中文版CATIA V5R21完全实战技术手册（第2版）

CATIA软件的全称是Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application，是法国Dassault System公司（达索系统公司）的CAD/CAE/CAM一体化软件，居世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位。为了使软件能够易学易用，该公司于1994年开始开发全新的CATIA V5软件。新软件的界面更加友好，功能也日趋完善，并且开创了一种CAD/CAE/CAM软件的全新风格，可以实现产品开发过程中的全部操作（包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造，乃至成品在整个生命周期（PLM）的使用和维护），并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。CATIA源于航空航天业，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子/电器、消费品行业。 
本书对基于CATIA V5R21软件的全功能模块进行全面细致的讲解，并由浅到深、循序渐进地介绍了CATIA V5R21的基本操作及命令的使用方法，且配有大量的制作实例。 本书共15章，从软件的安装和启动开始，详细介绍了CATIA V5R21的基本操作与设置、草图功能、实体特征设计、实体特征编辑与操作、创成式曲线设计、创成式曲面设计、装配体设计、工程图设计、运动仿真和结构有限元分析等内容。 
本书内容 全书分3部分共15章，内容安排如下。 
第1部分（第1~3章）：主要介绍CATIA V5R21的界面、安装、基本操作与设置等内容，这些内容可以帮助用户熟练操作软件。 
第2部分（第4~13章）：讲述的内容为CATIA的草图→实体建模→零件装配→工程图制作→运动仿真→结构有限元分析。这样一个循序渐进的讲解过程，可让读者轻松掌握CATIA V5R21机械零件设计功能。 
第3部分（第14、15章）：主要进行行业应用的设计与实战案例分析，包括机械四大类零件设计和产品造型设计。 
本书特色 
本书突破了以往CATIA V5R21书籍的写作模式，主要针对CATIA V5R21的广大初中级用户，同时本书还配备了视频教学文件，将案例制作过程制作为视频文件进行讲解，讲解形式活泼，方便实用，便于读者学习使用。同时文件中还提供了所有实例及练习的源文件，按章节放置，以便读者练习使用。 
本书结构严谨，内容翔实，知识全面，可读性强，实用性强，专业性强，步骤清晰，是广大读者快速掌握CATIA V5R21中文版软件的自学实用指导书，也可以作为大专院校计算机辅助设计课程的指导教材。 
资源下载 
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本书第1版于2017年1月出版后，收到了大量的读者反馈，本版参照读者提出的一些意见和建议进行了修订，并将原来的26章精心调整为现在的15章。 
本书由广西区特种设备检验研究院的刘健和广西区特种设备检验研究院桂林分院的梁春革编写。感谢您选择了本书，希望我们的努力对您的工作和学习有所帮助，也希望您把对本书的意见和建议告诉我们。                                     编者   2023年4月

CATIA V5R21是法国Dassault System公司（达索系统公司）出品的CAD/CAE/CAM一体化软件，居世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位。CATIA源于航空航天业，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子/电器、消费品行业。 《中文版CATIA V5R21完全实战技术手册（第2版）》基于CATIA V5R21软件的全功能模块进行全面细致的讲解，同时由浅入深、循序渐进地介绍了CATIA V5R21的基本操作及命令的使用方法，并配合大量的制作实例进行讲解。 《中文版CATIA V5R21完全实战技术手册（第2版）》共15章，从CATIA V5R21软件的安装和启动开始，详细介绍了CATIA V5R21的基本操作与设置、草图功能、实体特征设计、实体特征编辑与操作、创成式曲线设计、创成式曲面设计、装配体设计、工程图设计、运动仿真和结构有限元分析等内容。 《中文版CATIA V5R21完全实战技术手册（第2版）》结构严谨，内容翔实，知识全面，可读性强，实用性强，专业性强，步骤清晰，是广大读者快速掌握CATIA V5R21中文版软件的自学实用指导书，也可以作为大专院校计算机辅助设计课程的指导教材。

第1部分 
第1章　CATIA V5R21入门 
1.1 了解CATIA V5R21 1
1.1.1 CATIA的发展历程 1
1.1.2 CATIA的功能概览 2
1.1.3 安装CATIA V5R21软件 6
1.2 CATIA V5R21用户界面 9
1.2.1 启动CATIA V5R21  9
1.2.2 熟悉菜单栏 11
1.2.3 熟悉并操作工具栏 15
1.2.4 命令提示栏与特征树 16
1.3 习题 17
第2章　踏入CATIA V5R21的步 
