CATIA V5是IBM 和达索系统公司长期以来在为数字化企业服务过程中不断探索的结晶。凭借着其方面的操作和强大的曲面造型能力，已经成为当今最流行的CAD软件之一。

本书以当今最流行的V5R7版本为基础，结合最新的V5R11，全面介绍了CATIA V5 中关于机械设计的内容。本书共由15章组成，对CATIA的各个工作台（workbench)逐一进行介绍。本书的大部分章节都由实例入门和基本命令简介两部分组成。在实例入门中，通过一些简单的实例来介绍相应的工作台的功能及使用方法，该部分主要适用于初学者。在基本命令简介中，以实例的方式对工作台中的各重要命令逐一进行详尽的介绍，无论对初学者还是CATIA中高级用户，都有一定的参考作用。另外，本书中还对实体建模、创成式曲面设计、装配设计等添加了综合实例，在这些实例中通过逐步完成一个相对比较复杂的建模过程使读者能够对CATIA的建模过程有一个比较全面的了解，从而加深对CATIA的掌握程度，尽快成为CATIA高手。

前    言

CATIA是IBM和达索系统公司长期以来在为数字化企业服务过程中不断探索的结晶。围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的CATIA V5版本，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。整个产品开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造直至成品在整个生命周期中的使用和维护。CATIA V5版本具有以下特点和优越性。

1. 重新构造的新一代体系结构

为确保CATIA产品系列的发展，CATIA V5新的体系结构突破传统的设计技术，采用了新一代的技术和标准，可快速适应企业的业务发展需求，使客户具有更大的竞争优势。

2. 支持不同应用层次的可扩充性

CATIA V5对于开发过程、功能和硬件平台可以进行灵活的搭配组合，可为产品开发链中的每个专业成员配置最合理的解决方案，允许任意配置的解决方案，可满足从最小的供货商到最大的跨国公司的需要。

3. 与NT和UNIX硬件平台的独立性

CATIA V5是在Windows NT平台和UNIX平台上开发完成的，并在提供有所支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、操作环境和应用支持。CATIA V5在Windows平台的应用可使设计师更加简便地同办公应用系统共享数据；而UNIX平台上NT风格的用户界面，可使用户在UNIX平台上高效地处理复杂的工作。 

4. 专用知识的捕捉和重复使用

CATIA V5结合了显式知识规则的优点，可在设计过程中交互式捕捉设计意图，定义产品的性能和变化。隐式的经验知识变成了显式的专用知识，提高了设计的自动化程度，降低了设计错误的风险。 

5. 给现存客户平稳升级

CATIA V4和V5具有兼容性，两个系统可并行使用。对于现有的CATIA V4用户，V5将引领他们迈向Windows世界。对于新的CATIA V5客户，可充分利用CATIA V4成熟的后续应用产品，组成一个完整的产品开发环境。

6. 强大的曲面造型能力

无论V4和V5，CATIA在曲面造型方面可谓功力深厚，在V5中更添加了FREE STYLER，CLASS等基于NURBS算法的自由曲面造型功能，使CATIA V5的曲面造型如虎添翼。以多边缝合功能为例，原先CATIA V4就有多达16边相切的FILL功能，而V5则更强大，没有数目限制，在FREE STYLER中甚至可以作未封闭线框的FILL。而曲面的SWEEP，LOFT等功能也是目前所有CAD平台中功能最强的。V5在曲面修补缝合功能上也有很大提高。

7. 强大的资金后盾

CATIA有IBM作为其强大后盾，又有全世界18家前20名的汽车企业、空中客车、波音公司等大企业用户的支持，其世界范围内CAD软件销售额第一已经蝉联至今。雄厚的资金使CATIA可以不断完善并不断推出新的产品，使其不断领先。CATIA有一个很好的传统，就是不断地适时推出针对汽车行业和航空行业的专业模块以满足汽车行业和航空行业的需求，这更巩固了CATIA在汽车及航空行业的地位。 

