当前位置： >>
高等学校计算机基础教育教材精选李学志 李若松编著CATIA 实用教程总 目 录第1章 第2章 CATIA简介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1.1 概况 1.2 CATIA V5的运行环境 1.3 CATIA的主要功能模块1.1 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。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 解决方案，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。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、波音等飞机制造公司， 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。1.2 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 、
以上分 辨率 的 显 示器 、 16M 以上 显 卡（推荐
、 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。1.3 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。3. 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。5. 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。7. 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。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， 表 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。11. 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 习题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2.1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。3. 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。特征树罗盘工具栏 三维坐标平面图2-12.3 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2-22.3.2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。2.3.3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。2.4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。2.5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2-31. 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。2. 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 图2-4 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。2.6 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。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 图2-52.6.2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。5. 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。2.7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。3.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。2.8 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。2.9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。2.10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。 图2-8 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2.11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。 【View】工具栏鸟瞰结构树 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 导航模式图2-112.11.1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。图2-122. 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。2.11.2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。2.11.3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 图2-14 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。2. 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。xy平面yz平面 图2-15zx平面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。【View】工具栏图标的【Quick view】子工具栏图2-16【Named Views】对话框isofrontleftrighttopbottom 图2-17back2.11.6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。（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。2.11.7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。2.12 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。1. 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6.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。2.12.2 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2-242.12.3. 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。2.13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。