2.1 文件的操作 18
2.1.1 新建文件 18
2.1.2 打开与保存文件 19
2.1.3 退出文件 21
2.2 辅助操作工具 21
2.2.1 鼠标的操作 21
2.2.2 使用指南针 23
2.2.3 对象的选择方法 25
2.3 视图的操作与显示 26
2.3.1 视图的基本操作 26
2.3.2 视图窗口的操作 28
2.3.3 视图在屏幕上的显示 30
2.4 习题 32
第3章　踏入CATIA V5R21的第二步 
3.1 设置工作环境 33
3.1.1 常规选项设置 33
3.1.2 机械设计选项设置 37
3.2 用户自定义 39
3.2.1 自定义“开始”菜单 39
3.2.2 自定义工具栏 40
3.2.3 自定义命令 41
3.3 创建模型参考 42
3.3.1 参考点 42
3.3.2 参考直线 48
3.3.3 参考平面 54
3.4 修改图形属性 55
3.4.1 通过工具栏修改属性 55
3.4.2 通过快捷菜单修改属性 57
3.5 习题 57
第2部分 
第4章　草图绘图指令 
4.1 认识草图工作台 59
4.1.1 进入草图工作台 59
4.1.2 草图绘制工具 61
4.2 智能捕捉 62
4.2.1 捕捉点 62
4.2.2 坐标输入 64
4.2.3 在H、V轴上捕捉 65
4.3 基本绘图命令 69
4.3.1 绘制点 70
4.3.2 直线、轴 72
4.3.3 绘制圆 77
4.3.4 绘制圆弧 79
4.4 绘制预定义轮廓线 81
4.4.1 绘制样条线 86
4.4.2 绘制二次曲线  88
4.4.3 绘制轮廓线 92
4.5 实战案例—绘制零件草图 97
4.6 习题 101
第5章　草图编辑指令 
5.1 编辑草图图形 102
5.1.1 圆角 102
5.1.2 倒角 104
5.1.3 修剪图形 106
5.1.4 图形变换 109
5.1.5 获取三维形体的投影 114
5.2 添加几何约束关系 121
5.2.1 自动几何约束 121
5.2.2 手动几何约束 122
5.3 添加尺寸约束关系 131
5.3.1 自动尺寸约束 131
5.3.2 手动尺寸约束 133
5.3.3 动画约束 133
5.3.4 编辑尺寸约束 134
5.4 实战案例—绘制摇柄草图 140
5.5 习题 145
第6章　创建实体特征 
6.1 CATIA实体特征设计概述 146
6.1.1 如何进入零件设计工作台 146
6.1.2 零件设计工作台界面 147
6.1.3 零件设计工具介绍 148
6.2 拉伸特征 150
6.2.1 凸台 150
6.2.2 拔模圆角凸台 157
6.2.3 多凸台 159
6.2.4 凹槽特征 160
6.3 旋转特征 162
6.3.1 旋转体 162
6.3.2 旋转槽 164
6.4 扫描特征 165
6.4.1 肋特征 165
6.4.2 开槽特征 166
6.5 放样特征 167
6.5.1 多截面实体 167
6.5.2 已移除的多截面实体 169
6.6 实体混合特征 170
6.7 其他基于草图的特征 171
6.7.1 孔特征 171
6.7.2 加强肋 173
6.8 修饰特征 174
6.8.1 倒圆角 174
6.8.2 倒角 180
6.8.3 拔模 181
6.8.4 盒体 187
6.8.5 厚度 188
6.8.6 移除面 188
6.8.7 替换面 189
6.9 实战案例—摇柄零件设计 190
6.10 习题 197
第7章　特征编辑与操作 
7.1 关联几何体的布尔运算 198
7.1.1 装配 198
7.1.2  添加（布尔求和） 199
7.1.3 移除（布尔求差） 199
7.1.4 相交（布尔求差） 200
7.1.5 联合修剪 200
7.1.6 移除块 202
7.2 基于曲面的特征操作 202
7.2.1 分割特征 202
7.2.2 厚曲面特征 203
7.2.3 封闭曲面 204
7.2.4 缝合曲面 205
7.3 特征的变换操作 206
7.3.1 平移 206
7.3.2 旋转 207
7.3.3 对称 208
7.3.4 定位 209
7.3.5 镜像 210
7.3.6 阵列 211
7.3.7 缩放 218
7.3.8 仿射 219
7.4 修改零件 220
7.4.1 重定义特征 220
7.4.2 分解特征 223
7.4.3 取消激活与激活 224
7.4.4 删除特征 225
7.5  实战案例 225
7.5.1 案例一：底座零件建模训练 226
7.5.2 案例二：散热盘零件建模训练 230
7.6 习题 238
第8章　创成式曲线设计 
8.1 创成式外形设计工作台 240
8.1.1 曲线基础知识 240
8.1.2 CATIA曲线的构建方式 242
8.1.3 进入创成式外形设计工作台 242
8.2 创建3D空间曲线 243
8.2.1 创建空间点 244
8.2.2 创建空间直线与轴 246
8.2.3 创建投影-混合曲线 250
8.2.4 创建相交曲线 253
8.2.5 创建曲线偏移 254
8.2.6 创建空间圆/圆弧曲线 257
8.2.7 创建由几何体计算而定义的曲线 260
8.3 实战案例 263
8.3.1 案例一：绘制环形螺旋线 263
8.3.2 案例二：绘制环形波浪线 265
8.4 习题 269
第9章　创成式曲面设计 
