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catia 教程资料:
1.1.6利用布尔运算生成图形的实例
 
    1.布尔运算分类
    布尔运算是通过实体(Body)之间交、并、差运算产生新实体的操作。使用布尔运算,
町以对属于不同部件的实体进行组装,而不需要将它们拷贝到同一个部件中。CATIA中提供
的布尔运算成形方式有以下6种:
    ●  AssemblingBodies
    ●  AddingBodies
    ●  RemovingBodies
    ●  IntersectingBodies
    ●TrimmingBodies
    ●  Keeping and Removing Faces
    下面分别以实例的形式加以说明。
    2.CATIA中的6种布尔运算实例
    Assembling Bodies操作可以把不同实体整合到一起,新生成的实体是不同实体特征的叠
加体,在下面的实例中将具体说明。
    (1)选中XY基准面,并单击Sketcher工具条中的匦按钮,进入草图模式。单击Profile
工具条中的q按钮,绘制一边长为60mm的正方形,并使用约束限定此矩形的位置和尺寸。
然后单击Cbi按钮返回零件设计的实体模式,将此矩形拉伸20mm,如图1-293所示。
图1-293拉伸形成PartBody中的底座
(2)单击菜单栏中的Insert菜单,从弹出的菜单中选择Body菜单选项,插入新的实体,
则在目录树中多了一个Body.2,如图1-294所示。
图1-294插入新的实体
(3)选中拉伸成形所得形体的上表面,并单击Sketcher工具条中的国|按钮,进入草图模
式。单击Profile工具条中的剑按钮,绘制一圆,使圆心位于原点处,半径为20mm。然后单
击利按钮返回零件设计的实体模式,将此圆拉伸40mm。同时在目录树中的Body.2下就多了
一项圆的拉伸成形操作Pad.2,如图1-295所示。
图1-295拉伸形成Body.2
4)单击菜单栏中的Insert菜单,从弹出的菜单中选择Body菜单选项,以插入新的实体,
在目录树中多了一个Body.3。然后选中PartBody中底座的侧面,单击Sketcher工具条中的圆按
钮,进入草图模式。单击Profile工具条中的。j按钮,绘制一圆,半径为15mm。然后单击拦I按
钮返回零件设计的实体模式,对此圆执行拉伸切割操作,将拉伸切割长度设为30mm。同时在
目录树中的Body.3下就多了一项对圆的拉伸仞割成形操作Pocket.l,如图1-296所示。
图1-296拉伸切割形成Body.3
(5)单击量OK按钮,完成操作,可以看到拉伸切割以等半径同轴线的圆柱体表示,如
图1-297。
    (6)按住Ctrl键在目录树选中PartBody和Body.3,然后单击Boolean Operations工具条
中的盘按钮,弹出Assemble对话框,如图1-298所示。
图1-297  以圆柱体表示拉伸切割操作图1-298Assemble成型操作
注意:
图1-298所示的Assemble对话框表示将Body.3组装到PartBody的Pad.l上.在CA11A中.如果
用以布尔成形的实体中包括PartBody.则默认设置是将其他实体组装到PartBody上.而与选择
的顺序无关;如果不包括PartBody.则默认选定的实体都将被装配刭PrtBOCNf上.
(7)单击ok按钮,完成操作,所得形体如图1-299所示。
图1-299 ASSemble 成型实体
注意:
从图1-299中可以看出,将Body.3组装到PartBody时,拉伸切割操作才能在所得实体中显性地
表达.
    
    (8)选中目录树中新增的Assemble.l,单击Delete键删除Assemble操作,恢复到如图
1-296所示的状态。在目录树的Body.3土单击鼠标右键,从弹出菜单中选择Body.3 0bject-
Assemble菜单项,会弹出Assemble对话框。级联菜单如图1-300所示。
图1-300通过菜单实现Assemble操作
    (9)选中目录树中的Body.2,在Assemble对话框的After后面的文本框中就会显示出
Body.2.如图1-301所示。
    (10)单击ok按钮完成操作,所得形体如图1-302所示。
图1-301  不同Body之间的组装图1-302 Body.3与Body.2组合
注意:
使用上面所述的方法,可以实现PartBody以外其他实体之间的组装,先选中的实体将会被组装
到后选中的实体上,同时两个实体的特性都会显性表达出来.
