曲面设计实例

习题

7.1 概述

CATIA机械设计配置MD2中包括线框和曲面模块

WFS (Wireframe and Surface)，混合设计配置HD2

(Hybrid Design)中除包括WFS模块外，还包括创成

式外形设计模块GSD（Generative Shape Design）。

两个模块均提供了完备的曲线和曲面生成、修改和

分析工具。与WFS模块相比，GSD增加了曲面倒圆

角以及曲面拔模角、曲率分析工具，并且在某些功

能上有所加强。

择 择 菜 单 【Start】→【Shape】→【General Shape Design】，进入外形设计模块；或者择择菜单【Start】→【Mechanical DesignShape】→【Wireframe and Surface】，进入线框和曲面模块；也可以从图 7-1所示Workbench中选择Wireframe and Surface或

General Shape Design图标，

进入线框和曲面或外形设计

模块。两模块产生的文件后

缀是“.CATPart”。

图7-1

7.2 生成线框元素的工具

图7-2所示为生成线框元素工具的【Wireframe】及其下级工具栏。

图7-2【Wireframe】及其下级工具栏

7.2.1 生成点

该图标的功能是生成点。可以通过输入点的坐标、在曲线、

平面或曲面上取点、获取圆心点、与曲线相切的点以及两点

之间据距比例系数等方式生成点。

单击该图标，弹出如图7-3所

示定义点的对话框。通过Point type

下拉列表可以选择生成点的方法。

图7-3生成点的对话框

1. 通过坐标确定点选择图7-3所示对话框Point type域的Coordinates项，对话

框改变为图7-4的形式。分别在对话框的X、Y、Z域输入相对于参考点（Reference Point）的X、Y、Z坐标值，单击OK按钮，即可得到该点。

参考点可以是坐标原点

或已有对象的点，默认的参

考点是坐标原点。

图7-4 通过坐标确定点的对话

2. 在曲线上取点

选择图7-3所示对话框Point type域的On curve项，对话框改变为图7-5的形式。该对话框各项的含义如下：

图7-5在曲线上取点的对话框

（1）Curve：单击该域，选择曲线。（2）Distance on curve：若该按钮为开，根据距离确定点。（3）Ratio of curve length 若该按钮为开，根据长度比例系数确定点。（4）Length /Ratio：若根据距离方式取点，该项为长度，若据距长度比例系数取点，该项为系数。

（5）Geodesic：若该按钮为开，距离为曲线距离（弧长）。（6）Euclidean：若该按钮为开，距离为直线距离。（7）Nearest extremity：单击该按钮，距离参考点最近的那个端点为生成的点。

（8）Middle point：单击该按钮，曲线的中点为生成的点。（9）Reference Point：单击该域，输入距离的参考点，默认的参考点是曲线的端点。

（10）Reverse Direction：单击该按钮，另一个端点为参考点（11）Repeat object after OK：若该按钮为开，可以在此命令结束后多次重复生成点的命令。重复的次数在弹出的对话框中输入，参数作相应调整。

例如在Length域输入30，单击Apply按钮，结果见图7-5。

3．在平面上取点选择图7-3所示对话框Point type域的On plane项，对话框

改变为图7-6的形式。分别在对话框的Plane、H、V、Reference Point域输入

平面、H、V坐标值以及参考点，单击OK按钮，即可得到该点，

也可以直接用鼠标在

平面上取点。参考点

可以是平面上的任意

点，默认的参考点是

坐标原点。

图7-6 在平面上取点的对话框

4 . 在曲面上取点选择图7-3所示对话框Point type域的On surface项，对话框

改变为图7-7的形式。

图7-7在曲面上曲点的对话框

分 别在 对 话框 的 Surface、 Direction 、 Distance、Reference Point域输入曲面、方向、距离值以及参考点，单击OK按钮，即可得到该点，也可以直接用鼠标在曲面上取点。参考点可以是曲面上的任意点，默认的参考点是曲面中心。

5. 生成圆心点

选择图7-3所示对话框Point type域的Circle center项，对话

框改变为图7-8的形式。在对话框的Circle域输入圆或圆弧，

单击OK按钮，即可得到该园或圆弧的圆心点。

图7-8 生成点对话框---Circle center选项

6．生成给定切线方向的曲线上的切点

选择图7-3所示对话框Point type域的Tangent on curve项，

对话框改变为图7-9的形式。在对话框的Circle、Direction域

输入曲线和方向，单击OK按钮，即可得到给定切线方向的该

曲线上的切点。

图7-9 生成给定方向的曲线切点的对话框

7．据距比例系数生成两点（连线）之间的一个点选择图7-3所示对话框Point type域的Between项，对话框改变为图7-10的形式。在对话框的Point1、Point 2、Ratio域分别输入两个点和一个系数值，单击OK按钮，即可得到两点之间据距比例系数确定一个点。

图7-10生成两点之间一个点的对话框

8. 生成极点按照给定的方向，根据最大或最小距离规则在曲线、曲面

或形体上搜寻出极大或极小元素（点、边或表面）。

单击该图标，弹出图7-11所示对话框。对话框各项的含义如下：

（1）Element域：输入曲线、曲面或形体，输入元素的种类不同，需要输入方向的数量就可能不同。

（2）Direction：输入一个方向。（3）Max：单击控制钮，在指定方向上生成最上的点或元素。（4）Min：单击控制钮，选择了在前面输入方向上最下的点或元素。

（5）Direction2和 Direction3：曲面或形体在一个方向的极值可能是一条线，此时需要再输入一个或两个方向才能求出极值点。

例如，Element域选择了一条曲线，Direction域选择了zx

平面，即y轴方向，单击Max控制按钮，则在曲线上产生沿着

y轴方向极大值点，如图7-11所示。

图7-11生成曲线在某方向的极大值点

又如图7-12所示，Element域选择了一个曲面，Direction域选择了zx平面，即y轴方向（竖直向上），单击Max控制按钮，则搜寻到曲面的上表面为y方向的极大值面，此时再在Direction 2域和Direction 3域选择了另外两个方向，单击Max控制按钮，则搜寻到如图7-12所示的顶点为极值点。

图7-12生成曲面在给定方向的极值点

9. 生成极坐标下的极点在平面轮廓曲线上搜寻出相对于参考点和轴线的半径，角

度极大或极小值点。单击该图标，弹出图7-13所示对话框。对话框各项的含义如下：

（1）Type域：选择搜寻的种类，可以是以下四种类型之一：

①Min Radius：与参考原点距离最近的点。

②Max Radius：与参考原点距离最远的点。

③Min Angle：与参考方向角度最小的点。

④Max Angle：与参考方向角度最

大的点。

图7-13 生成曲线极值点的对话框

上述四种情况参考图7-14所示。（2）Contour：输入平面轮廓曲线，注意曲线须闭合，不允许分叉。（3）Support：输入平面轮廓曲线所在的基础平面。（4）Origin：输入参考原点。（5）Reference direction：输入参考方向。（6）Analysis域：显示分析参数类型和结果。

图7-14生成曲线的极坐标极值点类型

7.2.2 生成直线该功能是生成直线。可以通过输入直线的端点、起点和直

线方向、与给定曲线的切线成一定角度、曲线的切线、曲面的法线以及角平分线等方式生成直线。

单击该图标，弹出如图7-15所示定义直线的对话框。通过Line type下拉列表可以选择生成直线的方法。

图7-15 生成直线对话框

1．通过两个点生成直线选择图7-15所示对话框Line type域的Point-Point项，对话

框改变为图7-16的形式。分别在对话框的Point1、Point2、Support、Start、End域输入两点、一个支撑平面或曲面、两个外延距离值，单击OK按钮，即可得到一个线段。支撑面可以不选，默认的支撑面是经过起始点的平面。

图7-16通过两个点生成直线

对话框中各项的含义如下：

（1）Point1：输入直线的起点。（2）Point2：输入直线的终点。（3）Support：输入支撑面（曲面或平面），生成的线是起始点连线在支撑面上的投影，如果支撑面是平面，投影为直线，如果支撑面是曲面，

投影线可能是曲线。

（4）Start：输入起点的外延长值(从Point1点开始)。（5）End：输入终点的外延长值(从Point2点开始)。（6）Mirrored extent： 单击此按钮，则Start输入域变成灰色，其值等于

End 域值。

2．通过一个点、方向以及起始界限生成直线选择图7-15所示对话框Line type域的Point-Direction项，对话框改变

为图7-17的形式。分别在对话框的Point、Direction、Support、Start、End域输入起始点、一个方向、一个支撑平面或曲面、两个外延距离值，单击OK按钮，即可得到一个线段。支撑面可以不选，默认的支撑面是经过起始点的平面。

对话框中各项的含义如下：

（1）Point：输入直线的起点。（2）Direction：输入直线的方向，可以选择直线或平面。（3）Reverse Direction：单击此按钮，线段改变为相反的方向。其余各项的含义同前。

图7-17 通过一个点、方向以及起始界限生成直线

3．生成与给定曲线的切线成一定角度的直线或曲线的法线选择图 7-15所示对话框Line type域的Angle/Normal to

curve项，对话框改变为图7-18的形式。分别在对话框的Curve、Support、Point、Angle、Start、End域输入一条参考曲线、一个支撑平面或曲面、起始点、一个角度值、两个外延距离值，单击OK按钮即可。如果参考曲线在支撑面上，起始点在参考曲线上，则生成的直线是和参考曲线在起始点

的切线成给定角度的直线，并且处于支撑面在起始点处的切

平面上。

对话框中各项的含义如下：

（1）Curve：输入一条曲线。（2）Angle：输入一个角度值。（3）Geometry on support：单击此按钮，则生成的是空间直线在支撑面上的投影。

（4）Normal to Curve：单击此按钮，则生成的线是曲线的法线，即Angle值为90度。（5）Repeat object after OK： 单击此按钮，则应用上面的输入参数（除角度Angle外）再生成多条直线，数目由弹出的对话框输入，Angle值分别等于第一个输入角度值乘以倍数。其余各项的含义同前。

图7-18生成与给定曲线的切线成一定角度的直线或曲线的法线

4．生成曲线上一点与曲线相切的直线、曲线外一点与曲线相切的直线或作两曲线的公切线。

选择图7-15所示对话框Line type域的Tangent to curve项，对话框改变为图7-19的形式。对话框各项的含义如下：

（1）Element 2域：选择一个对象，对象可以是点或曲线。

①选择一个点

生成曲线上过该点的切线，见图7-19，或过曲线外的一点与曲线相切的直线，见图7-20。②选择另一个参考曲线

生成两曲线的公切线，见图7-21。

（2）Type：切线的类型，有两种选择：

① Mono-Tangent：确定了直线方向为曲线的一个切线方向，如图7-19所示。

② BiTangent：经过此点作曲线的切线，必须指定Support支撑面，见图7-20。

如图7-20所示。Element 2：输入起始点，若它在上面选择的曲线上，则生成曲线在此点的切线。

（3）Next solution：在生成的两条切线中选择一条切线。

其余各项的含义同前。

图7-19 生成曲线上一点与曲线相切的直线

图7-20生成曲线外一点与曲线相切的直线

图7-21 生成两曲线的公切线

5．生成曲面某点的法线选择图7-15所示对话框Line type域的Normal to surface项，对话框改变为图7-22的形式。对话框各项的含义同前。分别在对话框的Surface、Point、Start、End域输入一个曲面、起始点、两个外延距离值，单击OK按钮，即可得到一个线段。

图7-22生成曲面某点的法线

6．生成两相交直线的角平分线选择图7-15所示对话框Line type域的Bisecting项，对话框改变为图7-23的形式。对话框中各项的含义如下：

（1）Line 1：输入一条直线。（2）Line 2：输入另一条直线。其余各项的含义同前。

图7-23 生成两相交直线的角平分线

7.2.3 生成平面该功能是生成平面。可以通过偏移平面、过点平行平面、

和平面成一定角度、经过三点、通过两条直线、通过点和直线、通过平面曲线、曲线的法平面、曲面的切平面、线性方程以及最小二乘等方式生成平面。

单击该图标，弹出如图

7-24所示定义平面的对话框。通过Plane type下拉列表可以选择生成点的方法。

图7-24 生成平面对话框

1． 生成与给定平面一定距离的平面

选择图7-24所示对话框Plane type域的Offset from plane项，对话框改变为图7-25的形式。对话框各项的含义如下：（1）Reference：输入一个参考平面。（2）Offset：与参考平面的偏移距离。其余各项的含义同前。

在对话框的Reference、Offset域输入一个参考平面和偏移距离值，单击OK按钮，即可得到一个平面。

图7-25生成与给定平面一定距离的平面

2．生成过一个点与给定平面的平行平面选择图7-24所示对话框Plane type域的Parallel through

point项，对话框改变为图7-26的形式。分别在对话框的Reference、Point域输入一个参考平面和一个点，单击OK按钮，即可得到一个平面，经过输入点并且平行于输入参考平面。

图7-26 生成过一个点与给定平面的平行平面

3．生成过一条直线与给定平面成一定角度的平面选择图7-24所示对话框Plane type域的Angle/Normal to plane项，对话框改变为图7-27的形式。对话框各项的含义如下：（1）Normal to plane：单击此按钮，平面和参考平面垂直。（2）Rotation axis：输入一个旋转轴线（轴线必须在参考平面上）。

