CATIA拉伸命令基礎與應用

圖2.65 旋轉成形不同角度設置的模型

上面的對話框中，如果選擇【Thick  Profile】複選框，則生成薄壁特徵，對話框的右側就會拓展開來，在其中輸入厚度值，單擊【OK】按鈕，生成的模型如圖2.66所示。

圖2.66 旋轉成形薄壁特徵

2.3.2  旋轉切除

旋轉切除與旋轉成形具有相反的功能，指的是將草圖平面上繪製的截面繞旋轉軸線旋轉一定角度而切除出的實體特徵。具體操作過程舉例如下：

1.繪製草圖

我們以上面的例子為例。指不是薄壁的那個模型。單擊模型樹中的yz plane 參考平面，或在窗口中央選擇三平面中的yz平面，單擊工具欄中的【sketch】（草圖）圖標  ，進入草圖繪製模式。

單擊工具欄中【Axis】（軸）圖標  ，先繪製一條軸線，為下一步的旋轉切除作為準備，再單擊工具欄中 【Profile】（自由折線）圖標  ，繪製草圖，再倒上圓角。具體尺寸可不標註，只要外形便於觀察就可以了。如圖2.67所示。

圖2.67 旋轉切除草圖

繪製完草圖之後，單擊工具欄中【退出工作台】圖標   ，退出草圖模式，進入零件實體設計模式。

2.旋轉切除

在工具欄中單擊【Groove】（旋轉切除）圖標  ，彈出【Groove  Definition】對話框，提供旋轉切除參數的設定。角度設定跟旋轉成形的設定相同。設定【First angle】為360度，【Second angle】為0度；如圖2.68所示。

圖2.68 旋轉切除

圖2.69中的第一角度是180度，第二角度是90度。這樣可以看清模型的截面結構。一般來說，在旋轉切除中不常選擇【Thick Profile】複選框，其作用與旋轉成形一樣，這裡就不再演示。請讀者仔細比較兩個模型的不同點。

圖2.69 旋轉切除角度不同設置的模型

2.4   鑽孔特徵

孔是產品設計中使用最多的特徵之一，它的形式多樣，位置靈活。孔特徵還有較高的位置精度要求。因此，在創建孔特徵時，既要確定孔的直徑、深度和樣式（如盲孔、通孔等）等定形條件，也要確定孔在實體特徵上的相對位置，主要是其軸線的位置。

使用CATIA可以很方便地在實體上打孔，在創建孔的過程中只需合理設置孔的對話框中的基本參數，就可以生成符合設計要求的孔。具體操作過程舉例如下：

1.拉伸實體

單擊模型樹中的xy plane 參考平面，再單擊工具欄中的【sketch】（草圖）圖標  ，進入草圖繪製模式。

單擊工具欄中【rectangle】（矩形）圖標  ，在草圖模式中繪製出一個矩形，標註尺寸后如圖2.70所示。

圖2.70 拉伸特徵草圖

繪製完草圖之後，單擊工具欄中【退出工作台】圖標   ，進入零件實體設計模式。

在工具欄中單擊【pad】（拉伸成形）圖標  ，在【Type】下拉列表框中選擇【Dimension】，指定尺寸為20 mm ；在【Selection】文本框中選擇剛才繪製的草圖；單擊【OK】按鈕，生成的模型如圖2.71所示。

圖2.71 拉伸特徵

2.鑽孔

選擇實體上表面作為鑽孔參考平面，單擊工具欄中的【Hole】（鑽孔）圖標  ，彈出【Hole Definition】對話框，提供鑽孔參數的設定。如圖2.72所示。

圖2.72 鑽孔對話框

NT: 21pt">在對話框中先打開【Extension】選項卡，下拉列表框中的選項是鑽孔的深度方式。一共有五種：分別是【Blind】（盲孔深度）、【Up to next】（成形到下一面）、【Up to last】（成形到底）、【Up to plane】（成形到某一平面）、【Up to surface】（成形到某一曲面）。詳細使用方式與拉伸特徵中的拉伸切除方式一樣，前面已經詳細介紹過了，此處不再具體介紹，請讀者自己多練習以增強掌握程度。使用時，每變換一種深度方式，對話框的右端的深度方式圖標就會變化一次，圖標對應方式如圖2.73所示。

