《CATIA V5R21实用基础教程/工程图学精品共享课程建设系列教材》介绍CATIAV5R21软件，重点介绍其三维CAD功能，具体包括：草图设计、零件设计、基本曲面造型、装配设计工程图设计以及等部分内容。教材讲授注重实用，列举较丰富的应用实例，并注意与工程图学课程内容的衔接，帮助读者建立三维设计理念，并掌握由三维实体模型创建二维工程图的方法和技巧。

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目录
前言
第1章 CATIA V5基本操作 1
1.1 CATIA V5软件的启动及界面简介 1
1.1.1 CATIA V5软件的启动 1
1.1.2 CATIA V5界面简介 1
1.1.3 用户界面定制 2
1.2 鼠标、指南针及通用工具栏简介 4
1.2.1 鼠标操作 4
1.2.2 指南针操作 5
1.2.3 通用工具栏简介 5
1.3 CATIA V5文件管理 6
1.3.1 新建文件 6
1.3.2 打开已有文件 7
1.3.3 保存文件 8
1.4 练习题 9
第2章 草图设计 10
2.1 进入和退出“草图设计”工作台 10
2.1.1 进入“草图设计”工作台 10
2.1.2 退出“草图设计”工作台 11
2.2 常用辅助工具栏简介 11
2.2.1 草图工具工具栏 11
2.2.2 “选择”工具栏 13
2.3 草图绘制 13
2.3.1 绘制连续轮廓 14
2.3.2 绘制预定义轮廓 15
2.3.3 圆及圆弧的绘制与编辑 20
2.3.4 创建直线 23
2.3.5 创建轴 25
2.3.6 创建点 25
2.4 草图编辑 27
2.4.1 圆角 27
2.4.2 倒角 27
2.4.3 重新限定 28
2.4.4 变换 30
2.4.5 投影三维元素 33
2.5 草图约束 34
2.5.1 约束的创建 35
2.5.2 制作动画约束 36
2.5.3 约束的编辑和修改 37
2.6 草图分析 37
2.6.1 草图求解状态分析 37
2.6.2 草图分析 39
2.7 练习题 40
第3章 构型基础 42
3.1 零件设计工作台简介 42
3.1.1 进入或退出零件设计工作台 42
3.1.2 零件设计工作台用户界面 42
3.2 创建基于草图的三维模型 43
3.2.1 创建拉伸特征模型 43
3.2.2 创建旋转特征模型 49
3.2.3 创建孔特征 52
3.2.4 创建扫掠特征模型 55
3.2.5 创建加强肋特征 56
3.2.6 创建实体混合特征 57
3.2.7 创建多截面实体特征 58
3.2.8 创建基于曲面的特征模型 62
3.3 创建参考元素及用户坐标 65
3.3.1 点 65
3.3.2 直线 67
3.3.3 平面 69
3.3.4 用户坐标系 71
3.4 三维模型的布尔操作 73
3.4.1 插入几何体 73
3.4.2 装配 74
3.4.3 添加 75
3.4.4 移除 75
3.4.5 相交 76
3.4.6 联合修剪 76
3.4.7 移除块 77
3.5 实例操作 78
3.6 练习题 83
第4章 零件编辑 85
4.1 零件的修饰 85
4.1.1 圆角 85
4.1.2 倒角 90
4.1.3 拔模 91
4.1.4 盒体 96
4.1.5 厚度 97
4.1.6 螺纹及螺纹孔 98
4.1.7 移出面/替换面 100
4.2 变换特征 103
4.2.1 移动 103
4.2.2 旋转 104
4.2.3 定位 105
4.2.4 对称 105
4.2.5 镜像 106
4.2.6 阵列 106
4.2.7 缩放 111
4.3 零件的测量 112
4.4 零件材料及单位设置 113
4.4.1 零件材料 113
4.4.2 单位设置 114
4.5 实例操作 114
第5章 曲面设计 122
5.1 创成式曲面设计工作台简介 122
5.1.1 点 122
5.1.2 线 124
5.1.3 面 125
5.1.4 点面复制 127
5.1.5 端点 128
5.1.6 端点坐标 128
5.1.7 轴线 129
5.1.8 折线 130
5.1.9 面间复制 131
5.2 曲线设计 131
5.2.1 圆或圆弧 131
5.2.2 圆角 136
5.2.3 连接曲线 137
5.2.4 二次曲线 138
5.2.5 样条线 139
5.2.6 螺旋曲线 140
5.2.7 螺线 142
5.2.8 脊线 143
5.2.9 投影 143
5.2.10 相交 144
5.2.11 混合 145
5.2.12 平行曲线 145
5.3 曲面设计 146
5.3.1 拉伸曲面 146
5.3.2 旋转曲面 147
5.3.3 球面 147
5.3.4 圆柱面 147
5.3.5 偏移 148