    Adding Bodies操作可将不同实体连接到一起,但它只是一个简单的实体相加,并不显性
地表达实体的特性,下面还是以上述的3个实体为例进行说明。
    (l)按住Ctrl键在目录树中选中PartBody和Body.3,然后单击Boolean Operations工具
条中的照按钮,弹出Add对话框,如图1-303所示。
    (2)单击ok按钮完成操作,所得形体如图1-304所示。
图1-303实体相加操作 图1-304实体相加结果
可以看到,执行Add操作时只是简单地将PartBody和Body.3组合到一起,并将它们重
合的部分消除。Add操作所得实体保持了原来实体的特征,但是这些特征在Add操作中并不
显性表达出来。例如Body.3中的Pocket.l特性在Add操作所得实体中仍然以半圆柱的形式
表现,到Add操作所得实体与其他实体做Assemble操作时,此特性将会显性表达出来。执
行Add操作以后,在目录树中多了一项Add.l,如图1~305所示。
    同理,Removing Bodies操作也只是一个简单的实体相减操作,并不显性地表达各个子
实体的特性,下面还是以L述的3个实体为例进行说明。
    (1)按住Ctrl键侄目录树选中PartBody和Body.3,然后单击Boolean Operations工具条
中的鱼按钮,弹出Remove对话框,如图1-306所示。
图1-305目录树中新增Add.l 图1-306实体相藏操作
  (2)单击ok按钮完成操作,所得形体如图1-307所示。
    可以看到,执行Remove操作时只是简单地将Body.3与PartBody重合的部分从PartBody
中消除。Remove操作所得实俸保持了原来实体的特征,执行Remove操作以后,在目录树中
多了一项Remove.l,如图1-308所示。
图1-307实体相藏结果图1-308目录树中新增Remove.l
Intersecting Bodies操作对选中的实体进行交集运算,生成的实体是进行交集运算的两个
实体重合的部分,还是以上述的3个实体为例进行说明。
    (l)在目录树的Body.3上单击鼠标右键,从弹出菜单中选择Body.3 0bject-*lntersect菜
单项,弹出Intersect对话框。级联菜单如图1-309所示。
图1-309通过菜单进行交集运算
(2)单击目录树中的Body.2,于是Intersect对话框的After后面的文本框中显示出Body.2.
对Body.3和Body.2执行交集操作,如图1-310所示。
    (3)单击ok按钮完成操作,所得形体如图1-311所示。
图1-310交集运算过程图1-311  交集运算结果
  Trimming Bodies操作实际卜就是定义哪蝗元素被消除哪些元素被保留的过程,是两个或
多个实体之间互相修剪( Trim)的过程,下面继续以上述的3个实体为例进行说明。
    (1)在目录树选中Body.2,然后单击Boolean Operations工具条中的盘l按钮,弹出Trim
Definition对话框,如图1-312所示。
图1-312  Trim Definition对话框
(2)在目录树中单击选中PartBody,PalBody就出现在with后面的文本框中。在Faces to
remove后面的文本框中单击鼠标左键,再单击长方体底座的上表面,将其选中为将要移除的
画,如图l-313所示。
    (3)单击ok按钮完成操作,所得形体如图1-314所示。
图1-313  Trim Definition对话框的设置图1-314 Trim操作所得实体
可以看到长方体底座完全被移除了。在Trimming Bodies操作中,如何得到所需实体、
实体哪些部分会被删除、哪些部分将被保留是比较复杂的问题,很容易混淆,下面以实例的
形式加以说明。在下面的实例中是两个互相嵌套的壳体,一个由圆柱体抽壳生成,一个由长
方体抽壳生成,其绘制方法这里就不再赘述了。这两个实体如图1-315所示。
    (1)在目录树选中代表方形壳体的Body.2,然后单击Boolean Operations工具条中的叠按
钮,弹出Trim Definition对话框,如图1-316所示。