【Blind】   【Up to next】   【Up to last】   【Up to plane】  【Up to surface】

【盲孔深度】【成形到下一面】  【成形到底】【成形到某一平面】【成形到某一曲面】

圖2.73 鑽孔的五種生成方式

在下拉列表框中我們選擇【Blind】選項，在【Diameter】文本框中輸入20 mm ；在【Depth】文本框中輸入18 mm ；單擊右邊的【Positionning Sketch】的圖標  ，進入孔的草圖模式狀態，約束草圖位置。雙擊【constraint】（尺寸限制）圖標  ，分別標註孔的中心到V軸和H軸的距離，注意滑鼠一定要單擊孔的中心，否則標註的尺寸不會正確。如圖2.74所示。

圖2.74 鑽孔中心確定

單擊工具欄中【退出工作台】圖標  ，退出草圖模式，返回孔的定義對話框。在對話框的右下側的【Bottom】下拉列表框中，是表示孔的底部狀態，【Flat】代表平底孔，【V-Bottom】代表圓錐孔。如圖2.75所示。

【Flat】（平底）    【V-Bottom】（V形底）

圖2.75 孔的底部形式

打開【Type】選項卡，下拉列表框中的選項是控制孔的形式，一共有五種:分別為【Simple】（直孔）、【Tapered】（錐孔）、【Counterbored】（沉頭孔）、【Countersunk】（錐孔）、【Counterdrilled】（菊花鑽孔）。使用時，每變換一種孔的形式，對話框的右端的孔的形式圖標就會變化一次，圖標對應形式如圖2.76所示。

【Simple】   【Tapered】  【Counterbored】【Countersunk】【Counterdrilled】

【直孔】   【錐孔】   【沉頭孔】   【錐孔】   【菊花鑽孔】

圖2.76 孔的形狀

在下拉列表框中，選擇【Counterdrilled】選項，在下邊的【Parameters】選項內的【Diameter】文本框中輸入30 mm ，在【<SPAN lang=EN-US>Depth】文本框中輸入5 mm ，在【Angle】文本框中輸入90度。如圖2.77所示。

圖2.77菊花鑽孔

再打開【Thread Definition】選項卡，這個選項卡主要是定義螺紋的。【Threaded】複選框決定是否是螺紋孔。在【Thread Definition】選項卡內有定義螺紋參數的選項，【Type】下拉列表框決定螺紋的標準；【Thread Diameter】文本框中可以輸入螺紋的直徑；【Hole Diameter】文本框中可以輸入孔的直徑；【Thread Depth】文本框中可以輸入螺紋的深度；【Hole Depth】文本框中可以輸入孔的深度；【Pitch】文本框中可以輸入螺紋的螺距。【Right-Threaded】單選框和【Left-Threaded】單選框分別決定螺紋的右旋和左旋。

本例中，不鑽螺紋孔，所以取消【Threaded】複選框，至此，孔的定義已經完成。單擊【OK】按鈕，生成的孔如圖2.78所示。

圖2.78 孔特徵

2.5  軸類的創建

本節是軸類零件的三維模型設計過程，詳細講述了本章前面所列零件基本特徵的創建方法。

2.5.1  直軸

1.進入軟體，繪製草圖

在桌面雙擊圖標  ，或者從【開始】|【程序】中單擊CATIA軟體，進入 CATIA軟體。選擇【開始】|【機械設計】|【part design】命令，進入零件模塊設計。

左鍵點選模型樹中的xy plane 基準平面，再點選工具欄中的【sketch】（草圖）圖標  ，系統進入草圖繪製模式。單擊工具欄中【circle】（圓）圖標  ，在草圖模式中繪製一個圓，圓心為系統默認中心。

