CATIA V5机械设计入门精通 1.1.7零件设计综合实例

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CATIA V5机械设计入门精通 1.1.7零件设计综合实例

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1.1.7零件设计综合实例

1．羽毛球拍

在本例中，将综合使用各种成形方法绘制一羽毛球拍，其绘制完成的形体如图1-344所

下面介绍其具体的绘制步骤。

(l)在ZX基准面内绘制一个八边形，并通过约束来确定此八边形的尺寸、形状和位置，

如图1-345所示。
图1-344羽毛球拍

(2)将此八边形沿Y轴方向拉伸150mm，如图1-346所示。
图1-346拉伸八边形

(3)单击．l-s-J按钮，羽毛球拍的拍柄部分就完成了。接下来，将要绘制拍柄与拍杆

的连接部分，这一部分的绘制要用到切面层叠成形功能。此功能十分有用，但这里只作简单

介绍，因为后文中还会详细说明。

(4)在距离ZX基准面160mm、170mm、190mm和230mm处分别设置基准面，然后按

比例缩小上文所述的八边形的尺寸，在每个基准面中绘制八边形的相似形，如图1-347所示。
图1-347设置基准面

(5)单击Sketch-Based Features工具条中的刮按钮，从大到小选中八边形，并且将Closing

Point调整到同一直线上，如图1-348所示。

(6)单击ok按钮完成成形操作，如图1-349所示。
图1-348切面层叠成形过程

可以看到，这种成形方法有点像医院中常用的CT扫描，通过一系列离散的切面图形，

来大致确定最终的连续实体。同时也可以看出，给出的切面越多越密，最终生成的图形就越

精确。

(7)接下来是绘制拍柄与拍杆的连接部分。再设定2个基准面，他们分别距离ZX基准

面为245mm和545mm，然后在距离ZX基准面245mm昀基准面上绘制一个半径为3.75mm
的圆，如图1-350所示。
图1-350绘制拍柄与拍杆连接处的圆

(8)单击Sketch-Based Features工具条中的臼。按钮，然后分别选中八边形和圆形，并且

将Coupling选项卡中的Section coupling，也就是截面过渡方式改为Ratio，如图1-351所示。

(9)单击ok按钮，完成切面层叠成形操作，如图1-352所示。可以看到，八边形与

圆形之间过渡得非常好
图1-351 绘制拍柄与拍杆连接处操作

(10)在距离ZX基准面545mm的基准面上绘制一半径为3.75mm的圆，然后反向拉伸

300mm，完成了拍杆的绘制，如图1-353所示。

拍柄、拍杆连接部分与拍杆的连接处如图1-354所示。
图1-353绘卅拍杆

(11)在距离上一个基准面lOmm和20mm处分别设置‘基准面，并分别绘制如图1-355

所示尺寸的图形。

(12)单击Sketch-Based Features上具条中的馥按钮，以此选中上一个基准面中的圆，以

及这两个图形，如图1-356所示。

(13)单击9一鳞j按钮，完成拍柄与拍框连接处的绘制，如图l-357所示。

(14)单击菜单栏中的Insert菜单，选择Body菜单项，插入一个新的组件，如图1-358

所示。

( 15)选中新的组件，在XY基准面中绘制一椭圆，将其中心定位在(0，720)，长轴

设为152mm，短轴设为114mm，如图1-359所示。

(16)再绘制一椭圆，与上述椭圆同心，长轴为160mm，短轴为120mm，如图1-360所
图1-359绘制内椭圆

(17)将两个椭圆组成的图形进行双向拉伸，每个方向各拉伸Smm，如图1-361所示。
(18)分别选中组件（PartBody）和Body.2，单击Boolean Operations工具条中的盛按钮，