图1-315  Trimming Bodes操作的初始实体  图1-316  Trim Definltlon对话框
(2)在Faces to remove后面的文本框中单击鼠标左键,然后单击方形壳体的底面,将其
选中作为将要移除的面,如图1-317所示。
    (3)单击ok按钮,所得实体如图1-318所示。
图1-317定义要移除的面图1-318定义所要移除的面时所得实体
  (4)删除目录树中新增的Trim.l,回到图1-315所示的状态,在目录树中选中代表方形
壳体的Body.2,然后单击Boolean Operations工具条中的盥按钮,弹出Trim Definition对话
框。在Faces to keep后面的文本框中单击鼠标左键,并单击方形壳体的底面,将其选中作为
将要保留的面,如图l-319所示。
    (5)单击ok按钮,所得实体如图1-320所示。
图1-319定义要保留的面图1-320定义所要保留的面时所得实体
(6)综上所述,在Trim Definition对话框中,一Faces to keep和Faces to Remove是一对相
互制约的概念,有时候两者还可以互相代替。例如定义了将要被保留的部分,那么这部分以
外的实体将会被删除:而定义了将要被删除的部分,那么这部分以外的实体将会被保留。保
留与删除的界限就是两个实体的交界面。
    Keeping and Removing Faces实际J:就是针对单个实体的Trim操作,而不是像Trimming
Bodies操作那样是多个实体之间相瓦进行的Trim操作。它的功能是对已绘制的实体进行整
形,消除实体中意外产生的空腔。卜.面用实例的形式加以说明。
    (l)在抽壳操作中,如果用以抽壳的实体较为复杂,而抽壳厚度又比较大时,容易产生
空腔。在下面的图1-321中,两个孔之间就产生了空腔。
    (2)选中目录树中的PartBody,然后单击Boolean Operations工具条中的—_敲钮,会弹出
Remove Lump Definition对话框。将腔体内表面选为要保留的面,如图1-322所示。
图1-321  带空腔的实体 图1-322选择耍保留的面
(3)单击ok按钮,所得实体如图1-323所示,可以看到实体中的空腔被消除了。
图1-323  Remove Lump Definition成形所得实体
 3.布尔运算工程实例
    存本例中将绘制t角皮带轮,在给皮带轮挖V型槽时使用了布尔运算。为了使读者对本
例中将要绘制的i角皮带轮有‘个整体的概念,下面给出绘制完成的三角皮带轮的示意图,
如图1-324所示。
    (l)选中XY基准面,并单击Sketcher工具条中的匮按钮,进入草图模式。单击Profile
上其条中的按钮,绘制‘圆,使圆心位于原点处,半径为50mm。然后单击酬按钮返回零
件设计的实体模式,将此圆拉伸35mm,如图1-325所示。
图1-324绘制完成的三角皮带轮 图1-325绘制圆柱体
(2)按住Ctfl键,依次选巾圆柱体上表面的边缘圆和上表面,然后单击Sketch-Based
Features工具条中的回按钮,钻一个圆心在原点、半径为lOmm的孔,并且将钻孔方式设为
Up to Next,如图l-326所示。
图1-326在圆心钻圆孔
(3)钻孔完成后,选中所得带孔圆柱体的上表面,单击Sketcher工具条中的吲按钮,进
入草图模式。然后在草图模式下使用Profile T具条中的咧按钮,在圆孔处绘制一矩形,形成
轮毂键槽并使用约束精确定义此矩形的尺寸和位置,如图1-327所示。
图1-327轮毂键槽尺寸和位置
(4)单击嗣l按钮返回零件设计的实体模式。单击Sketch-Based Features工具条中的叠按
钮,选中长方形作为轮廓线,将拉伸切割方式设为Up lo next进行挖空操作,如图1-328所示
图1-328拉伸切割挖轮艇键槽
    (5)完成轮毂键槽以后接下来的工作就是在轮毂上挖V型槽。下面利用辅助线方式直接
绘制V型槽轮廓线,而无须事先计算其几何尺寸和位置。插入一个新的实体Body.2,然后选
中YZ基准面,单击Sketcher工具条中的匦按钮,进入草图模式。
    需要绘制的辅助线如下所述。