5.3.6 扫掠 148
5.3.7 填充面 152
5.3.8 多截面扫掠 153
5.3.9 桥接曲面 153
5.4 曲线、曲面编辑 154
5.4.1 接合 154
5.4.2 分割 154
5.4.3 修剪 155
5.4.4 边界 155
5.4.5 提取 156
5.4.6 多重提取 156
5.5 实例操作 157
5.5.1 创建拉伸弹簧 157
5.5.2 创建棱锥 159
5.6 练习题 160
第6章 装配设计 161
6.1 装配设计工作台简介 161
6.1.1 进入装配设计工作台 161
6.1.2 装配设计工作台用户界面 162
6.2 产品结构工具 162
6.2.1 现有部件 163
6.2.2 具有定位的现有部件 164
6.2.3 插入新部件 165
6.2.4 插入新产品 165
6.2.5 添加新零件 166
6.2.6 替换部件 166
6.2.7 图形树重新排序 166
6.2.8 生成编号 167
6.2.9 选择性加载 167
6.2.10 多实例化 168
6.3 移动部件 169
6.3.1 操作 169
6.3.2 使用指南针操作部件 170
6.3.3 装配捕捉 172
6.3.4 分解受约束的装配 173
6.3.5 碰撞时停止操作 174
6.4 创建部件之间的约束 174
6.4.1 相合约束 175
6.4.2 接触约束 176
6.4.3 偏移约束 177
6.4.4 角度约束 177
6.4.5 固定部件约束 178
6.4.6 固联约束 179
6.4.7 快速约束 180
6.4.8 柔性/刚性子装配 180
6.4.9 更改约束 180
6.4.10 重复使用阵列 181
6.5 分析装配 182
6.5.1 计算碰撞 182
6.5.2 约束分析 183
6.6 创建标注 184
6.6.1 创建焊接特征 185
6.6.2 创建带引出线的文本 186
6.6.3 创建带引出线的标识注解 186
6.7 实例操作 187
6.7.1 平口钳装配 187
6.7.2 千斤顶装配 194
6.8 练习题 198
第7章 工程图设计 199
7.1 工程图工作台 199
7.1.1 进入工程图工作台 199
7.1.2 设置图纸幅面和格式 200
7.1.3 工程图工作台用户界面 200
7.2 创建各种视图 201
7.2.1 创建视图 201
7.2.2 创建剖视图 208
7.2.3 创建断面图 215
7.3 编辑视图的布局和特性 217
7.3.1 编辑视图和图纸页的特性 217
7.3.2 编辑视图布局 220
7.3.3 修改视图、剖视图的定义 222
7.4 标注与注释 223
7.4.1 标注尺寸 223
7.4.2 标注尺寸公差 229
7.4.3 标注形位公差 230
7.4.4 标注表面粗糙度 231
7.4.5 文字注释 232
7.5 交互式制图 232
7.5.1 添加新图纸页 232
7.5.2 插入新视图 233
7.5.3 绘制和编辑二维几何图形 234
7.5.4 创建修饰元素 235
7.5.5 工程图图框和标题栏 238
7.6 实例操作 241
7.7 练习题 244
第8章 参数化设计 245
8.1 参数化设计概述 245
8.1.1 参数化设计的定义 245
8.1.2 参数化设计的特点 245
8.2 参数化设计建模的顺序 246
8.3 参数的设置和输入 246
8.3.1 参数的设置 246
8.3.2 参数的输入 246
8.4 参数化设计中尺寸的约束 248
8.5 零件的参数化设计实例 249
8.5.1 一般零件的参数化设计 249
8.5.2 螺栓的参数化设计 253
8.5.3 直齿圆柱齿轮的参数化设计 255
8.6 练习题 261
参考文献 263

　　《CATIA V5R21实用基础教程/工程图学精品共享课程建设系列教材》：
　　第1章 CATIA V5 基本操作
　　本章简要介绍CATIA V5 软件的启动、界面设置、鼠标与指南针操作、通用工具栏及文件管理等内容。
　　1.1 CATIA V5 软件的启动及界面简介
　　1.1.1 CATIA V5 软件的启动
　　通常用两种方法启动CATIA V5 软件：一种是双击桌面“CATIA P3 V5R21”快捷命令图标，另一种是由桌面左下角逐级单击选择“开始”→“所有程序”→“CATIA P3”→“CATIAP3 V5R21”菜单项。为避免重复启动，建议采用鼠标右击桌面“CATIA P3 V5R21”快捷命令图标，在之后弹出的快捷菜单选项卡中单击“打开（O）”选项完成启动。
　　1.1.2 CATIA V5 界面简介