在工具欄中單擊【constraint】（尺寸約束）圖標  ，然後左鍵點選圓，標註出圓的直徑。雙擊標註的直徑尺寸，在彈出的【constraint Definition】對話框中將圓的直徑修改為15mm，單擊【確定】按鈕，系統自動再生。如圖2.79所示。

圖2.79 軸草圖繪製

繪製完草圖之後，單擊工具欄中的退出工作台圖標   ，進入零件實體設計模式。

2.拉伸成形本體

進入零件實體設計模式之後，在工具欄中單擊【pad】（拉伸成形）圖標  ，彈出【pad Definition】對話框，提供拉伸成形參數的設定。如圖2.80所示。

圖2.80 軸的參數設置

在【Type】下拉列表框中選擇【Dimension】；指定為54 mm ；在【Selection】文本框中選擇圓形草圖；若要將草圖沿著兩側拉伸成形的話，則選擇對話框中右下角的【more】】】按鈕，並指定另一個方向的拉伸長度。單擊【OK】按鈕。生成的模型如圖2.81所示。

圖2.81 軸特徵

3.拉伸成形軸端

左鍵選擇直軸一端的平面作為草圖參考平面，再單擊工具欄中的【sketch】（草圖）圖標  ，進入草圖繪製模式。

單擊工具欄中【circle】（圓）圖標  ，在草圖模式中畫出一個圓，標註尺寸后如圖2.82所示。

圖2.82 階梯軸草圖

繪製完草圖之後，單擊工具欄中【退出工作台】圖標  ，進入零件實體設計模式。

進入零件實體設計模式之後，在工具欄中單擊【pad】（拉伸成形）圖標  ，彈出【pad Definition】對話框，提供拉伸成形參數的設定。如圖2.83所示。

圖2.83 階梯軸參數設置

在【Type】下拉列表框中選擇【Dimension】，指定為26mm；在【Selection】文本框中選擇圓形草圖；若要將草圖沿著兩側拉伸成形的話，則選擇對話框中右下角的【more】】】按鈕，並指定另一個方向的拉伸長度。單擊【OK】按鈕。生成的模型如圖2.84所示。

3.旋轉切除退刀槽

左鍵選擇zx平面作為草圖參考平面，再單擊工具欄中的【sketch】（草圖）圖標  ，進入草圖繪製模式。

單擊工具欄中【Axis】（軸）圖標  ，先繪製一條過圓點的垂直軸線，為下一步的旋轉切除作為準備。選擇軸的細端與粗端相連接的邊線，單擊工具欄中的【Project 3D Elements】（3D實體轉換）圖標  ，則在此平面產生與原邊線相重合的邊線。再單擊工具欄中【Profile】（自由折線）圖標  ，繪製草圖，倒上圓角，再利用剪切功能將多餘的部分剪切掉，標註尺寸后如圖2.85所示。

圖2.85 退刀槽草圖

繪製完草圖之後，單擊工具欄中【退出工作台】圖標   ，進入零件實體設計模式。

在工具欄中單擊【Groove】（旋轉切除）圖標  ，彈出【Groove Definition】（旋轉切除定義）對話框，提供旋轉切除參數的設定。如圖2.86所示。

圖2.86 退刀槽參數設置

在對話框中【First angle 】文本框中輸入360度，在【Second angle 】文本框中輸入0度（通常默認狀態也是這樣），在【Selection】文本框中選擇剛才繪製的草圖；在【Axis Selection 】文本框中會自動選擇草圖中的軸。單擊【OK】按鈕。生成的模型如圖2.87所示。

圖2.87 退刀槽

4.兩端倒角

在工具欄中單擊【Chamfer】（倒角）圖標  ，彈出【Chamfer Definition】（倒角定義）對話框。如圖2.88所示。

圖2.88 倒角設置

在【Mode】下拉列表框中選擇【Length1/Angle】；在【Length1】文本框中輸入1mm ，在【Angle】文本框中輸入45度；在【Object（s）to Chamfer 】文本框中分別選擇模型的兩個端面。單擊【OK】按鈕。生成的模型如圖2.89所示。保存為 zhi zhou 。

