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| 編輯推薦： |
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| 內容簡介： |
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| 關於作者： |
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作者长期从事CAD的专业设计和教学工作，数年来承接了大量的项目，具有丰富的实践经验。
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| 目錄：
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目 录
第1教学日.... 1
第1课 设计师职业知识机械设计过程... 2
第2课 CATIA基础... 3
1.2.1 CATIA发展历程... 3
1.2.2 CATIA功能概览... 4
1.2.3 CATIA V5-6 R2014的新增功能... 8
第3课 CATIA V5-6 R2014操作界面... 9
1.3.1 菜单栏... 10
1.3.2 工具栏... 15
1.3.3 命令提示栏... 16
1.3.4 特征树... 17
第4课 软件基本操作... 19
1.4.1 文件操作... 19
1.4.2 鼠标和坐标系操作... 23
1.4.3 视图和窗口操作... 26
课后练习... 32
第5课 工作环境设置... 41
第6课 定制软件界面... 62
1.6.1 定制菜单... 62
1.6.2 定制工具栏... 65
1.6.3 定制选项... 67
课后练习... 68
阶段进阶练习... 72
第2教学日.... 75
第1课 设计师职业知识机械模型设计
基础... 76
2.1.1 机械、机器、机构及其组成... 76
2.1.2 机械零件设计的基础知识... 77
2.1.3 机械零件的结构工艺性及标准化... 79
第2课 基础草图绘制... 80
2.2.1 草图绘制工具... 80
2.2.2 草图绘制方法... 82
2.2.3 草图约束... 101
2.2.4 草图修饰... 107
课后练习... 119
第3课 拉伸性质特征... 122
2.3.1 创建拉伸凸台... 122
2.3.2 创建拉伸凹槽... 127
课后练习... 130
第4课 旋转性质特征... 134
2.4.1 创建旋转体... 134
2.4.2 创建旋转槽... 136
课后练习... 137
第5课 其他特征形式... 141
2.5.1 创建孔特征... 141
2.5.2 创建扫掠肋... 145
2.5.3 创建实体混合... 147
课后练习... 149
阶段进阶练习... 155
第3教学日.... 157
第1课 设计师职业知识机构的组成
和运动... 158
第2课 创建零件特征... 160
3.2.1 倒圆角... 160
3.2.2 倒角... 167
3.2.3 拔模... 168
3.2.4 抽壳... 173
课后练习... 174
第3课 创建参考元素... 181
3.3.1 创建参考点... 182
3.3.2 创建参考线... 186
3.3.3 创建参考面... 191
课后练习... 196
第4课 零件变换特征... 204
3.4.1 平移... 204
3.4.2 镜像... 207
3.4.3 阵列... 208
3.4.4 缩放... 212
课后练习... 213
第5课 特征布尔运算... 222
3.5.1 装配组件... 222
3.5.2 逻辑运算... 223
3.5.3 联合修剪... 225
3.5.4 移除实体... 226
阶段进阶练习... 227
第4教学日.... 229
第1课 设计师职业知识功能原理设计... 230
第2课 创成式曲面基础... 231
第3课 线框特征... 233
4.3.1 创建点和线... 233
4.3.2 创建投影、偏置和二次曲线... 236
4.3.3 创建曲线... 244
课后练习... 251
第4课 曲面特征... 258
4.4.1 创建拉伸曲面... 258
4.4.2 创建偏移曲面... 261
4.4.3 创建扫掠曲面... 264
4.4.4 创建其他曲面... 267
课后练习... 273
第5课 编辑曲面... 278
4.5.1 曲面编辑... 278
4.5.2 曲面变换... 285
课后练习... 295