本书的主要章节都由两部分组成：实例教程以及基本命令简介。在实例教程部分，以大量详实的图片以及必要的文字说明来介绍CATIA的一些模块的使用方法，能使初学者迅速的入门。在基本命令介绍部分，本书为每个命令都准备了数模，并以实例的方式说明各命令的使用方法，对初学者或已经熟悉CATIA的读者，都可以起到一定的参考作用。另外，本书中还在实体建模、创成式曲面设计、装配设计等章节中添加了综合实例，通过详细介绍各个操作步骤，使读者能够对CATIA V5的建模过程有一个比较全面的认识。

本书由宁贵欣执笔编写。此外，程梅、喻波、马天一、魏勇、崔凌、郝荣福、李光龙、王建胜、张浩、孙明、李大宇、武思宇、牟博超、李彬、李欣、柏宇、郭强、金春范、付鹏程、高翔、朱丽云、张巧玲、李辉、黄霆、钟华、高海峰和刘湘等同志在整理材料方面给予了编者很大的帮助，在此，编者对他们表示衷心的感谢。

由于创作时间仓促，加之编者的水平有限，不足之处在所难免，恳请专家和广大读者批评指正。

编  者

2004年4月

目   录

第1章  CATIA简介 1

1.1  CATIA简介 2

1.2  自定义CATIA 3

1.3  环境变量设置 9

1.3.1  默认设置 9

1.3.2  常用设置 10

1.4  小结 11

1.5  本章练习 11

第2章  基础知识 12

2.1  安装CATIA V5 13

2.2  产品结构 15

2.2.1  导航工具 16

2.2.2  创建文档 17

2.2.3  激活工作台 17

2.3  创建、打开、保存文档 18

2.4  浏览产品树和工作台 19

2.4.1  全屏显示 19

2.4.2  文档窗口 19

2.4.3  产品树视图 20

2.4.4  几何视图 20

2.4.5  产品树 20

2.5  选择目标 21

2.5.1  鼠标选取 21

2.5.2  Trap命令 22

2.5.3  预选导航工具 22

2.5.4  Other Selection命令 23

2.5.5  Search命令 24

2.5.6  选择集 27

2.6  编辑目标 28

2.6.1  Undo命令 28

2.6.2  Redo命令 28

2.6.3  剪切和粘贴 28

2.6.4  删除 29

2.6.5  测量 29

2.6.6  图形属性 30

2.7  三维罗盘 31

2.7.1  三维罗盘 31

2.7.2  操作视图 31

2.7.3  操作目标 33

2.7.4  Edit...命令 33

2.7.5  锁定罗盘 34

2.8  拖放图标和目标 34

2.8.1  拖放图标 34

2.8.2  拖放目标 35

2.9  打印文档 36

2.10  屏幕抓图和相册管理 37

2.10.1  简单抓图 37

2.10.2  区域抓图 39

2.10.3  相册管理 39

2.10.4  录像录制 39

2.11  旋转、平移和放缩 40

2.11.1  目标浏览 40

2.11.2  全部显示 41

2.12  导航 42

2.12.1  行走模式 42

2.12.2  飞行模式 43

2.12.3  视图 43

2.13  隐藏和显示目标 44

2.13.1  隐藏目标 44

2.13.2  显示目标 44

2.14  灯光和深度效果 44

2.14.1  设置灯光效果 44

2.14.2  设置深度效果 46

2.15  标准视图和用户自定义视图 47

2.15.1  使用标准视图 48

2.15.2  创建、调整和删除自定义视图 48

2.16  层、层过滤器 49

2.16.1  分配层 49

2.16.2  添加层 50

2.16.3  过滤视图 50

2.17  录制、运行和编辑宏 51

2.17.1  录制宏 51

2.17.2  运行宏 52

2.17.3  编辑宏 52

2.17.4  删除宏 52

2.18  在OLE应用程序中使用CATIA数据 52

2.18.1  嵌入文档 53

2.18.2  创建文档 53

2.19  小结 54

2.20  本章练习 54

第3章  实体设计 55

3.1  实例入门 56

3.1.1  创建块体 57

3.1.2  生成拔模角 58

3.1.3  导圆角 59

3.1.4  变半径导角 61

3.1.5  编辑块体 62

3.1.6  面面导角 64

3.1.7  抽壳 65

3.2  基本命令简介 66

3.2.1  草图特征 66

3.2.2  装饰特征 79

3.2.3  曲面特征 88

3.2.4  移动特征 91

3.2.5  参考元素 98

3.2.6  约束 102

3.2.7  常用工具 104

3.3  环境变量设定 110