圖2.89 倒角特徵

2.5.2  曲軸

1.進入軟體，繪製草圖

在桌面雙擊圖標  ，或者從【開始】|【程序】中單擊CATIA軟體，進入 CATIA軟體。選擇【開始】|【機械設計】|【part design】命令，進入零件模塊設計。

單擊模型樹中的xy plane 參考平面，或在窗口中央選擇三平面中的xy平面。再單擊工具欄中的【sketch】（草圖）圖標  ，即進入草圖繪製模式。

單擊工具欄中【Axis】（軸）圖標  ，先繪製一條軸線，為下一步的旋轉成形作為準備，再單擊工具欄中【Profile】（自由折線）圖標  ，繪製草圖，雙擊草圖的終點即結束自由折線。繪製的草圖如圖2.90所示。

圖2.90 軸草圖

雙擊【constraint】（尺寸限制）圖標  ，標註草圖上所需尺寸。之後在工具欄中單擊【選擇】圖標  ，進行尺寸編輯。最後完成草圖的繪製和修改。修改尺寸后的草圖如圖2.91所示。

圖2.91軸草圖尺寸

繪製完草圖之後，單擊工具欄中【退出工作台】圖標   ，進入零件實體設計模式。ang=EN-US>2.旋轉成形

進入零件實體設計模式之後，在工具欄中單擊【Shaft】（旋轉成形）圖標  ，彈出【Shaft Definition】對話框，提供旋轉成形參數的設定。如圖2.92所示。

圖2.92 軸生成設置

在【First angle】文本框中輸入360度，在【Second angle】文本框中輸入0度（通常默認狀態也是這樣），在【Selection】文本框中選擇剛才繪製的草圖（系統往往已經默認選取了上一步繪製的草圖）；在【Axis】文本框中系統也已經以上一步的草圖中的軸線為旋轉軸線。單擊【OK】按鈕。生成的模型如圖2.93所示。

圖2.93 階梯軸

3.拉伸成形曲拐部分

選擇如圖2.95所示的大端面作為草圖平面，單擊工具欄中的【sketch】（草圖）圖標  ，進入草圖繪製模式。

利用繪製中心軸線功能和繪製圓功能，繪製出中心線和兩個圓，並標註尺寸，修改尺寸后的草圖如圖2.94所示。

圖2.94 曲拐草圖

雙擊（可以連續使用同一功能）工具欄中【Line】（直線）圖標  ，分別在中心線的兩側繪製兩條與V軸平行的直線。然後在工具欄中單擊【選擇】圖標  ，選擇直徑為30的小圓，按住Ctrl鍵選取其中一條直線（注意：選取圓的時候應該用滑鼠點選與所選直線在同一側的半圓弧，否則會將直線與圓相切的方向弄反了）。單擊工具欄中【Constraints Defined in Dialog Box】（約束定義）圖標  ，彈出【Constraint Definition】（約束定義）的對話框。如圖2.95所示。

圖2.95所示的對話框中顯示了繪圖約束條件的多項功能，可以對點、直線、曲線以及現有特徵邊界作規劃約束並標出限制條件，為快速繪圖提供了保證。

其中【Length】（長度）、【Radius/Diameter】（半徑或直徑相等）、【Symmetry】（對稱）、【Coincidence】（共線、共點）、【Concentricity】（共同圓心）、【Tangency】（相切）和【Parallelism】（平行）是最常用的。不管對哪種圖形進行約束，圖中定義約束的方法都基本相同，即選擇要添加約束的圖形（根據功能不同可利用Ctrl鍵增選圖形），再選擇相應功能的一項就可完成。本例就是要求一條直線和圓相切。