阶段进阶练习... 302
第5教学日.... 303
第1课 设计师职业知识机械约束分析... 304
第2课 自由曲面... 306
5.2.1 自由曲面设计模块和工具栏... 306
5.2.2 创建自由曲面... 307
5.2.3 编辑自由曲面... 315
课后练习... 320
第3课 数字曲面... 333
5.3.1 数字曲面设计模块... 333
5.3.2 创建数字曲面... 335
5.3.3 编辑数字曲面... 338
课后练习... 342
阶段进阶练习... 359
第6教学日.... 361
第1课 设计师职业知识装配基础... 362
第2课 装配零部件管理... 364
6.2.1 创建新零部件... 364
6.2.2 加载零部件... 366
课后练习... 367
第3课 装配约束... 384
6.3.1 约束工具... 384
6.3.2 使用约束工具... 385
课后练习... 392
第4课 装配分析... 412
6.4.1 材料清单... 412
6.4.2 更新... 415
6.4.3 约束和自由度分析... 416
课后练习... 417
阶段进阶练习... 423
第7教学日.... 425
第1课 设计师职业知识工程图基础... 426
第2课 工程图设计... 428
7.2.1 基本设置... 429
7.2.2 创建投影视图... 431
7.2.3 创建截面视图... 435
7.2.4 创建局部视图... 437
7.2.5 创建断开和向导视图... 440
课后练习... 444
第3课 尺寸标注... 456
7.3.1 创建尺寸标注... 456
7.3.2 尺寸编辑... 465
7.3.3 文字注解和特殊标注... 467
课后练习... 472
第4课 生成装饰特征... 476
7.4.1 生成中心线... 476
7.4.2 创建填充和箭头... 478
课后练习... 480
第5课 打印工程图... 491
阶段进阶练习... 493
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| 內容試閱：
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第2教学日
本教学日主要讲述草图绘制方法、草图约束方法和草图修饰方法，之后介绍如何运用相关命令来创建实体零件，在制作模型实体时将涉及一些曲面、曲线组成的草图，这里重点以轮廓线草图为主要学习对象。本教学日中要学习创建的零件特征包括凸台、凹槽、旋转体、旋转槽、孔、肋和实体混合。
第1课 1课时 设计师职业知识机械模型设计基础
为了满足生产和生活的需要，人们设计和制造了各种各样的机械设备，如机床、汽车、起重机、电动机、洗衣机、机器人、航天器等。在现代生产和日常生活中，机械已成为代替或减轻人类劳动、提高劳动生产率和产品质量的主要手段。机械的发展程度是衡量一个国家工业水平的重要标志之一。第1课主要介绍机械、机器、机构、零件等基本概念，以及机械、机器和机构的组成，说明机械模型设计的研究内容、性质与任务。
2.1.1 机械、机器、机构及其组成
1. 现代机械及其组成
现代机械是传统机械技术与不断涌现的相关新技术的集成，是以计算机技术协调控制的，用于完成包括机械力、运动和能量流传递任务的，由光、机、电、液压等部件组成的装置与系统。
现代机械主要由以下系统或部分组成。
1 驱动系统。
2 传动系统。
3 执行系统。
4 控制和信息处理系统。
2. 机器
机器是能实现确定的机械运动，又能做有用的机械功或实现能量、物料、信息的传递与变换的装置。它是根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组合体，如缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用机器、起重机等。机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但具有相同的基本特征。
1 机器的共有特征
1 人造的实物组合体。
2 各部分有确定的相对运动。
3 代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的转换。
2 机器的分类
1 动力机器：实现能量转换如内燃机、蒸汽机、电动机。
2 工作机器：完成有用功如机床等，种类繁多。
3 信息机器：完成信息的传递与变换如复印机、传真机等。
3 机器的组成
1 原动部分：工作机动力的来源，最常见的是电动机和内燃机。
2 工作部分：完成预定的动作，位于传动路线的终点。
3 传动部分：连接原动部分和工作部分的中间部分。
