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目录•CATIAV5软件概述与安装•CATIAV5界面与基本操作•草图设计与建模基础•零件设计与高级建模技术•装配设计与运动仿真•工程图制作与输出•CATIAV5高级功能与应用CATIAV5软件概述与安装CATIAV5软件简介CATIAV5是法国达索公司开发的一款高端CAD/CAE/CAM一体化软件，广泛应用于航空航天、汽车、机械制造等领域。
该软件具有强大的建模、分析和优化功能，支持多平台操作，并提供了丰富的二次开发接口。
全面的CAD/CAE/CAM功能：CATIAV5提供了从产品设计、分析到制造的全方位解决方案。
01CATIAV5软件特点与优势高度集成化：实现了CAD、CAE和CAM之间的无缝集成，提高了设计效率。
02强大的建模能力：支持参数化和非参数化建模，能够满足复杂产品的设计需求。
03丰富的标准件库：内置了大量标准件库，方便用户快速构建产品模型。
04高效的协同设计：支持多人协同设计和并行工程，提高了团队协作效率。
05CATIAV5软件安装步骤获取安装程序安装准备运行安装程序激活软件启动软件从官方网站或授权渠道下载CATIAV5软件的安装程序。
确保计算机满足最低系统要求，并关闭所有正在运行的程序。
双击安装程序，按照提示进行安装。
选择安装路径和相关组件。
根据提示输入序列号或激活码，完成软件的激活操作。
安装完成后，在计算机上找到CATIAV5的快捷方式，双击启动软件。
CATIAV5界面与基本操作标题栏显示当前文档的名称和CATIAV5的版本信息。
菜单栏包含文件、编辑、视图、插入、格式、工具、窗口和帮助等菜单项，用于执行各种命令。
工具栏提供常用命令的快捷方式，如新建、打开、保存、打印等。
绘图区用于显示和编辑三维模型或二维图纸的区域。
特征树显示当前文档中的特征、零件和装配体的层次结构。
属性栏显示选定对象的属性信息，如尺寸、材料、颜色等。
CATIAV5界面介绍0102 03新建文件Ctrl+N，用于创建新的三维模型或二维图纸。
CATIA V5 Start Model车身建模规范CATIA V5 Start Model的使用方法下面着重介绍CATIA-V5 Start Model的结构形式和其在车身设计中的具体应用方法。
首先，CATIA-V5 Start Model模板根据车身零件3D数据的结构特征，将历史树分成如下组成部分：1、零件名称（PART NUMBER）2、车身坐标系（Axis Systems）3、零件实体数据(PartBody)4、外部数据（external geometry）5、最终结果（final part）6、零件设计过程(part definition)7、关键截面(section)整体结构树形式如图1所示图1其次，详细介绍各个组成部分在CATIA-V5 Start Model的具体应用方法。
1、零件名称（PART NUMBER）零件名称定义的规范性和准确性对一个汽车主机厂来说在整个汽车产品生命周期内对产品的采购、生产、销售都具有重要意义。
所以首先要确定零件的准确件号和尽量简单且详尽的名称。
具体的命名方法见下图2所示：XXX_XXXXXXX-X00_000_REINF_ROOFSIDEGRABHANDLE_LH_CHZK_设计完成日期设计者名字简称零件的英文名称零件的版本号（数据冻结时的版本为第一版）零件的件号车型代号图22、车身坐标系（Axis Systems）该坐标原点为车身坐标原点即是世界坐标原点，定义该坐标系以后后期设计过程中的几何元素的空间坐标都以该坐标系为基准。
3、零件实体数据(#Part Body)Part Body内是用来存放零件实体数据，一般是设计的最终结果实体数据。
如果需要更改Part Body 的名称，可以在Part Body右键属性内更改，如果要反映该零件设计的不同阶段或不同状态的实体数据，或者是周边相关零件的实体数据（周遍相关零件的Parent信息来自#external geometry），可以在零件内插入多个Part Body来分别定义。
catia_v5_完全教程4.pdf第七章曲⾯⽣成及编缉CATIA 提供了以下⼏种曲⾯⼯作台（主要曲⾯⽣成⼯具）： Wireframe and Surface （WFS ） FreeStyle Shaper & Optimizer （FSS ） Generative Shape Design （GSD ）第⼀节基本曲⾯⽣成⽅式进⼊菜单Insert -> Surfaces (Wireframe and Surface)Extruded Surfaces 拉伸⾯沿着给定的⽅向拉伸轮廓线产⽣曲⾯。