　　初次启动CATIA P3 V5R21 软件会默认打开文件名为“Product 1”的工作台（Workbench）。下面以打开“零件设计（Part design）”工作台为例简介CATIA P3 V5R21 软件的工作界面。
　　关闭“Product 1”工作台。在屏幕左上角逐级单击“开始（Start）”→“机械设计（Mechanicaldesign）”→“零件设计（Part design）”下拉菜单项，弹出文件名为Part1 的“新建零件（New）”对话框，单击其中“确定（OK）”按钮即进入“零件设计（Part design）”工作台界面，如图1-1 所示。
　　图1-1 “零件设计（Part design）”工作台界面
　　“零件设计”工作台界面顶部是下拉菜单区，中部是窗口工作区，底部是人机交互操作命令行提示区，周边是若干默认通用工具栏。窗口工作区主要显示用户所创建的几何特征（Geometry）、记录创建过程的结构树（Specifications）和方便观察几何特征的指南针（Compass）等项内容。
　　1.1.3 用户界面定制
　　1．定制开始菜单对话框
　　由顶部下拉菜单逐级单击“工具（Tools）”→“自定义（Customize ）”命令，弹出“自定义（Customize）”对话框；在其“开始菜单（Start menu）”选项卡中拖动滚动条，依次选中常用工作台并单击向右箭头添加到开始菜单，如图1-2 所示。单击“关闭（Close）”按钮完成定制。重新启动软件或单击界面工作台图标时，系统将显示图1-3 所示的“欢迎使用CATIA V5”的开始菜单对话框。
　　图1-2 定制开始菜单（Start menu）的“自定义”对话框
　　图1-3 开始菜单对话框
　　2．定制界面语言
　　与定制开始菜单类似，单击“自定义”对话框顶部“选项（Options）”选项卡，从中选择界面语言并单击“关闭”按钮，如图1-4 所示。重新启动后软件将启用所定制的语言。
　　图1-4 定制界面语言
　　3．定制工具栏
　　利用CATIA V5 软件进行设计操作时，经常重复使用一些特殊命令。为此，可以将其定制成用户喜好的工具栏。下面以草图绘制工作台为例，介绍定制新工具栏的具体过程。
　　如图1-1 所示，打开零件设计工作台。单击“草图（Sketch）”图标，进入草图设计工作台。由顶部下拉菜单逐级选择“工具”→“自定义”命令，弹出“自定义”对话框；选中该对话框顶部“工具栏（Toolbars）”选项卡并单击其右上方“新建（New ）”按钮，之后在屏幕右下角所弹出的“新工具栏（New toolbar）”对话框中输入新工具栏名称（例如：绘制草图综合工具），如图1-5 所示。
　　图1-5 定制新工具栏
　　单击选中图1-5 对话框中新命名的“绘制草图综合工具”，接下来单击该对话框右下方“添加命令（Add commands ）”按钮，在弹出的图1-6 所示的“命令列表（Commands list）”对话框中拖动滚动条，依次选择“弧（Arc）”、“居中矩形（Centered rectangle）”、“投影3D 轮廓边线（Project 3D silhouette edges）”、“对话框中定义的约束（Constraints defined in dialog box）”、“快速修剪（Quick trim）”、“退出工作台（Exit workbench）”等命令，创建“绘制草图综合工具”工具栏，如图1-7 所示。
　　图1-6 “命令列表（Commands list）”对话框
　　图1-7 “绘制草图综合工具”工具栏
　　类似地，用户可以对已有工具栏添加或删除命令；也可以在窗口界面周边已有工具栏上右击鼠标，在弹出的快捷菜单中选择需要在界面显示的工具栏，如图1-8（a）所示；或由窗口顶部下拉菜单逐级单击“视图（View）”→“工具栏”命令实现相同操作，如图1-8（b）所示。
　　（a） 右击鼠标挑选已有工具栏快捷菜单 （b） 下拉菜单挑选已有工具栏级联菜单
　　图1-8 挑选显示已有工具栏的方法
　　关于CATIA V5 软件各功能模块工作台环境参数设置的内容较多，本书仅对所涉及的部分内容在后续章节作适当介绍。
　　1.2 鼠标、指南针及通用工具栏简介
　　1.2.1 鼠标操作
　　熟练操作鼠标可以提高工作效率。在设计过程中，创建二维草图、三维模型和工程图，主要用鼠标选择对象、激活命令、输入数据和观察对象。表1-1 列出了鼠标各操作键的基本功能。
　　表1-1 鼠标各操作键的功能
　　窗口工作区被选中对象将高亮显示，通常为橘红色或红色，单击键盘左上角“退出（Esc）”键或在窗口空白处单击鼠标左键即可实现退出选择；选择特定对象时，可以在工作区直接选择，也可以在结构树上选择。当用鼠标单击结构树树干或窗口右下角坐标架图标 时，工作区对象会变暗；再次单击树干或坐标架图标即可恢复常态。
　　1.2.2 指南针操作