“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。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。“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。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。习2.1填空题（1）按住鼠标中键，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 （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（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？2.4 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3.1 概述草图设计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3.1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。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） 图3-1（b）3.2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。2. 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 3-2所示的草图设计的环境。 ，进入图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。图3-2 草图设计的环境3.3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3.3.1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。图3-5【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。1．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。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3-7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。3.3.2 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3-8（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。图3-8 （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。2.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。 图3-10 （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）。（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311（b）。(a)(b)图3-11 绘制任意方向的矩形3. 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。（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4.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。图3-13（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）。（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5.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）。（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6.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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7.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。(a) 图3-20绘制正六边形(b)3.3.3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。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。5.三点方式绘制圆弧 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（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3.3.4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2.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3.3.5绘制二次曲线 单击图标 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。 ，将弹出含有绘制下列二次曲线的工 。图3-27开始绘制椭圆时的【Sketch tools】工具栏（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) 图3-28绘制椭圆(b)2.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3.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4.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3.3.6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（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) 图3-33绘制直线段(c)2.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。图3-34绘制无限长直线的【Sketch tools】工具栏（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。（3）绘制水平方向的无限长直线 单击 图 标 线。 单击图标 ，将得到 通 过 指 定点 的水 平 方 向 的无限 长 直（4）绘制铅垂方向的无限长直线 ，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。3.3.7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。3.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4.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5.