    ●绘制V型槽中心线,距圆柱体底面lOmm。
    ●绘制V型槽节线,距中轴线45.5mm。
    ●绘制V型槽底线,距离V型槽节线8mm。
    ●绘制V型槽的V型角度线,与Y轴正方向的夹角为17度。
    ●在V型槽节线处,使槽宽为9.2mm。
    (6)使用直线工具绘制出上面所述的辅助线,并且使用约束对这些辅助线精确定位,如
图1-329所示。
    (7)单击Profile工具条中的翻按钮,沿辅助线绘制一封闭梯形,再删除辅助线,如
图1-330所示。
图1-329绘制辅助线图1-330绘制V型槽轮廓线
(8)单击I黼按钮,返回零件设计实体模式。选中该轮廓线,单击Sketch-Based Features工具
条中的固|按钮,弹出Groove Definition对话框,将圆柱体轴线选为其旋转轴,如图1-331所示。
图1-331  挖槽成形
注意:
想将圆柱体的轴线选为旋转轴.只需要在Axis选项区域中Selection后面的文本框中单击鼠标左
键,然后将鼠标移动到圆柱体轴线处,鼠标会变成手形,如图1-331所示.单击鼠标左键.就
可以将圆柱体的轴线选为旋转轴.挖槽成形结束以后,在目录树中多了一项Groove.l.
    (9)由于挖槽成形与圆柱体不是位于同一个实体上,所以它以旋转体的形式表达出来。
要想其挖槽成形特性显性地表达出来,可以使用布尔运算中的Assembling Bodies操作。按住
Ctrl键,在目录树中选中PartBody和Body.2,然后单击Boolean Operations工具条中的rsaci按
钮,会弹出Assemble对话框,如图1-332所示。
图1-332对实体进行Assemble操作
(10)单击ok按钮,完成操作.如图1-333所示。
(11)再插入一个实体Body.3,在目录树中将Groove.l复制到新建实体Body.3中,于是
在Body.3中多了一项Groove.2,如图1-334所示。
图1-333绘制完成V型槽图1-334复制挖槽成形体
12)选中Groove.2,单击Transformation Features工具条上的媳按钮,弹出Translate
Definition对话框。在对话框中将位移方向设为xy plane,也就是XY基准面的法线方向,再
将移动距离设为15mm,如图1-335所示。
图1-335移动Groove.2
(13)重复步骤9到步骤10,可以得到另一条V型槽,如图1-336所示。
    (14)再插入一个新的实体Body.4,然后选中YZ基准面,并单击Sketcher工具条中的
盛梭钮,进入草图模式。单击Profile工具条中的剁按钮,绘制梯形作为皮带轮两侧凹槽的轮
廓线。梯形两条斜边上端点的坐标分别是(18,35)和(32,35),梯形尺寸和位置如图1-337
所示。
图1-336带两条V型槽的轮最胚图1-337绘NJ皮带轮两舅凹N的轮N线
15)选中此轮廓线,然后单击6按钮返回零件设计的实体模式,单击Sketch-Based
Features工具条上的∞按钮,弹出Shaft Definition对话框,旋转轴与圆柱体轴线重合,创建
一梯形回旋体,如图1-338所示。
图1-338旋转成形
 (16)按住Cul键,在目录树中选中PartBody和Body.4,然后单击Boolean O)erations
工具条中的蛾按钮,会弹出Remove对话框,如图1-339所示。
    (17)单击ok按钮,完成操作。然后在轮毂胚的另一侧执行同样的操作,完成后的
实体如图l-340所示。
图1-339使用布尔运算生成凹幡图1-340布尔运算所得实体
(18)对轮毂进行倒角操作,如图1-341所示。
图1-341对轮囊倒角
(19)单击Start菜单,从弹出的菜单中选择Shape—FreeStyle菜单项,进入自由J虱格成
形模式,如图1-342所示。
图1-342进入自由风格成形模式
(20)单击Shape Analysis工具条中的按钮,会弹出Environment Mapping对话框,如
图1-343所示设置环境映射效果。
图1-343环境映射对话框
 


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