CATIA V5实体造型与工程图设计

第1章 CATIAV5软件介绍与基本操作 本章介绍CATIAV5软件基本功能、软件启动方法、用户界面及其定制、通用工具栏、软件基本操作以及文件管理等内容。 1.1 CATIAV5软件简介 1.1.1 CATIAV5软件概况 CATIA是Computer Aided Three-dimensional Interactive Application的缩写，直译为计算机辅助三维交互应用程序，由法国达索系统(Dassault Systemes)公司开发，并由美国IBM公司负责销售，是全球范围内的一款CAD/CAE/CAM(计算机辅助设计/计算机辅助工程/计算机辅助制造)一体化的三维设计软件。 达索系统公司成立于1981年，其前身是法国达索飞机制造公司的CAD/CAM部门，其产品覆盖了整个产品的生命周期，提供产品生命周期管理PLM(Product Life-cycle Management)解决方案，其中的CATIA是达索系统公司的旗舰产品，它覆盖机械设计、外观设计、家用产品设计、仪器与系统工程、数控加工、分析及仿真等。目前，CATIA已经成为CAD/CAM领域*优秀的系统软件之一，是国际高端CAD软件的领头羊，在航空及造船工业具有垄断地位，并占据汽车工业相当大的份额。 从1982年到1988年，达索系统公司相继发布了CATIAV1、V2和V3三个版本，并于1993年发布了功能更强大的V4版本，运行于UNIX 平台。为迎合市场需要，达索系统公司于1994年重新开发全新的CATIAV5版本，使界面更加友好，功能也日趋强大，可以运行于UNIX 和Windows两种平台上，它是围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统设计的，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。 CATIA具有众多功能强大的模块，模块总数从*初的12个增加到现在的140多个。广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、建筑、电子、电器以及消费品行业，包括大型的波音747飞机、火箭发动机，小型的化妆品包装盒等，它的集成解决方案几乎覆盖所有的产品设计和制造领域。 值得一提的CATIA三维设计的两个应用案例：一个是美国波音公司的大型客机波音777，使用CATIA完成了整个飞机的零部件设计和电子装配，创造了业界的一个奇迹，开创了世界无图纸生产的先河；另一个是中国国家体育馆(鸟巢)建筑工程，应用CATIA成功地解决了复杂空间结构、扭曲构件与特殊节点的建模问题，创造了CATIA异形建筑应用的奇迹。CATIA在众多领域广泛而独特的应用，确定了它在CAD/CAE/CAM行业的领先地位。 1.1.2CATIAV5软件的启动及用户界面 CATIAV5的PC版是标准的Windows应用程序，通常可通过双击Windows操作系统桌面上的CATIA应用程序快捷图标启动该软件。注意：这种方法启动速度相对较慢，往往会给用户造成程序没有运行的假象，容易导致多次重复启动。为避免该现象发生，建议初学者用鼠标右击该应用程序的快捷图标，在快捷菜单中选择“打开”菜单项，静等CATIA软件启动。进入CATIAV5系统后的用户界面如图1-1 所示。 图1-1 CATIAV5启动后的初始用户界面 当然还有其他启动CATIA的方法，如在Windows7操作系统桌面“开始”菜单中，运行CATIAV5应用程序菜单项；或者在文件目录中，直接双击已有的CATIA零件或产品模型文件等。 不难发现，启动CATIAV5系统后，首先进入的是“装配设计(Assembly Design)”工作台(Workbench)，默认的产品文件名为Product1。该用户界面是标准的Windows应用程序窗口，上部有标题栏和下拉菜单，中间大的矩形区域是图形工作区，窗口的周边是各种工具栏，*下一行是交互命令提示区。 图形工作区主要由以下三部分组成。 (1)几何体(Geometry)：用来显示用户创建的零件几何体或产品装配体； (2)特征树(Specifications)：也称结构树，用来记录用户创建的特征及元素； (3)指南针(Compass)：也称罗盘，用来指示设计空间方位，平移或旋转几何体。 可见，图形工作区显示的是一个三维设计空间，无论是从右上角的指南针还是右下角的笛卡尔直角坐标系，都指明了用户创建的几何体的空间方位。在后续实体造型过程中，要时刻观察指南针或坐标轴，注意实体在空间中的摆放姿态。 1.1.3 CATIAV5软件工作台及其图标 CATIAV5R21 共有13个功能模块，如图1-2所示，这些功能几乎涵盖了现代工业领域的全部应用。每一种功能模块下又有若干个特定功能的模块，又称为工作台(Workbench)，如“机械设计(Mechanical Design)”功能模块下就包括“零件设计(Part Design)”“装配设计(Assembly Design)”“草绘编辑器(Sketcher)”“工程制图(Drafting)”“线框和曲面设计(Wireframe and Surface Design)”等20个能完成特定设计任务的工作台，如图1-3所示。 图1-2CATIAV5R21的13个功能模块 图1-3 “机械设计”功能模块下的20个工作台 本书只涉及“机械设计”模块中的“零件设计”“草绘编辑器”“线框和曲面设计”“装配设计”“工程制图”5个工作台。 设计建模过程中，通常要在不同工作台之间进行切换，或者要在三维和二维两个不同维度的设计平台之间进行变换，对用户形象思维能力和空间想象力有较高的要求。用户要明确所处的设计环境和空间方位，就必须熟悉并辨识不同工作台的图标。