对两个组件进行布尔运算，执行并集操作，如图1-362所示。
图1-361 拉伸形成拍框

(19)单击ok按钮完成操作，则羽毛球拍的基本形体就绘制完成了，拍框部分如图

1-363所示。

接下来，我们对羽毛球拍的基本形体进行修饰，在连接处通过倒角实现平滑过渡，以及

对一些形体进行细节上的修饰，下面从拍框开始。这里将XY平面与拍框的界面称作中面，

把拍框的两个端面成为顶面。通常来说，拍框的项面宽度要小于中面宽度，为了实现这一点，

可以对现有的拍框基本形体进行改变锥角操作。

( 20)以拍框的中心为坐标原点，新建一坐标系，如图1-364所示。

(21)在新坐标系的XY坐标平面内设定一基准面，如图1-365所示。
图1-364建立坐标系

(22)选中拉伸成形的拍框，单击Dress-Up Features工具条中的垒按钮，对拍框进行改

变锥角操作。将Angle，也就是改变锥角角度设为2度。将Face(s) to draft，也就是改变锥角

面设定为排框的两侧面。将Neutral Element选项卡中的Selection设置为上一步操作中在新坐

标系中建立的基准面，于是CATIA就自动将拍框的中面设为Neutral Element，也就是改变锥

角操作中保持不变的面：单击打开下拉列表框，将此选项卡中另一项Propagation设置为

Smooth。同时为了实现拍框以中面为底面向两个顶面收缩，还需要选中Parting Element选项

卡中的Parting=Neutral和Draft both sides复选框。改变锥角操作的对话框如图1-366所示。
图1-366改变锥角操作的对话框设置

(23)单击．A堋‰Ij安钮，完成改变锥角操作，如图1-367所示。
图1-367改变锥角操作完成

接下来是对拍面和各连接处进行倒角，先从拍面开始。

( 24)选中拍面内侧面的上下两条棱线，单击Dress-Up Features工具条中的按钮进行

倒角，如图1-368所示。
图1-368对拍面内舅倒角

(25)选中拍面外侧面的上下两条棱线，单击Dress-Up Features工具条中的按钮进行

倒角，如图1-369所示。
图1-369对拍面外侧面倒角

(26)单击ok按钮，完成倒角的拍面如图1-370所示。
图1-370完成的拍面

( 27)对拍柄与拍框的连接处进行倒角，如图1-371至图1-375所示。
图1-371 对拍柄与拍框的连接处倒角(1)

(28)接下来对拍柄以及拍柄与拍杆连接处进行倒角，主要是对棱边进行倒角，如图1-376

所示。

(29)单击ok按钮，完成倒角操作，如图1-377所示
图1-376对拍柄以及拍柄与拍杆连接处进行倒角

(30)在目录树中按住Ctrl键依次选中代表拍把的Pad.l和其倒角EdgeFillet.12，然后在

Pad.l上单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择Properties菜单项，如图l-378所示。
图1-378设置拍把属性

(31)在弹出的Properties对话框中单击Graphic选项卡，再在Graphic选项膏中打开Fill
选项区域中的Color下拉列表，将拍把的颜色设为黑色，如图1-379所示。
图1-379 Properties对话框