（3）Angle：输入一个旋转角。其余各项的含义同前。

分别相应域输入旋

转轴线、参考平面和

一个角度值，单击OK按钮，即可得到一个平

平面。

图7-27

4．通过不在同一直线的三点生成平面选择图7-24所示对话框Plane type域的Through three points项，对话框改变为图7-28的形式。分别在对话框的Point1、Point2、Point3域输入三个点，单击OK按钮，即可得到过这三个点的平面。

图7-28 通过不在同一直线的三点生成平面

5．过两条直线生成平面选择图7-24所示对话框Plane type域的Through two lines

项，对话框改变为图7-29的形式。分别在对话框的Line 1、Line 2域输入两条直线，单击OK按钮，即可得到一个平面，经过上述两条直线。

图7-29 过两条直线生成平面

6．通过一个点和一条直线生成平面。选择图7-24所示对话框Plane type域的Through point and

line项，对话框改变为图7-30的形式。分别在对话框的Point、Line域输入一个点和一条直线，单击OK按钮，即可得到一个平面，经过上述输入点和直线。

图7-30 通过一个点和一条直线生成平面

7．通过一条平面曲线生成平面。选择图7-24所示对话框Plane type域的Through plannar

curve项，对话框改变为图7-31的形式。在对话框的Curve域输入一条平面曲线，单击OK按钮，即可得到经过给定平面曲线的一个平面。

图7-31 通过一条平面曲线生成平面

8．生成一条曲线某点的法面

选择图7-24所示对话框Plane type域的Normal to curve项，

对话框改变为图7-32的形式。分别在对话框的Curve、Point

域输入一条曲线和一个点，单击OK按钮，即可得到一个平

面，经过上述输入点，并且垂直于曲线在此点的切线。

图7-32 生成一条曲线某点的法面

9．生成曲面在某点的切面

选择图7-24所示对话框Plane type域的Tangent to surface

项，对话框改变为图7-33的形式。分别在对话框的Surface、

Point域输入一个曲面和一个点，单击OK按钮，即可得到一

个平面，经过输入的点，并与曲面在此点相切。

图7-33 生成曲面在某点的切面

10．通过平面方程Ax+By+Cz=D确定平面选择图7-24所示对话框Plane type域的Equation项，对话框改变为图7-

34的形式。分别在对话框的A、B、C、D域输入四个参数，单击OK按钮，即可得到一个平面，是由方程Ax+By+Cz=D确定的平面。

图7-34通过方程Ax+By+Cz=D确定平面对话框中以下两项的含义如下：

（1）Normal to compass：单击此按钮，生成z=20的平面。（2）Parallel to screen：单击此按钮，生成的平面和屏幕平行的平面。

11．通过最小二乘法生成平面选择图7-24所示对话框Plane type域的Mean throuth points项，对话框改变为图7-35的形式。分别在对话框的Points输入域输入多个点参数，单击OK按钮，即可得到一个平面，所有点到此平面距离的平方和最小。

图7-35通过最小二乘法生成平面对话框中以下两项的含义如下：

（1）Remove：从点的列表框中去掉一些点。（2）Replace：在点的列表框中替换一些点。

12. 在给定的两个平行平面之间插入平面在给定的两个平行平面之间插入一组等距平面，使之平分两给定平面之间的距离。该图标在【Repetitions】工具栏。单击该图标，出现图7-36所示对话框。分别在对话框的Plane 1、Plane 2、Instance(s)域输入两个平行平面和一个插入数量，单击OK按钮，即可插入一组平面，平分两个输入平面之间的距离。

图7-36 在给定的两个平行平面之间插入平面Create in a new Open Body按钮的功能是：单击此按钮，使得生成的

平面特征放在一个新的Open Body下。

7.2.4 投影该功能是生成一个元素（点、直线或曲线的集合）在另一

个元素（曲线、平面或曲面）上的投影。一般分为以下两种情况：

（1）一个点投影到直线、曲线或曲面上。（2）点和线框混合元素投影到平面或曲面上。单击该图标，出现图7-37所示投影定义对话框。对话框各项的含义如下：

图7-37投影线定义对话框

（1）Projection type：投影方向，可以选择 Along

Direction (沿指定方向)和Normal (沿基础面中心的法

线方向)两种类型。

（2）Projected：输入被投影元素。

（3）Support：输入作为投影面的基础元素。

（4）Nearest solution：若此按钮为打开状态，当投

影结果为不连续的多元素时，会弹出对话框，询问

是否选择其中之一。

7.2.5 相贯线该功能是生成相贯线。相贯线定义为：两条曲线分别沿着

两个给定方向（默认的方向为曲线的法线方向）拉伸，拉伸的两个曲面(实际上不生成曲面的几何图形)在空间的交线。单击该图标，出现图7-38所示对话框。对话框各项的含义如下：

图 7-38 相贯线定义对话框

（1）Combine type：曲线的拉伸方向，有Along direction (沿指定方向)或Normal (沿基础面中心的法线方向)两种类型。（2）Curve 1： 输入第一条曲线。

（3）Curve 2：输入第二条曲线。（ 4）Direction 1：当Combine type 选择了Along

directions时，需要在此域输入曲线1的拉伸方向。（ 5）Direction 2: 当Combine type 选择了Along

directions时，需要在此域输入曲线2的拉伸方向。（3）Nearest solution：若此按钮为打开状态，当相贯线为不连续的多元素时，会弹出对话框，询问是否选择其中之一。

7.2.6 反射线该功能是生成反射线。反射线定义为：光线由特定的方向射向一个给

定曲面，反射角等于给定角度的光线即为反射线。反射线是所有在给定

曲面上的法线方向与给定方向夹角是给定角度值的点的集合。

单击该图标，出现图7-39所示对话框。对话框各项的含义如下：

图7-39反射线（1）Support：输入基础曲面。（2）Direction：输入一个方向。（3）Angle：输入一个角度值。（4）Normal：若该按钮为打开状态，则反射线定义为曲面的切线和给定方向成给定角度的点的集合。

7.2.7 相交线该功能是生成两个元素之间的相交部分。例如两条相交直线生成一个交点，两个相交平面(曲面)生成一条直线(曲线)等。相交元素大致包括：① 线框元素之间；② 曲面之间；③ 线框元素和一个曲面之间；④ 曲面

和拉伸实体之间四种情况。

单击该图标，出现图7-40所示对话框。对话框各项的含义如下：（1）Element 1:参与相交的元素1。（2）Element 2:参与相交的元素2。（3）Curves Intersections With Common Area Result：当被选的是两线框元素并且有重合线时，生成的结果即重合部分是曲

线（Curve 还是点（Points）。（4）Surface-Part Intersection：当被选的是曲面和实体，生成的结果是轮廓线（Contour）还是曲面（Surface）。

图7-40 相交对话框

7.2.8 平行曲线该功能是在基础面上生成一条或多条与给定曲线平行

（等距离）的曲线。单击该图标，弹出图7-41所示对话框。对话框各项的含义如下：

（1）Parallel mode ：选择距离的类型，有Euclidean（直线距离）和Geodesic（沿基础曲面的最短距离）两种类型。前者既可以是常数，也可以是函数，后者只能是常数。

（2）Parallel Corner Type ：线平行线的拐角类型，有Sharp（尖角）和Round（圆角）两种类型，见图7-42。（3）Curve：输入待等距平行的参考曲线。（4）Support：输入曲线的支承曲面。（5）Offset：偏移距离的模式，有两个输入框。① Mode：距离模式，可以选择Constant（常数距离）和Law（由函数定义的规则）两者之一。

② Constant：常数距离。

（6）Reverse Direction：单击此按键，偏移的方向反向。（7）Both Sides：曲线的两侧都生成平行曲线。（8）Repeat object after OK：单击此钮，以生成的曲线为参考曲线重复生成等距曲线，个数由弹出的对话框输入。

图 7-41 平行曲线图例和对话框---等距,双向的平行曲线

图 7-42 平行曲线图例---尖角(Sharp)和圆角(Round)选项

7.2.9 二次曲线1. 圆和圆弧

该功能生成圆或圆弧。单击该图标，出现图7-43所示对话框。对话框各项的含义如下：

图 7-43 生成圆或圆弧对话框（1）Circle Type：生成圆或圆弧的方式，有以下7种选择：① Center and radius：圆心和半径。② Center and point：圆心和圆上点。

③ Three Points：三点圆。④ Two Points and Radius：两点和半径值。⑤ Bitangent and Radius：两相切元素和半径值。⑥ Bitangent and Point：两相切元素和圆上点。⑦ Tritangent：三个相切元素。（2）Center：输入圆心点。（3）Support ：输入支承面。（4）Radius：输入半径。（5）Geometry on Support：若该按钮为打开状态，制圆或圆弧投影到基础曲面上。

（6）按钮 ：生成整个圆。

（7）按钮 ：生成圆弧。

（8）按钮 ：生成优弧。

（9）按钮 ：生成劣弧7-44。（10）Start ：圆弧的起始角度。（11）End：圆弧的结束角度。按照图 7-43所示对话框输入的数据，将得到图 7-44所示的圆。

图 7-43 生成圆

2. 倒圆角单击该图标，弹出图7-45所示对话框。对话框各项的含义如下：

（1）Element 1：输入另一条直线或曲线。（2）Element 2：输入另一条直线或曲线。（3）Support：域输入两元素的公共平面（默认值是两元素的公共平面）。

（4）Radius：输入半径。（5）Next Solution：单击此按钮，切换到下一个结果，如图7-45，在1、2、3、4之间切换。（6）Trim elements：用圆弧剪切掉距相交点之间的部分。

图7-45直线倒圆角对话框

3. 生成连接曲线生成与两条曲线连接的曲线，并且可以控制连接点处的连

续性。单击该图标，弹出图7-46所示对话框。对话框各项的含义如下：

图 7-46 曲线或直线间连接例子和对话框

• First Curve栏：要连接的第一条曲线输入区。① Point：单击此域，输入第一条曲线上的连接点。② Curve：单击此域，输入需要连接的第一条曲线。③ Continuity：单击此域，选择连接点处的连续性，有三种选项：

• Point：点连续。• Tangency：相切连续。• Curvature：曲率连续。• Tension：单击此域，输入曲线张度。• Reverse Directio n：单击此按钮，连接曲线在连接点处的切线改为相反的方向。

• Second Curve栏：要连接的第二曲线输入区，栏内各项的含义同（1）。

• Trim elements：若此按钮为打开状态，用连接曲线修剪掉原来曲线。

3. 生成圆锥曲线生成抛物线、双曲线或椭圆等二次曲线。输入条件大致分为

如下几种情况：

① 起点、终点及其切线方向和一个系数值。

② 起点、终点及其切线方向和一个经过点。

③ 起点、终点、一个起始点切线方向的控制点和一个系数值。

④ 起点、终点、一个起始点切线方向的控制点和一个经过点。

⑤ 四个点和其中一点的切线方向。

⑥ 五个点.单击该图标，弹出7-47所示对话框，对话框各项的含义如下：（1）Support：单击此域，输入基础面,二次曲线是平面曲线,应选择平面或平面Surface。（2）Constraint Limits：此输入区是限制条件。

（3）Points：此输入区是起始点输入区。

① Start：单击此域，输入二次曲线的起点。

② End：单击此域，输入二次曲线终点。

（4）Tangents：此输入区是起始点的切线限制。

① Start：单击此域，输入起点切线方向。

② End：单击此域，输入终点切线方向。

（5）Tgt Intersection Point：单击此按钮，上面的起点终点切线限制随之失效。起点终点的切线方向由起点终点和下面的

输入点连线确定。

（6）Point：单击此域，输入一个参考点，此点和起点连线为起点的切线方向，与终点连线为终点的切线方向。

（7）Intermediate Constraints：此输入区是中间限制输入区。

（8）Parameter：在左边的编辑框输入一个参数P，若此按钮为打开状态，该项下面的点和切线方向自动失效。参数P的意义如下：

P<0.5：生成的二次曲线是椭圆。P=0.5：生成的二次曲线是抛物线。

P>0.5：生成的二次曲线是双曲线。（9）Point1：输入第一中间点。（10）Tangent1：输入第一中间点的切线方向。（11）Point2：输入第二中间点。（12）Tangent2：输入第二中间点的切线方向。（13）Point3：输入第三中间点。

例如，首先在Support域输入一个平面，然后输入一种条件输入限制条件，例如图7-50所示的起始点、起点的切线方向和一个系数值，即可生成一条二次曲线

图 7-47 二次曲线(椭圆)例子和对话框

7.2.8 样条曲线该图标的功能是生成样条曲线。单击该图标，弹出7-48所

示对话框。对话框对话框上部是点的输入框，依次是：Point（点）、Tangents Direction（切线方向）、Tensions（张度）、 Curvature Direction（曲率方向）和 Curvature Radius（曲率半径）。

其余各项的含义如下：

（1）Add Point After：单击此按钮，在选择点后插入点。

（2）Add Point Before：单击此按钮，在选择点前面插入点。

（3）Replace Point：单击此按钮，替换选择点。

（4）Geometry on Support：单击此按钮，样条曲线投影到基础面上。

（5）Close Spline：单击此按钮，样条曲线起点和终点连接起来形成封闭曲线。

（6）Constraint type：约束种类，可以选择Explicit和From Curve。

① Explicit：在下面的Element域输入直线或平面作为样条线的切线约束。

② From Curve：在下面的Element域输入曲线作为样条线的切线约束，即样条线和曲线相切。

（7）Element：输入切线方向。

（8）Tangent Tension：输入张度。

（9）Continuity：选择相切类型，可以选择Tangency（切线连续）或Curvature（曲率连续）。

（10）Remove Point：单击此按键，去掉选择点。（11）Remove Tgt.：单击此按键，去掉选择点的切线方向。（12）Reverse Tgt.：单击此按键，切线方向反向。（13）Remove Curvature Dir.：单击此按键，去掉曲率方向。