工作台图标通常放置在窗口右上角的相应工作台工具栏上，它如同路标(Road Map)为用户指明方向。 机械设计功能模块下的20个工作台图标，都是把代表机械设计模块的绿色三角形图案作为背景，在其上添加代表不同意义的特征图案，例如添加一个齿轮图形的图标表示“零件设计”工作台，添加一对齿轮的则表示“装配设计”工作台，添加一个绘图桌的表示“工程制图”工作台，而第2章将要介绍的“草图编辑器”工作台图标则是在背景图上添加了纸和笔，等等。 1.2CATIAV5用户界面定制 用户界面定制主要包括对界面语言和工具栏两部分的定制。 本教材**版界面语言采用英文，对一些所学外语为小语种的读者，学习起来就有一定障碍，受众面受到限制。本次编写采用中文界面，尽管有些术语翻译的不够专业，但毕竟受益面要广。 至于工具栏，除了所有工作台都共有的通用工具栏外，还有很多特定工作台专用的工具栏，如果把它们都放置在程序工作界面，就会缩小有限的图形工作区面积，也不利于使用时工具图标的搜寻，势必降低工作效率。工具栏定制要做到“定量”和“定置”，前者是指把界面上的工具栏数量控制在*少，而后者是指锁定工具栏的位置。 1.2.1 定制界面语言 CATIAV5系统可供选择的界面语言有英语、法语、简体中文等，如图1-4(a)所示，可以在“自定义”对话框中定制，具体操作方法是：单击“工具”下拉菜单→“自定义 ”菜单命令，弹出“自定义”对话框，从“选项(Options)”选项卡中的用户界面语言下拉列表中选择定制，如图1-4(b)所示。需要重启软件才能使更改生效。 图1-4 “自定义(Customize)”对话框——“选项(Options)”选项卡 1.2.2定制工具栏 CATIAV5各个工作台都有若干通用的工具栏(Toolbars)，如“标准(Standard)”“视图(View)”“图形属性(GraphicsProperties)”“知识工程(Knowledge)”“选择(Select)”等，而不同的工作台依其功能不同，又都提供了许多专用的工具栏，其上集中了一些专的工具命令图标。 一般情况下，属性工具栏位于图形工作区的上部，通用工具栏位于工作区的下部和右侧，而工作台工具栏和其他专用的工具栏多位于工作区的右侧，如图1-1 所示。当然，用户也可根据个人喜好放置工具栏。通过鼠标拖拽(按住鼠标左键不放，拖动鼠标)，把某一工具栏放置在图形工作区的任意位置。工具栏既可以是水平放置，也可以竖直放置。暂时不用的工具栏可以先关闭掉，以腾出更多的工作空间。 以图1-1 所示的“装配设计”工作台为例，控制工具栏开启(显示)和关闭的操作方法有两种：一种是在“视图(View)”下拉菜单中操作，单击“视图(View)”下拉菜单→“工具栏(Toolbars)”菜单项，在级联菜单中勾选或者取消勾选相关的工具栏菜单项，以控制其开启还是关闭，如图1-5(a)所示；另一种是在任一已有的工具栏上单击鼠标右键，在快捷菜单中处理，如图1-5(b)所示。 图1-5控制工具栏显示或关闭的方法 关闭工具栏*直接的一种方法是，将工具栏拖拽到图形工作区，单击该工具栏上的关闭按钮即可。 如果用户需要新建能彰显自己个性的工具栏，或者对已有工具栏进行编辑修改，或者在已有工具栏上添加或删除命令图标，这些工作都可以在“自定义”对话框中的“工具栏”选项卡上完成，如图1-6所示，通过单击该选项卡右侧相关按钮进行新建、重命名、删除、增/删命令图标等工具栏定制操作。 图1-6 “自定义(Customize)”对话框——“工具栏(Toolbars)”选项卡 弹出“自定义”对话框，除了1.2.1介绍的操作方法外，还有另外两种方法：(1)单击“视图”下拉菜单→“工具栏”菜单项→“自定义 ”级联菜单项；(2)在已有工具栏上单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“自定义 ”快捷菜单项。 一旦定制好工具栏，并且希望在使用软件过程中锁定其位置，可以通过单击图1-4(b)所示“自定义”对话框左下角的“锁定工具栏位置”复选框实现。 1.3 CATIAV5通用工具栏 CATIAV5各个工作台用户界面的风格类似，只是不同工作台所对应的工具栏和下拉菜单中的工具命令不尽相同。一些所谓的通用工具栏(Global toolbar)，如前述的“标准(Standard)”“视图(View)”“图形属性(GraphicsProperties)”“知识工程(Knowledge)”等，在CATIAV5所有工作台上都是相同的。本节介绍几个通用工具栏上的工具命令图标的基本功能。至于那些不同工作台上的专用工具栏将在后续相关章节中讲解。 1. “标准(Standard)”工具栏 “标准”工具栏上集中了Windows应用程序中常用的新建、打开、保存、快速打印、剪切、复制、粘贴、撤销、重做等工具命令图标，如图1-7 所示。这些命令图标及其功能与其他微软应用程序相同，在此不再赘述。 图1-7 “标准(Standard)”工具栏 2. “视图(View)”工具栏 “视图”工具栏上集中了观察对象的各项辅助工具命令，如图1-8所示。 图1-8“视图(View)”工具栏 (1)“飞行模式(Fly Mode)” ：该命令用于设置观察模式。原始缺省状态为“平行投影(Parallel)”观察模式，单击图标可以转换到“透视投影(Perspective)”模式。 (2)“全部适应(Fit All In)” ：该命令用于调整对象大小并将其全部显示在工作窗口中。 (3)“平移(Pan)” ：该命令用于将观察对象在窗口中平移。 (4)“旋转(Rotate)” ：该命令用于将观察对象在窗口中旋转。 (5)“放大(ZooMIn)” ：该命令用于将观察对象在窗口中放大。 (6)“缩小(ZooMOut)” ：该命令用于