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3.4图形编辑选取菜 单 【Insert】→【Operation】即 可 显 示图 338 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 图3-38 有关图形编辑的菜单 倒圆角 倒角 修剪 对称 三维投影 图3-39有关图形编辑的工具栏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)。(a)(b)图3-40开始倒圆角时的工具栏① 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 341(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341(b)。(a)(b)(c)(d)图3-41创建圆角（2）如果选取了两个图形对象的交点，就同时选取 了两个图形对象，再通过输入一个点的操作确定圆 角半径，见图3-41(c)。 （3）如果选取了两条平行的直线，圆角半径的值取 两条平行线距离的一半，圆弧方向与光标移动方向 相同，见图3-41(d)。 2. 选择工具栏的下列图标，可以确定是否保留或删 除切点之外的多余线段 （1） 删除圆角之外的多余线段，见图3-41(a)。 （2） 删 除 第 一个 被 选 对 象的圆 角 之 外 的多 余 线 段，见图3-41(b)。 （3） 保留圆角之外的多余线段，见图3-41(c)。3.4.2倒角 创建与两个直线或曲线图形对象相交的直 线，形成一个倒角。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 3-42(a) 所示的 状态。选取两个图形对象或者选取了两个图形对象 的交点，【Sketch tools】工具栏扩展为图3-42(b) 所示的状态。(a)(b) 图3-42倒角时的【Sketch tools】工具栏1. 确定倒角大小的方法新 创建的 直线 与 两 个 待倒 角 的 对 象的 交 点 形成一个三 角 形，选择工具栏的 下列图标，可以选择以下 三 种确定倒角大 小的方法： （1） 新直线 的长度及其与第一个被选对象的角度， 见图343(a)。 （2） 两 个 被对 象的 交 点 与 新 直线 交 点 的 距离 ， 见 图 343(b)。 （3） 新直线与第一个被选对象的角度其与第一个被 选对象 的交点到两个被对象的交点的距离，见图3-43(c)。(a)(b) 图3-43确定倒角大小的方法(c)2. 操作（1）输入一个点，将得到通过该点的，与两个被选对象夹角 相等且相交（包括延长线）的直线,见图3-44(a)。 （2）在“Length”编辑框输入长度值，即可创建与两个被选 对象相交的，当前角度的，指定长度的直线，见图3-44(a)、 图3-44(c)。 （ 3 ）在 “ Angle” 编辑 框输 入角度值 ， 再 输 入一个点 ， 即 可 创建 通 过 该点 与第 一个 被 选 对 象成 指 定 前 角度 的，与 两 个 被选对象相交的直线，见图3-44(b)、图3-44(c)。 （ 4 ）在 “ Angle” 和 “ Length” 编辑 框分别输 入 角度 和长 度 值 ， 即 可创建 与 两 个 被 选 对 象 相 交 的， 指 定 角度 和长 度 的 直线，见图3-43(a)、图3-43(c)。（ 5 ） 若选择了 方 法 ， 并 且 在 “ First Length” 和 “ Second Length” 编辑 框分别输 入 两 个 倒 角 边 的 长度值，将创建与两个被选对象相交的，符合要求 的直线，见图3-43(b)。(a)(b) 图3-44一点确定倒角(c)3. 选择工具栏的下列图标，可以确定是否保留或删 除交点之外的多余线段 （1） 删除倒角之外的多余线段，见图3-44(a)。 （ 2 ） 删 除 第 一个 被 选 对 象的 倒 角 之 外 的多 余 线 段，见图3-44(b)。 （3） 保留倒角之外的多余线段，见图3-44(c)。3.4.3修改图形对象 单击图标 ，将弹出含有修改图形对象的工具： 1.剪切或延长 单 击该图标 ，提 示区出 现“Select a point or curve type element” 的 提 示， 工具栏显 示 为 图 345时的状态。(a)(b)图3-45开始修剪时的【Sketch tools】工具栏（1）同时剪切或延长两个直线或曲线对象选择 图 标 ， 或工具栏已显 示 为 图 3-45(a) 时的 状 态 ， 依次 选择两 条 不平 行 的 待剪 切 或 延 长的 直线或曲 线 ， 它 们 的 交 点 将 为两 对 象 新 的 端点 ， 若 每 个 对 象的一个 端点 在 选择点 与 交 点 之 间 （ 延 长 线 相 交 ）， 该 对 象 延 长 至交 点，见图3-46(a)，否则（实际相交），缩短至交点，见图 3-46(b)。若剪切 圆或椭 圆，0°位置是它们的另一个端点 ， 见图3-46(c)。图3-46同时剪切或延长两个直线或曲线对象（2）只剪切或延长一个直线或曲线对象 选择 图 标 ， 或工具栏已显 示 为 图 3-45(b) 时的 状 态 ， 首先选择 一 条 待剪 切 或 延 长的 直线或 曲 线 ， 再 选择一 条 直线或 曲 线作为 剪 切 或边 界 的 对 象，它 们 的 交 点 将 为 第 一个 对 象 新 的 端点 ， 若该 对 象的一个 端点在 选择点与 交 点 之 间 （ 延长 线 相交 ），该对 象延 长 至交点 ， 见 图 3-47(a)， 否则（ 实际相交），缩短至交 点， 见 图 3-47(b)。 若剪 切圆 或椭圆，0°位置是它们的另一个端点，见图3-47(c)。图3-47只剪切或延长一个直线或曲线对象（3）动态改变一条直线或曲线的长度 选择 图 标 或 ， 选取 一 条 待 改变 长 度 的 直 线或曲线，移动光标，所选对象的与光标最近的一 个端点将随之改变，单击鼠标左键即可确定该端点 新的位置，见图3-48。图3-48动态改变直线或圆弧的长度2.切断一条直线或曲线 单 击该 图 标，提 示区 出现 “Select the element to be broken or common point” 的 提 示。 选取 一 条待切断的直线或曲线，输入断点的位置，被选的 对象被切断为两个对象，若切断圆或椭圆，0°位置 是它们的另一个端点，见图3-49。图3-49切断直线或曲线3.快速修剪 快速修剪直线或曲线。若选到的对象不与其他对 象相交，则删除该对象；若选到的对象与其他对象 相交，则该对象的选取点处的与其他对象相交一段 被 删 除 ， 每次 只 修剪 一个 对 象。图 3-50(a) 、 (c) 为 修剪前的图形，圆点表示选取点，修剪结果如图350(b)、(d)所示。(a)(b) (c) 图3-50快速修剪图形(d)3.5约束控制 在草图设计环境 下 ， 利 用约束 功 能 ，可 以 便捷地 绘 制出精度更高的图形。根据作图需要，可以选择栅 格约束、几何约束或尺寸约束。选择下拉菜单 【View】→【Toolbars】→【Sketch tools】即 可 显示图3-64所示【Sketch tools】工具栏。图3-64【Sketch tools】工具栏3.5.1栅格约束 栅格约束就是用栅格约束光标的位置，约束光 标 只 能 在 栅格 的一个 格 点 上。图 3-65（ a）是在 关 闭栅格约束的状态下，用光标确定的直线，图3-65 （ b）是在打开 栅格 约束的 状态下 ，用光标在同样 的位置确定的直线。显然，在打开栅格约束的状态 下，容易绘制精度更高的直线。（a） （b） 图3-65栅格约束的作用1. 切换栅格约束的状态单击【Sketch tools】工具栏的图标 ，即可切换栅格 约束的状态，橙色显示的图标 表示栅格约束为打开状态。2. 