Surfaces of Revolution 旋转⾯绕⼀根轴旋转轮廓线产⽣曲⾯。
Offset Surfaces 偏置曲⾯Swept Surfaces扫描曲⾯将轮廓线沿着它法平⾯内的spine 曲线扫描产⽣⼀个曲⾯，同时考虑其它⽤户定义的参数（如引导线及参考元素）。
Lofted Surfaces 放样曲⾯将⼀条或两条⼆维截⾯线沿着⼀根计算出的或者⽤户定义的spine 线扫描产⽣⼀个放样曲⾯。
进⼊菜单Surface Creation (FreeStyle Shaper & Optimizer) Planar Patch 产⽣平⾯⾯⽚3-Point Patch 过三点产⽣⼀个曲⾯4-Point Patch 过四点产⽣⼀个曲⾯Geometry Extraction 在曲⾯上产⽣⼀个⾯Blend Surface 在曲⾯之间产⽣拼接曲⾯Styling Fillet 在曲⾯之间产⽣导⾓Extrude Surface 拉伸⼀个曲⾯Fill 在曲⾯之间填充产⽣⾯进⼊菜单Insert -> Surfaces (Generative Shape Design) Extruded Surfaces 拉伸⾯Revolution Surfaces 旋转⾯Offset Surfaces 偏置⾯Swept Surfaces 扫描⾯Fill Surfaces 在许多曲⾯边界之间产⽣⼀个填充曲⾯Lofted Surfaces 产⽣放样曲⾯Extracting Geometry 从已有⼏何元素（曲线，实体等）抽取⼏何元素第⼆节扫描⾯ SWEEP SURFACE1．沿⼀或两根引导曲线（其中⼀根曲线为 spine 线）⽣成扫描⾯。
CATIA V5 Start Model车身建模规范CATIA V5 Start Model的使用方法下面着重介绍CATIA-V5 Start Model的结构形式和其在车身设计中的具体应用方法。
For personal use only in study and research; not for commercial use首先，CATIA-V5 Start Model模板根据车身零件3D数据的结构特征，将历史树分成如下组成部分：1、零件名称（PART NUMBER）2、车身坐标系（Axis Systems）3、零件实体数据(PartBody)4、外部数据（external geometry）5、最终结果（final part）6、零件设计过程(part definition)7、关键截面(section)整体结构树形式如图1所示图1其次，详细介绍各个组成部分在CATIA-V5 Start Model的具体应用方法。
1、零件名称（PART NUMBER）零件名称定义的规范性和准确性对一个汽车主机厂来说在整个汽车产品生命周期内对产品的采购、生产、销售都具有重要意义。
所以首先要确定零件的准确件号和尽量简单且详尽的名称。
具体的命名方法见下图2所示：XXX_XXXXXXX-X00_000_REINF_ROOFSIDEGRABHANDLE_LH_CHZK_设计完成日期零件的英文名称零件的版本号（数据冻结时的版本为第一版）零件的件号车型代号图22、车身坐标系（Axis Systems）该坐标原点为车身坐标原点即是世界坐标原点，定义该坐标系以后后期设计过程中的几何元素的空间坐标都以该坐标系为基准。
3、零件实体数据(#Part Body)Part Body内是用来存放零件实体数据，一般是设计的最终结果实体数据。
如果需要更改Part Body 的名称，可以在Part Body右键属性内更改，如果要反映该零件设计的不同阶段或不同状态的实体数据，或者是周边相关零件的实体数据（周遍相关零件的Parent信息来自#external geometry），可以在零件内插入多个Part Body来分别定义。
实验一零件的二维线框建模一、实验目的1．掌握零件的二维线框建模方法。
2．熟悉线框建模软件。
二、实验设备1．硬件：海信图形工作站（或486以上计算机）；2．软件：Mastercam、CATIA等软件。
三、实验内容1．线框建模概述用棱线来表示物体的方法就是线框建模。
线框结构的几何模型以线段、圆、弧、文本和一些简单的曲线等图形元素为描述对象。
我们不仅可以对具体的图形元素进行操作，还可以把多个图形元素和符号或零件联系起来，组成块，进行统一编辑操作，同时，还可以进行交、并、差的布尔运算。