（14）Remove Parameter<<：单击此按键，取消Constrainttype区域显示，此按键变成Add Parameters按键，再单击，又恢复到Remove Param按键。

例如，在Point域连续输入点或者切线方向，即可生成一条

样条曲线，见图7-48。 图7-48

7.2.9 螺旋线该功能是生成螺旋线。单击该图标，弹出图7-49所示对话框。对话框

各项的含义如下：

图 7-49 螺旋线及其对话框（1）Starting Point：选择螺旋线的起点。

（2）Axis：选择螺旋的中心线和方向。

（3）Type：此输入区是选择螺旋的类型、等螺距/变螺距等等选项。（4）Pitch：输入螺距。

（5）Revolutions：输入螺旋总圈数。（6）Height：输入螺旋总高度。注意圈数和高度任选其一即可。（7）Orientation：选择螺旋旋向，Clockwise（顺时针）或Counter Clockwise（逆时针）。

（8）Starting Angle：输入螺旋的起始角度，从起点开始算起，围绕螺旋轴线，此范围内无螺旋。

（9）Radius Variation：控制螺旋半径的变化，只有在等螺距时才起作用，包括下面参数：

① Taper Angle：输入螺旋锥角。②Way：选择锥的形式，可以选择 Inward（尖锥型，沿轴线方向半径减小）和Outward（倒锥型，沿轴线方向半径增加）。（10）Profile：单击此按钮，选择螺旋的轮廓曲线，控制螺旋半径的变化。一般是草图曲线或平面曲线。

（11）Reverse Direction：单击此按键，螺旋轴线方向反向,改变螺旋生成方向。

7.2 10 涡线该功能是生成涡线（阿基米德涡线），单击该图标，弹出

图7-50所示对话框，对话框各项的含义如下：

图 7-50 涡线及其对话框（1）Support：选择基础平面。

（2）Center Point：选择中心点。

（3）Reference direction：选择参考方向。（4）Start Radius：输入起始半径。（5）Orientation：选择螺旋旋向，顺时针（Clockwise）或逆时针（Counter Clockwise）。（6）Type：选择生成涡线类型，可以选择Angle&Radius（ 角 度 和 半 径 ） 、 Angle&Pitch （ 角 度 和 螺 距 ） 、Radius&Pitch（半径和螺距）类型。（7）End Angle：输入末圈角度。（8）End Radius：输入末圈半径。（9）Revolutions：输入总圈数。（10）Pitch：输入导程。

例如，输入图7-50所示对话框内各项数据后，单击OK按钮，即可生成一条涡线。

7.2 11脊线该功能是生成脊线。脊线是由一系列平面生成的三维曲

线，使得所有平面都是此曲线的法面。或者是由一系列导线生成，使得脊线的法面垂直于所有的导线。在扫描、放样、或曲面倒倒角时会用到脊线.。可以通过以下两种方式生成脊线：

（1）输入一组平面，使得所有平面都是此曲线的法面，见图7-51。（2）输入一组导线，使得脊线的法面垂直于所有的导线，见图7-52。单击该图标，弹出图7-51所示对话框，对话框各项的含义

如下：

（1）顶部的列表框，用于输入一组平面。（2）中部的列表框，用于输入一组导线。（3）Start Point：输入脊线的起点。

图7-51由一组平面生成的脊线及其对话框

图7-52由两条导线生成脊线

7.2.12 命令堆栈当生成某些线框类元素时（例如点、直线、平面、圆、

圆角、二次曲线等），或者对曲线曲面平移、旋转或镜像

时，可以使用命令堆栈的方法，生成输入元素。

命令堆栈可以生成的几何体有：点、线、平面、相交线、投

影线、抽取边界、抽取实体表面、曲线曲面外延以及生成公

式表达式等等。

例如，用两点连线画直线。单击直线图标，选择Point-Point类型，在Point1输入框上按右键，出现上下文菜单，见图7-53（a）。选择Create Point项，弹出生成点的对话框。首先生成点，比如输入坐标（0,0,0），单击OK按钮，此点成为直线的一个端点Point1。这种方法即称为命令堆栈，如图7-53所示。

图 7-53 命令堆栈(上下文菜单)使用例子

可以应用命令堆栈生成几何体的命令包括：

点，直线，平面，圆／圆弧，二次曲线，圆角，连接曲线，

螺旋，涡线，脊线，投影线，相贯线，反射线，相交线。以及下面将有讲的生成曲面的功能包括扫描曲面，填充曲面，旋转，混合，球面，剪切，抽取实体表面，曲面倒圆和外延等。

7.2.13 锁定基础面

图标 的功能是锁定基础面。锁定的基础面将

作为后续编辑命令的默认基础面，直至解除该锁定

的基础面为止。单击该图标，弹出图7-54所示对话框，在Support域输入要锁定的平面或曲面，单击OK按钮即可。

锁定的基础面上可以显示网格，可以修改网格的间

距。

解除锁定的基础面用图标 。

图7-54锁定基础面例子和对话框

7.3生成曲面生成曲面的【Surfaces】工具栏见图5-55。

图5-55【Surfaces】工具栏7.3.1 拉伸图标 的功能是生成拉伸曲面。单击该图标，弹出图7-56所示对话框，对话框中各项含义如下：

（1）Profile：输入待拉伸轮廓曲线。（2）Direction：输入拉伸方向。（3）Limit1：输入拉伸界限1，与拉伸方向相同。（4）Limit2：输入拉伸界限2，与拉伸方向相反。（5）Reverse Direction：：单击此按键，拉伸方向反向。

分别在Profile、Direction、Limit 1、Limit 2域输入一条轮廓线，一个方向，两个界限值，单击OK按钮，即可生成拉伸曲面。

将光标放在曲面的LIM1、LIM2处，按下鼠标左键拖动上下箭头，可以改变界限。

图7-56拉伸曲面对话框和实例

7.3.2 旋转

图标 的功能是生成旋转曲面。单击该图标，弹出图7-57所示对话框，对话框各项含义如下：

（1）Profile：输入轮廓曲线，必须是平面曲线。

（2）Axis：输入旋转轴线。

（3）Angle1：输入旋转界限1，方向和轴线方向成右手螺旋规则。

（4）Angle2：输入旋转界限2，方向和Angle1方向相反。

分别在Profile、Revolution Axis、Angle 1、Angle 2域输入一条轮廓线，一个方向，两个角度界限值，确定后可生成旋

转曲面。

将光标放在曲面的ANG1、ANG2处，按下鼠标左键拖动上下箭头，可以改变界限。

图7-57旋转曲面对话框和实例

7.3.3 球面图标 的功能是生成球面。单击该图标，弹出图7-58所

示对话框。对话框中各项含义如下：

（1）Center：输入球的中心。（2）Sphere Axis：输入坐标系，默认的是当前坐标系。（3）Sphere Radius：输入球的半径。（4）Parallel Start Angle：输入纬度起始角度。（5）Parallel End Angle：输入纬度结束角度。（6）Meridian Start Angle：输入经度起始角度。（7）Meridian End Angle：输入经度结束角度。（8） 单击此图标，控制生成球冠。

（9） 单击此图标，控制生成球面。

分别在Center、Sphere Axis、Sphere radius、Sphere Limitations域输入一个点，一个坐标系，一个半径值和几个角度界限值，确定后可生成球面或球冠，光标放在界限的字

符上按下鼠标左键拖动上下箭头，可以改变界限值。

图7-58球面/球冠曲面对话框和实例

7.3.4等距图标 的功能是生成等距曲面。等距曲面是产生一个或

几个和曲面对象间距等于给定值的曲面的方法。单击该图

标，弹出图7-59所示对话框。对话框中各项含义如下：（1）Surface：输入一个曲面。（2）Offset：输入距曲面的间距值。（3）Reverse Dir：单击此按键，改变成在原曲面的另一侧生成等距曲面。

（4）Both sides：单击此按钮，在原曲面的两侧生成等距曲面。（5）Repeat object after OK：单击此按钮，可以重复使用等距曲面命令，产生间距相同的几个等距曲面，在特征树上产生一个新的Openbody,存放产生的等距曲面。

分别在Surface、Offset域输入一个曲面，一个距离值，确定后可生成曲面的等距离面，在图形中光标放在Dist字符上按下鼠标坐键拖动上下箭头，可以改变距离值。

图7-59等距曲面对话框和实例

7.3.5 扫描图标 的功能是生成扫描曲面。扫描是轮廓曲线在脊线的

各个法面上扫描连接成的曲

面，单击该图标，弹出图7-60所示对话框，按Profile type域不同的控制按钮，分为下面

几种扫描类型。

图 7-60 扫描曲面对话框

1. 指定轮廓扫描这种扫描方式需要选择轮廓曲线和导线，它们可以是任意形

状的空间曲线。如图7-60对话框所示，各项的含义是：（1）Profile：输入扫描轮廓线，可以是任意形状曲线。（2）Guide Curve：输入第一条导线。（3）Optional elements：可选择输入区域，它包括两页，

Reference和Second Guide.①在Reference页• Spine Curve：输入脊线,如不指定,用第一轮廓线代替。• Surface：输入一个参考曲面，用来控制扫描时轮廓线的位置，此项是可选项，默认用脊线控制，如果选择了参考曲

面，则用它控制。注意导线必须落在此曲面上，除非参考面

是平面。

• Angle：输入角度值，用来和参考面一起控制扫描轮廓位置。

• Smooth sweeping：单击此按钮，输入一个角度值，用来光顺扫描面，小于给定角度的切线不连续将被光顺。

②在Second Guide页

• Second Guide：输入第二条导线（可选项）。

• Guide1 anchor point：输入第一导线在轮廓线上的位置（可选项）。

• Guide2 anchor point：输入第二导线在轮廓线上的位置（可选项）。

（4）Position Profile：单击此按钮，手动设定轮廓和导线之间的相对位置关系。

（5）Show parameters，单击此按钮，出现新的选项，这些选项用来设定轮廓和导线之间的角度和偏移关系。

2. 直线类轮廓扫描按照确定直线轮廓的方式，它又分为五种子类型：

（1）两条导线和两个外延距离，见图7-61。（2）一条导线和中点轨迹。（3）一条导线、一条参考曲线、一个角度值和两个外延值。（4）一条导线、一个参考曲面、一个角度值和两个外延值。（5）一条导线、一个和扫描面相切的参考曲面。

图7-61直线类型扫描曲面

3. 圆或圆弧类轮廓扫描按照确定圆或圆弧轮廓的方式，它又分为四种子类型：

（1）三条导线。（2）两条导线和半径值。（3）一条中心线和两个角度值。（4）一条中心线和半径值，见图7-62。

图7-62圆弧类型扫描曲面（第四子类）

4. 二次曲线类轮廓扫描按照确定二次曲线轮廓的方式，它又分为四种子类型：

（1）两条导线和切面控制以及一个参数值，见图7-63。（2）三条导线和切面。（3）四条导线和切面。（4）五条导线。

图7-63 二次曲线类型扫描曲面实例

7.3.6 填补图标 的功能是以选择的曲线作为边界围成一个曲面。

单击该图标，弹出图7-64所示对话框，在Boundary域连续输入曲线或已有曲面的边界，即可生成填充曲面。对话框中

各项含义如下：

（1）Boundary列表框：输入曲线或已有曲面的边界。

（2）AddAfter：单击此按钮，在选取的边界后增加边界。

（3）AddBefore：单击此按钮，在选取的边界前增加边界。

（4）Replace：单击此按钮，替换选取的边界。

（5）Remove：单击此按钮，去掉选取的边界。

（6）Replace Support：单击此按键，替换选取边界的支撑曲面。

（7）Remove Support：单击此按键，去掉选取边界的支撑曲面。

（8）Continuity：支撑曲面和围成的曲面之间的连续性控制，可以选择Tangent（切线连续）或Point（点连续）。（8）Passing Point：输入围曲面通过的控制点。