3.3.1  常用设置 110

3.3.2  产品树和几何视图 112

3.3.3  约束 112

3.3.4  CATPart文档 114

3.4  综合实例：轴承支座的创建 114

3.5  小结 120

3.6  本章练习 120

第4章  草图 121

4.1  实例入门 122

4.1.1  进入草图工作台 122

4.1.2  创建直线 124

4.1.3  创建圆弧 127

4.1.4  创建约束 127

4.1.5  导角 129

4.2  基本命令简介 130

4.2.1  基本草图 130

4.2.2  预定义草图 138

4.3  小结 141

4.4  本章练习 141

第5章  创成式工程制图 142

5.1  定义工程图纸 144

5.2  创建主视图 144

5.3  创建投影视图 146

5.4  创建剖视图 147

5.5  创建局部视图 149

5.6  创建局部剖视图 151

5.7  标注 152

5.8  环境变量设置 153

5.8.1  标注设置 153

5.8.2  通用设置 154

5.8.3  图形设置 155

5.8.4  注释设置 156

5.9  小结 156

5.10  本章习题 157

第6章  交互式工程制图 158

6.1  创建新视图 159

6.2  创建矩形 160

6.3  导角 160

6.4  创建直线 161

6.5  移动直线 162

6.6  画圆 164

6.7  标注和注释 164

6.8  导入导出文件 165

6.8.1  把CATDrawing文件转换为DXF/DWG文件 165

6.8.2  把DXF/DWG文件转换为CATDrawing文件 166

6.8.3  把DXF/DWG文件插入到当前的CATDrawing文件中 166

6.9  小结 167

6.10  本章练习 167

第7章  装配设计 168

7.1  实例入门 169

7.1.1  进入装配工作台 169

7.1.2  固定组件 171

7.1.3  插入组件 171

7.1.4  约束设置 173

7.1.5  移动约束 175

7.1.6  添加新组件 175

7.1.7  在装配状态下设计一个零件 176

7.1.8  替换组件 177

7.1.9  分析装配约束 178

7.1.10  干涉检查 179

7.1.11  显示材料列表 179

7.1.12  炸开装配 180

7.1.13  重新连接约束 181

7.1.14  复制实例 183

7.1.15  在装配中添加注释 184

7.1.16  焊接计划 185

7.2  环境变量设置 186

7.2.1  通用设置 186

7.2.2  约束设置 187

7.3  综合实例：阀门的装配 188

7.4  小结 190

7.5  本章习题 190

第8章  钣金设计 191

8.1  实例入门 192

8.1.1  进入钣金设计工作台 192

8.1.2  参数定义 193

8.1.3  创建第一块板 193

8.1.4  创建侧板 194

8.1.5  生成孔 195

8.1.6  自动导角 196

8.1.7  展开钣金 196

8.1.8  生成工程图纸 196

8.2  基本命令介绍 197

8.2.1  设置默认参数 197

8.2.2  生成钣金 199

8.2.3  延展钣金 201

8.2.4  生成导角 202

8.2.5  生成扫描面 204

8.2.6  尖角导角 206

8.2.7  冲压模拟 207

8.3  环境变量设置 213

8.4  小结 214

8.5  本章习题 214

第9章  塑料模具设计 215

9.1  实例入门 216

9.1.1  进入模具设计工作台 216

9.1.2  添加零件 216

9.1.3  定义模架 217

9.1.4  定位零件 219

9.1.5  生成型芯和型腔 219

9.1.6  添加导向杆 220

9.1.7  添加顶出杆 221

9.1.8  设置浇口 222

9.1.9  设置浇道 223

9.1.10  创建冷却管道 224

9.1.11  存储数据 225

9.2  基本命令简介 225

9.2.1  数据准备 225

9.2.2  创建模架 228

9.2.3  标准件 231

9.2.4  注射特征 233

9.2.5  剪切组件 238

9.2.6  保存数据 239

9.3  环境变量设置 239

9.4  小结 241

9.5  本章习题 241

第10章  创成式曲面设计 242

10.1  实例入门 243

10.1.1  进入工作台 243