4 控制部分：保证机器的启动、停止和正常协调动作。
3. 机构
从结构上来看，机器的传动部分和执行部分都是由各种机构组成的。一部机器可以包含一个或若干个机构。任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组合而成的。
机构是只能实现运动和力的传递与变换的装置，如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。
机构可分为通用机构和专用机构。通用机构用途广泛，如齿轮机构、连杆机构等。专用机构只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构。
机构是由一些相对独立运动的单元体组成的，这些单元体称为构件。从制造的观点来看，构件由许多独立加工的单元体组成，这些单元体称为零件。一个构件是由一个零件或几个零件组成的刚性结构。机器与机构在结构和运动方面并无区别仅作用不同，故统称为机械。
2.1.2 机械零件设计的基础知识
1. 机械设计的基本要求
机械设计应满足的基本要求如下。
1 功能要求。
2 可靠性与安全性要求。
3 经济性要求。
4 社会性要求。
5 其他特殊要求。
要求机械设计在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在预定使用期限内安全可靠、操作方便、维修简单和造型美观等。
2. 机械设计的一般设计程序
1 产品规划。
2 概念设计。
3 构形设计。
4 编制技术文件。
5 技术审定和产品鉴定。
3. 机械零件的主要失效形式和工作能力
机械零件丧失工作能力或达不到设计要求性能称为失效。零件的失效形式如下。
1 断裂。
2 过大的弹性变形或塑性变形。
3 工作表面损伤失效腐蚀、磨损和接触疲劳。
4 发生强烈的振动。
5 连接的松弛、摩擦传动的打滑等。
零件失效并不简单地等同于零件的破坏。机械零件虽然有多种可能的失效形式，但归纳起来最主要的失效原因为强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、温度等。对于各种不同的失效形式，也各有相应的工作能力判定条件。
强度条件：计算应力小于许用应力。
刚度条件：变形量小于许用变形量。
防止失效的判定条件是：计算量小于许用量，称为工作能力计算准则。
机械零件的工作能力是指在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度。通常此限度是对载荷而言的，习惯上又称为承载能力。
下面介绍几个基本概念。
1 名义载荷：在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。
2 名义应力：按名义载荷计算所得的应力。
3 工作载荷：在某种工作条件下零件实际承受的载荷。
4 载荷系数K：考虑各种附加载荷因素的影响后得到的系数。
5 计算载荷：载荷系数与名义载荷的乘积。
6 计算应力：按计算载荷计算所得的应力。
按应力随时间变化的特性不同，应力分为静应力和变应力两大类。静应力下，零件的失效形式是断裂或塑性变形。变应力下，零件的失效形式是疲劳断裂。疲劳断裂具有以下特征：①疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚至比屈服极限低；②不管脆性材料或塑性材料，疲劳断口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂；③疲劳断裂是微观损伤积累到一定程度的结果。疲劳断裂的初期现象是在零件表面或表层形成微裂纹，这种微裂纹随着应力循环次数的增加而逐渐扩展，直至余下的未断裂的截面积不足以承受外载荷时，就突然断裂。疲劳断裂不同于一般静力断裂，它是损伤到一定程度后，即裂纹扩展到一定程度后，才发生的突然断裂。所以疲劳断裂是与应力循环次数即使用期限或寿命有关的断裂。
4. 机械零件的一般设计步骤
1 确定零件的计算简图。
2 根据机器的工作要求和简化的计算方案确定作用在零件上的载荷。
3 根据零件工作情况的分析，选择合适的材料。
4 分析零件的可能失效形式，选定相应的设计准则进行有关计算，确定零件的形状和主要尺寸。应当注意，零件尺寸的计算值一般并不是最终的采用值，设计者还要根据制造零件的工艺要求和标准、规格加以调整。
5 绘制零件工作图，制定技术要求，编写计算说明书及有关技术文件。
5. 机械零件的材料及其选择
机械制造中最常用的材料是钢和铸铁，其次是有色金属合金，还有非金属材料，如塑料、橡胶等。
1 铁碳合金。
铸铁：含碳量2%，如灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。特点：良好的液态流动性，可铸造成形状复杂的零件；较好的减震性、耐磨性、切削性指灰铸铁；成本低廉。应用：应用范围广，其中灰铸铁最广，球墨铸铁次之。