　　窗口右上角指南针分别由与空间直角坐标轴（面）平行的直线（圆弧）和Z 轴顶端小球组成。与鼠标操作类似，利用指南针也可沿坐标轴方向移动视图、在坐标面内平移视图、绕坐标轴或坐标原点旋转视图：当光标接触指南针轴线时，该轴线呈高亮显示，光标变为手形，继续按住左键并拖拽鼠标，窗口对象将按该轴线方向平移；当光标接触指南针圆弧时，该圆弧高亮显示，光标呈手形，若接着按住左键拖拽鼠标，对象将绕与该圆弧面垂直的坐标轴旋转；当光标接触指南针轴线与圆弧形成的封闭区域时，该圆弧和相邻两条轴线均高亮显示，光标呈手形，若接着按住左键拖拽鼠标，对象将在与该平面平行的平面内平移；当光标接触指南针Z 轴顶端小球时，该小球高亮显示，光标呈手形，若接着按住左键拖拽鼠标，对象将绕坐标原点旋转。
　　以上各种操作为用户观察窗口工作区对象提供了灵活手段。此外，还可以利用指南针改变对象在模型空间的方位，详见第6 章装配设计。
　　1.2.3 通用工具栏简介
　　为方便用户操作，CATIA V5 软件集成了若干通用工具栏（Global toolbar）。通常在窗口界面周边显示其中一部分。下面分别介绍“标准（Standard）”、“视图（View）”及“图形特性（Graphics properties）”等工具栏的基本功能。
　　1．“标准”工具栏
　　“标准（Standard）”工具栏集中了“新建（New）”、“打开（Open）”、“保存（Save）”、“快速打印（Quick print）”、“剪切（Cut）”、“复制（Copy）”、“粘贴（Paste）”、“撤销（Undo）”、“重做（Redo）”以及“帮助（What’s this?）”等命令图标，如图1-9 所示。
　　2．“视图”工具栏
　　“视图（View）”工具栏集中了观察窗口对象的各项辅助命令，如图1-10 所示。
　　图1-9 “标准（Standard）”工具栏 图1-10 “视图（View）”工具栏
　　其中，“飞行模式（Fly mode）”命令用于设置窗口工作区对象观察模式，缺省设置为平行（Parallel）投影模式。单击该命令图标，出现“视图投影类型（View projection type）”对话框，询问是否更改为透视（Perspective）投影，单击“是（Yes）”即转换为透视投影观察模式。由顶部下拉菜单逐级选择“视图（View）”→“渲染样式（Render style）”→“平行（Parallel）”命令，可返回平行投影观察模式。
　　单击“适合全部（Fit all in）”命令图标可在窗口工作区最大限度显示全部观察对象；单击“平移（Pan）”命令图标并按住左键拖动鼠标可在窗口中平移观察对象；单击“旋转（Rotate）”命令图标并按住左键拖动鼠标可在窗口中旋转观察对象；单击“放大（Zoom in）”命令图标可将观察对象在窗口中放大；单击“缩小（Zoom out）”命令图标可将观察对象在窗口中缩小。另外，由窗口下拉菜单逐级单击“视图（View）”→“缩放（Zoom in out）”命令并拖拽鼠标，可以实时缩放观察目标对象；由下拉菜单逐级单击“视图（View）”→“缩放区域（Zoom area）”命令并在图形工作区拖拽一个矩形窗口，可以实时观察该窗口区域目标对象。
　　单击“法向视图（Normal view）”命令图标，之后单击实体表面上某一点则沿该点法线方向观察对象；单击“多面视图（Create multi-view）”命令图标可按第三角投影法形成三视图和正等轴测图四个视口观察对象。
　　单击“轴测图（Isometric view）”命令图标可在当前视口来分别按正等轴测视图、基本视图或用户已命名的视图（Named views）显示观察对象，具体操作是通过单击该图标右下方黑色三角，在弹出的快捷菜单中选择确定上述某一视图。类似地，依次单击各种着色命令可以控制当前视口实体对象的显示类型，包括“着色（SHD）” 、“含边线着色（Shading with edges）” 、“带边着色但不光顺边线（Shading with edges without smooth edges）” 、“含边线和隐藏边线着色（Shading with edges and hidden edges）” 、“含材料着色（Shading with materials）” 、“线框（Wireframe）” 和“自定义视图参数着色（Customize view parameters）” 等类型。
　　单击“隐藏/显示（Hide/Show）”命令图标可更改选定对象的观察状态：可视（Visible）和不可视（Invisible）。CATIA V5 软件提供了可见模型空间和不可见模型空间供用户放置所创建的实体对象，二者可在窗口工作区切换观察，以方便用户进行分类操作。
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