(32)使用同样的方法将拍框的颜色设为紫色，将拍把与拍柄连接处的颜色也设为紫色，

而拍柄的颜色保持不变，仍然是银灰色，如图1-380所示。
图1-380给羽毛球拍着色

33)最后给羽毛球拍设置环境映射效果。单击Start菜单，从弹出的菜单中选择Shape

—FreeStyle菜单项，进入自由风格成形模式，如图1-381所示。
图1-381 进入自由风格成形模式

(34)单击Shape Analysis工具条中盏按钮下方的黑色向下箭头，从弹出的菜单中选择董

按钮，弹出Environment Mapping对话框，如图1-382所示设置环境映射效果。
图1-382进行环境映射

2．电子词典

现今，电子词典以及Pocket Pc的使用日益普及，一个真正的电子词典的设计过程是机

械与电子设计的综合产物，涉及到成百上千的零组件。在本例中，将综合使用各种成形方法，

仅绘制一电子词典的外形，而不涉及其具体装配，所以从某种意义上来说也是一种工业设计

(ID)过程。为了使读者对本例中将要绘制的电子词典有一个整体的概念，下面给出绘制完

成的电子词典外观示意图，如图1-383所示。
图1-383绘制完成的电子词典

l)选中YZ基准面，并单击Sketcher工具条中的咧按钮，进入草图模式。单击Profile

工具条中的捌按钮，绘制一封闭曲线，并使用约束限定此曲线的尺寸和位置，如图l-384所
示。
图1-384绘制电子词典底座的轮廓线

(2)选中此轮廓线，然后单击凼按钮返回零件设计实体模式。单击固I按钮执行拉伸操作，

弹出Pad Definition对话框，在对话框中单击More按钮，将Pad Defnition对话框展开，设

置为双向拉伸，且每个方向上的拉伸长度都是50mm，如图1-385所示。

(3)选中拉伸成形所得底座的左端面，然后单击Sketcher工具条中的匮|按钮，进入草图

模式。单击Profile工具条中的岛技钮，绘制一封闭曲线，并使用约束限定此曲线的尺寸和位

置，如图1-386所示。
图1-385对底座轮廓线进行双向拉伸

4)选中此轮廓线，然后单击也按钮返回零件设计实体模式。单击tai按钮执行拉伸操作，

弹出Pad Definition对话框，将拉伸长度设为99mm，如图1-387所示。
图1-387对翻盖轮廓线拉伸操作

(5)选中YZ基准面，并单击Sketcher工具条中的匦I按钮，进入草图模式。单击Profile工

具条中的q按钮，在电子词典底座和翻盖之间的夹角处绘制一相切圆。然后在XY基准面内绘

制一条直线，作为Rib成形的中心轴线，怅为80mm，并关于YZ基准面对称，如图1-388所示。
图1-388绘制Rib成形的轮廓线和中心轴线

(6)单击Sketch-Based Features工具条中的d按钮，弹出Rib Defnition对话框，分别选

中轮廓线的圆和中心轴线，在Profile control选项区域的下拉列表中选择Keep angle选项，如

图1-389所示。

(7)选中电子词典翻盖向上的一面，单击Sketcher工具条中的盛按钮，进入草图模式。

单击Profile工具条中的日j按钮，绘制一矩形，尺寸和位置由约束限定，如图1-390所示。
图1-389 Rib成形

( 10)单击按钮返回零件设计实体模式，然后单击按钮执行拉伸操作，将拉伸长度

设为0.5mm，如图1-393所示。
图1-393拉伸成形

(13)在目录树中选中步骤10中绘制的拉伸成形体，单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择

Properties菜单项，如图1-378所示。在弹出的Properties对话框中单击Graphic选项卡，在Graphic

选项卡中打开Fill选项区域中的Color下拉列表，将颜色设为黑色，如图1-396所示。
图1-396在ProperUes对话框中设置颜色

14)在目录树中选中步骤12中绘制的拉伸成形体，单击鼠标右键，从弹出的菜单中选

择Properties菜单项，如图1-378所示。在弹出的Properties对话框中单击Graphic选顼卡，

在Graphic选项卡中打开Fill选项区域中Color下拉列表，单击More Colors选项，弹出Color

对话框，选中所需要的颜色——淡蓝色，如图1-397所示。
图1-397设置颜色

(15)单击ok按钮，完成颜色设置，所得实体如图1-399所示。
图1-398自定义颜色