设置栅格的大小选 择 菜 单 【Sketch tools】→【Options…】 ， 即 可 显 示 【Options】 对话 框 ，单 击该 对话 框 结构 树 的 Sketcher 项，即可显示图 3-66所示含有 Sketcher选项卡的 【Options】 对话框。图3-66含有Sketcher选项卡的【Options】对话框（1）Display切换开关 确定 栅格 的 显 示方 式 。 打 开或关 闭 该 切 换 开 关 ， 即 可 切 换栅格为显示或不显示的状态。 （2）Snap to point切换开关 确定 栅格 的约束 状态 。 打 开或关 闭该 切 换 开 关 ， 即 可 切 换栅格 约束 为 打 开 或关 闭 的 状态 。 栅格 的约束 状态与它的 显示方式是各自独立的。 （3）Allow Distortions切换开关 Snap to point切换开关为打开状态的前提下，若该切换开 关为 打 开 状态 时， 允许 光标输 入的 点 调整到 几何 约束的位 置 上， 否 则光标输 入的 点 只 能被 捕捉 到 栅格 的一个格 点 上。 （4）Primary spacing编辑框 确定水平或垂直方向栅格（细实线绘制）的大小。 （5）Graduations刻度编辑框 确定水平或垂直方向每个栅格的刻度（点线绘制）。3.5.2 智能拾取 1. 概述 智能拾取（smartpick）也称智能捕捉或动态导 航 。在 智 能 拾 取 环境 下 ，当 光标 接 近 特 定 的 位置 （如 直线 的 端点 、中 点 、圆 心 等 ） 或 特 定 的方 向 （如水平线、铅垂线、法线、切线等）时，系统自 动将光标指出的大概位置调整为特定的位置或特定 的方向，同时以专用符号或辅助线的形式向用户报 告特定位置或特定方向的种类，若此时单击鼠标左 键，即可得到特定的位置或特定的方向。 智 能 拾 取也 是一 种 约束，是将 光标 约束到 光标 附 近 已有图形的特征点上，或者将光标约束到特定的直 线上。首先通过作图实例，了解在智能拾取环境下，作 图的操作过程和特点。 例 : 作直线 CD ，从 直线 BC 的 端点 C ，到 直线 AB的中点D，见图3-67。(a)(b)图3-67从一条直线的端点到另一条直线的中点作直线（1）单击图标 ，将光标逐渐靠近直线BC的端点 C ， 若 出 现 符号 “ ? ” ， 表 示要 输 入的 点 将 与 端点 C 重合，单击鼠标左键，端点 C的坐标即作为新直线 的起点； （ 2）将光标移至 AB直线上，直线 AB 呈红色显示， 表示该直线为参考直线，同时出现符号“”，表示要 输 入的 点 将在 该直线 上， 此 时 若 单 击鼠标左键 ， AB直线上距光标最近的点将作为新直线的终点； （ 3 ）将 光标移 至 AB 直线 的中 点 附 近 ， 若 出 现 符号 “?”，表示要输入的点将与该直线的中点重合，单 击鼠标 左键 ， AB 直线 的中 点即作为 新 直线 的 终 点，直线CD既为所求。2. 打开或关闭智能拾取状态 进入 Drafting 模 块 ， 默认 的 状态为 打 开 智 能 拾 取 的 状态 ，只是在 按 住 Shift 键 操 作 时， 才 暂 时 关 闭 智能拾取状态。 3．约束光标的特征点和特殊方向 只有用 光标确定点 的 位置 时， 才 可 能 产 生 约束 光 标的现象。当前约束光标的图形对象称为参考对象。 参考对象呈红色显示。 （1）约束光标的特征点 可以约束光标的特征点有：① 独立的点； ② 线段的 端点； ③ 直线的中点；④ 圆、圆弧和椭圆的中心。 符号“?”表示光标与所在特征点重合。（2）约束光标的特殊直线 当光标与坐标原点或图形对象处于特定位置时， 就产生了约束光标的方向。能够约束光标的直线有： ① 过 坐标 原 点 、独立 的 点 、 线段 的端点 、圆、圆 弧 和 椭 圆中 心 的 水平线或 铅 垂 线 ； ② 直线 的 平行 线；③ 直线或曲线的法线；④ 圆和圆弧的切线； ⑤ 所有直线和曲线（包括延长线）本身。 除了显 示 符号 “” ， 表 示 光标 在 参考 线 上之 外 ，还可 能在当前图形对象与参考图形对象之间标注符号“” （垂直）、“”（平行）、“”（相切）或辅助作图线。4. 智能拾取的操作方法 （1）用光标接近特征点和特殊方向 用 光标 逐渐靠 近 图形 对 象上的特征 点或 特 殊 方 向 ， 若 出 现 符 号 “ ? ” ， 表 示 光标已经 与 特征 点 重合 ， 若 出 现 特 殊 方 向 的 辅助 作 图 线或 “”等 符号 ，）、 表 示 光标已经 处 在特殊 方 向 上， 此 时单 击鼠标左键即 可。例如在例 3-1 中， 确定直线 CD的起点C的方法。 （2）用光标在参考对象上接近特征点 首先 用 光标选择参考 对 象， 参考 对 象呈红色 显 示， 然 后用 光 标 沿 参考 对 象 靠 近 特征 点或 特 殊 方 向 。当出 现 符号 “ ? ” 时，单 击鼠标左键即 可。例如在例 3-1 中， 确定直线 CD 的 终点D，在例3-2中确定切线的方法。 （3）通过上下文相关菜单选取约束的种类 首先 用 光标选择参考 对 象， 然后单 击鼠标 右 键 ，在随 后 弹 出 的上下文相关菜单上选取约束的种类即可。5．智能拾取的上下文相关菜单 智能拾取的上下文相关菜单的内容与当前进行的操作和图 形对象的种类相关。例如图3-69（a）所示为确定直线起点 时光标移近一条直线的上下文相关菜单；图3-69（b）所示 为确定直线起点 时 光标移 近 一个圆 弧 的上 下 文 相 关菜 单。 图3-70（a）所示为确定直线终点时光标移近一条直线的上 下文相关菜单；图3-70（b）所示为确定直线终点时光标移 近一个圆弧的上下文相关菜单。(a) (b) 图3-69确定直线起点时直线和圆弧的上下文相关菜单(a) (b) 图3-70 确定直线终点时直线和圆弧的上下文相关菜单6. 利 用 智 能 拾 取 的上 下 文 相 关菜 单项约束光标 到特 征点或特殊方向 利用智能拾取的上下文相关菜单，可以快速地选 择 所需的特征 点或 特 殊 方 向 。例如 拾 取直线 的中 点，如果不借助于智能拾取的上下文相关菜单，光 标不但要移近所参考的直线，而且必须移近直线的 中点，当出现符号“?”时，单击鼠标左键，才能拾 取到直线的中点。如果利用智能拾取的上下文相关 菜单，只需将光标移近所参考的直线，单击鼠标右 键，在随后弹出的上下文相关菜单中选择 “Midpoint”，即可拾取到直线的中点。例 ： 作直线 连接椭 圆的中 心 和样 条曲 线 的一个 端点 ， 见 图3-71。(a) (b) 图3-71连接椭圆中心和样条曲线一个端点的直线（1）单 击图 标 ，将光标移 至椭圆，椭 圆呈红色显示，单击鼠标右 键 ， 弹 出 椭 圆的上 下 文 相关菜 单， 选择 “ Concentric（ 重合 ） ” ， 椭 圆的中 心即为新直线的起点，见图3-71(a)； （2）将光标移至样条曲线，样条曲线呈红色显示，单击鼠标右键，弹 出样条曲线的的上下文相关菜单，选择“Nearest End Point（最近的一个 端点 ） ” ， 与 光标 最 近 的样 条曲 线 的一个 端点即为 新 直线 的 终 点 ， 见 图 371(b )。6. 设置智能拾取的种类选择 下 拉菜单 【Sketch tools】→【Options…】 ， 即 可 显 示 【Options】 对 话 框 ， 单 击 该 对 话 框 结 构 树 的 Sketcher项，即可 显 示图 3-64 所示 含 有 Sketcher选项 卡的 Options 对话 框 。图 3-72 所示 为 Sketcher 选项 卡 的有 关 几 何约束、尺寸约束和智能拾取部分。 图3-74有关几何约束、尺寸约束和智能拾取部分图3-75设置智能拾取 种类的对话框该对话框有4个切换开关。 （1）Support lines and circles切换开关 若 打 开 该 切换 开 关，可 以 将 光标 约束到 坐标 原 点 、 独立的 点 、 线段 的 端点 、圆（圆 弧 和 椭 圆）的中心 和所有直线和 曲线（包括延长线）上。 （2）Alignment切换开关 若打开该切换开关，可以将光标约束到过坐标原点、独立的 点 、 线段 的 端点 、圆（圆 弧 和 椭 圆）的中心 的 水 平线或铅 垂线上。 （3）Parallelism,perpendicularty and tangency切换开关 若打开 该切换开关，可 以将 光标约束到直线的平 行 线、 直 线或曲线的法线和圆（圆弧）的切线方向上。 （4）Horizontal and vertical切换开关 若打开该切换开关，可以约束光标方便地绘制水平线或 铅垂方向的直线。3.5.3建立辅助作图线确定绘制的图形元素是否作为结构线 结构 线 的特 点 是， 它的 线 型 为虚 线 ， 不 能 作为 创建三维形体 的 截 面轮廓线 ， 离开 草图设计环境 或者 再次 进入草图设计 环境，将 自 动 消失 。 但 是，结构 线具 有 与 普 通线 同 样的各 种 约束 功 能 ， 也 可 以 与 普 通线 相 互 转 换 。在结构 线 的 参照 下 ，可 以 快速 、 准确 地 绘制图形， 因 此 ， 它 们 是 很好 的 辅 助作图线。 单击 图3-64所示【Toole】工具栏的图标 ，若该图标橙 色显示，所绘制的图形即为结构线；再次单击图标 ，所 绘制的图形即为普通线。将 光标移 至 普 通线或 结构 线 的图形 对 象， 双 击鼠标左键，弹出图3-65所示的含有“Constrction element” 切 换 开 关 的 对 话 框 ， 通 过 该 对 话 框 的 “Constrction element”切换开关，可以实现普通 线或结构线的相互转换。图3-76含有“Constrction element”切换开关的对话框3.5.4几何约束几何约束的 作用是约束图形元素本身 的位置或 图形元素之间的相 对 位置 。当图形元素被 约束时，在其附近将显示表3-1所示的专用符号。 被 约束的图形 元素 在 改变 它 的约束之前，将 始终 保 持 它 的 现 有的 状态 。 1. 几何约束的种类 几何约束的种类与图形元素的种类和数量有关，见表3-1。2. 自动建立几何约束 自动建 立几何约束的必要条件是必须在智能拾 取的环境下。在智能拾取状态下，单击图3-64所示 【Sketch tools】工具栏的图标 ，若该图标橙 色显示，即可进入几何约束状态；再次单击图 标 ， 即 将退出几何 约束 状态 。 打开 图 3-74所示 “ Creates the geometrical constraints” 切 换 开 关，同样可进入几何约束状态。 3 设置默认的几何约束的种类 几何约束的种类与智能拾取的种类密切相关。 打开图3-75所示设置智能拾取种类的对话框，进行 以下操作：（1）Parallelism,perpendicularty and tangency切换开关 若 打 开 该 切 换 开 关 ，可 以 建 立 两 条 直线 之 间 的 平 行 或 垂 直的几何约束以及直线和圆或圆弧相切的几何约束。 （2）Horizontal and vertical切换开关 若 打 开 该 切 换 开 关 ，可 以 建 立 直线 的 水 平 方 向 或 铅 垂 方 向的几何约束。 例如，设置以上两个切换开关的状态为打开，通过 图 标进入几何约束状态，所绘制的图形见图3-77。图3-77进入几 何约束状态时绘 制的图形4.添加、解除或改变几何约束 若图标 呈橙色显示，通过图标 ，可以约束 图形对象的几何位置，同时添加、解除或改变图形 对 象 几何 约束的 类型， 若 图 标 呈蓝 色显示，通 过图标，可以按几何约束条件改变图形对象的几何 位置，但并不对图形对象施加几何约束。 其操作步骤是：单击图标，使其呈橙色显示，选 取待添加或改变几何约束的图形对象，例如选取一 条直线，单击图标，弹出图3-78所示【Constraint Definition】对话框。该对话框有17个确定几何约 束和尺寸约束的切换开关，所选图形对象的种类和 数量决定了该对话框可定义约束的种类和数量。本 例选取了一条直线，可供操作的只有 “ Fix （ 固 定 ） ” 、 “ Horizontal （ 水 平 ） ” 和 “ Vertical （ 铅 垂 ） ”3 个 确定 几何 约束的 切 换开 关 和一个确定 “长 度 ”的 尺 寸约束的切换开关。打开“Fix” 切换开关，在被选直线处标 注了固定符号，并且固定了该直线的位置，见图3-79（a）。图3-78 【Constraint Definition】对话框如果按住 Ctrl键依次选取图 3-79（ b）所示的左 、右直 线 和中 间 的 轴 线 ， 打 开 【Constraint Definition】 对话 框 的切换开关“Symmetry”，两直线调整为与轴线对称，并建 立了两条直线的对称约束。(a) (b) 图3-79定义几何约束后的图形选取具有几何约束关系的图形对象，例如选取图3-79(a) 所示的 直线 ，单 击 图 标 ， 弹 出图 3-78 所示 定 义 约束的对话 框。关闭“Fix”切换开关，单击“OK”按钮，符号“”消失，即 可解除该直线的“固定 ”约束。如果关闭“Fix”切换开关的同 时 打 开 “ Horizontal” 切 换 开 关 ， 直线 将 改变为 水 平 方 向 ， 并标注符号“H”。 如果只是解除图形对象的几何约束，只要删除几何约束 符号即可。3.5.5尺寸约束尺寸约束的作用是用数值与图形对象的大小或与图形 对 象之 间 的 相对 位置 建 立 约束 关 系 。 尺寸 约束 以 尺寸 标 注 的形 式 标 注 在 相 应 的图形 对 象上。 被 尺寸 约束的图形 对 象 只 能 通 过 改变 尺寸 数值 来 改变 它 的 大小 ， 也就 是 尺寸 驱 动 。 进入零件设计（Part Design）模块 后，将不再显示标注的 尺寸或几何约束符号。 1.自动建立尺寸约束 若该 图 标为 打 开 状态 （ 橙色 显 示），将 自 动标注 键 入到 【Sketch tools】工具栏的参数域的尺寸。 例如，单击图标 ，输入矩形的第一个角点，Tools工 具栏 的 显 示 为 图 3-80 所示的 状态 ，在 “ Width” 编辑 框键 入 100，在 “Height”编辑框键入 50，即 可生成图3-81所示的带 有宽度和高度尺寸标注的矩形。图3-80绘制矩形时的工具栏图3-81带有宽度和高度尺寸的矩形2. 交互方式建立尺寸约束 单击 图标，选取待标注的对象（或者先选取待标注的 对 象， 再 单 击该 图 标 ）， 确定 尺寸 线 的 位置 ， 即 可 实现尺 寸标注。 （1）标注直线的长度 单 击 图标 ， 选取 待 标 注的 直线 ， 确定 尺寸 线 的 位置， 结果见图3-82(a)。 （2）标注圆的直径 单 击 图标 ，选取 待 标 注的圆， 确定尺寸线 的 位置 ，结 果见图3-82(b)。 （3）标注圆弧的半径 单 击 图标 ， 选取 待 标 注的圆 弧， 确定 尺寸 线 的 位置， 结果见图3-82(c)。（4）标注角度 单击图标 ， 选取 形成 角度 的 两 条 直线 ， 确定 尺寸线的位置，结果见图3-82(d)。(a)(b)(c) (d) 图3-82标注尺寸以上4种尺寸通过图标，在图3-78所示定义几何 约 束 和 尺 寸 约 束 的 对 话 框 分 别 打 开 “ Length” 、 “ Radius/Dimeter” 和 “ Angle” 切 换 开 关 ， 也 可 以 添 加尺寸标注，但不能自己确定尺寸线的位置。3. 尺寸约束的上下文相关菜单在交互方式确定尺寸线位置时，单击鼠标右键，即可弹 出 尺寸 约束的上 下 文 相 关菜 单。 该菜 单的 内容 与被标 注 的 对 象有 关 ，图 3-83 所示 依次 为标 注 直线 、圆和角度 的上 下 文相关菜单。