图 7-64 填充曲面对话框

7.3.7 放样图标 的功能是通过放样生成曲面。放样（Loft）是将

一组作为截面的曲线沿着一条选择或自动指定的脊线

（Spine）扫描出的曲面，这一曲面通过这组截面线，如果指定一组导线，那么放样还用受导线控制。

单击该图标，弹出图7-65所示对话框，在对话框的Section域输入一组截面线，在对话框的Guides域输入一组导线，确定后生成放样曲面。

对话框的上部是截面曲线的输入区域，截面曲线不能互

相交叉，可以指定与截面曲线相切的支撑面，使放样曲面和

支撑面在此截面处相切，由此控制放样曲面的切线方向。在

截面曲线上还可指定闭合点Closing point，闭合点控制曲面的扭曲状态。

图7-65放样曲面对话框和实例

对话框下面有Guides,Spine,Coupling和Relimitation四页。

（1）Guides ：导线输入页。

（2）Spine：脊线输入页，默认值是自动计算的脊线。

（3）Coupling：控制截面线的偶合页。有四种偶合方式：

① Ratio----截面通过曲线坐标偶合。

② Tangency----截面通过曲线的切线不连续点偶合，如果各个截面的切线不连续点不等，则截面不能偶合，必须通过

手工修改不连续点使之相同，才能偶合。

③ Tangency then curvature----截面通过曲线的曲率不连续点偶合，如果各个截面的曲率不连续点不等，则截面不能

偶合，必须通过手工修改不连续点使之相同，才能偶合。

④ Vertices----截面通过曲线的顶点耦合，如果各个截面的顶点不等，则截面不能耦合，必须通过手

工修改顶点使之相同，才能耦合。

（4）Relimitation：控制放样的起始界限。当此页的按钮按下或没有指定脊线和导线时，放样的起始界

限按照起始截面线确定。如果按钮没有按下，放样

按照选择的脊线确定起始界限，没有选择脊线则按

照选择的第一条导线确定起始界限。

截面线上的箭头表示截面线的方向，必须一致。

各个截面线上的Closing Point所在位置必须一致，否则放样结果会产生扭曲。

7.3.8 混合图标的功能是生成混合曲面。混合曲面是指把两个截面曲线连接起

来，或者把两个曲面在其边界处连接起来，并且可以控制连接端两曲面的连续性单击该图标，弹出图7-66所示对话框。

图7-66混合曲面对话框和实例

对话框各项的含义如下：

（1）First Curve：输入第一曲线。

（2）First Support：输入第一条曲线的支撑面，它包含第一曲线。

（3）Second Curve：输入第二曲线。

（4）Second Support：输入第二条曲线的支撑面，它包含第二曲线。

（5）Basic页

① First Continuity：选择第一曲线和支撑面的连续性，包括Point（点连续）、Tangent（切线连续）和Curvature（曲率连续）三种形式。

② Trim First Support：单击此按钮，用混合曲面剪切支撑面。

③ First Tangent Borders：选择混合曲面和支撑面是否连续、在何处相切连续，可以选择Both Extremities（在第一曲线的两个端点）、None（不相切、Start Extremity Only（起点相切和End Extremity Only（终点相切）。

第二曲线选项的含义和第一曲线选项相同。张度Tension、闭合点Closing Points以及耦合Coupling控制页请参考放样曲面类似的选项。

在对话框的 First Curve、 First Support、 Second Curve、Second Support域分别输入两条截面线和两个支撑曲面，确定后生成混合曲面，如图7-66所示。

7.4 曲面编辑和修改有关曲面编辑和修改的图标，见图 7-67所示

【Operations】工具栏及其下级工具栏。

图7-67【Operations】工具栏及其下级工具栏

7.4.1 合并该功能是将两个以上曲面或曲线合并成一个曲面或曲线。单击该图

标，弹出图7-70所示对话框，分别在“Elements To Join”输入框中输入需要合并的

曲线或曲面，确定后可合并成一个曲线

或曲面。对话框中各项含义如下：

（1）Elements To Join：输入要合并的

元素。

（2）Check connexity：检查输入元素的

连接性，如果合并元素不是连接的，检查

后产生错误警告。

（3）Merging distance：输入距离阈值，

在Check connexity检查中使用，小于阈

值的间隙忽略，认为连续。 图7-70 曲面合并对话框

7.4.2 修复该功能是填充曲面间的间隙，在曲面连接检查后或曲面合并后存在微

小缝隙的情况下使用。单击该图标，弹出图7-71所示对话框。对话框中各项意义如下：

（1）Elements To Heal：输入要修复的元素。（2）Parameters页中：（3）Continuity：选择连续性的类型，可以选择Point（点连续）或Tangent（相切连续）。（4）Merging distance：输入距离阈值，小于阈值的间隙被修复。

（5）Distance objective：输入距离目标值，修复结果一般小于此值。

（6）Tangency angle：输入角度阈值，小于阈值的切线不连续被修复。

（7）Tangency objective：输入角度目标值，修复结果一般小于此值。此项和上面选项只在

相切连续时才起作用。

7.4.3 平滑曲线图标 的功能是光顺曲线，去掉曲线上的间隙，减小曲

线的切线和曲率不连续性，从而提高曲线的质量。单击该图

标，弹出图7-72所示对话框。对话框中各项意义如下：（1）Curve to smooth：选择要平滑的曲线。

（2）Parameters选项卡：

设置参数。

① Tangency threshol：输入切线角度变化的阀值，小于阀值进行光顺，大于阀值改善光顺性。

② Curvature threshold：输入曲率变化阀值，小于此值进行光顺，大于阀值改善光顺性。

③ Maximum deviation：输入光顺前后曲线偏离最大允许值。

（3）Visualization选项卡

设置显示状态。

① Shown solution(s)：选择显示的内容，可以单击All按钮，显示所有光顺结果。Not corrected按钮，只显示没有光顺成功的位置。None按钮，不显示结果。

② Display information interactively：

若此切换开关为打开状态，交互式显

示结果,显示光标处的光顺结果。

③ Display information sequentially：

若此切换开关为打开状态，用前后键

顺序只显示一个结果。

图7-72曲线光顺对话框

（4）Support Surface：输入指定的支撑曲面，光顺后的曲线保证在此曲面上。

图7-73是一条曲线光顺结果的显示信息，左上第一点相切连续性改善，第二点光顺成点连续，第三四点曲率连续性没

有得到光顺。

图7-73曲线光顺实例

7.4.4 分解该功能是分解线框或曲面。此功能是合并的逆操作，把

合并的结果拆成合并前的元素,拆成的结果有All Cells（拆成最小单位）和Domains Only（部分拆开）两个方式。

7.4.5 分割该功能是分割（Split）曲线或曲面。可分为①曲线被点、

曲线或曲面分割。②曲面被曲线或曲面分割。

分割对话框见图7-74，输入的选项有：（1）Element to cut：输入被分割对象。（2）Cutting elements：选择分割的元素，可以是多个元素。（3）Remove/replace：去掉或替换分割元素。（4）Other Side：单击此按钮，切换保留部分。（5）Support：选择基础面，基础面用来影响被切割曲线的保留结果，见图7-76。

（6）Keep both sides：单击此按钮，可以把分割的两部分均保留。

（7）Intersections computation：单击此按钮，可以计算出分割和被分割元素的公共部分。

图7-74用线去切曲面对话框和实例

当Cutting elements切割元素没有贯穿整个被切曲面时，那末工具曲线将在两端沿切线外延伸，进行切割,如图7-75所示。

图7-75 用线去切曲面实例---曲线延伸至曲面边界

没有选择Support 面 选择了被切元素所在平面为Support图7-76 分割实例---选择Support 面的区别

7.4.6 剪切

图标 的功能是在两个元素之间进行切割

（Trim），如图7-77所示。对话框中选项说明如下：

（1）Element 1：此域用来输入剪切的第一个元素。

（2）Element 2：此域用来输入剪切的第二个元素。

（3）Other side of e.ement 1：切换第一元素保留的部分。

（4）Other side of e.ement 2：切换第二元素保留的部分。

图7-77两曲面剪切对话框和实例

7.4.7恢复图标 的功能是分割和剪切的逆操作，即恢复

到分割和剪切操作前的状态。

7.4.8 提取曲面边界图标 的功能是提取曲面的边界。单击该图标，弹出图

7-78所示对话框，其中选项意义为：

图 7-78 提取边界曲线对话框

（1）Propagation type：控制边界延伸的类型，可以选择Complete Boundary（完整边界）、Point Continuity（点连续）、Tangent Continuity（相切连续）和No Propagation（无延伸）四种。见图7-79所示。

Point Continuity点连续 Complete Boundary完整边界

Tangent Continuity 相切连续 No Propagation无延伸

图 7-79 提取边界曲线连续性四种情况

（2）Surface edge：选择曲面的边界线。

（3）Limit 1：选择边界上一点作为提取结果的界限，可不选。

（4）Limit 2：选择边界上另一点作为结果边界的界限，可不选。

7.4.9 提取元素该功能是从多个元素中提取出一个或几个元素。可以提取点、线、面

等类型元素。例如从形体抽出表面、从多个曲面中抽出单个曲面、从曲线上提取端点等。

单击该图标，弹出图7-80所示对话框。Propagation type域用于选择延续的方式。可以选择Point Continuity（点连续，只要边界相连，则向下延续）、Tangent Continuity（相切连续，只有相切，才向下延续）、No Propagation（无延续性）三种。图7-80是从形体中提取曲线棱边并选择点连续的实例。

图7-80从形体提取棱边

7.4.10 倒两曲面的圆角该功能是倒两曲面的圆角。单击该图标，弹出图7-81所示

对话框。对话框各项的含义如下：

图7-81曲面倒圆角对话框

（1）Support 1：第一个曲面或平面。

（2）Trim support 1：控制是否剪切第一曲面。

（3）Support 2：选择第二个曲面或平面。

（4）Trim support 2：控制是否剪切第二曲面。

（5）Radius：输入连接圆弧面的半径。

（6）Extremities：选择圆弧面的过度方式。可以选择Smooth（平滑过度）、Straight（直线过度）、Maximum（最大状态过度）和Minimum（最小状态过度），见图7-82。

Smooth平滑过度 Straight直线过度

Maximum最大状态过度 Minimum最小状态过度

图7-82圆角过度的类型

7.4.11 倒棱边的圆角该功能是倒棱边的圆角。单击该图标，选择曲面或曲面上的棱边，弹出图7-

83所示对话框，对话框各项的含义如下：

（1）Support：自动输入了预选棱边的曲面。

（2）Extremities：与上节所述相同。

（3）Radius：连接圆弧半径。

（4）Object(s) to fillet：选择倒成圆弧面棱边。

（5）Propagation：选择棱边的延续特性。

可以选择Tanqency（相切连续）、Minimal

（只倒选中的棱边）。

（6）Trim support：控制是否剪切基础曲面。

图7-83将棱边倒圆角的对话框

7.4.12 变半径倒圆角该功能是变半径倒圆角。单击该图标，选择曲面的棱边，

弹出图7-84所示对话框。该对话框比图7-83所示将棱边倒圆角的对话框多出以下两项：

（1）Points：控制倒角半径的位置，

先单击Points输入框，再在棱边上某

处按左键，棱边上产生点和半径值，

双击半径值可以修改它的数值。

（2）Variation：控制半径变化的规

律，可以选择Cubic（呈立方曲线变

化）和Linear（呈线性变化）。图7-84

7.4.13 平移、旋转、对称、缩放、变形和阵列

平移 、旋转 、对称 、缩放 、变形

和阵列 的操作与三维形体的操作基本相同，详见第四章。

缩放 和变形 的不同之处是：前者XYZ方向的比例系数相同，后者XYZ方向的比例系数可以不同。

7.4.14 反向该功能是反向（Invert Orientation）操作。有些命令允

许通过反向操作改变生成的结果，例如调用等距命令生成等

距面时，改变等距方向可以在原曲面的另一侧生成等距面。

选 择 菜 单 【Insert 】→ 【Operations】 → 【Invert Orientation】调用进行反向操作。

7.5 曲线、曲面分析功能简介

有关曲线、曲面分析功能的工具栏见图7-85。

图7-85【Analysis】工具栏

7.5.1连接分析该功能是对两个相邻的曲面进行连接特性的分析。有以

下分析种类：

（1）距离分析distance(mm)。

（2）切线连续分析tangency(以角度差表示deg)。

（3）曲率连续分析Curvature(以比率表示%)。

分析的结果用颜色图谱形式显示出来，例如可以用不同的

颜色表示不同的距离，也可以用梳状线显示。还提供了快速

分析的功能，通过给定距离、角度或曲率的阀值，分析结果

只显示大于阀值的位置。

若切线分析结果和曲率分析结果均大于阀值，则只显示切

线结果。图7-86所示为两曲面连接性分析，梳状线显示分析结果。

图7-86两曲面连接性分析---连接距离梳状线显示

7.5.2 拔模角度分析该功能是拔模角度分析。拔模角度分析用于模具设计中，

确定曲面的拔模特性。在NC加工中，找出是否有负拔模角，可以确定是否用5轴加工。在铸造毛坯设计中也经常用到拔模分析。

用罗盘指定拔模方向，选择分析

曲面，单击该图标，即可进入拔模分

析。其中的On the fly 功能可以使用鼠标放在曲面上，显示出拔模方向、

法线方向及其角度值，如图7-87所示。注意，显示模式要选择 ，才能显

示出效果。 图7-87 曲面拔模角度分

7.5.3曲线曲率分析

该功能是曲线曲率分析。此功能可以分析曲线或者曲面边

界的曲率和曲率半径分布。分析结果可以用梳状线显示出

来，见图7-88。

图7-88曲线曲率分析

7.5.4 曲面曲率分析

该功能是曲面曲率分析，主要用于高质量的曲面设计，利

用此功能可以找到曲率突变点，见图7-89。

图7-89曲面曲率分析（颜色代表曲率大小）

7.6 曲线曲面设计工具和混合设计

7.6.1 选择开放形体在特征树上，除了基本的X、Y、Z三个平面外，其余的数

据存放在形体（Body）和开放形体（OpenBody）中。非用来构造形体的平面、曲面、曲线等都属于开放形体。如果一

个作业中包含多个开放形体，可以通过工具栏实现它们之间

的切换。如图7-90所示，工具图标的选择框中有所有的OpenBody项，可以从中选择目标。

图7-90通过【Tools】工具栏选择Openbody

7.6.2 填加材质

材料特征也可以应用于曲面。单击应用材料图

标 ，出现材质对话框，选择要加材料的特征，

再单击确定或应用按钮，表面将附着材质。注意显

示模式要选择Applied Customized View 方式，

才能显示出材质效果。

7.6.3 曲面和形体的混合设计

通常，一个模型中同时包含形体和曲面两部分内

容，这时涉及到曲面和形体的混合设计。它包括两

个方面：

（1）从曲面到形体设计

在形体设计模块中 Split 、Thick Surface 、 Sew

、Close surface 四个功能提供了由曲面生成形体的操

作，详细内容可以参考第四章零件的三维建模。

（2）从形体到曲面

从形体到曲面的操作必须在曲面设计模块完成，而不能

在形体设计模块完成。 一般地，形体边界被曲面模块认为是

普通曲线，形体表面被曲面模块认为是普通曲面。因此可以

利用形体边界和表面作为生成曲线曲面的输入元素。例如，

下面的功能完全可以选择形体表面和棱边作为输入元素。

Offset ：选形体表面生成等距面。

Fill ：选形体边界填充曲面。

Join ：选形体边界合并成一条曲线,或形体表面合并成一

个曲面。

Blend ：选形体表面作为混合的基础面。

Extract ：选形体表面或棱边提取。

通常，可以利用Extract 命令，把形体的表面和棱边提

取出来，变成曲线和曲面元素，在对其进行修改编辑操作，

可以当作一般的曲线曲面特征来使用。

7.7曲面设计实例

[例7-1]设计图7-91所示电话筒。

图7-91电话筒表面

1．入曲面设计模块。选择菜单【File】◊ 【New…】,选择【Part】类型，生成新形体文件。选择菜单【Start】◊【Shape】◊ 【Generative Shape Design】，进入曲面设计