(16)按住Ctrl键，依次选中翻盖上部厚度方向内外的两条外棱边和步骤8中拉伸切割

成形所形成的厚度方向的两条内棱边，然后单击Dress-Up Features工具条中的按钮，在弹

出的Edge Fillet Definition对话框中，将倒角半径设为5mm，如图1-400所示。
图1-400对棱边倒角

(17)选中步骤8中形成的宽为2mm的环状凸缘平面，然后单击Dress-Up Features工具

条中的按钮，弹出的Edge Fillet Defuution对话框中，将倒角半径设为Imm,如图1-401

所示。

(18)单击ok按钮完成倒角操作。到目前为止，电子词典翻盖的绘制已经基本完成

了，完成的实体如图1-402所示。

(19)选中底座的上表面，单击Sketcher工具条中的匦|按钮，进入草图模式。单击Profile

工具条中的按钮，绘制一封闭多边形，尺寸和位置由约束限定，如图1-403所示。
图1-402绘制完成的翻盖

(20)单击出按钮返回零件设计的实体模式，选中长方形，单击Sketch-Based Features工

具条中的按钮，将拉伸长度设为Imm，进行拉伸切割操作，如图1-404所示。
图1-404在底座上拉伸切割成形

(21)选中底座厚度方向的两条棱边，然后单击Dress-Up Features工具条中的按钮，

在弹出的Edge Fillet Definition对话框中，将倒角半径设为5mm，如图1-405所示。
图1-405对棱边倒角

(22)选中底座上由于拉伸切割成形所形成的窄凸面，然后单击Dress-Up Features工具

条中的g按钮，在弹出的Edge Fillet Definition对话框中，将倒角半径设为0.5mm，如图I-406

所示。

(23)选中底座的上表面，单击Sketcher工具条中的圆按钮，进入草图模式。使用Profile

工具条中的按钮，在底板右下角绘制一矩形。然后使用Opcration工具条中的按钮对矩

形修圆角，所得圆角矩形的尺寸和位置由约束限定，如图1-407所示。

(24)单击按钮返回零件设计实体模式，然后单击司I按钮执行拉伸操作，将拉伸长度

设为Imm，如图1-408所示。
图1-407绘制圆角矩形

(25)选中拉伸成形所得按键的上表面，然后单击Dress-Up Features工具条中的按钮

进行倒角，并将倒角半径设为0.5mm。

(26)按住Ctrl键，在目录树中依次选中步骤24中拉伸所得的实体和步骤25中的倒角，

然后单击Transformation Features工具条中的重按钮，会弹出Rectangular Pattem Definition对

话框。可以看到Object to Pattern选项区域中的阵列对象有两项，也就是刚才选择的拉伸成形

体Pad.4和倒角EdgeFillet.6。将阵列方式设为Instances&Spacing，Reference element（参考元

素）设为阵列成形所在平面。在First Direction选项卡中，将实例数目（Instances）设为10，

实例间距( Spacing)设为9.5mm;在Second Direction选项卡中将Instances设为4，Spacing

设为8mm。CATIA会自动生成阵列成形预览，如图1-409所示。
图1-409阵列成形生成按键

(27)单击ok按钮，需要等待’一段时间，才能生成阵列。读者会发现，最后的阵列

与预览牛成的阵列不同，不是期望得到的阵列，如图1-410所示。
图1-410生成阵列

可以看到，只在第2方向生成了3个按钮，并没有在第1方向生成按钮。究其原因，需

要回到图1-407中。在绘制圆角矩形时，为了对其精确定位，在第1方向使用了相对约束。

由于受到相对约束限制，在阵列成形时没有在第1方向生成按键。

(28)在目录树中，双击Pad.4下的Sketch.10，编辑1-407所示的圆角矩形，将相对约束

10删除，改为绝对约束40，如图1-411所示。
图1-411 Sketch.10编辑前后

(29)尺寸编辑完成以后单击由{按钮，CATIA开始重新计算生成的阵列，这个过程需要

一段时间，完成以后就返回到零件设计实体模式，可以看到生成的阵列也正常了，如图1-412

所示。

(30)在目录树中选中RectPattern.l，单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择Pro)erties菜