图3-83标注直线、圆和角度时的上下文相关菜单尺寸约束的上下文相关菜单中，各菜单项的作用如下： （1）Reference 参考 值 ，尺寸 数值 用 括号括 起 ， 不起 驱 动作 用，用光标 拖 动 被标注对象时，该值随之改变。 （2）Driving 尺寸 数值 不 用 括号括 ， 起 驱 动作 用。 该项 与 Reference 相 互 切换。 （3） Horizontal Measure Direction 水平方向测量被标注对象，尺寸线为水平方向。 （3）Vertical Measure Direction 垂直方向测量被标注对象，尺寸线为垂直方向。 （4）Radius 以半径方式标注圆或圆弧。（5）Dimeter 以直径方式标注圆或圆弧。 （6）Distance 被 标 注 对象 为两直线时， 选此项 由 标 注 角度 改为标注 距离 ， 同时改变两直线为平行状态。 （7）Angle 被 标 注 对象 为两平 行直线 时， 选此项 由 标 注 距离角度改为标 注角度。 （8）Position Dimension 确定尺寸线的位置。 （9）Coincidence 不标注尺寸数值，改为重合约束。 （10）Concentricity 不标注尺寸数值，改为同心约束。（11）Fix 不标注尺寸数值，改为固定约束。 （12）Horizontal 不标注尺寸数值，改为水平约束。 （13）Midpoint 不标注尺寸数值，改为居中约束。 （14）Parallelism 不标注尺寸数值，改为平行约束。 （15）Perpendicular 不标注尺寸数值，改为垂直约束。（16）Tangency 不标注尺寸数值，改为相切约束。 （17）Vertical 不标注尺寸数值，改为垂直约束。 （18）Allow symmetry line 选取两 个 同 类 的 待 标 注 对 象后，单 击鼠标 右 键，在上下文菜单上选择该项，选取作为对称轴的 直线，形成对称约束。 4．修改尺寸约束的值 双 击 尺寸 （ 尺寸 线 、 尺寸界 线或 尺寸 数值 ）， 例 如 双 击 一 个 圆 的 尺 寸 ， 将 弹 出 图 3-84 所 示 【Constraint Definition】该 圆的约束 定 义 对话 框。图3-84【 Constraint Definition】对话框在 该 对 话 框 的 “ Diameter” 编辑 框键 入 新 的 数 值 ，将 改变该 圆的 大小； 从 “Dimension” 下 拉 列 表 可 以选择 按 直 径 还是 按半径 的方 式 标 注 ； 若 打 开 “ reference” 切 换 开 关 ， 尺寸 数值 用 括号括 起 ， 不 再约束被标注对象；单击“More&&”按钮，可以了解 更多的信息；单击“OK”按钮，完成尺寸约束的修改。3.5.6 接触约束 单击图标 ， 选取两个图形元素，第二 个 被 选 对 象 移 至 与 第 一个 被 选 对 象 接 触 。 被 选 对 象的 种 类 不 同 ， 接 触 的 含 义 也不同。 （1）重合 若选取 的 两 个图形 元素 中有一个是 点 ， 或两 个都是 直 线 ， 第二 个 被 选 对 象 移 至 与第 一个 被 选 对 象 重合 ， 见 图 385(a)。 （2）同心 若选取 的 两 个图形 元素 是圆 或 圆 弧 ， 第二 个 被 选 对 象 移 至与第一个被选对象同心，见图3-82(b)。（3）相切若选取的两个图形元素不全是圆或圆弧，或者不全是直 线，第二个 被选对象移至 与第一个 被选对象（包括延 长线 ） 相切，见图3-85(c)、（d）、（e）。 在图3-85 中，第一行为接 触约束前的两个图形元素，其 中左上为第一个被选取的图形元素。(a)重合(b)同心(c)相切(d)相切(e)相切图3-85 接触约束3.5.7自动约束图标 的功能是为同时选取的多个图形元素自 动添加几何和尺寸约束。（ a） （b） （c） 图3-86自动添加几何和尺寸约束选取图3-86（ a）所示图形，单击图标，弹出 图3-87所示“Auto Contraint”对话框。该对话框各 域的作用如下：图3-87Auto Contraint对话框1．“Elements to be constrained”域该域显示了已选取图形元素的数量。该例选 取了13条直线、1个圆和16个点。单击“OK”按钮， 即可完成该图形的自动约束，见图3-86（b）。图 3-86（c）是用鼠标调整尺寸位置之后的结果。2．“Reference elements”域 该域用于确定尺寸约束的基准。 3．“Constraint Mode”域 该 域 用于 确定 尺寸 约束的模 式 ，有 “ Chaind （ 链 式 ） ” 和 “ Stacked （ 基线 式 ） ” 两 种 模 式 。图 3-88（ a）是在 没 有 选 择基准 情况 下 的 自 动约束 ； 图 3-88（ b ）是在 以 最 左 和 最 底直线为基准并选择Stacked模式情况下的自动约束。(a) (b) 图3-88 Chaind和Stacked模式的自动约束4．“Symmetry line”域 该 域 用于 确定 对 称 图形的 对 称 轴 。图 3-89 所示图形 是选择了水平和垂直的轴线作为对称轴并选择 Stacked模式情况下的自动约束。图3-89选择了对称轴时的自动约束3.5.8 可动的约束 1．可动约束的作用 对 于一个约束 完备 的图形， 改变 其 中一个约束 的值，相关联的其他图形元素会随之作相应的改变。 利用可动的约束可以检验机构的约束是否完备，自 身是否会产生干涉，是否与其他部件产生干涉。 图 3-90 是一个 曲 柄滑 块 的 原理 图。 曲 柄 （ 尺寸 60 ） 绕 轴 （ 原 点 ）旋转 ， 带 动 连 杆 （尺寸 120 ）， 连杆的另一端为滑块（一个点），滑块在导轨（水 平线 ）上 滑 动 。如果将 曲 柄 与水 平线 的 角度 约束 （ 45 ） 定 义 为 可 动 约束， 其 变 化范围 设 置为 0 ～ 360，即可检验该机构的运动情况。图3-90 2．操作说明 （1）单击图标 ， 打 开 几何 约束 状态，绘制图 3-90所示3 条直线。 （2）单击图标 ， 标 注 图 3-90所示 3个 尺寸。如果制图前 没有打开几何约束状态，单击 图标，添加曲柄轴（原点） 为 固 定 、 导 轨 为 水 平 的 几何 约束。 尺寸 数值 ），例如 双 击 一 个 圆 的 尺 寸 ， 将 弹 出 图 3-84 所 示 【Constraint Definition】该圆的约束定义对话框。（3）单击图标 ，选取角度尺寸45，随之弹出图3-91所示 可动约束对话框。图3-91 Animate Constraint对话框 （4）可动约束对话框各控件的作用 ① Parameters栏 First value 域 ： 输 入 所 选 约束 的 第 一 个 数 值； Last value 域 ： 输 入 所 选 约 束 的 最 后 一 个 数 值 ； Number of steps 域 ： 输 入从 First value 到 Last value 期 间 的 步 数 。 假定以上3个域依次输入0、360和10，将依次显示曲柄转角 为0°、36°、72°、…、360°时整个机构的状态。② Actions栏 按钮 ：所选约束的数值从Last value到First value 变化。本例为顺时针旋转；按钮： 暂停；按钮： 停 止；按 钮 ： 所 选 约束的 数值 从 First value 到 Last value变化。本例为逆时针旋转； ③ Options栏 按 钮 ： 按 指 定 方 向 运动 一 次；按 钮 ： 往 返运动 一次；按钮： 连续往返运动，直至单击按钮 ； 按钮： 按指定方向连续运动，直至单击按钮 。 ④ Hide constraints切换开关 若打开该切换开关，隐藏几何约束和尺寸约束。3.5.9 举例[例3-1]绘制图3-92所示燕尾槽轮廓图。