模块。

2．绘制草图1。单击草图图标 ，再选择YZ平面，进入草图设计模块，绘制一段圆弧，半径为500，包角30度，中点在原点，如图7-92所示。

图7-92在YZ平面绘制草图1

3．生成拉伸面1。单击拉伸图标 ，拉伸草图1，双

向拉伸,lim1=lim2=45mm, 单击OK按钮，得到拉伸面1，见图7-93。

图7-93 生成拉伸曲面1

4．单击草图图标 ，选择ZX平面，进入草图设计模

块，绘制草图2，见图7-94。

图7-94 在ZX平面上绘制草图2

5．单击投影图标 ，选择草图2和拉伸曲面，将草

图2投影到拉伸曲面1上，见图7-95。单击OK按钮，

得到投影线1。

图7-95将草图2投影到拉伸曲面1上

6．单击剪切图标 ，选择拉伸曲面1和投影线1，用投影线

1裁掉拉伸曲面的外部，如图7-96所示。单击OK按钮，投影线

1剪掉了拉伸曲面1的外部。

图7-96用投影线1剪掉拉伸曲面1的外部

7．单击拉伸图标 ，拉伸上面的投影线Project.1，方向为

Y轴，拉伸长度为lim1=8mm, 单击OK按钮，得到拉伸面2，见

图7-97。

图7-97 得到拉伸曲面2

8．单击合并图标 ，选择拉伸面1和拉伸面2,将二

者合并起来，见图7-98。

图7-98 合并剪裁曲面和拉伸曲面

9．单击倒棱边圆角图标，选择顶部的两个尖角，输

入圆角半径20mm, 见图7-99。

图7-99 倒两棱边的圆角

10．单击倒棱边圆角图标 ，选择顶面的棱边，输

入圆角半径3mm,见图9-100。

图7-100 倒顶面棱边的圆角

11．单击提取边界图标 ，选择曲面的任意边界，

提取曲面的整个边界，见图7-101。

图7-101 提取曲面边界

12．单击填充曲面图标 ，选择提取的边界，填充成

图7-102所示曲面。

图7-102 在提取边界内填充曲面

13．单击生成点图标 ，选择填充曲面边界，系数域输入0.2,在边界上生产一点；在另一边界上生成0.2系数的点，如图7-103所示。

图7-103 在填充曲面边界上生成两点

14．单击提取边界图标 ，选择填充曲面的上表

面，选择上述两点作为边界的界限，提取部分上表

面的边界，见图7-104。

图7-104 提取填充曲面上边界

15．单击扫描图标 ，在Profile type域选择图标 ，

Subtype域选择With reference surface，Guide Curve 1域选择第14步生成的边界，Reference surface域选择第12步填充的曲面，Angle域输入75deg, Length 2域输入16mm，生成扫描曲面1，图7-105。

图7-105 生成扫描曲面1

16．单击画直线图标 ，选择第13步生成的两个点，选择填充面为基础面，生成直线，见图7-106。

图7-106 生成直线

17．单击剪切图标 ，依次选择填充曲面和第16步的直线，剪掉上部。

图7-107 剪切部分表面

18．单击画直线图标 ，选择扫描曲面的两个尖

点，连线如图7-108所示。

图7-108 两尖点连线

19．单击填充曲面图标 ，依次选择下图所示的边

界，填充成图7-109所示的曲面。

图7-109 填充曲面

20．单击填充曲面图标 ，依次选择下图所示的边

界，填充图7-110所示的曲面。

图7-110 填充曲面

21．单击等距曲面图标 ，在特征树上选择第20步

生成的填充曲面，向下生成偏移2mm的等距曲面，然

后隐藏第20步生成的填充曲面，见图7-111。

图7-111 生成等距曲面

22．单击生成点图标 ，选择等距曲面，Distance

输入0，生成曲面的中心点，见图7-112。

图7-112 生成等距曲面的中心点

23．单击生成圆图标 ，圆心为第22步生成的点，

半径为12mm,基础面选择等距曲面，击活Geometry

on support项，见图7-113。

图7-113 在等距曲面上生成半径为12mm的圆

24．单击剪切图标 ，依次选择等距曲面和上面的

圆，剪掉圆的外部，见图7-114。

图7-114 剪切圆的外部

25．类似第15步，单击扫描图标 ，在Profile type域选择图标 ，Subtype域选择With reference surface,Guide Curve 1域选择圆，Reference surface域选择第24步剪切的曲面，Angle域输入45deg,Length 1域输入10mm,见图7-115。

图7-115 扫描生成锥面

26．单击隐藏图标 ，选择第21步隐藏的填充曲面，重新显示该曲面。单击剪切图标 ，选择填充曲面和第25步生成的扫描曲面，用Other Side切换去掉和保留的部分。生成如图7-116所示的曲面。

图7-116 剪切曲面

27．单击生成平面图标 ，选择Tangent to surface类

型，选择第24步生成的剪切面，第22步生成的中心

点为参考点，生成一个平面，见图7-117。

图7-117 生成切平面

28．选择第27步生成的平面，单击图标 ，进入草图

模块，画出7个半径为1mm的圆，其中6个在等边六边形（边长为8mm）的角点上，另外一个在中心点，见图27-118，退出草图模块。

图7-118 绘制草图3

29．单击投影图标 ，顺序选择草图3和凹槽底的

平面，将草图3投影到剪切曲面上，见图7-119。

图7-119 将草图3投影到底面上

30．单击剪切图标 ，依次选择底面和第29步的投

影，剪切底面，见图7-120。

图7-120 剪切听筒的小孔

31．单击提取边界图标 ，选择填充曲面的下边界

半圆弧，如图7-121所示；

图7-121 提取圆弧

32．单击生成点图标 ，在剪切底面上取一点，如

图7-122所示。

图7-122 曲面上提取一点

33．选择生成圆弧图标 ，选择提取边界端点和上

述生成的点，生成三点圆弧，见图7-123。

图7-123 生成三点圆弧

34．单击合并图标 ，选择第33步的圆弧和第31

步的边界,将二者合并，见图7-124。

图7-124 合并曲线

35．单击生成点图标 ，生成坐标原点：

X=Y=Z=0，见图7-125。

图7-125 生成坐标原点

36．单击画直线图标 ，生成从原点开始，沿X方

向，长度20mm线段，见图7-126。

图7-126 生成线段

37．单击生成平面图标 ，生成以第36步生成的直

线为轴，和XZ平面夹角为-15度的平面，见图7-127。

图7-127 生成平面

38．单击生成平面图标 ，生成和第37步平面距

离为10mm的等距平面，见图7-128。

图7-128 生成等距平面

39.选择第38步的平面，进入草图模块，绘制图7-129

所示的草图4。

图7-129 生成草图4

40．单击放样图标 ，选择草图4和第34步的合并

曲线，结果见图7-120。

图7-130 放样台阶面

41. 单击剪切图标 ，依次选择第17步生成的剪切

面和第34步生成的合并曲线，使用Other side切换

去掉和保留的部分，剪掉曲线内部，见图7-131。

图7-131 剪切台阶面内部

42．单击填充图标 ，选择放样上部边界曲线，填

充图7-132所示的曲面。

图7-132 填充台面上表面

43．选择第42步的平面，进入草图模块，绘制图7-

133所示草图5：三个平行长槽：宽度为2mm,长度为

8mm,间距4mm，75度倾斜角度。

图7-133 草图5

44．单击剪切图标 ，依次选择第42步生成的填充

面和第43步生成草图5，用Other side切换去掉和保

留的部分，剪切三个长槽，见图7-134。

图7-134剪切拾音槽

45．单击合并图标 ，选择上述生成的所有外表面,

将它们合并在一起，见图7-135。

图7-135 合并所有的外表曲面

46．单击倒棱边圆角图标 ，选择图7-136所示棱

线，输入圆角半径R=10mm。

图7-136 倒棱边圆角

47．单击变半径倒棱边圆角标 ，选择图7-137所示

棱边，在圆弧两端点分别点击鼠标，输入圆角半径

R=0mm；在圆弧中点单击鼠标，输入圆角半径R=10mm。

图7-137变半径倒圆角

48．单击倒棱边圆角图标 ，选择图7-138所示棱

边，输入圆角半径R=2mm。

图7-138 倒上表面棱边的圆角

49．单击施加材料图标 ，选择上述生成的曲面，在图7-

139（a）材料属性对话框中选择Bright Plastic。选择菜单

【View】→【Render style】→【Customized view】,按图

7-139（b）对话框所示设置，粘贴表面材质纹理，即可得到

图7-91所示的电话筒。

图7-139 施加材料特性对话框和显示材质纹理

习 题

7.1用直线、二次曲线、填充面作图7-140所示达索

（DASSAULT）公司徽标。

图7-140达索公司徽标

7.2 用拉伸（EXTRUDE）和剪切（TRIM）命令作图

7-141所示管接头。

图7-141管接头

7.3 用螺旋线和扫描面作图7-142所示螺旋管。

图7-142螺旋管

7.4 用拉伸、旋转、剪切和倒圆角命令作图7-143所示

灯罩。

图7-143灯罩

7.5 用阵列命令作图7-144所示叶片，每个叶片是直纹

扫描面（SWEEP—LINE），导线是螺旋线，其螺距为136，高度为36，基圆半径为100；扫描素线长100。

图7-144叶片

7.6 放样图7-145所示马鞍面。

图7-145马鞍面

7.7 放样图7-146所示通风管道。

图7-146通风管道

第8章 工程分析

8.1 进入工程分析模块

8.2 施加约束

8.3 施加载荷

8.4 静态有限元计算过程和后处理

8.5 动态分析的前处理和显示计算结果

8.6 有限元分析实例

习题

工程分析指的是有限元分析，包括静态分析（Static Analyses）和动态分析。动态分析又分为限制状态固有频率分析（Frequency Analyses）和自由状态固有频率分析（Free Frequency Analyses），前者在物体上施加一定约束，后者的物体没有任何约束，即完全自由。

8.1 进入工程分析模块1. 进入工程分析模块前的准备工作（1）在三维实体建模模块建立形体的三维模型，为三维形体添加材质，见4.7。（2）将显示模式设置为Shading（着色）和Materials（材料），这样才能看到形体的应力和变形图，详见2.11.6。

2. 进入工程分析模块选 择 菜 单 【Start】→【Analysis & Simulation】→

【Generative Structural Analysis】弹出图8-1所示新的分析实例对话框。

在对话框中选择静态分析（Static Analyses）、限制状态固有频率分析（Frequency Analyses）还是自由状态固有频率分析（Free Frequency Analyses），单击OK按钮，将开始一个新的分析实例。

图8-1新的分析实例对话框

3. 有限元分析的过程有限元分析的一般流程为：

（1）从三维实体建模模块进入有限元分析模块。（2）在形体上施加约束。（3）在形体上施加载荷。（4）计算（包括网格自动划分），解方程和生成应力应变结果。

（5）分析计算结果，单元网格、应力或变形显示。（6）对关心的区域细化网格、重新计算。上述（1）~（3）过程是有限元分析预（前）处理，（4）是计算过程，（5）、（6）是有限元后处理。有限元文件的类型为 CATAnalysis。

8.2 施加约束1. 夹紧约束该约束施加于形体表面或边界，使其上的所有节点的位

置固定不变（三个平移自由度全部约束）。施加夹紧约束的过程是：（1）单击该图标，弹出图8-2所示夹紧约束对话框。（2）选择约束对象（曲面或边界），例如选择形体的一个表面，单击OK按钮。在所选形体表面和特征树的相应节点处产生了夹紧约束标记，见图8-3。

图8-2夹紧约束对话框

图8-3选择夹紧约束表面

2． 表面滑动约束该约束施加于形体表面，使得表面上的节点只能沿着与此

表面滑动，而不能沿此表面有法线方向的运动。施加此约束的过程是：（1）单击该图标，弹出与图8-2类似的表面滑动约束对话框。（2）选择约束对象（形体表面），单击OK按钮。在所选形体表面和特征树的相应节点处产生了滑动约束的标记，见图8-4。