单项，如图1-378所示。在弹出的Properties对话框中单击Graphic选项卡，在Graphic选项

卡中打开Fill选项区域的Color下拉列表，单击More Colors选项，会弹出Color对话框，选

中所需要的颜色——米黄色，如图1-413所示。
图1-412阵列成形生成按键

(31)按住Ctrl键，依次选中图1-408拉伸成形所得的按键Pad.4和其倒角EdgeFillet*9，

使用同样的方法将其颜色设力米黄色。

(32)选中底座的上表面，单击Sketcher工具条中的倒按钮，进入草图模式。使用Profile

工具条中的Cll按钮，在底板左上角绘制一椭圆。然后使用约束对其尺寸和位置进行限定，如

图1-414所示。

(33)单击按钮返回零件设计实体模式，单击日按钮执行拉伸操作，并将拉伸长度设

为Imm。然后选中拉伸成形所得按键的上表面，单击Dress- Up Features工具条中的按钮进

行倒角，并将倒角半径设为0.5mm。

( 34)按住Ctrl键，在目录树中依次选中步骤33中拉伸所得的实体和倒角，然后单击

Transformation Features工具条中的豆按钮，会弹出Rectangular Pattern Definition对话框，只

需在First Direction选项卡中将实例数目设为3，间距设为llmm，参考元素为棱边，如图1-415

所示。

(35)使用与步骤30同样的方法将这3个按键颜色设为枣红色，其Color对话框如图1-416

所示。

(36)选中底座的上表面，单击Sketcher工具条中的洌按钮，进入草图模式。使用Profile

工具条中的按钮，在底板左上角绘制矩形。然后使用约束对其尺寸和位置进行限定，如图

1-417所示。

(37)单击按钮返回零件设计实体模式，再单击按钮执行拉伸操作，将拉伸长度设

为Imm。然后选中拉伸成形所得按键的上表面，单击Dress-Up Features工具条中的按钮进

行倒角，并将倒角半径设为0.5mm。

(38)按住Ctrl键，在目录树中依次选中步骤33中拉伸所得的实体和倒角，再单击

Transformation Features丁_具条中的按钮，会弹出Rectangular Pattem Definition对话框，只

需在First Direction选项卡中将实例数目设为6，间距设为llmm，参考元素为棱边。然后使

用与步骤13 I司样的方法，将这6个按键颜色设为白色，如图1-418所示。

(39)选中底座上的表面，单击Sketcher工具条中的按钮，进入草图模式。使用Profile

工具条中的。j按钮，在底板上部中间绘制圆形。然后使用约束对其尺寸和位置进行限定，如

图1-419所示。

( 40)单击按钮返回零件设计实体模式，再单击明按钮执行拉伸操作，将拉伸长度设

为Imm。然后选中拉伸成形所得按键的上表面，单击Dress-Up FeaturesI具条中的按钮进

行倒角，并将倒角半径设为0.5mm。

(41)按住Ctrl键，在目录树中依次选中步骤40中拉伸所得的实体和倒角，单击

Transformation Features工具条中的鱼按钮，会弹出Rectangular Pattem Definition对话框，只

需在First Direction选项卡中将实例数目设为4，间距设为8mm，参考元素为棱边。然后按住

Ctrl键，在目录树中依次选中拉伸生成的按键、倒角以及阵列成形生成的带倒角的按键。接

着使用与步骤14同样的方法，将这4个按键颜色设为土黄色，如图1420所示。

(42)选中底座的上表面，单击Sketchcr工具条中的匮敝钮，进入草图模式。使用Profile

工具条中的按钮，在底板上部中间绘制矩形。然后使用约束对其尺寸和位置进行限定．如

图1-421所示。

(48)选中所钻的圆孔，然后单击Transformation Features工具条上按钮右下角的黑色

向下箭头，会弹出Pattems工具条，再单击按钮以弹出User Pattem Definition对话框。将

自定义的点构成的图形选为阵列成形实例的定位图形，如图1-426所示。
图1426自定义阵列成形

(49)单击Start菜单，从弹出的菜单中选择Shape—FreeStyle菜单项，进入自由风格成

形模式，如图1-427所示。
图1-427进入自由风格成形模式

(50)单击Shape Analysis工具条中的按钮，弹出Environment Mapping对话框，在对

话框中设置环境映射类型。通过单击Environment Mapping对话框左下角图标上的黑色向下

箭头，可弹出环境映射方式列表，如图1-428所示。
图1-428环境映射列表

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