很多二维CAD系统都是基于这种几何模型。
2．练习利用CATIA软件完成垫片（见图1-1）的二维线框建模。
具体操作步骤见录像——二维线框建模。
图1-1 垫片3．操作步骤：（1）启动CATIA点击桌面上的【开始】→【所有程序】→【CATIA P3】→【CATIA P3 V5R17】或点击桌面上的图标，启动CATIA。
（2）进入“草图绘制器”操作界面如图1-2所示，选择主菜单上的【开始】→【机械设计】→【草图绘制器】。
弹出“新建零部件”对话框。
在文本框内输入名称“exercise1”，点击【确定】。
图1-2（3）恢复默认工具图标位置如图1-3所示，选择主菜单上的【工具】→【定制】，或者鼠标左键点击右侧工具条处，弹出快捷菜单，在菜单内选择【定制】，弹出“定制”对话框。
在该对话框内选择【工具栏】→【恢复位置】→【关闭】即可。
（4）选择绘图平面如图1-4所示，在操作树内选择“YZ平面”，进入“草图绘制器”操作界面。
图1-3图1-4（5）绘制外轮廓线如图1-5所示，单击右侧工具栏内的轮廓图标或在主菜单上的【插入】→【轮廓】→【轮廓】，打开“草图工具栏”；在草图工具栏内单击直线图标（该选择为默认选择，选中后为橙色）以坐标原点为起点，绘制直线OA；在草图工具栏内单击相切弧图标绘制切弧AB；绘制直线BC；单击绘制切弧CD；绘制直线DE，注意E点在水平轴线上。
CATIA V5常用模块简介CATIA V5零件设计（PDG：CATIA Part Design）提供了3D机械零件设计的强大的设计工具。
应用“智能实体”设计思想，广泛使用混合建模、关联特征和灵活的布尔运算相结合的方法，允许设计者灵活使用多种设计手法：可以在设计过程中或设计完成以后，进行参数化处理；可以在可控制关联性的装配环境下进行草图设计和零件设计，在局部3D参数化环境下添加设计约束；由于支持零件的多实体操作，还可以轻松管理零件更改，如进行灵活的设计后期修改操作。
此外，PDG图形化的结构树可表示出模型特征的组织层次结构，以便更清晰地了解影响设计更改的因素。
设计人员可以对整个特征组进行管理操作，以加快设计更改。
CATIA V5装配设计（ASD：CATIA Assembly Design）可以帮助设计师用自顶向下（Top-down）或自底向上（Bottom-up）的方法定义和管理多层次的大型装配结构，可真正实现装配设计和单个零件设计之间的并行工程。
通过简单地移动鼠标或选取图标，设计人员就能将零件拖动到或快速移动到指定的装配位置；选择各种形式的机械约束，用来调整零件的位置并建立起约束关系；选择手动或自动的方式进行更新，可以重新排列产品的结构，并进行干涉和缝隙检查；无需复制相同零件或子装配数据，就可以在同一个装配件或不同装配件中重复使用。
ASD建立标准零件或装配件的目录库，爆炸图的自动生成使用对设计的理解非常容易，分析功能可检查是否发生干涉以及是否超过了定义的间隙限制。
无论多么复杂的装配，BOM（Bill of Material）表自动生成功能可得到所有零部件的准确信息。
柔性子装配功能可以动态地切断产品结构和机械行为之间的联系，这一独特的命令能够在父装配中移动子装配的单独部件，或者管理实例化子部件不同的内部位置……ASD提供的这些高效的工作方式，使得装配设计者可以大幅减少设计时间和提高设计质量。
CATIA V5创成式曲面设计（GSD：CATIA Generative Shape Design）可根据基础线架与多个曲面特征组合，设计复杂的满足要求的轿车车身。
上海闰奕科技有限公司RYSAT TECHNOLOGY CO.LTDCATIA V5通用建模规范编制：聂永日期2015.1.30审核：日期批准：日期目录1 CATIA的数据规范....................................................... - 3 -1.1 CATIA零部件的数据规范........................................... - 3 -1.1.1 CATIA零部件目录树的规范性................................. - 3 -1.1.1.1 典型塑料件类零件目录树............................... - 3 -1.1.1.2钣金件类零件目录树................................... - 9 -1.1.1.3 CATIA部件目录树.................................... - 12 -1.1.2 CATIA零部件的有效性...................................... - 13 -1.1.3 CATIA零部件属性的规范性.................................. - 14 -1.2工程图(Drawing)的数据管理....................................... - 14 - 2针对零件特点的建模标准................................................ - 14 -2.1 塑料件的建模标准................................................ - 14 -2.1.1 建模思路.................................................. - 15 -2.1.2 基本建模步骤.............................................. - 15 -2.1.3 注意事项.................................................. - 17 -2.2 钣金件的建模标准................................................ - 17 -3 CATIA建模要求........................................................ - 18 -3.1 CATIA建模的一般要求............................................ - 18 -3.1.1 CATIA建模的一般原则...................................... - 18 -3.1.2 几何图形的表达........................................... - 19 -3.1.2.1 几何图形的简化..................................... - 19 -3.1.2.2 零件比例........................................... - 19 -3.1.2.3 自身对称的零件：................................... - 19 -3.1.2.4 左、右对称的零件................................... - 19 -3.1.2.5 几何元素的使用和图形表达........................... - 19 -3.2 CATIA三维模型的建模要求........................................ - 19 -3.2.1带有装配变形零部件的建模要求.............................. - 19 -3.2.1.1 非金属变形零件...................................... - 19 -3.2.1.2金属变形零件........................................ - 20 -3.2.2 标准件的使用要求.......................................... - 20 -3.2.3 参考元素的使用和表达..................................... - 20 -3.2.4 有运动机构的部件.......................................... - 20 -为提高CATIA数据元素的有效性，方便数据的查找管理，提高工程建模的效率，增强数据的可读性和可修改性，建立公司内部CATIA的建模规范。
第四章自由风格曲面设计CATIA V5的自由风格外形设计是一个使用灵活、功能强大的曲面建模模块。
它是一种基于修改曲面的特征网格，来控制所生成曲面形状的造型方法。
因此，采用这种方法所构建的曲面具有很高的曲面光顺度和质量，非常适合于诸如汽车外形A级表面的造型设计等。
该功能模块不仅提供了强有力的曲面生成与修改方法，而且还为曲面之间的匹配、拟合以及外形整体变形等高级编辑修改功能提供了丰富的工具。
CATIA V5的自由风格外形设计由自由风格造型器（FreeStyle Shaper）、自由风格优化器（FreeStyle Optimizer）和基于曲线的自由风格造型器（FreeStyle Profile）组成。