图8-4选择滑动约束表面

3. 高级约束该功能提供了对任意节点的

（平移）自由度的约束控制。施加

此约束的过程是：（1）单击该图标，弹出图8-5所示高级约束对话框。（2）选择约束对象（曲面或棱边）。（3）选择坐标系类型，其中Implicit：隐含（局部）坐标系、Global：全局坐标系、User：用户定义坐标系。（4）选择要约束的自由度（旋转自由度只对壳

体单元或虚拟实体起作用）， 图8-5高级约束对话框

例如约束图8-6所示形体外棱边的2（Y方向）和3（Z方向）的平移自由度，第一自由度（X方向）未被约束，因此X轴上无箭头。

图8-6 选择棱边为高级约束

4．静态约束

该功能使形体不能产生刚体运动，成为静定状

态（约束平移和旋转自由度）。操作步骤是：（1）

单击图标 ，弹出对话框。（2）选择约束对象，同

时在形体附近显示静态约束标记。

8.3 施加载荷

1. 均匀压力载荷

该载荷施加于曲面或平面，均匀分布，方向为表面的法向方

向。操作步骤为：（1）单击该图标 ，弹出图8-7所示施加压力载荷对话框。（2）选择施加对象（表面）。（3）输入压力数值（压强），参照图8-8。

图8-7施加压力载荷对话框

图8-8 选择施加均匀压力载荷的表面

2. 分布力 、扭矩 和轴承载荷

该类载荷作用于点、表面或虚

拟单元，等价于节点上的力和力矩。

施加方法是：（1）单击图标（或 、 ），弹出图8-9所示施加载荷的对话框。（2）选择施加对象（表面或棱边）。（3）选择力的坐标系。（4）输入力或力矩的大小和方向。图8-10是在形体的内孔处施加轴承载荷后的结果。

图8-9 施加载荷的对话框

图8-10施加轴承载荷

3.加速度载荷（形体的重力）

该功能提供了施加惯性力或重力的方法。一般流

程是：（1）单击图标 。（2）选择施加对象。（3）选择坐标轴。（4）输入加速度x、y、z方向载

荷的分量。

4. 离心（向心）力

定义由于旋转产生的离心力。一般的流程是：（1）

单击图标 。（2）选择形体。（3）选择旋转轴。

（4）输入角速度和角加速度值。

5. 力密度

力密度包括： 线密度力 、 面密度力 和

体密度力 。是施加于直线、曲面或实体上的均匀

载荷。一般流程是：（1）单击力密度图标。（2）选择施加对象(曲线,表面或形体)。（3）选择轴系。（4）选择力的方向和密度。（5）选择坐标系类型，其中：Implicit为隐含（局部）坐标系、Global为全局坐标系、User为用户定义坐标系。

6. 位移载荷该载荷在前面施加的约束基础上给定强制位移，等价于在

实体约束表面施加载荷，例如

一个表面施加了夹紧（clamp）约束后可以给定此表面上的三个

平移位移一定的数值，相当于对

此表面施加了一定的载荷。一般

的流程是：（1）单击该图标，弹出图8-11所示位移载荷对话框。（2）选择已施加的约束。（3）输入每个约束自由度的位移值，参照图8-12。 图8-11位移载荷对话框

图8-12在夹紧约束上施加位移载荷

8.4 静态有限元计算过程和后处理如果在进入工程分析模块时选择了Static Analyses（见图8-1

所示对话框），在确定了约束条件和施加载荷之后就可以进行静态有限元计算和后处理工作。

例如上述零件的底部选择了夹紧约束，左孔施加了X、Y分量均为-1000N的轴承载荷，右孔施加了X分量为1000N、Y分量为-1000N的轴承载荷，见图8-13。

图8-13选择了夹紧约束和施加了轴承载荷的零件

8.4.1计算

1. 确定存放计算数据和计算结果文件的的路径.可以通过下面两种方法指定计算数据和结果存储路径：

（1）选择图标 ，通过随后弹出的图8-14所示的确定存储路径对话框输入计算数据和计算结果文件的的路径。

图8-14确定存储路径对话框

（2）通过图8-15特征树Links Manager节点的目录，

双击该目录的分支，即可更改存储路径。

图8-15特征树的Links Manager节点

2. 启动有限元计算功能

单击该图 ，弹出图8-16所示有关计算的对话框，在该对话框的下拉列表里选择All，单击OK按钮即可开始计算，完成计算后，有关显示有限元分析结果的图标改变为可用的状态。

图8-16有关计算的对话框

8.4.2 显示静态分析结果1. 产生/显示自动划分的网格单击该图标，显示了增添网格后的形体，网格是CATIA自动划分的，见图8-17。

图8-17增添网格后的形体将光标移至形体或特征树的节点 上面之后单击鼠标右键，

在随后弹出的上下文相关菜单中选择【Deformed Mesh object】→【Definition …】，将弹出图8-18（a）所示控制网格效果的

对话框。若切换开关Display on Deformed Mesh为开，显示变形后的形体，见图8-17，否则显示变形前的形体，见图8-18（b）。

（a） （b）图8-18控制网格效果的对话框

1. 冯米斯应力（Stress Von Mises）显示单击 图标，显示了冯米斯应力图，见图8-19。冯米斯

应力图用于评价应力分布情况，右面是CATIA自动生成的调色板，颜色从蓝到红，表示应力逐渐变大。当鼠标指向节点

时，显示此节点的冯米斯应力值。

图8-19冯米斯应力图

1. 位移显示

单击 图标，显示了位移图，见图8-20。位移显示代表变形情况，也是用颜色代表位移值，自动产生调色板，代表一

定范围的位移值；鼠标在节点上，可显示此点的位移值。

图8-20位移显示图

4. 主应力张量显示

单击 图标，显示了主应力张量图，见图8-21。该功能显示节点处应力张量的符号，从整个显示图可以看到形体承接

载荷的路径和状态，颜色从蓝到红，表示应力逐渐变大。

图8-21主应力张量显示图

5. 显示位移或应力的最大最小值

单击 图标，可以在位移或应力图上标注位移或应力的最

大最小值，见图8-22。

图8-22显示应力的最大最小值

8. 5 动态分析的前处理和显示计算结果

如果在进入工程分析模块时选择了Frequency Analyses或Free Frequency Analyses（见图8-1所示对话框），将进行形体的动态分析。 Frequency Analyses和 Free Frequency Analyses都是形体的固有频率分析，但前者需要对形体施加一定的约束，后者完全自由。

8.5.1动态分析前处理

1. 施加约束

动态分析中约束有clamp（夹紧）、Surface Slider（曲面滑动）和Advanced Restraints（高级自由度约束）三种类型。如果在进入工程分析模块时选择了Frequency Analyses，就需要对形体施加一定的约束，施加约束的方法同静态分析。

2. 附加质量通过Mass工具栏 为形体附加质量。

（1）附加分布质量分布质量施加于形体表面或虚拟单元上，代表着节点上的附

加质量，计算中等价到各个节点之上。

单击 图标，弹出图8-23所示分布质量对话框。选择形体表面、棱边或虚拟单元，

在对话框中输入质量数值。

例如选择了图8-24所示零件的右孔表面，输入1kg的质量，单击OK按钮，结果见图8-24。

图8-23 分布质量对话框

图8-24施加分布质量后的零件

（3）附加面质量密度

以单位面积的方式为形体附加质量。单击 图标，弹出

与图8-25所示对话框类似的面线质量密度对话框。选择形体的表面，输入面质量密度数值即可。

上述约束施加方法和静态分析施加约束方法.

8.5.2计算

1. 确定存放计算数据和计算结果文件的的路径（同静态分析）。

2. 确定计算模态的最高阶数

双击图8-26(a)所示特征树上频率分析工况节点

，弹出图8-26(b)所示频率参数对话框，在对话框中指定计算模态的最高阶数，例如10。

（a） （b）图8-26特征树和频率参数对话框

8.5.3显示动态分析结果1.冯米斯应力（Stress von Mises）显示

单击 图标，显示形体的冯米斯应力图，见图8-27（a）。双击该应力图或特征树的节点 ，将弹出图8-27（b）所示图像编辑对话框。通过该对话框选择不同的频率阶数，即可得到相应的应力图。

（a） （b）图8-27形体的冯米斯应力图和图像编辑对话框

2. 位移显示（模态显示）单击该图标，显示形体的位移图，见图8-28。双击该应力

图或特征树的 节点，将弹出图8-27（b）所示图像编辑对话框。通过该对话框选择不同的频率阶数，即可得到相应的位移图。图8-28是频率阶数为10时形体的位移图。

图8-28形体的位移显示图

3. 模态的动画显示

单击该图标，弹出图8-29（b）所示动画窗口。该窗口的图像按钮与播放影像设备的按钮用法相同。通过这些按钮详

细地观察形体在不同时刻应力或位移的变化。

图8-29动画窗口

8.6 有限元分析实例

[例8-1] 以第4章建立的摇杆为例，演示有限元分析的过程。

图8-30摇杆

1. 进入有限元分析模块前的准备工作

（1）首先打开摇杆的三维形体文件YaoGan.CATPart，显示了图8-30所示的摇杆。选择摇杆，单击图标 ，在随后弹出

的图8-31所示材料库的【Library】对话框中选择Steel（钢）。

（2）（2）将显示模式设置为 。

图8-31【Library】对话框

（ 3 ） 选 择 菜 单 【Start】→【Analysis & Simulation】→【General Structure Analysis】，在图8-1所示对话框中选择Static Analysis（静态分析），进入有限元分析模块，将产生一个新的CATAnalysis文件。

2. 施加约束单击图标 ，选择摇杆中心孔，为摇杆施加滑动约束，见图8-32。

图8-32在摇杆中心孔施加滑动约束

单击图标 ，选择摇杆左孔，为摇杆施加夹紧约束，

见图8-33。

图8-33在摇杆左孔施加夹紧约束

3. 单击图标 、选择摇杆右边的长孔，在分布载荷对话框内输

入X轴反方向、大小为1500N的分布载荷，见图8-34。

图8-34在摇杆右边的长孔施加载荷

4. 单击图标 ，通过图8-15所示的确定存储路径对话框输入计算数据和计算结果文件的的路径。

5. 单击图标 开始计算。

6．显示分析结果单击图标 显示摇杆的网格变形图，见图8-35。

图8-35摇杆网格变形图

习 题

1．孔板（取四分之一）见图8-86，边界条件为沿着平面滑动，

作孔板受压力应力分析。

图8-86

2．图8-87为球冠受力图，已知球冠的材料为钢，F=3000N均匀

分布。作球冠应力和变形分析。

图8-87

3．钢材悬臂梁的尺寸见图8-88，做该悬臂梁的特征值分析。

图8-88

4．四边刚性固定的方形板，尺寸为200×200×2.5。表面均匀压力=1600N，材料为钢材，求解中心挠度。

5．图8-89所示连杆，材料为钢材，厚度为6 mm，两端孔受杆轴线方向压力F=980N，求解应力和变形。

第9章 参数化与知识顾问

9.1 设置有关知识工程的环境

9.2 参数化和知识工程工具

9.3 应用实例

习题

参数化与知识顾问模块的功能是将隐式的设

计实践转化为嵌入整个设计过程的显示知识。

用户通过定义特征、 公式、 规则和检查，

产生Parameters（参数）、Design Tables（设计表）、formulas（方程）、checks（检查）以及rules（规划）等知识对象。这些工具可以对产品设计实施参数化，利用企业积累的设计规范或标

准对产品设计进行智能检查、实现设计标准和三

维几何模型的统一的集成化和智能化，从而有利

于企业产品知识的继承和积累，对企业新产品的

开发大有裨益。

9.1 设置有关知识工程的环境使用CATIA知识工程的参数、方程或设计表时，应该进行以下设置：

1. 设置特征树的显示状态选择菜单【Tools】→

【Options …】，弹出图9-1所示对话框。在该对话框左侧特征树上选择

【Parameters】，单击【Knowledge】选项卡，见图9-1。

图9-1设置参数在特征树的显示状态

该选项卡分为以下三栏：

(1) Parameter Tree View栏• With value 切换开关：若该切换开关为开，参数值显示在特征树上，参见图9-2。

• With formula切换开关：若该切换开关为开，方程显示在特征树上，参见图9-2。

(2) Parameter names栏• Surrounded by The symbol切换开关：若该切换开关为开，参数需要用引号括起，对非拉丁字母的参数名称必须用引号括起，参见图9-2。

(3) Language栏• Load extended language libraries切换开关：若该切换开关为开，可以使用测量或用户定义函数，可以从下面的选项框中选择库函数。

图9-2参数和方程在特征树上显示的实例

2. 选择菜单【Tools】→【Options …】，弹出图9-3所示对话框。在该对话框左侧路径树上选择【Mechanical Design】→【Part Design】，单击【Display】选项卡，见图9-3。

图9-3设置实体模型特征树的显示配置选项

Specification tree栏

• Parameters 切换开关：若该切换开关为开，实体模型参数显示在实体特征树上

• Relations 切换开关：若该切换开关为开，实体模型的方程，检查或规则等关系显示在实体特征树上。

3. 选择菜单【Tools】→【 Options …】，弹出图9-4

所示对话框。在该对话框左侧路径树上选择

【Infrastructure】→【Product Structure】，单击【Display】选项卡，见图9-4。

图9-4设置装配体模型特征树的显示配置选项Specification tree栏Parameters 装配模型的参数显示在特征树上Relations 装配模型的关系式显示在特征树上

