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1、CATIA零部件装配设计,装配设计是机械产品不可缺少的一部分，它能够很好地制定产品的结构和特征，方便工程人员对产品的认知，而这也是电子样机的基础。Catia V5装配设计模块可以很方便的定义机械装配之间的约束关系，实现零件的自动定位，并检查装配之间的一致性，它可以帮助设计师自上而下或自下而上的定义、管理多层次的大型装配结构，使零件的设计在单独环境和装配环境中实现。,1.1 装配设计模块的简介,装配设计模块是机械设计的一个重要模块。绝大数的机械设计中包括诸多零件、部件，都需要通过装配才能形成一个整体，达到设计目的。选择【开始】|【机械设计】|【装配件设计】命令，在系统弹出零部件号对话框中键入零部
2、件号，单击【确定】按钮，进入装配件设计平台。装配件设计平台中包含约束、移动、约束创建、产品结构工具、装配件特征和空间分析6个常用工具栏。,1.2 装配零部件管理,装配设计平台的操作对象主要是已经设计完成的各种零部件，因此管理功能的【产品结构工具】工具栏是设计平台的核心工具栏。该工具栏包括【组件】工具、【产品】工具、【零部件】工具、【现有组件】工具、【具有定位的现有组件】工具、【替换组件】工具、【图形树重新排序】工具、【生成编号方式】工具、【选择性载入】工具、【管理表达】工具和【快速多实例化】工具。,1.2.1 创建新零部件,在装配设计平台中可以创建3中零部件，分别是组件、产品和零部件：（1）【
3、组件】工具，是在指定的产品下创建新组件的工具，该组件名称不存盘，选择结构树中的Product1，单击该工具按钮，一个组件Product2创建完成。（2）【产品】工具，是在指定的产品下创建新的产品的工具，选择结构树中的Product1，单击该工具按钮，一个组件Product3创建完成。（3）【零部件】工具，是在指定的产品或组件下创建新的零部件的工具，选择结构树中的Product1，单击该工具按钮，一个零件Part1创建完成。,1.2.2 加载已经存在的零部件,【现有组件】工具和【具有定位的现有组件】工具用于加载已经存在的各种零部件。单击【现有组件】工具按钮，并在结构树中指定加载到的目标组件后，系
4、统弹出文件选择对话框，如图所示，选择零部件，该零部件就加载到指定的组件下。,1.2.3 替换零部件,【替换组件】工具，是用新加载的零部件替换当前装配设计平台中的零部件的工具。单击该工具按钮，选择需要被替换的零部件，系统弹出文件选择对话框，选择替换零部件，系统弹出对替换影响对话框，如图所示，该对话框的列表框中列出了执行该操作后将受到影响的元素，单击【确定】按钮完成替换操作。,1.2.4 结构树排序,【图形树重新排序】工具，是用于调整结构树上选中产品的子产品的顺序的工具。单击该工具按钮，在结构树上选择重新排序的组件或产品标签，系统弹出图形树重排序对话框。单击【上移选定产品】工具按钮，将选定的零部件
5、向上移动。单击【下移选定产品】工具按钮，将选定的零部件向下移动。单击【移动选定产品】工具按钮，交换两个选定零部件之间的位置。,1.2.5 零部件编号,【生成编号方式】工具，是用于对零部件进行编号的工具，该编号可应用到工程图中的零部件清单。单击该工具按钮，选择要编号的零部件，系统弹出生成编号方式对话框。【整数】（Integer）和【字母】（Letters）单选框分别表示以整数或字母的方式生成编号。当所选择的零部件已有编号时，【现有编号】（Existing nembers）选项组可用，【保持】（Keep）单选框表示保持原编号不变，【替换】（Replace）单选框表示采用新的编号。,1.2.6 产品
6、载入管理,【选择性载入】工具，是用于设置载入产品的子产品的载入范围的工具。单击该工具按钮，系统弹出产品载入管理对话框，如图所示，在【打开深度】（Open depth）下拉列表框选择载入子产品的范围。,1.2.7 零部件管理,【管理表达】工具，是用于管理组件基本属性的工具。单击该工具按钮，选择任意零部件，系统弹出管理表达对话框，如图所示。该对话框显示选择的零部件的名称、路径和类型等。通过该对话框可以对选择的零部件进行关联、除去、替换、重命名和激活等操作。,1.2.8 复制零部件,【快速多实例化】工具，是用于对加载的零部件按照一定的方式进行复制装配的工具，常用于一个产品存在多个相同零部件时。单击【