9.1 创建基础曲面 270
9.1.1 拉伸曲面 270
9.1.2 旋转曲面 271
9.1.3 球面 271
9.1.4 圆柱面 272
9.2 创建偏置曲面 272
9.2.1 偏置曲面 273
9.2.2 可变偏置 274
9.2.3 粗略偏置 274
9.2.4 中间表面 275
9.3 创建扫掠曲面 275
9.3.1 显式轮廓扫掠 275
9.3.2 直线轮廓扫掠 278
9.3.3 圆轮廓扫掠 281
9.3.4 “二次曲线”轮廓扫掠 283
9.3.5 适应性扫掠面 285
9.4 创建其他常规曲面 287
9.4.1 创建填充曲面 287
9.4.2 创建多截面曲面 288
9.4.3 创建桥接曲面 288
9.5 创建高级曲面 289
9.5.1 凹凸曲面 289
9.5.2 包裹曲线 290
9.5.3 包裹曲面 291
9.5.4 外形渐变 291
9.6 实战案例—水壶造型设计 292
9.7 习题 299
第10章　零件装配设计 
10.1 装配设计概述 300
10.1.1 进入装配设计工作台 300
10.1.2 产品结构设计与管理 301
10.1.3 两种常见的装配建模方式 303
10.2 自底向上装配设计 303
10.2.1 插入部件 303
10.2.2 管理装配约束 307
10.2.3 移动部件 314
10.2.4 创建爆炸装配 317
10.3 装配修改 319
10.3.1 约束编辑 320
10.3.2 替换部件 321
10.3.3 复制零部件 322
10.3.4 定义多实例化 323
10.3.5 快速多实例化 323
10.3.6 创建对称特征 324
10.4 由装配部件生成零件几何体 328
10.5 实战案例—鼓风机装配 329
10.6 习题 333
第11章　零件工程图设计 
11.1 CATIA工程制图设计概述 335
11.1.1 工程制图工作台界面环境 336
11.1.2 工程图环境设置 336
11.2 定义工程图纸 338
11.2.1 创建新工程图 338
11.2.2 新建图纸页 339
11.2.3 新建详图 340
11.2.4 图纸中的图框和标题栏 340
11.3 创建工程视图 343
11.3.1 创建投影视图 343
11.3.2 创建剖面视图 349
11.3.3 创建局部放大视图 353
11.3.4 断开视图 355
11.4 标注图纸尺寸 358
11.4.1 生成尺寸 358
11.4.2 标注尺寸 358
11.4.3 尺寸单位精度与尺寸公差标注 362
11.4.4 标注基准代号和形位公差 364
11.4.5 标注粗糙度符号 365
11.5 文本注释 365
11.6 实战案例—泵体工程图设计 367
11.7 习题 375
第12章　DMU运动机构仿真 
12.1 DMU运动机构仿真界面 377
12.1.1 进入DMU运动机构仿真工作台 377
12.1.2 运动机构仿真结构树介绍 378
12.2 创建接合 379
12.2.1 固定运动组件 379
12.2.2 旋转接合 380
12.2.3 棱形接合 383
12.2.4 圆柱接合 386
12.2.5 螺钉接合 388
12.2.6 球面接合 389
12.2.7 平面接合 390
12.2.8 刚性接合 391
12.2.9 点、线及面的运动接合 392
12.2.10 通用接合 397
12.2.11 CV接合 398
12.2.12 齿轮接合 400
12.2.13 架子接合（齿轮齿条接合） 401
12.2.14 电缆接合 403
12.3 运动机构辅助工具 404
12.3.1 装配约束转换 404
12.3.2 测量速度和加速度 405
12.3.3 分析机械装置 407
12.4 DMU运动模拟与动画 409
12.4.1 模拟 409
12.4.2 编译模拟 410
12.5 实战案例—凸轮机构运动仿真设计 411
12.6 习题 416
第13章　结构有限元分析 
13.1 CATIA 有限元分析概述 418
13.1.1 有限元法概述 418
13.1.2 CATIA有限元分析模块简介 421
13.1.3 CATIA分析类型 423
13.2 结构分析案例 424
13.2.1 传动装置装配体静态分析 424
13.2.2 曲柄连杆零件静态分析 431
13.3 习题 438
第3部分 
第14章　机械零件设计实战 
14.1 案例一：支架类零件设计 439
14.1.1 底座设计 440
14.1.2 创建轴套和注油孔 442
14.1.3 支撑部分设计 444
14.2 案例二：箱体类零件设计 447
14.2.1 箱体底座设计 448
14.2.2 蜗杆箱设计 449
14.2.3 涡轮箱设计 451
14.2.4 其他细节设计 454
14.3 案例三：盘盖类零件设计 457
14.3.1 油缸端盖主体设计 458
14.3.2 创建螺纹孔和沉头孔 459
14.4 案例四：轴套类零件设计 463
14.4.1 零件主体设计 465
14.4.2 齿设计 466
第15章　产品造型设计实战 
15.1 案例一：帽子造型设计 470
15.1.1 创建帽顶曲面 470
15.1.2 创建帽体曲面 473
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