9.2 参数化和知识工程工具有关参数化和知识工程的术语有参数（Parameter）、关系（Relation）、方程（Formula）、规则（Rule）、检查（Check）和设计表（Design Table）。

9.2.1.参数1. 参数（Parameter）的特点（1）参数是CATIA特有的特征，被赋予特定值，可以在

Relation（关系）中引用。（2）可以在实体模型层（part level）、装配模型层（product

level）和特征层（feature level）三个层次定义参数。（3）参数可以分为CATIA自动产生的内部参数和用户定义的参数。

（4）参数有实数、整数、字符串、逻辑变量、长度、质量等数据类型。

（5）参数可以是单值的，也可以是多值的。

2. 定义参数的过程单击图标 ，弹出图9-5所示公式对话框。通过该对话框定义参数的名称、类型、单值还是多值以及该参数的默认值。

例如定义参数a1，a1是整型的单值的参数，它的默认值是10。操作如下：

单击图标 ，从图9-5所示公式对话框的New Parameter of type的下拉列表中选择Integer，从With的下拉列表中选择Single Value，单击New Parameter of type按钮，在Double click on a parameter to edit it列表和Edit name or value of thecurner parameter编辑框出现了Integer.1。

Integer.1是当前默认的新参数，选择Edit name or value of the curner parameter编辑框内的Integer.1，将其修改为a1，将其右侧的编辑框内的默认值修改为10。该参数定义完毕，在特征树上显示了该节点，见图9-6。

图9-5公式对话框图9-6添加了参数a1之后的特征树

9.2.2 公式公式（Formulas）即一个参数用其它参数定义的表达式。有以下三种定义公式的途径。

1. 通过参数的上下文相关菜单定义一个新的或修改原有的公式例如，现有参数a1、b2、c3，见图9-7（a），若定义公式a1= 2 * b2 + (c3 +

10)/3，操作过程如下：将光标移至特征树上的节点a1，单击鼠标右键，在随后弹出的上下文

菜单上依次选择【a1 object】 → 【Edit Formulas …】，见图9-7（b），弹出图9-8所示编辑公式对话框。

图9-7定义公式的上下文菜单选项

图9-8编辑公式对话框

在编辑公式对话框的第二行输入“2 * b2 + (c3 + 10) / 3”，单击OK按钮即可。在特征树上，参数a1从原来的a1=0改变为a1=25=2*b2+(c3+10)/3，并且增加了节点Relations（关系），见图9-9。

图9-9建立了一个公式之后的特征树

2. 利用公式对话框定义公式单击图标 ，弹出图9-5所示公式对话框。在列表框选择一个参数，单击该对话框右下方的Add Formula按钮或双击某一参数，弹出图9-8所示编辑公式对话框，定义一个新的或修改原有的公式。注意不要选择“Incremental”按钮。

3. 利用对话框的按钮（1）直接改变参数的数值双击特征树上的参数，例如，双击特征树上的参数a1，弹出图9-10所示的参数编辑对话框。单击该对话框的按钮 ，弹出图9-8所示编辑公式对话框，通过该对话框定义可以修改原有的公式。

图9-10 参数编辑对话框

（2）间接改变参数的数值当参数已通过公式成为形体参数的函数时，修改该形体，

原有的对话框增加了按钮 ，通过该按钮，可以修改原有的

公式。

例如，某公式定义参数b2等于某拉伸体的第一界限长度，

双击这个拉伸体，弹出定义伸

体的对话框增加了按钮 ，

见图9-11。单击该按钮，将弹出图9-8所示编辑公式对话框，通过该对话框定义可以修改

原有的公式。

图9-11增加了 按钮的对话框

9.2.3.检查检查（Checks）是一系列判断表达式，为用户提供是否满足某种状况的信息。检查不影响形体的几何形状。

如果当前模块没有检查或规则的功能，需要选择菜单【Start】→【Knowledgeware】→【Kno wledgeware Advisor】,调用有关知识工程的模块，即可出现检查图标 和规则图标 。

1. 定义检查单击图标，弹出图9-12所示定义检查名字对话框，输入检查的名字，例如，“高度

H”。单击OK按钮，按照图9-13所示定义检查条件和返回信息对话框。

图9-12定义检查名字对话框。

在图9-13所示对话框的Type of Check域输入返回值的类型，例如“Information”,在Message域输入返回的具体信息，例如“高度 H 已经超过 100 mm ！”,在中间的大窗口输入检查条件，例如“h <= 100 mm”。

图9-13 定义检查条件和返回信息对话框

2. 判断表达式判断表达式与程序设计语言的判断表达式相同，例

如：

h < 100 mm 若参数h的值小于100mm，则满足检查的条件，不返回任何信息。

h <= 100 mm 若参数h的值小于等于100mm，满足检查的条件，不返回任何信息。

h >= 10 mm and h<= 100 mm，若参数h的值在10mm和100mm之间（包括10mm和100mm），满足检查的条件，不返回任何信息。

如果不满足上述检查的条件，则返回在Message域指定的信息。

3. 检查返回值的类型若数据不满足给定的条件时，可有不同类型的返回值。从

Type of Check域的下拉列表可以选择以下三种类型。（1）Silent不返回任何信息。

（2）Information返回提示信息，见图9-14。

（3）Warning” 图9-14 返回提示信息返回警告信息，见图9-15。

图9-15返回警告信息

9.2.4 规则规则（Rules）类似于程序设计语言的条件语句，在满足条件的情况下执行一些指令，如定义参数或方程，或者发出提示信息，用于对参数的控制。

单击图标 ，弹出图9-16所示定义规则名字的对话框。输入规则的名字，单击OK按钮，弹出图9-17所示定义规则名字的对话框。

图9-16定义规则名字的对话框定义规则时，参数可以从参数树、几何图形的尺寸或字典参数库中选

取，例如下述规则的意义是:如果点Point.5的X坐标为正数，显示信息“Point.5 abscissa is positive”,否则显示信息“Point.5 abxcissa is：×××（Point5的X参数值）”。.

图9-17定义规则的对话框

9.2.5设计表设计表(Design Table)提供了产生和管理系列零件的工具，系列零件具有相同的参数、类似的结构，只是零件的参数值不尽相同，例如螺母系列，其参数定义为螺母直径、孔径、厚度、螺纹类型等等。设计表中每一列包括这些参数的一个值，即对应一个螺母零件，整个表对应一系列螺母。

设计表的目的是通过外部参数数据控制几何形状，设计表功能需要Microsoft Excel支持。

1. 建立设计表单击图标 ，弹出图9-18所示对话框，输入设计表的名称和说明，见图9-18。

图9-18建立设计表的对话框

2. 建立设计表的两个途径有两种生成设计表的途径，一种是通过已经存在的

Excel文件产生参数表，另一种是从现有参数产生参数表。

（1）从已经存在的文件中产生参数表打开Create a design table from a pre-existing

file切换开关（见图9-18），单击OK按钮，随后弹出的Select the Design Table file对话框。通过该对话框选择一个已存在的Excel文件。图 9-19是一个用Microsoft Excel建立的名字为bolt.xls文件。

图9-19用Microsoft Excel建立的名字为bolt的文件

接着需要回答图9-20所示“是否产生同名参数自动

关联”提示，选择“是”，则同名参数自动关联，选择

“否”，则不自动产生同名参数的自动关联，于是弹出

图9-21所示生成设计表的对话框。

图9-20“是否产生同名的参数自动对应”的询问

图9-21生成设计表的对话框

通过图9-21所示对话框确定设计表和选择的Excel文件中参数的关系。

• Associate按钮：产生同类型参数的关联关系。左边Parameters列表内是在CATIA中定义的参数，Columns列表内是Excel文件中的数据名。例如，在Parameters 列表内选择了“D_dia”，在Columns列表内选择了“D_dia”，将建立了这两个参数的关联关系，二者的名字可以是不同的，但类型必须相同。右边的Associations between parameters and columns列表框显示了CATIA中定义的参数和Excel文件中的数据的对应关联关系。

• Dissociate按钮：取消同类型参数已建立的关联关系。• Create parameters …按钮：在参数表中产生输入文件的参数。• Edit table按钮…：进入Excel环境，编辑所选的Excel文件。单击OK按钮即可生成图9-22所示的设计表。

图9-22 设计表

打开Create a design table with current parameter value切换开关（见图9-18），单击OK按钮，弹出图9-23所示选择插入到设计表参数的对话框。

图9-23选择插入到设计表参数的对话框通过该对话框中间的两个箭头，可以将左边列表的表项插入

到右边列表，或者将右边列表的表项送回到左边的列表。单击OK按钮，弹出图9-24所示生成设计表的对话框框。输入文件名，保存设计表为Excel文件。

图9-24生成设计表的对话框

如果单击上述对话框的Edit Table … 按钮，将进入图9-25所示Excel编辑设计表的环境。

图9-25在Excel中编辑设计表

3. 编辑更改设计表的配置或修改设计表参数值（1）修改编辑更改设计表的配置或修改设计表参数值双击特征树上参数表项下的Configuration，出现图9-26所示对话框。

图9-26编辑更改设计表的配置或修改设计表参数值

（2）单击图9-26对话框的按钮 ，进入图9-27所示更改设计表对话框，可以选择设计表的不同行，改变其

中的参数。

图9-27更改设计表的对话框

也可以直接双击特征树上的

项，弹出图9-27所示的对话框，改变设计表中的参数。

9.3应用实例[例9-1] 以系列的螺栓为例，介绍参数化设计及知识工程的应用。

1．进入Part Design模块选择菜单【File】→【 New …】，在随后弹出的建立新文件的对话框中选择“Part”，进入Part Design模块。

2．建立参数单击图标 ，弹出图9-28所示公式对话框。建立以下参数：Material=’none’ 材料

Designation=M6 螺栓名称

D_dia=6mm 螺纹大径

L_length=30mm 螺柱长度

K_max_head_depth=4mm 六角头厚度

S_nom_across_flats=10mm 六角头对边距离

P_pitch=1mm 倒角宽度

R_min=0.25mm 圆角半径

图9-28公式对话框

单击OK按钮，参数定义结束，特征树增加了Parameters结点，见图9-29。

图 9-29 特征树的Parameters（参数）结点

3. 建立螺栓的模型（1）定义螺纹半径的公式单击图标 ，选择YZ坐标面，以坐标原点为圆心，画任意半径的圆。将光标移至半径尺寸，单击鼠标右键，在随后弹出的上下文菜单中选择【Radius.1 Object】→【Edit Formula】，通过随后弹出的公式编辑对话框定义螺纹半径为 D_dia * 0.5的公式，见图9-30。

图9-30定义螺栓半径的公式

（2）定义螺栓长度的公式返回实体建模模块，单击图标 拉伸圆。将光标移至图

9-31所示拉伸圆对话框的长度尺寸，单击鼠标右键，在随后弹出的上下文菜单中选择【Edit Formula …】，通过随后弹出的图9-32所示公式编辑对话框定义螺栓长度的公式为L_length。

图9-31拉伸圆的对话框

图9-32定义螺栓长度的公式

（3）定义六角头对边距离的公式单击图标 ，选择圆柱的上表面为基面，画正六边形，见图9-33。用定义螺纹半径的方法定义六角头对边距离的公式为S_nom_across_flats，见图9-34。

图9-33画正六边形

图9-34定义螺栓六角头对边距离的公式

（4）定义螺栓六角头厚度的公式

退出草图，单击图标 拉伸正六边形，用定义螺柱长度的方

法定义六角头厚度的公式为K_max_head_depth，见图9-35。

图9-35定义螺栓六角头厚度的公式

（5）定义螺栓六角头顶部的圆锥面选择XZ坐标面，单击图标 ，绘制图9-36所示三角形，标注三角形顶点至螺栓轴线的尺寸，用定义螺纹半径的方法定义三角形顶点到螺栓轴线距离的公式为S_nom_across_flats * 0.5见图9-36。

图9-36定义三角形顶点到螺栓轴线距离的公式

退出草图，单击图标 ，生成螺栓顶部的圆锥面，见图9-37。

图9-37生成螺栓顶部的圆锥面

（6）定义螺栓圆角半径的公式单击图标 ，生成螺栓的圆角，用定义螺柱长度的方法定

义圆角半径的公式为R_min。

图9-38定义螺栓圆角半径的公式

（7）定义螺栓倒角宽度的公式单击图标 ，生成螺栓的倒角。用定义螺栓圆角半径的方法定义螺栓倒角宽度的公式为P_pitch，如图9-39所示。

图9-39 定义螺栓倒角宽度的公式至此，螺栓实体参数化模型建立完毕。

4. 生成设计表（1）更改设置

如果参数名称前后有注释符号“ `”，通过菜单Tools →Option → General- → Parameters → -Knowledge页，

选择菜单Tools → Options …，弹出图9-1所示对话框。在该对话框左侧路径树上选择Parameters，单击Knowledge选项卡，关闭“Surrounded by the symbol `”切换开关即可。

（2）建立设计表

单击图标 ，弹出图9-18所示建立设计表的对话框，选择从已有文件产生参数表，选择保存螺栓系列参数的Excel文件，并且自动对应同名参数。例如选择了图8-40所示的名字为bolt的螺栓参数的Excel文件，选择“是”，响应“是否产生同名参数自动关联”提示，即可得到图9-41所示的螺栓设计表。