7、快速多实例化】工具按钮右下黑色三角，展开【多实例化】工具栏，该工具栏包括【快速多实例化】工具和【定义多实例化】工具。1、快速多实例化2、定义多实例化,1.3 装配约束,约束是装配设计的一个关键因素，零部件之间除了位置关系，还要考虑相互约束关系，才能完成装配。装配设计平台中提供了【约束创建】和【约束】2个工具栏，两个工具栏包含【约束创建】工具、【相合约束】工具、【接触约束】工具、【偏移约束】工具、【角度约束】工具、【固定组件】工具、【固联】工具、【快速约束】工具、【灵活/固定子装配件】工具、【更改约束】工具和【再使用模式】工具等约束工具。,1.3.1 创建约束方式,单击【约束创建方式】工具右下黑
8、色三角，展开【约束创建方式】工具栏，如图6.22所示，该工具栏包含【缺省方式、【链方式】、【堆栈方式】3种连续创建约束的方法。1、缺省方式2、链方式3、堆栈方式,1.3.2 相合约束（Coincidence Constraint）,【相合约束】工具，是用于对齐零件的约束工具，根据选择的几何元素，可以获得同心、同轴或共面约束。当两个几何元素的最小距离小于10-3mm时，系统认为它是是相合。下面列出可用于相合约束的几何元素。图约束属性对话框,1.3.3 接触约束（Contact Constraint）,【接触约束】工具，是在平面或曲面之间创建接触的约束工具，它们的公共区域可能是平面（面接触）、线（
9、线接触）、点（点接触）和圆（圆环接触）。,1.3.4 偏移约束（Offset Constraint）,【偏移约束】工具，是用于设定两个元素之间距离的约束工具。可以用于创建偏移约束的元素如表6.3所示。YES表示可以创建约束下面以如图6.33所示图形创建偏移约束为例，讲解【偏移约束】工具的使用方法，具体操作步骤如下所示：（1）单击【约束】工具栏上的【偏移约束】工具按钮，选择螺柱端面和螺母端面，系统弹出约束属性对话框。（2）在偏移微调框键入-10mm，单击【确定】按钮，偏移约束创建完成。,1.3.5 角度约束,【角度约束】工具，是对两个元素之间保证一定角度的约束工具，线和面都可以作为被选择的几何元
10、素。下面以如图6.36所示图形为例，讲解【角度约束】工具的使用方法，具体操作步骤如下所示：（1）单击【约束】工具栏上的【角度约束】工具按钮，选择如图6.37所示两个平面，系统弹出约束属性定义对话框。（2）在角度微调框键入60度，单击【确定】按钮，角度约束创建完成。,1.3.6 固定约束（Fix）,【固定组件】工具，是用于装配更新时防止该部件从它的上一级装配中移动或离开的约束工具。固定部件的约束有两种类型。（1）在一个固定约束中，要依靠装配体的几何原点来固定它的位置，就需要设置一个绝对位置，这个操作只需在约束定义对话框中选中【在空间中固定】复选框，就可以设置绝对坐标了。（2）在一个固定约束中，要
11、依靠它固定的位置固定装配体，就需要设置一个相对位置，这个操作需要在约束定义对话框中取消【在空间中固定】复选框。该工具的操作步骤如下所示：（1）单击【约束】工具栏上的【固定组件】工具按钮，选择需要的几何元素；（2）双击结构树中的固定组件图标，系统才会弹出约束定义对话框，在对话框中进行设置固定约束类型。,1.3.7 固联约束,【固联】工具，是将所选取的活动的若干零部件按照现有相对位置固定在一起的约束工具，移动其中任意一个零部件，整组部件都将随之移动。该工具栏的操作步骤如下所示：（1）单击【约束】工具栏上的【固联】工具按钮，系统弹出固联对话框，如图6.41所示；（2）选择要固联的零部件，零部件就添加
12、到列表框中，要从列表中移除部件，只需单击它。（3）单击【确定】按钮，完成固联约束。,1.3.8 快速约束,【快速约束】工具，是按照快速约束列表中的约束优先顺序，系统自动对选择的零部件对象创建约束的工具。选择菜单栏中的【工具】|【选项】|【机械设计】|【装配件设计】|【约束】选项卡可以对快速约束进行设计，如图所示。,1.3.9 更改约束,【更改约束】工具，是将已生成的约束根据需要更改成其它约束的工具。该工具的操作步骤如下所示：（1）单击【约束】工具栏上的【更改约束】工具按钮，在结构树上单击需要更改的约束，系统弹出可能的约束对话框。（2）在对话框中选择更改成的约束，单击【确定】按钮，更改约束完成。
13、,1.3.10 阵列约束,【再使用模式】工具，是通过使用零件设计生成的阵列，创建约束阵列的工具。该工具的操作步骤如下所示：（1）在利用阵列生成的零部件上安装一个零件，并设置它们之间的约束关系；（2）单击【约束】工具栏上的【再使用模式】工具按钮，系统弹出在图样上实例化对话框。（3）选择零件设计生成的阵列特征，这样它会添加到图样区域的文本框中；（4）单击要实例化的部件，选择预先约束好的零部件，这样他会添加到文本框中；（5）单击【确定】按钮，完成阵列约束。,1.3.11 刚性/柔性约束,产品中的子产品内的零部件在产品中的固定方式有两种：刚性固定和柔性固定。柔性固定指子产品中的零部件像其它零部件一样利
