CATIA装配设计教程(5)

一个机械产品的设计应该先根据产品的功能需求构思产品效果，然后再细化设计零件。传统的CAD软件设计过程却往往是绘制好一个一个的零件，然后再将这些定型的零件插入到新建的装配体文件中进行组装，这属于“由底至上的设计模式”（Bottom up），不利于产品的快速设计；现在的CAD软件大多提供新的设计模式：即在已有装配体环境中进行新零件的设计或者修改已有零部件的设计，装配环境中进行零部件设计属于“由顶而下的设计模式”（Top-Down），这种模式有利于零部件设计时参照其应用环境，设计成功率和效率都将大幅提高，设计师应适应这种工作模式并熟练应用。

Top-Down设计模式的应用过程较为简单，如：以装配件中其他零部件的投影作为剖面设计新零件；以装配件的某个测量作为参数设计新零件；新建零件拉伸到已有部件的某个面为止等等。限于篇幅，本文仅举一个简单零件设计实例及两个装配件操作实例。

打开光盘“3.3\装配结构体系\Robot on the desk.catproduct”文件，如前面图3-282所示，该桌子还缺两条桌底支撑杆。现在的任务就是通过装配环境添加一个零件Pole2，使其正好装配于空缺处方形孔内，新建的Pole2零件在设计过程中必然要参照桌子腿的现有位置，但是设计结果却可以有两种特性：

  Pole2零件设计成功后与桌子腿之间仍然保持关联，即桌子腿是其参考父对象，桌子腿的几何形状及位置改变都将给Pole2零件带来影响。

 Pole2零件设计成功后与桌子腿之间断绝父子关系，将来形同陌路。

这种“保持关联”或者“断绝关系”如何设定呢？用户可以利用CATIA的Tools菜单中Options子菜单，在弹出对话框左边树状结构中选定图3-314所示“Part Infrastructure”节点，将General卡片中“Keep Link With Selected Object”选项选中，则保持关联；不选中则断绝关系。

图3-314  关联与否的设定对话框

我们希望新建的Pole2与桌子腿之间保持关联，所以要选中“Keep Link with Selected Object”选项。

完成设置后，着手开始Pole2零件的设计：

1、 Pole2应隶属于Desk子装配体，所以双击模型树上Desk子装配节点，将活跃节点切换为Desk子装配。

2、 利用Desk节点的右键菜单中“New Part”子菜单，新建一个零件至Desk子装配件中（如图3-315所示）。系统提示利用装配件原点作为新零件的原点还是重新确认原点，选择N即可。

图3-315 新建一个零件至Desk子装配件，默认文件名为Part1

3、 模型树中多出新建零件的节点，如。利用该节点的右键菜单中Properties子菜单将零件的Part Number和Instance Number改为。

4、 单击Pole2节点左侧的“+”号，展开该零部件节点，双击其展开内容中的节点，进入Pole2零件设计模式，系统自动将工作台切换为“零件设计Part Design模式”。

5、 点击草绘图标，然后选择图3-316所示左前桌腿的后面作为草绘基准面，CATIA进入草绘模式。

6、 在草绘模式内缩放图形至适当比例，然后绘制图3-317所示矩形（该矩形比方形槽大一圈，每边约大10mm），绘制完成后点击图标返回到零件设计模式。

   

图3-316 选择图中鼠标所指平面作为草绘基准面   图3-317 绘制如图所示矩形作为剖面

7、 以刚完成的剖面作拉伸体，点击Pad图标，在pad定义对话框内将拉伸长度类型设置为“Up to Plane”，确保拉伸方向如图3-318所示指向另一条桌子腿；然后选定另一条桌子的内面作为拉伸终止平面，Pad预览效果如图3-318。

图3-318  Pole2的第一个Pad定义参数示意图

8、 接下来，需要定义Pole2插入方形槽内的方形销部分。仍然选定第5步中的平面作为草绘基准平面，点击图标进入草绘。

9、 利用Project 3D Elements图标将方形槽的四条边投影到平面上作为剖面，如图3-319所示。完成后点击图标返回到零件设计模式。

10、 以刚完成的剖面作Pad，点击Pad图标，按图3-320所示图形配置Pad的定义参数，保证方形销的大小及长短正好吻合桌腿的方形槽即可。

      