图 8-40 螺栓参数的Excel文件

在特征树上产生了设计表特征，双击此特征，进入设计表配

置对话框，选择不同的行，那末定义的参数值随之改变，单击“Apply”按钮，螺栓的几何模型将随之更新，从而实现了螺栓系列化设计。

图9-41螺栓设计表

5. 定义规则单击图标 ，在随后弹出的图9-42所示的对话框内输入规则的名字为“Material_Rule”。单击OK按钮，弹出的图9-43所示编辑规则的对话框。

图9-42建立一个规则，名字为“Material_Rule”

在图9-43所示编辑规则的对话框内输入规则的内容为“if `l_length` > 30 mm `Material` ="Steel" else `Material` ="Aluminium"”，见图9-43，单击OK按钮，定义规则完毕。

图9-43定义“Material_Rule”规则的内容

此规则的含义是：当参数L_length大于30mm时，螺栓的材料为“Steel（钢）” ,否则为“Aluminium（铝）”。例如，当L_length等于6mm时，Material等于Steel，当L_length等于50mm时，Material等于Aluminium，见图9-44。

图9-44螺栓材料参数“Material”根据“Ｌ_length”的值改变

6. 定义检查单击图标 ，在随后弹出的图9-45所示的对话框内输入检查的名字为“Dia_Check”。 单击OK按钮，弹出的图9-46所示编辑检查的对话框。

图9-45建立一个检查，名字为“Dia_Check”

在图9-46所示编辑检查的对话框的Type of Check域选择

“Warning”类型，在Messege域域输入“直径不在优选的范围

之内！”，在检查的内容域输入“D_dia > 8 mm and D_dia <

20 mm”，见图9-43，单击OK按钮，定义检查完毕。

图9-46 输入检查内容对话框

当输入螺栓的直径不在８mm至20mm之间时，弹出警告信息窗口：“直径不在优选的范围之内”，见图9-47，并且特征树

上检查变成红色。如果输入螺栓的直径在8 mm和20mm之

间，不弹出警告信息，特征树上的检查为绿色。

图9-47警告信息窗口

习题

1. 如何定义用户参数？试定义表9-1所示的参数：表 9-1

“Volume out of range”String_Warning 字符串string

1000mm*3 Cube_Volume 体积volume

60mmCube_Height长度length

80mm Cube_Width 长度length

100mm Cube_Length 长度length

初值名称参数类型

2．如何定义方程(Formula)？试定义以下方程：

Cube_Volume=Cube_Length*Cube_Width* ube_Height

3．如何定义规则(Rule)？试定义以下规则：

if Cube_Volume >= 100000, then

Cube_Length = Cube_Width + Cube_Height

Else Cube_Length = Cube_Width * 2

4．如何定义检查（Check）? 试定义检查：如果立方体的体积

超过100000 mm*3，显示警告信息：“立方体体积超过限度！”

5．设计表（Design Table）有何作用，如何实现参数和设计表

之间的链接？

第10章 图形输出

10.1 在Windows环境下配置绘图仪

10.2输出图形

10.3图像操作

习题

图形输出是CAD的重要组成部分，所得到的工程图纸既是制造零件和装配部件的主要依据，也是设计人员与用户交流的重要媒体。

10.1 在Windows环境下配置绘图仪安装、添加或更换绘图仪时，只做到主机与绘图仪的连线正确是不够的，这只是“硬”连接。只有在“软”、“硬”连接都正确的情况下，才有可能用绘图仪输出工程图。

CATIA继承了在Windows环境下配置的所有绘图仪。因此，配置绘图仪的工作是在Windows环境下进行的。选择Windows系统的菜单 →

→ ，在打印机窗口完成绘图仪的配置，详见Windows用户手册。

10.2输出图形选择菜单【File】→【Print …】、快捷键Ctrl + P或单击图标 ，弹出图10-1所示有关打印输出的【Print】对话框。

图10-1

1. Print栏从Windows环境下配置的一些绘图仪中选择一种绘图仪，设置或修改该绘图仪的一些属性或者将绘

图信息输出到指定的文件。

（1）Printer Name下拉列表，弹出Windows环境下配置的绘图仪清单，从中选择一种绘图仪，例如选

择HP Laser Jet 6L。（2）单击Properties … 按钮，弹出图10-2所示【HP

Laser Jet 6L高级文档属性】对话框。通过该对话框可以重新确定纸张的大小、打印份数、打印质量

等特性。

图10-2 【HP Laser Jet 6L高级文档属性】对话框

例如，确定纸张的大小为B5的操作过程如下：用鼠标单击“纸张规格”，纸张规格之后出现了当前打印机所支持的有关图幅的下拉列表，见图10-3，从中选取“Envelop B5”即可。

图10-3

（3）若Print to File切换开关为打开状态，单击File Name … 按钮，输入文件名，将得到指定名字的类型为“.prn”的存放绘图信息的文件；否则输出图纸。

2. Layout栏确定图形比例、图纸和打印区域的大小和相对位置。

（1）Postion and Size栏通过Portrdit下拉列表选择图形相对于与图纸的旋转角度，可选最佳角度、0°、90°、180°或270°。（2）No Fitting 互锁按钮若打开该按钮，不需要调整比例，即按照默认的比例，通常是

100%。（3）Fit in Page互锁按钮若打开该按钮，系统自动地将图形区域调整到与页面的最佳比例。

（4）Fit to互锁按钮设置图形的比例、图形区域相对于图纸的位置，通过以

下控件实现：

• Scale 确定图形的比例因子100%表示1：1，50%表示1：2。• Left 确定图形区域左边与图纸左边框的距离。• Width确定图形区域的宽度。• Bottom确定图形区域底边与图纸底边框的距离。• Height 确定图形区域的高度。• Orign 单击该按钮，图形区域的左下角与图纸的左下角对齐。

• Center单击该按钮，图形区域的中心与图纸中心对齐。用鼠标拖动图形区域相对于图纸的位置。

（ 5）Print Area栏确定图形的打印范围，可以选择Whole Document

（整幅图纸的范围）、Display（当前显示范围）、Selection（通过窗口选择的范围）。如果选择了Selection，单击按钮，在屏幕上指定两个点，该两点确定的矩形窗口即为选择的范围。

（6）Copies 下拉列表通过该下拉列表确定打印份数。

（7）Page Setup …按钮单击该按钮，弹出图10-4所示页面设置对话框。通过该对话框选择标准图幅，确定图纸及其页边距的大小。

图10-4页面设置对话框

（8）Options … 按钮

单击该按钮，弹出图10-5

所示选择对话框。该对话框

有三个选项卡。

图10-5选择对话框

① Color选项卡（见图10-5）互 锁 按 钮 True Color 、 Greyscale 和

Monochrome确定是按照真实色彩、灰度还是单色打印；通过Gamma Factor下拉列表确定灰度比例因子，该比例因子的定义域为0.1～5.0，为0.1时图形最暗，为5.0时图形最亮。② Banner选项卡（见图10-6）确定是否在图纸的边缘添加条幅，条幅的内容可

以是用户名称、日期和时间。通过Postion的下拉列表，可以确定条幅的方位在图纸的顶部水平方向、

底部水平方向、左边垂直方向还是右边垂直方向。

图10-6 Banner选项卡③ Various选项卡（见图10-7）通过Rendering Quality的下拉列表选择渲染质量为Low（低）、Medium（中）还是High（高）。通过Line width Specification的下拉列表选择线条的宽度为Absolute（绝对）、Scaled（按比例）还是No thickness（没有宽度）。

通过Line Type Specification的下拉列表确定线型（短划线长度）为Absolute（绝对）还是Scaled（按比例）。通过Line Cap的下拉列表确定宽线端部形状为

Flat（平）、Square（正方形）还是Round（圆弧）。

图10-7Various选项卡

图10-8预示打印效果

（9）Preview 预视打印效果单击该按钮，预示打印效果，见图10-8

（10）Tiling切换开关若该切换开关为打开状态，其右侧的Define … 按钮处

于可用状态。单击Define … 按钮，弹出图10-9所示矩形区域的【Options】。通过该对话框确定将原定输出的图形划分为m列×n行个矩形区域，输出其中一个指定的区域。

图10-9【Options】对话框

10.3图像操作10.3.1采集图像选择菜单【Tools】→【Image】→【Capture】，弹出图10-10所示有关采集图像的【Capture】工具栏。

图10-10 【Capture】工具栏1. 确定图像的采集范围

单击该图标，用鼠标拖动一个矩形窗口，该矩形窗口将作为采集图像的范围，并且在窗口内以像素为单位显示了矩形的宽和高。

2. 屏幕模式单击该图标，整个屏幕作为图像的采集范围。

3. 设置采集图像的选项单击该图标，弹出与图10-11所示有关采集选项的【Capture Options】对话框。该对话框分为General、Pixel和Vector三个选项卡。

图10-11【Capture Options】对话框

（1）General选项卡一般设置，见图10-11。若Show banner切换开关为打

开状态，在图像的底部添加可以含有名字、日期、和时间的标题；若Capure Only Geometry切换开关为打开状态，只采集几何图形（不采集特征树、罗盘、坐标轴等对象）。

（2）Pixel选项卡有关像素的设置，见图

10-12。若White Background切换开关为打开状态，图像

的背景为白色；若CapureWhite Pixel as Black切换开关为打开状态，将采集到的白

色像素改变为黑色；若Anti-Aliasing切换开关为打开状态， 图10-12 Pixel选项卡

对边界做柔和处理，见图10-13；若Constant Size Capture切换开关为打开状态，采集范围的大小不变；通过Rendering Quality的下拉列表选择渲染质量为Low（低）、Medium（中）、High（高）还是Custom（定制）；单击RASTER（光栅）之后的 Properties（特性）按钮，确定图像文件的类型和是否压缩文件。

(a) 打开状态 (b) 关闭状态图10-13 Anti-Aliasing切换开关对边界的柔和处理

（3）Vector选项卡有关矢量的设置，见图10-14。通过SemanticLevel下

拉列表，确定矢量化的级别是Low、Polyline、Polylineand Conic还是Polyline and SplineConic；通过Save As Properties下拉列表确定是按照CGM还是普通脚本格式保存。

图10-14 Vector选项卡

4. 像素模式单击该图标，设置图像为像素模式。

5 矢量模式单击该图标，设置图像为矢量模式。

6. 存盘单击该图标，将采集到的图像保存为外部文件。

7. 打印单击该图标，将指定范围的图像打印输出。

8. 复制图像单击该图标，将指定范围的图像复制到剪贴板，以便粘贴到其他文档。例如，激活Word文档，按Ctrl + V键，即可将剪贴板的图像粘贴到Word文档。

9. 将采集的图像作为图片存入像册单 击 该 图 标 ， 将 采 集 的 图 像 按 顺 序 命 名 为

“Capture_×××”的图片，然后存入像册。10. 打开像册单击该图标，或者选择菜单【Tools】→【Image】→【Album】，弹出图10-15所示有关像册的【Album】对话框。

图10-15【Album】对话框

该对话框左边是图片列表，右边显示被选图片的图像，

底行左部是被选图片的名字，底行右部是工具栏。

工具栏中按钮 、 和 的功能同前，其余按钮的功能如

下：

（1）预视图片单击该图标，预视所选的图片。

（2） 删除图片

单击该图标，删除所选的图片。

（3） 显示图片的详细信息

单击该图标，显示所选图片的详

细信，见图10-16。

图10-16

（4）编辑图片单击该图标，弹出图10-17所示有关编辑图片的【Image

Edit】对话框，通过该对话框对所选图片进行编辑。

图10-17

10.3.2录像该功能可以将操作过程录制为“avi”类型的录像文件，

通过录像播放器，例如Windows 的Media Player播放。选择菜单【Tools】→【Image】→【Video】弹出图10-18所示有关录像的【Video Recorder】对话框。

图10-18【Video Recorder】对话框该对话框的3个按钮与与录像机相应的按钮功能相同。

1.开始录像

单击该按钮，弹出图 10-19所示有关录像特性的【Video

Properties】对话框。

图10-19【Video Properties】对话框

（1）Format域确定录像文件的格式，可以选Microsoft AVI

（微软的AVI录像格式）或Still Image Capture（静止的图像）。

（2）Name域和Autonatic File Name切换开关若Autonatic File Name切换开关为打开状态，

自动确定录像文件的名字；否则在Name域输入录像文件的名字。

（3）Capture选项卡若打开Timer切换开关，设置制作画面的时间

间隔；若Include Cursor切换开关为打开状态，画面的内容包含光标； 互锁按钮 Document Window、Window、Area、Full Screen用于确定画面的范围。

（4）Movie选项卡通过Rate in Frames per Sencond域设置每秒

播放画面的数量，若单击Compressor Setup …按钮，则设置压缩录像文件的特性，若打开PostCompressoino Mode切换开关，则生成压缩格式的录像文件。

2. 暂停单击该按钮，暂停录像。

3. 停止单击该按钮，停止录像。

习 题

10.1 如何配置一个新的绘图仪？10.2 如何将“纵向”的图纸改变为“横向”？

10.3 如何将图形从水平调整为垂直放置？10.4 若以2：1的比例输出图形，需要在图10-1所示的【Print】对话框做哪些操作？

102.5 如何操作使得图形中心与图纸中心重合？10.6 如何操作使得图像的背景为白色？10.7 如何操作将采集到的白色像素改变为黑色?10.8 如何操作将采集到的图像复制到Word文档？10.9 如何操作将指定范围的图像打印输出？