图3-92燕尾槽轮廓图 （1）设置作图环境 通过【Sketch tools】栏的图标 开栅格捕捉、几何约束和尺寸约束。 、 和 ，打2）绘制轮廓图 单击图标 ，绘制轮廓线。单击图标 轴线。图形的大小任意，见图3-93。 ，绘制图3-93初步的燕尾轮槽廓图（3）添加或删除几何约束 选取轴线，单击图标 ，在随后弹出的“Contrainit Definition”对话框上打开“Fix”切换开 关，设置轴线为固定状态。同样的方法，依次选取 左、右竖直线和轴线，设置左、右竖直线相对于轴 线为 对 称 状态 ；依次 选取左 上、 右 上 水 平线 和 轴 线，设置两水平线相对于轴线为对称状态。如果两 斜线已存在着垂直约束，选取两斜线，单击图标， 删除它们之间的垂直约束。（4）添加尺寸约束 单 击 图标 ，选取底部水平线，标注该线的 长 度 （ 不关 心 尺寸 数值 ）。 同 样方 法 标 注 其余尺 寸，结果见图3-94。图3-94添加约束的燕尾槽轮廓图（5）尺寸驱动图形的实际大小 单击待修改的尺寸，例如尺寸120，在随后弹出 的图 3-95所示 对话框 的“Value”域 键入 新的尺寸数 值 ，例如 150 ，单 击 “ OK” 按 钮 ， 该 尺寸 连同被 标 注的对象修改完毕。图3-95 Contraint Definition对话框同 样的方 法修 改 其余尺寸及其 被 标 注 的 对 象， 见图3-96所示。图3-96修改后的燕尾槽轮廓图例3-2绘制图3-97所示端盖的轮廓图。图3-97端盖的轮廓图（1）设置作图环境 通过【Sketch tools】栏的图标 束和尺寸约束。 （2）绘制部分图形 单 击 图标 ，绘制轴线，通过图标 标 ，直线的起点不必准确 （也不易准确），终点利用智 能拾取功能确定在大圆的切点。 同样的方法绘制另一条直线。 图形的大小任意，见图3-98。 ，绘制4个圆，单击图 和 ，打开几何约图3-98多半个端盖的轮廓草图（3）添加几何约束 单击按钮 ，选取左边大圆，选取上边直线， 所选直线与圆相切。同样的方法作下面的直线与圆 相切，见图3-99。图3-99直线与两个圆相切（4）镜像部分图形 选取左边两个圆和直线，单击图标 ，选取轴 线，既生成了对称的图形，也得到了相应图形之间 的对称约束，见图3-100。图3-100端盖的轮廓草图（5）快速修剪图形 单击图标 ，用光标确定剪去的线段，重复这一过程，结果见图3-101。图3-101修剪后的端盖轮廓草图（6）添加尺寸约束单击 图 标 ， 依次 选取左 、 右 两 圆的圆心 ， 确定 尺寸 线 的 位置 ， 标 注 了两 圆的中 心距 。 标 注 圆 或 圆 弧 的 尺寸， 利 用圆 或 圆 弧 的上 下 文 相 关菜 单 确定 按 直 径 还是 半径 的 标 注方式，确定尺寸线的位置，结果见图3-102。图3-102标注尺寸的端盖轮廓草图（7）尺寸驱动图形的实际大小 单 击 待修 改 的 尺寸 ， 利 用 随 后 弹 出的图 3-95 所示的对话框，修改尺寸连同被标注的对象，结果 见图3-97。图3-97习题3.1填空 （1）通过【Sketch tools】工具栏的图标，＿＿＿切换 栅格显示的状态，＿＿＿切换栅格约束的状态。 A.可以，可以 B.可以，不能 C.不能，可以 D.不能， 不能（2）图标的功能是＿＿＿几何约束，图标 的功能是 ＿＿＿几何约束的类型。 A.定义，建立 B.建立，定义 （3）通过图标 ＿＿＿建立结构线，＿＿＿实现结构线和 普通线之间的转换。 A.可 以，可以 B.可 以，不 能 C.不能 ，可以 D.不 能，不能3.2 绘制图3-103所示图形。图3-1033.3 绘制图3-104所示图形。图3-1043.4 绘制图3-105所示圆螺母的轮廓。图3-1053.5绘制图3-104所示花键轴的断面轮廓。图3-1043.6绘制图3-105所示活塞的外轮廓。图3-1053.7图 3-106所示为一个四连 杆机构。连杆（尺寸140） 的 位置 是 固 定 的，将 角度 56°作为 可 动 约束， 分 析 连杆（尺寸35）是否可以旋转一周。图3-106第4章零件的三维建模4.1 概述 4.2 基于草图建立特征 4.3 特征编辑 4.4 形体的变换 4.5 形体与曲面有关的操作 4.6 形体的逻辑运算 4.7 添加材质 4.8 三维建模实例 习题4.1 概述 1. 实体造型的两种模式第一种模式是以立方体，圆柱体，球体，锥体和环状体等 为基本体素，通过交、并、差等集合运算，生成更为复杂形 体。 第二种模式是以草图为基础，建立基本的特征，以修饰特 征方式创建形体。 两种模式生成的形体都具有完整的几何信息，是真实而唯 一的三维实体。CATIA侧重第二种模式。 第三章介 绍了在 草图 设计设计 模 块 创建 轮廓线的方 法 ， 本章介 绍如何利用 草图设计设计模块创建的轮廓线创建三维 的特征以及进一步利用特征构造零件模型。2. 进入零件三维建模模块的三种途径（ 1 ）选择菜单【Start】→【Mechanical Design】→【Part Design】，即可进入零件三维建模模块。 （ 2 ）选择菜单【File】→【New】 ， 弹出 图 4-1 所示 建立 新文 件对话框，选择Part，即可进入零件三维建模模块。图4-1建立新文件对话框（3）从Workbench工作台上选择Part Design图标 ，即可进入零件三维建模模块。图４-2从Workbench工作台进入零件设计模块4.2 基于草图建立特征 这些 特征是草 绘 曲 线或 曲 线 曲面模 块中 生成的 平 面曲 线 为基础的特征。 它们 有的是 产 生形体，例 如 拉伸Pad,旋转Shaft等，有的是从已有的形体中去除 一部分形体，如挖槽Pocket，旋转槽Groove等。 4.2.1 拉伸 该功能是将一个闭合的平面曲线沿着一个方向或同 时沿相反的两个方向拉伸（Pad）而形成的形体，它 是 最常用 的一 个命令 ， 也 是 最 基本的生成形体的方 法。 在草图设计模块绘制了闭合的平面曲线，例如图43所示的白色曲线，单击该图标，弹出图4-4所示拉伸 定义对话框。图4-3拉伸形体图4-4局部的拉伸定义对话框一 般情况下 ，图 4-4所示拉伸定义对话框已满足了 使 用 要求 ， 单击 “ More&&” 按钮 ， 将弹出 图 4-5 所示 的完整的 拉伸 定义对话框。单击图4-5所示对话框的“&&Less”按钮，该对话 框将返回图4-4所示局部的拉伸定义对话框的式样。“More&&”和“&&Less”按钮的功能适用于所有的对话框。图4-5完整的拉伸定义对话框该对话框各项含义如下： （1）First Limit栏 第一拉伸界限，其类型type包括Dimension、Up to next、Up to last、Up to plane和Up to surface，详细的解释请参照图４-8有关孔深的选项。 光标放在绿色LIM1或LIM2字符上时，出现绿色箭头，按鼠 标左键拖动鼠标，可以改变两界限大小。 （2）Second Limit栏 第二 拉伸 界限 ， 它 的 正 方 向 和第一 拉伸 界限 相反 ， 其余含 义同First Limit。 （3）Profile栏 轮廓线、闭合曲线，可以是sketch，也可以是平面曲线，是 在草图绘制模块建立的，详见第3章草图设计。若单击该栏的 按钮 ，将进入创建该闭合曲线时的工作环境。 （4）Mirrored extent切换开关 若该切换开关为开，Second Limit 等于First Limit，形体 以草图平面为对称。 （5）Reverse Direction按钮 单击该 按钮 ， 改 变 拉伸 方 向 为 当前 相反 的方 向 。 单击 代表 拉伸方向的箭头，也可以改变拉伸方向。4.2.2 挖槽该功能 是 挖槽（ Pocket ） ， 挖槽产 生的结果 与 拉伸相反 ， 是从已有形体上去掉一块形体，见图4-6。其对话框与拉伸对 话框相同，输入参数参见拉伸对话框。图4-6 挖槽及其对话框4.2.3 打孔该功能 是 打 圆 孔或 螺纹孔 。 