圖2.95約束對話框

選擇【Tangency】（相切）和【Vertical】（垂直）兩個選項，單擊【確定】按鈕。這就將這一條直線與圓約束成相切了。同理，再定義另一側的直線和直徑為30的圓的另一側的相切。如圖2.96所示。

圖2.96 曲拐草圖

雙擊工具欄中的【Quick Trim】（快速剪切）圖標 ，滑鼠單擊要剪除的線段，將草圖剪切，並修改尺寸。如圖2.97所示。

圖2.97 草圖編輯

單擊工具欄中【退出工作台】圖標   ，退出草圖模式。

在工具欄中單擊【pad】（拉伸成形）圖標  ，彈出【pad Definition】對話框，提供拉伸成形參數的設定。在【Type 】下拉列表框中選擇【Dimension】，指定尺寸為7mm；在【Selection】文本框中選擇剛才繪製的草圖2；預覽草圖拉伸成形的方向，如果有必要的話，則應點選【Reverse Direction】按鈕，將拉伸方向反向，如圖2.98所示。

圖2.98 拉伸特徵設置

單擊【OK】按鈕。生成的曲拐模型如圖2.99所示。

圖2.99 曲拐特徵

4.旋轉成形另一軸端

選擇zx平面作為草圖基準面，單擊工具欄中的【sketch】（草圖）圖標  ，進入草圖繪製模式。

單擊工具欄中【Axis】（軸）圖標  ，先繪製一條通過中心的水平軸線，為以後的旋轉成形作為準備。再單擊工具欄中【Profile】（自由折線）圖標  ，在軸的一端繪製自由折線。雙擊草圖的終點即結束自由折線。繪製的草圖如圖2.100所示。

按住Ctrl鍵，分別選取草圖中最左端的直線和曲拐最右端的邊線，如圖2.101所示。Indent style="TEXT-INDENT: 0cm; TEXT-ALIGN: center" align=center>  

圖2.100 階梯軸草圖   圖2.101 增加約束

單擊工具欄中【Constraints Defined in Dialog Box】（約束定義）圖標  ，彈出【Constraint Definition】的參數框。選擇【Coincidence】（重合）和【Vertical】（垂直）兩個選項，約束這兩條直線重合，單擊【確定】按鈕。如圖2.102所示。

圖2.102 約束選擇

雙擊【constraint】（尺寸限制）圖標  ，標註草圖上所需尺寸。之後在工具欄中單擊【選擇】圖標   ，進行尺寸編輯。最後完成草圖的繪製和修改。修改尺寸后的草圖如圖2.103所示。

圖2.103 標註尺寸

單擊工具欄中【退出工作台】圖標  ，退出草圖模式，進入零件實體設計模式。

在工具欄中單擊【Shaft】圖標  ，彈出【Shaft Definition】對話框，提供旋轉成形參數的設定。在【First angle 】文本框中輸入360度，在【Second angle 】文本框中輸入0度（通常默認狀態也是這樣），在【Selection】文本框中選擇剛才繪製的草圖；則下面的軸線會自動選擇草圖中的軸線。單擊【OK】按鈕。生成的模型如圖2.104所示。

圖2.104階梯軸特徵   圖2.105 選擇端面

5.軸端加中心孔

單擊直徑為11mm的軸的端面，作為鑽孔的實體面，如圖2.105所示。

單擊工具欄中的【Hole】（鑽孔）圖標  ，彈出【Hole Definition】（鑽孔定義）對話框，提供鑽孔參數的設定。如圖2.106所示。

圖2.106 孔特徵參數設置

先單擊【Extension】選項卡，在下拉列表框中選擇【Blind】（盲孔）類型；在【Diameter】文本框中輸入2.5mm ；在【Depth 】文本框中輸入5mm；在【Angle】文本框中輸入60度。由於該端面是圓形，因此系統會默認孔的圓心在軸端面圓的中心，所以就不必要定義【Positionning Sketch】選項了，在以後的例題中再詳細介紹這個內容。在右邊【Bottom】下拉列表框中選擇【V-Bottom】（v型底），在【Angle】文本框中輸入120度。

