CATIA实用教程全套电子教案

null CATIA 实用 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 　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 null1.1 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。 null 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，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。null 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。 null1.2 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。 null1.3 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。null3. 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。null5. 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。 null7. 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。 null　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，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。 null11. 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　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null2.1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。null3. 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。 null图2-1null2.3 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2-2null2.3.2 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。 null2.3.3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。 null2.4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。 null2.5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2-3null1. 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。null2. 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2-4null2.6 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。 null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 null2.6.2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。null5. 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。null2.7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。 null3.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。null2.8 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。 null2.9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。 null2.10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2-8null图2-112.11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null2.11.1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。null图2-12null2. 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。 null2.11.2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。 null2.11.3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2-14null2. 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2-15xy平面yz平面zx平面null　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。 图2-16【Named Views】对话框 图2-16【Named Views】对话框【View】工具栏图标 的【Quick view】子工具栏 null iso front left right top bottom back 图2-17null2.11.6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。null（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。 null2.11.7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。 null2.12 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。 null1. 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null6.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。 null2.12.2 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2-24null2.12.3. 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。 null2.13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。 null“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。 null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。 null　“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。 null　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。null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＿＿＿。 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 null（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？null2.4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　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 null3.1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。 null 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3-1null3.2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。 null2. 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。 null图3-2 草图设计的环境null3.3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null3.3.1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3-5null1．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。 null 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3-7null 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。 null3.3.2 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3-8null（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3-8null2.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3-10null（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null3. 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。null（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null4.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3-13null（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 null5.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）。 null（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 null6.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null 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 null7.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。 null(a) (b) 图3-20绘制正六边形null3.3.3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。 null 图3-21 图3-22 4.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。null5.三点方式绘制圆弧 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 null （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 null3.3.4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 null2.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 null3.3.5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 null（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 null2.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 null3.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 null4.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 null3.3.6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 null（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 null2.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 null （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。 null3.3.7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。 null3.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 null4.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 null5.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 null3.4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null 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)。 (b) 图3-40开始倒圆角时的工具栏 null① 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)