图3-319  以方形槽投影作为Sketch.2             图3-320 以Sketch.2作Pad，长度正好桌腿厚度

11、 以8-11步类似的步骤绘制另一头的方形销，即可完成Pole2零件的设计。

这11步操作中，读者应该注意到图3-318和图3-319的模型树中有一个节点组，该节点组用来管理Pole2零件设计中用到的装配件参考体素，因为我们之前在图3-314中设置了“Keep Link with Selected Object”选项，所以这些外部体素就是Pole2与装配件的联系纽带，装配件改变时，这些参考元素相应改变；这些参考元素的改变必然导致Pole2的改变。

此外，读者还应该注意到节点的左下角多了一个链条状图符，且右下角的齿轮也变成了绿色，这都表明Pole2零件依赖某些外部参考元素。

如果我们将图3-314中的“Keep Link with Selected Object”选项去掉，也就是说断绝新零件与参考元素的父子关系，然后再以某些参照绘制新零件，结果会有何不同呢？这一点我们可以展开本例中Pole1零部件节点，然后对比Pole2零部件节点。如图3-321所示，Pole1的参考体素左下角都有一个红色的闪电图符，这表明这些体素已经和原来的对象划清界线，投靠了新零件Pole1；Pole2的参考体素则统统是卧底。当然，CATIA也提供了将卧底完全吸收的办法，那就是Isolate，该功能可以从节点的右键菜单中获取，可以针对某个单独的参考元素Isolate；也可以点击零部件节点将其整个Isolate（Isolate Part命令）。

       

图3-321  断绝关系、保持关联两种模式创建出来的零件模型树差异对比图

       用户经常会需要针对装配在一起的多个零件进行整体（或部分）操作，如：去掉多余部分、添上之前没有设计好的孔或槽、甚至希望利用一个部件和另外的部件进行布尔运算等。CATIA提供了这些功能，大致阐述如下：

 Split：利用一个面（平面曲面都可以）将若干个零部件分割成两部分；保留其中一部分；

Hole：在一个或多个零部件上同时挖孔；可以选择某个零件上的已有孔特征扩展到其他零部件上。

Pocket：在一个或多个零部件上同时挖槽；可以选择某个零部件上的已有槽（Pocket）特征扩展到其他零部件上。

 Add/Remove：利用某些部件与另外的一些部件进行加减运算。

这五种操作中，前三种类似；后二种类似，所以本节仅举2个实例

打开Robot On the Desk.catproduct文件，希望创建图3-322所示贯穿桌子腿及Pole1方形销的小圆形槽（将来用于安装销钉等）。点击Pocket图标；然后选择图中小圆剖面作为Sketch；系统弹出图3-322右侧所示“Assembly Features Definition”对话框，该对话框用于选定您这次挖槽操作将影响到当前装配节点中的哪些零部件，利用箭头将您感兴趣的零部件调整到该对话框下部的Affected Parts列表框中，本例中选择DeskLeg及Pole1；选定了挖槽的对象（Affected Parts）后，系统弹出“Pocket Definition”对话框用于定义挖槽操作的参数，选择参数“UP to Last”然后点击“Ok”按钮即可完成槽的定义。

图3-322  利用装配件挖槽特征实现桌子腿和撑杆同时挖槽

2、 利用Remove操作在面板上同时挖出所有键盘槽

打开光盘“3.3\Top_down\Assembly_remove.Catproduct”文件，如图3-323所示。该装配件中的Panel零件现在还没有与这12个键相应的槽，读者可以利用图中所示右键菜单中的“Open in new Window”命令看出这一点，现在希望利用Keyboard零件的12个键直接在Panel零件上挖出这12个槽。

图3-323  挖孔前的面板和键盘装配件

         点击Remove按钮，然后选择Keyboard零件作为被移出的部件（如果希望在模型树上选取的话，必须展开该节点，选择其PartBody节点方能选择成功；当然，也可以在几何区中选择任意一个按钮就可以了）；系统弹出图3-324所示对话框供用户选定要操作的对象，将Panel移到Affected Parts列表框中，则CATIA理解为从Panel中移除掉与Keyboard重叠的部分；点击OK完成定义。此时，用户再打开Panel.part零件，可见其上已经有12个键孔，如图3-325所示。

图3-324  利用键盘实现面板上12个键孔

  

图3-325  面板在挖槽操作前后对比图

所有利用装配特征进行操作的方法基本上都和上面2个实例差不多，关键是选择好Affected Parts（操作的对象）。读者可参照这两个实例以及CATIA窗口的底部提示条实践其他三种方法。