自由风格造型器为生成与修改曲面提供了丰富的手段。
自由风格优化器为曲面的超级拟合和外形整体变形等高级修改功能提供了强有力的建模手段。
4.1 相关的图标菜单CATIA V5的自由风格曲面设计由以下几组图标菜单组组成：曲线生成图标菜单组（Curve Creation）、曲面生成图标菜单组（Surface Creation）、外形编辑图标菜单组（Shape Modification）、几何操作图标菜单组（Operations）、外形分析图标菜单组（Shape Analysis）和相关工具图标菜单组（Tools）。
4.1.1曲线生成图标菜单组（Curve Creation）在曲线生成图标菜单组中为用户提供了以下生成三维曲线的工具，用这些工具生成的曲线，既可以用来编辑曲面（如切割曲面等），也可以用来直接生成曲面（如风格扫描曲面等）。
3D Curve 创建三维曲线Curve on Surface 创建位于曲面上的曲线Project Curve 创建投影曲线FreeStyle Blend Curve 创建风格桥接曲线Styling Corner 创建风格拐角Match Curve 创建匹配曲线4.1.2曲面生成图标菜单组（Surface Creation）自由风格外形设计模块为用户提供了丰富的生成曲面工具，用这些工具不仅可以方便、快捷地生成简单的平面片、拉伸面、回转面等基本曲面，还可以生成风格扫描面、网格面等复杂曲面。
CATIA V5 Start Model车身建模规范CATIA V5 Start Model的使用方法下面着重介绍CATIA-V5 Start Model的结构形式和其在车身设计中的具体应用方法。
首先，CATIA-V5 Start Model模板根据车身零件3D数据的结构特征，将历史树分成如下组成部分：1、零件名称（PART NUMBER）2、车身坐标系（Axis Systems）3、零件实体数据(PartBody)4、外部数据（external geometry）5、最终结果（final part）6、零件设计过程(part definition)7、关键截面(section)整体结构树形式如图1所示图1其次，详细介绍各个组成部分在CATIA-V5 Start Model的具体应用方法。
1、零件名称（PART NUMBER）零件名称定义的规范性和准确性对一个汽车主机厂来说在整个汽车产品生命周期内对产品的采购、生产、销售都具有重要意义。
所以首先要确定零件的准确件号和尽量简单且详尽的名称。
具体的命名方法见下图2所示：XXX_XXXXXXX-X00_000_REINF_ROOFSIDEGRABHANDLE_LH_CHZK_20060510设计完成日期零件的英文名称零件的版本号（数据冻结时的版本为第一版）零件的件号车型代号图22、车身坐标系（Axis Systems）该坐标原点为车身坐标原点即是世界坐标原点，定义该坐标系以后后期设计过程中的几何元素的空间坐标都以该坐标系为基准。
3、零件实体数据(#Part Body)Part Body内是用来存放零件实体数据，一般是设计的最终结果实体数据。
如果需要更改Part Body 的名称，可以在Part Body右键属性内更改，如果要反映该零件设计的不同阶段或不同状态的实体数据，或者是周边相关零件的实体数据（周遍相关零件的Parent信息来自#external geometry），可以在零件内插入多个Part Body来分别定义。
第1章 Catia V5 R18使用概述本章主要介绍Catia主要特点、基本功能、操作界面等基础信息。
让读者掌握标题栏、菜单栏、工具栏、结构树、各设计模块在软件中的位置和作用，有利于后续课程的学习。
1.1 Catia V5 R18概述Catia是英文Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application的缩写，是法国Dassault公司于1975 年起开始发展的一套完整的3D CAD/CAM/CAE一体化软件。
它的内容涵盖了产品从概念设计、工业设计、三维建模、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的生成到生产加工成产品的全过程，其中还包括了大量的电缆和管道布线、各种模具设计与分析、人机交换等实用模块。