单击该 图 标 ， 弹出所示 图 4-7 所示 圆 孔 定义对话框 。 该对话框分 为 Extension 、 Type 和 Thread Definition三个选项卡。图4-7圆孔定义对话框1. Extension选项卡（见图4-7）（ 1） Blind：盲孔， 选此项 时 Depth为可用状态 。该下拉列表中 的 Dimension、 Up to Next、Up to Last、Up to Plane和Up to Surface的含义见图４-8。 （2）Diameter：孔直径； （3）Depth：在界限为Blind时需要输入此项，为孔的深度； （4）Axis：孔的轴线方向，Reverse改变成相反方向； （5）Positioning Sketch：进入草图设计，确定孔心位置； （6）Bottom：孔底部形状，包括Flat平底和V-Bottom锥底两种； （7）Angle：底锥角度。图４-8有关孔深的选项2. Type选项卡（见图4-9）通过 该选 项卡 可 确 定 各 种式 样孔 的 参数 ，例 如 图 4-10 所示 的简单孔、锥孔、沉孔、和埋头孔等。图4-9 （a）Type选项卡图4-9 （b）孔的式样 3.Thread Definition选项卡 定义钻孔的直径、深度和螺纹孔 的螺纹大径、深度等参数，见图 4-10。图 4-104. 预定义孔的位置选择打孔平面后则产生的孔心和预选圆弧同心，或者产生 两个相对于两直线 的 定 位尺寸，用 鼠标 双击 尺寸可 以编辑它 们，从而定位了孔中心，见图4-11。图４-11 预定义孔中心位置4.2.4 旋转体该功能是将一条闭合的平面曲线绕一条轴线旋转一定角度而形成形体。 平面曲线和轴线是在草图设计模块绘制的。绘制轴线的图标为 。如果 非闭合曲线的首、尾两点在轴线或轴线的延长线上，也能生成旋转形体。 注意曲线不能自相交或与轴线相交。 单击图标 ，弹出图4-12所示定义轴的对话框。图４-12该对话框各项含义如下： （1）Limits栏 包括两个旋转角度，其 旋转方向 是相反的， 用 来确定旋转的界 限； （2）Profile栏 被旋转的轮廓曲线，在草图设计模块创建，若单击图标 可进入草图设计模块。 （3）Axis栏 选择的旋转轴线。 ，4.2.5 旋转槽该功能 是 将 一 条 闭 合的 平 面曲 线 绕 一 条轴 线旋转 一 定 的 角 度，其结果是从当前形体 减 去旋转 得到 的形体，见 图 4-13。 其操作过程、参数的含义与 相同。图4-13 旋转槽的定义及其对话框4.2.6 肋该功能是将指定的一条平面 轮廓线（Profile），沿指定的 中心曲线（ Center curve）扫描而生成形体。轮廓线是闭合 的平面曲线，中心 曲 线 是 轮廓线扫描的 路径 。 如果 中 心曲 线 是三维曲线，那么 它 必须切线 连续，如果中 心 曲线 是 平面曲 线，则 无需切线连续，如 果 中 心曲 线是 闭合三维曲线 ，那么 轮廓线必须是闭合的。单击图标 ，弹出图4-14所示定义肋 的对话框。图4-14定义肋的对话框该对话框Profile control项有以下三种选择： （ 1） Keep angle：轮廓线所在平面和中心 线 切线 方 向的 夹 角保持不变，见图4-15（a）。 （2）Pulling direction：轮廓线方向始终保持与指定的方向 不 变。通过 Selection 项 选择 一 条直 线 ， 即可 确 定 指 定 的方 向，见图4-15（b）。 （3）Reference surface：轮廓线平面的法线方向始终和指 定的参考曲面夹角大小保持不变。通过Selection项选择一个 表面即可，见图4-15（c）。（a）（b） （c） 图4-15 控制扫描过程中轮廓线的方向4.2.7 狭槽该功能是生成狭槽（Slot），狭槽与肋相反，是从已有形体 上去掉 扫描形体， 见 图 4-16。它 的 定义、条 件和操作过程 与 肋相同。图4-16 Slot狭槽4.2.8 加强筋该功能是在已有的形体的基础上生成加强筋。加强筋的截 面是通过已有的形体的表面和指定的轮廓线线确定 的。可将 加强筋 的截面沿其 法线正、 反或双向拉伸到指定厚 度 。单击 该图标，弹出图4-17所示定义加强筋的对话框。图4-17 加强筋及其对话框该对话框的说明如下： （1）Thickness栏 编 辑 框 内 输 入 加 强 筋 厚 度 ； 若 切 换 开 关 Mirrored extent 为 开 ， 将 双 向 拉 伸 ； 若 单 击 Reverse direction按钮，将改变拉伸为当前的反方向。 （2）Depth栏 若单击Reverse direction按钮，将在指定的轮廓线 的另一侧形成加强筋的截面。 （3）Profile栏 确定加强筋的轮廓线。4.2.9 放样该功能 是放样 （ Loft ） ， 用 一组互不 交 叉 的 截 面曲 线 和一 条 指 定 的 或 自 动确 定 的 脊 线（ Spine ） 扫描得到 的形体，形 体的表 面通过这组截面曲 线 ，见 图 4-18。 如 果 指定 一 组导 线 （Guides），那么形体还将受到导线的控制。可以为截面曲 线指定相切支撑面，使放样 形体和支撑 面在 此 截面 处 相切 ， 还可以在截面曲线上指定闭合点（Closing point），用于控 制形体的扭曲状态。图4-18放样单击图标，弹出图4-19所示放样定义对话框。图4-19放样定义对话框 该对话框上部的列表框按选择顺序记录了一组截面曲线。下部 有Guides、Spine、Coupling和Relimitation四个选项卡。（1）Guides选项卡：输入各截面曲线的导线。 （2）Spine选项卡：输入所选的脊线，默认的脊线是自动计算 的。 （ 3 ） Coupling选 项卡： 控 制 截 面曲线的 偶 合，有以下 四 种 情 况： Ratio：截面通过曲线坐标偶合。 Tangency： 截 面通过曲 线 的 切 线 不连续点偶 合， 如 果各 个 截 面的切 线不连续点 的 数 量不等，则 截面 不能 偶 合， 必须通过 手工修改不连续点使之相同，才能偶合。 Tangency then curvature：截面通过曲线的曲率不连续点偶 合，如 果各个截面的曲率不连续点的数 量不 等，则 截 面不 能 偶合，必须通过手工修改不连续点使之相同，才能偶合。 Vertices ： 截 面通过曲 线 的 顶点偶 合，如 果各 个 截 面的 顶点 的 数量不 等，则截面 不 能 偶 合，必须通过 手工 修 改顶点使之 相 同，才能偶合。截面线上 的箭头表示截面 线的方向，必须一 致 ；各个截面线上 的Closing Point所在位置必须一致，否则放样结果会产生扭 曲。 （4）Relimitation选项卡：控制放样的起始界限，见图4-20。 当该选 项卡的切换 开 关为打开 状态 时， 放样 的 起始 界限为 起 始截面 ；如果切换 开 关为关闭 状态 ，若 指定 脊 线， 则按照脊 线的端点确定起始 界限，否 则按照选择的第一条导 线 的端点 确定起始界限；若 脊 线 和 导 线 均未指定时按照起始截面线 确 定放样的起始界限。图4-20 确定放样界限4.2.10 减去放样该功能是从已有形体上去掉放样形体，与放样结果相反， 见图 4-21。减 去 放样 的操作过 程、 对话框的 内容及 参数的 含 义与放样完全相同。图4-21 减去放样4.3 特征编辑 4.3.1 倒圆角该功能 是 倒 圆 角 。 单击该 图 标 ， 弹出 图 4-22 所示定义 倒 圆 角的对话框。图4-22定义倒圆角的对话框 该对话框各项的含义如下： （1）Radius编辑框：输入圆角半径。（2）Object(s) to filet：输入倒圆角的对象，可选 择 多 个 棱边 或 面， 若 选择了 面，面的 边 界 处 将产 生 圆角。 （ 3） Propagation： 棱边 的连续性，有Minimal和 Tangency两种 选择 。 若 选择了 Minima ， 将 不考虑 与 被 选 棱边 的 邻