10.1.2  Lofting和Offsetting 244

10.1.3  剪切和导角 245

10.1.4  生成扫描面并导角 247

10.1.5  查看历史图 248

10.1.6  放缩零件 249

10.2  基本命令介绍 249

10.2.1  创建框图 250

10.2.2  创建曲面 263

10.2.3  编辑几何元素 273

10.2.4  常用工具 290

10.3  综合实例—— 电吹风的曲面造型 297

10.4  小结 301

10.5  本章习题 301

第11章  自由曲面设计 303

11.1  实例入门 304

11.1.1  进入自由曲面设计工作台 304

11.1.2  创建第一个平面片 305

11.1.3  编辑曲面 306

11.1.4  创建第二个平面片 307

11.1.5  生成连接面 308

11.1.6  整体变形 309

11.2  基本命令介绍 309

11.2.1  创建和编辑曲线 309

11.2.2  创建和编辑曲面 322

11.3  高级命令简介 334

11.3.1  使用曲面优化器 334

11.3.2  使用自由曲面轮廓 337

11.3.3  使用零件设计工作台 341

11.4  环境变量设置 343

11.4.1  性能设置 343

11.4.2  自由曲面设置 345

11.5  综合实例：电吹风气嘴的创建 346

11.6  小结 348

11.7  本章习题 348

第12章  数字化曲面设计 349

12.1  实例入门 350

12.1.1  进入数字化图形编辑工作台 350

12.1.2  输入一个点云文件 351

12.1.3  过滤点云 351

12.1.4  在点云上选取点 352

12.1.5  拟合点云 353

12.1.6  创建截面线 355

12.2  基本命令简介 356

12.2.1  输入文件 356

12.2.2  输出点云 358

12.2.3  编辑点云 359

12.2.4  过滤点云 360

12.2.5  生成截面线以及曲线 361

12.2.6  创建曲线 366

12.2.7  操作点云 369

12.3  高级命令介绍 370

12.3.1  矫正点云 371

12.3.2  改进多边形 373

12.3.3  距离分析 374

12.4  逆向工程实例 375

12.5  小结 382

12.6  本章习题 382

第13章  结构分析 383

13.1  实例入门 384

13.1.1  进入工作台 384

13.1.2  创建表面滑动约束 385

13.1.3  创建分布载荷 386

13.1.4  静态求解 387

13.1.5  查看分析结果 388

13.1.6  动态约束分析 389

13.1.7  添加标准静态约束 390

13.1.8  添加表面应力 391

13.1.9  计算动态边界约束 391

13.1.10  查看计算结果 392

13.2  基本命令简介 393

13.2.1  分析实例 393

13.2.2  网格说明 396

13.2.3  分布载荷 399

13.2.4  约束 401

13.2.5  负载 407

13.2.6  计算设置 413

13.2.7  查看计算结果 415

13.3  小结 423

13.4  本章习题 423

第14章  有限元网格划分 424

14.1  实例入门 425

14.1.1  进入工作台 425

14.1.2  定义网格类型 425

14.1.3  设置约束和节点 426

14.1.4  划分网格 427

14.1.5  分析单元质量 428

14.1.6  编辑网格 429

14.1.7  重新划分网格 429

14.1.8  存储网格数据 430

14.2  基本命令简介 430

14.2.1  网格划分 431

14.2.2  相交、干涉检查 438

14.3  小结 438

14.4  本章习题 439

第15章  知识工程简介 440

15.1  知识工程简介 441

15.1.1  参数 441

15.1.2  公式 443

15.1.3  规则 444

15.1.4  检查 446

15.2  基本命令简介 447

15.2.1  规则和检查 447

15.2.2  检查器 451

15.2.3  测量关系 454

15.2.4  行为 454

15.2.5  参数 457

15.2.6  参数集 458

15.2.7  关系集 458

15.3  使用案例 459

15.3.1  数据准备 459

15.3.2  实例操作 462

15.4  小结 464

15.5  本章习题 464