钢：含碳量2%，如结构钢、工具钢、特殊钢不锈钢、耐热钢、耐酸钢等、碳素结构钢、合金结构钢、铸钢等。特点：与铸铁相比，钢具有高的强度、韧性和塑性；可用热处理方法改善其力学性能和加工性能；价格便宜且供应充分。零件毛坯获取方法：锻造、冲压、焊接、铸造等。应用：应用范围极其广泛。选用原则：优选碳素钢，其次是硅、锰、硼、钒类合金钢。
2 铜合金。分类：青铜，包括含锡青铜和不含锡青铜；黄铜，即铜锌合金，并含有少量的锰、铝、镍；轴承合金巴氏合金。特点：具有良好的塑性和液态流动性，青铜合金还具有良好的减磨性和抗腐蚀性。零件毛坯获取方法：碾压、铸造。应用：应用范围广泛。
3 橡胶。橡胶富有弹性，能吸收较多的冲击能量，常用作联轴器或减震器的弹性元件、带传动的胶带等。硬橡胶可用于制造用水润滑的轴承衬。
4 塑料。塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件，而且各种不同塑料具有不同的特点，如耐蚀性、绝热性、绝缘性、减磨性、摩擦系数大等，所以近年来在机械制造中其应用日益广泛。
5 其他非金属材料：皮革、木材、纸板、棉、丝等。
适用于制作机械零件的材料种类非常之多，在设计机械零件时，如何从各种各样的材料中选择出合适的材料，是一项受多方面因素制约的复杂的工作。设计者应根据零件的用途、工作条件和材料的物理、化学、机械和工艺性能以及经济因素等进行全面考虑。
6. 摩擦、磨损与润滑
摩擦学是研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。其中，摩擦是指相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象，磨损是指由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移，润滑是指减轻摩擦和磨损所应采取的措施。世界上使用的能源大约有13～12消耗于摩擦。机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的。
随着科学技术的发展，摩擦学的理论和应用必将由宏观进入微观，由静态进入动态，由定性进入定量，成为系统综合研究的领域。
润滑是减小摩擦、降低或避免磨损的最有效的技术方法。
润滑剂可分为气体、液体、半固体和固体4种基本类型。
1 润滑油。衡量润滑油的主要指标有：黏度动力黏度和运动黏度、黏度指数、闪点和倾点等。
2 润滑脂。衡量润滑脂的指标是锥入度和滴度。
2.1.3 机械零件的结构工艺性及标准化
1. 工艺性
零件设计要求包括使用要求和制造要求。使用要求即零件要具备所要求的工作能力；制造要求即零件的制造工艺要可行，成本低。零件工艺性良好的标志：在具体的生产条件下，零件要便于加工而加工费用又很低。
工艺性的基本要求如下。
1 毛坯选择要合理。制备方法：选用型材、铸造、锻造、冲压和焊接等。毛坯选择与生产批量、材料性能和加工可能性有关。单件或小批量生产时，选用棒料、板材、型材或焊件；大批量生产时，往往选用铸造、锻造、冲压等方法。
2 结构简单合理。最好采用平面、柱面、螺旋面等简单表面及其组合，尽量减少加工面数和加工面积，尽量增加相同形状、相同元素直径、圆角半径、配合、 螺纹、键、齿轮模数等的数量，尽量采用标准件。
3 合理的制造精度和表面粗糙度。零件的加工成本随精度和表面粗糙度的提高而急剧增加。绝不能盲目追求高精度，应在满足使用要求的前提下，尽量采用较低的精度和表面质量。
4 尽量减小零件的加工量。毛坯形状和尺寸应尽量接近零件本身的形状和尺寸。力求减少或无切削加工，节约材料，降低成本。尽量采用精密铸造、精密锻造、冷轧、冷挤压、粉末。
2. 标准化
标准化是指在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重复事务和概念，通过制定、发布和实施标准，来获得最佳秩序和效益。
标准化的内容如下。
1 产品品种规格的系列化。将同一类产品的主要参数、形式、尺寸、基本结构等依次分档，制成系列化产品，以较少的规格品种满足用户的广泛要求。
2 零部件的通用化。将用途、结构相近的零部件如轴承、螺栓等，经过统一后实现互换。
3 产品质量标准化。要保证产品质量的合格和稳定，就必须做好设计、加工工艺、装配检验、包装储运等环节的标准化。
标准化是组织社会化大生产的重要手段，是实施科学管理的基础，也是对产品设计的基本要求之一。通过标准化的实施，可以获得最佳的社会经济成效。
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