Catia不但能够保证企业内部设计部门之间的协同设计功能，而且还可以提供企业整个集成的设计流程和端对端的解决方案。
Catia 大量用于航空航天、汽车及摩托车行业、机械、电子、家电与3C产业、NC加工等各方面。
1.2 Catia V5 R18基本功能Catia具有所有CAD/CAM软件的基本功能，如绘制二维、三维图形及工程图。
作为新一代的CAD/CAM/CAE软件，已被广泛应用于航空航天、机械、建筑等领域。
随着经济的发展，被越来越多的用户所接受。
下面简要介绍Catia 的基本功能。
1.2.1 绘制二维图形Catia可以直接使用其草图模块绘制二维图形。
在草图绘制平台中，Catia提供了丰富的绘图工具，用户使用这些工具可以绘制直线、中心线、圆、椭圆、圆弧等基本图形。
此外，Catia还提供了各种编辑工具，可以对图形进行复制、镜像、移动、剪切和尺寸标注等操作。
如图1.1所示草图为Catia中绘制的二维图形。
绘制二维图形功能不是Catia的核心功能，其最主要的功能是设计三维实体模型。
Catia的设计理念是先设计三维实体模型，通过投影创建工程图，如图1.2所示，并且三维实体模型与工程图是相关联的，只要三维更改，工程图就相应更改。
CATIA V5的几种建模方式及建模方法
CATIA V5是由法国达索公司开发的高级CAD/CAM/CAE 软件，其强大的造型设计功能可以让设计者自由发挥你的想象空间，设计出完美的产品。
CATIA V5的建模方式：
1、基于约束的建模∶模型的几何体是从作用到定义模型几何体的一组设计规则来驱动或求解的,这种规则我们称之为约束。
这些约束可以是尺寸约束(如草图尺寸或定位尺寸) 或几何约束(如平行或相切)。
例如在草绘中约束两个圆同心，设计者的意图不论这两个圆的半径大小怎么改变，两个圆始终保持同心。
在CATIA 中，尺寸约束也是一种参数化，
Part level 这种建模方法是通过尺寸驱动或几何位置驱动来达到设计或修改模型的目的，是CATIA 用户最常 用的一种方法
内在参数
2.参数化建模∶参数化模型是为了进一步编辑方便, 将用于模型定义的参数值随模型存贮。
参数可以彼此引用以建立在模型的各个特征间的关系。
例如设计者的意图是孔的深度总是等于凸垫的高度，就可以通过CATIA 命令让两个参数之间建立联系，这样不管你孔的深度如何改变，它将始终等于凸垫的高度
如下图所示：
非参数化建模∶非参数化建模,对象是相对于模型空间而不是相对于彼此建立。
对一个或多个对象所做的改变不影响其它对象或最终模型 主要模块：FSS 、
Class A
该建模方法主要运用于汽车
外曲面等比较复杂的零件设
计中
4.复合建模(Hybrid Design )：是上述三种建模技术的发展与选择性
组合。
复合建模支持传统的显式几何建模及基于约束的草绘和参数化特征建模。
所有工具无缝地集成在单一的建模环境内
CATIA V5的基本设计方法：
(一)自上而下：
1、即在装配工作台中切换到零件工作台进行的设计；在Product模块内构造骨架零件，然后将参考参数（点、线、面、控制变量等）发布（publish）;同时，我们在主骨架的控制下，可以构造子装配的骨架；在进行详细设计时，我们可以选择只关联发布元素，这样可以避免过多的参考，非关键元素在关联设计时生成的是只有子关系而没有父关系的元素，在进行大装配时，不致与造成系统崩溃；同时可以使用DMU中空间分析功能，在设计的同时检查设计的合理性。
这种设计方法的好处是，所有零件都是基于同一坐标系，是设计工夹具及大型具有相对位置零部件的最好方法。
2、使用零件设计模块时使用Multi_body，我们可以根据产品的结构，在同一零件中预定义不同的BODY，把产品的特征结构分在不同的Body里，这样在造型工程师在完成设计之后，结构设计工程师可以方便地进行相关零件的详细设计。
(二)自下而上：
1、即由零件到装配的设计；在CATIA中，设计是全关联的，我们可以构造自己的零件库，把产品、零件、特征、设计规则等，在设计中可以重复使用的资源，最大化集中在CATIA的CATALOG中，使用这些已经经过生产验证过的数据，应用在其他产品的设计中，加速了
产品的设计效率，避免重复设计。
2、从CATALOG中读取数据，在DMU的环境中进行装配设计，实现了从设计到生产验证，又从生产验证到设计的思路，最大化把我们的经验应用在产品的设计中。
(三)逆向设计
由CATIA V5的逆向设计模块导入点云数据，然后在对这些点云进行坏点剔除、匀化、横截面，勾勒出零件原型的特征轮廓线，再通过这些轮廓线构建曲面，最后进行结构及机构设计，完成设计。