14、用罗盘或移动按钮进行自由移动。刚性固定指整个子产品只能作为刚性整体移动。两种固定方式的切换是利用【灵活/固定子装配件】工具按钮完成的。使用方法是单击【灵活/固定子装配件】工具按钮，然后在结构树上选择子产品就完成了固定方式之间的切换。,1.4 装配中零部件位置调整,零部件三维装配就是体现零部件的位置关系，因此零部件的位置是装配的关键。【移动】工具栏就是调整零部件位置的工具，该工具栏包含【操纵】、【敏捷移动】、【分解】和碰撞时停止操纵】4个工具。,1.4.1 移动零部件,【操纵】工具，是通过鼠标拖动或旋转等方式移动零部件的工具。单击该工具栏，系统弹出操作参数对话框，如图所示，对话框中各图标的含义如
15、下所述。第一行是控制沿着某坐标轴方向移动；第二行是控制沿着某坐标平面内判断；第三行是控制沿着某坐标轴旋转。遵循约束复选框是几何元素安装约束定义的方向移动。,1.4.2 快速移动零部件,【敏捷移动】工具栏是采用映射的方式对组件进行快速移动。单击【敏捷移动】工具右下黑色三角，展开【敏捷移动】工具栏，该工具栏包含【敏捷移动】和【智能移动】2个工具。1、敏捷移动2、智能移动,1.4.3 生成装配爆炸图,【分解】工具，是对装配在一起的零部件分解的工具，方便了解零部件之间的位置关系，并有利于生成二维图纸。单击该工具按钮，系统弹出爆炸对话框，该对话框的内容如下所述。深度用于设置爆炸的层次。全部层表示将装配产
16、品分解至最底层，第一层表示仅分解到第一层零部件；形式用于设置分解的方式。3D表示将产品在三维空间中分解；2D表示将产品分解后投影到XY平面上；约束表示将产品按照约束条件进行分解，该方式仅在产品中存在共轴或共面时有效；选择用于显示选择的用于分解的产品；固定产品文本框用于选择分解过程中位置固定不变的零部件；转动爆炸滑块条用于观察整个分解过程。,1.4.4 碰撞停止,【碰撞时停止操纵】工具，是在激活该工具时，调整装配件的零部件是，如果遇到碰撞，在碰撞方向上停止操纵的工具。,1.5 装配分析,装配设计完成后需要进行相应的分析，通过分析检验装配效果和零部件设计是否存在缺陷。Catia V5提供了【分析】
17、（Analyze）菜单栏，如图所示，菜单栏中包含了【空间分析】工具栏所有内容。该菜单栏提供了很多装配分析功能。下面具体讲解使用方法。,1.5.1 材料清单,选择【分析】|【材料清单】命令，系统弹出物料清单对话框，如图所示，该对话框有物料清单和清单报告两个选项卡。1、物料清单2、清单报告,1.5.2 更新,选择【分析】|【更新】命令，如果有更新元素，系统弹出更新分析对话框，在分析选项卡内会显示所有需要更新的元素以及相关数据，包括产品中需要更新的产品、需要更新的约束，子产品中需要更新的部件、需要更新的约束以及需要更新的零件外观显示形态等。在更新选项卡内，可以直接选择需要更新的元素，然后单击右侧的更
18、新工具按钮进行更新操作。如果当前所有的元素都是最新的，产品中没有需要更新的元素，系统会弹出更新分析对话框，提示“组件是最新的”。,1.5.3 约束分析,选择【分析】|【约束分析】命令，系统弹出约束分析对话框，如图所示，该对话框包含约束、中断和已停用3个选项卡。在对话框最上下拉列表框选择准备分析的产品，在选项卡内列出当前分析产品的所有约束信息。,1.5.4 自由度分析,自由度分析可以帮助用户分析产品中的剩余自由度。在三维空间中，一个物体有6个自由度，如果6个自由度全被限制，物体就被固定不动了。在装配设计过程中对物体添加了约束，那么自由度就会减少，自由度分析功能就是通过分析剩余的自由度，指导用户进
19、行装配设计。,1.5.5 相关性分析,在装配完成后，可以通过关联关系显示部件之间的约束关系。选择【分析】|【相关性】命令，系统弹出装配依赖关系树对话框，右击对象，弹出右键菜单。在弹出的右键菜单中选择全部展开命令。展开约束关系。注意：在对话框中显示的关系树，可以进行移动、缩放等操作。,1.5.6 机械结构分析,装配完成后，选择【分析】|【机械结构】命令，系统弹出机械结构树对话框，如图所示，可以通过机械结构分析显示产品中部件与约束的详细关系。,1.5.7 干涉分析,干涉分析是装配分析中比较重要的分析功能，利于该命令可以对装配好的产品进行干涉分析。Caia V5提供了碰撞计算和碰撞两个命令。碰撞计算1.碰撞计算 2碰撞,1.6 总结,组件装配是大型工程设计很重要的一步。使用组件装配可以使各个零部件单独设计，然后再装配成一个整体，让设计者更加得心应手。本章按照装配设计的过程，逐渐讲解了加载和创建零部件、约束、移动和分析几个方面的内容。通过本章学习应该具备了初步装配设计的能力。,