再點選【Type】選項卡，在下拉列表框中選擇【Countersunk】類型；在【Mode】下拉列表框中選擇【Depth & Angle】；在【Depth】文本框中輸入2.42mm；在【Angle】文本框中輸入60度，如圖2.107所示。

圖2.107增加孔特徵參數

再單擊一下【Thread Definition】菜單，察看一下是否取消了【Threaded】選項，如果未取消則取消這個選項，通常默認狀態是未選擇的。預覽鑽孔如圖2.108所示。單擊【OK】按鈕。生成的中心孔如圖2.109所示。

圖2.108 孔特徵的預覽   圖2.109 孔特徵

同理，在軸的另一端也繪製直徑為2.5的中心孔，如圖2.110所示。

圖2.110 另一端孔特徵

6.拉伸切除鍵槽

由於拉伸切除鍵槽是從軸的表面切入，而軸的表面又是圓形，無法在這樣的面上建立草圖。因此，我們先從要切除鍵槽的那一側的軸的表面創建一個平面。

單擊工具欄中的【Plane】（平面）圖標

=EN-US>，彈出【Plane Definition】（平面定義）對話框，提供創建平面的參數的設定。在【Plane type】下拉列表框中選擇【Offset from plane】（偏移平面）；在【Reference】文本框中選擇 xy plane（從窗口的目錄樹上或工作台中選擇，也可以在單擊創建平面圖標之前先選擇該平面）；在【Offset】文本框中輸入8 mm ；如果有必要，可以選擇【Reverse Direction】（反向）按鈕；預覽生成的平面，如圖2.111所示。

圖2.111 創建平面

單擊創建的新平面，再單擊工具欄中的【sketch】（草圖）圖標  ，進入草圖繪製模式。

單擊工具欄中【Axis】（軸）圖標  ，先繪製一條通過中心的水平軸線；雙擊工具欄中的【Circle】（圓）圖標  ，繪製兩個圓。雙擊【constraint】（尺寸限制）圖標  ，標註出兩個圓的直徑和兩圓的中心距以及到一端面的距離，修改尺寸后如圖2.112所示。

圖2.112 繪製兩個圓

雙擊【Bi-Tangent Line】（切線）圖標  ，分別單擊兩個圓的上側面和下側面，生成上下兩條平行的切線。雙擊工具欄中的【Quick Trim】（快速剪切）圖標 ，滑鼠單擊要剪除的線段，將草圖剪切成如圖2.113所示的草圖。

圖2.113 創建相切線

單擊工具欄中【退出工作台】圖標  ，退出草圖模式，進入零件實體設計模式。

在工具欄中單擊【Pocket】（拉伸切除）圖標  ，彈出【Pocket Definition】對話框，提供拉伸切除參數的設定。如圖2.114所示。

在【Type】下拉列表框中選擇【Dimension】，指定尺寸為3.2mm ，在【Selection】文本框中選擇剛才繪製的草圖；如果方向顯示反了，可以選擇【Reverse Direction】（反向）按鈕；單擊【OK】按鈕。生成的模型如圖2.115所示。

  

圖2.114 拉伸切除    圖2.115 鍵槽特徵

7.倒角

在工具欄中單擊【Chamfer】（倒角）圖標  ，彈出【Chamfer Definition】（倒角定義）對話框，提供倒角參數的設定。

在【Mode】下拉列表框中選擇【Length1/Angle】；在【Length 1】文本框中輸入2mm ，在【Angle】文本框中輸入45度；在【Object（s）to Chamfer】文本框中分別選擇軸端的邊線。如圖2.116所示。

圖2.116 倒角特徵參數設置

單擊【OK】按鈕。生成的模型如圖2.117所示。

圖2.117 倒角特徵

同理，將軸的另一端到成1×45的倒角。至此，曲軸已全部完成。保存為qu zhou 。隱藏所有參考面后的模型如圖2.118所示。

圖2.118 完整的曲軸