第4章 零件的三维建模,4.1 概述 4.2 基于草图建立的特征 4.3 修饰特征 4.4 特征变换 4.5 形体与曲面有关的操作 4.6 形体的逻辑运算 4.7 添加材质 4.8 三维建模实例,第三章介绍了在草图设计设计模块创建轮廓线的方法，本章介绍如何利 用草图设计设计模块创建的轮廓线创建三维的特征以及进一步利用特征构 造零件模型 4.1 概述 1. 实体造型的两种模式 第一种模式是以立方体，圆柱体，球体，锥体和环状体等为基本体素， 通过交、并、差等集合运算，生成更为复杂形体 第二种模式是以草图为基础,建立基本的特征,以修饰特征方式创建形体 两种模式生成的形体都具有完整的几何信息,是真实而唯一的三维实体 CATIA的零件设计模块侧重第二种模式该模块利用草图拉伸、旋转、 扫描等操作创建三维模型，通过倒角、抽壳等修饰操作生成复杂的三维实 体的模型该模块结合了以特征为基础的实体设计和实体间的布尔操作， 建模效率高，易于修改和参数化2. 进入零件设计模块的几种途径 （1）选择菜单开始机械设计零件设计，即可进入零件设 计模块 （2）选择菜单文件新建，弹出图4-1所示的新建对话框选 择Part，即可进入零件设计模块。
（3）单击图4-2所示的工作台工具栏的图标 ，即可进入零 件设计模块图4-1建立新文件对话框,图4-2 工作台工具栏,4.2 基于草图建立特征 有关创建特征的菜单如图4-3所示，工具栏如图4-4所示图4-3 创建特征的菜单,图4-4 创建特征的工具栏,4.2.1 拉伸 拉伸（凸台）是将一个闭合的平面曲线沿着一个或相反的两 个方向扫描成实体例如，在草图设计模块绘制了图4-5(a)所示 的闭合的平面曲线单击图标，弹出图4-5(b)所示的凸台定义 对话框输入长度，即可得到该形体a) (b) 图4-5拉伸形体及其对话框,该对话框已经满足了一般使用要求若单击更多按钮，则对 话框扩展为图4-6(a)所示的样式若单击扩展后的对话框的更少 按钮，则对话框收缩为图4-5(b)所示的样式更多或更少按钮 的功能同样适用于其他的对话框a) (b) 图4-6向相反的两个方向拉伸得到的形体,该对话框的各项含义如下： （1）第一限制栏 确定第一拉伸界限，有尺寸、直到下一个、直到最后、直到平 面和直到曲面5种类型详细的解释请参照图４-11有关孔深的 选项。
若光标停留在拉伸操作模型中的绿色限制1或限制2上时，出 现绿色箭头，按住左键拖动鼠标，也可以改变界限 （2）第二限制栏 确定第二拉伸界限，它和第一限制的方向相反，其操作相 同例如输入长度10，得到图4-6(b)所示的形体 （3）轮廓/曲面栏 选择轮廓线，即选择在草图设计模块绘制的图形轮廓线是 由直线或曲线组成的闭合的、不能有缺口的、不能探出多余的 线头的、不能自相交的平面图形若单击该栏的图标 ，则进入创建该图形时的工作环境，可 以修改该图形单击图标 ，返回到零件设计模块继续进行零 件设计该图标的含义与功能同样适用于本章其他对话框 一个草图可绘制多个独立的轮廓线轮廓线之内还可以包含 一些轮廓线，但不能相交，如图4-7所示图4-7将多条轮廓线拉伸为实体,（4）“厚”复选框 若选中该复选框，则需要在薄凸台栏输入厚度1和厚度2，这 样将以轮廓曲线为基准，形成向两侧偏移的薄壁类形体，如图 4-8所示该复选框的含义与功能同样适用于本章其他对话框图4-8薄壁类形体,（5）镜像范围复选框 若选中该复选框，则第二限制等于第一限制，得到 以草图平面为对称平面的形体 （6）反转方向按钮 单击该按钮，反转改变拉伸方向。
单击拉伸方向的 箭头，也可以改变拉伸方向该按纽的含义与功能同 样适用于本章其他对话框 （7）轮廓线的法线复选框 若选中该复选框，拉伸方向与草图平面垂直，若关 闭该复选框，需要指定拉伸方向4.2.2 挖槽 挖槽（凹槽） 是从已有形体上挖掉（Pocket）草图经拉 伸而形成的一块形体，可以认为挖槽是拉伸的相反的结果，如 图4-9所示其对话框与拉伸对话框的各项内容相同，其操作参 见拉伸 4.2.3 打孔 打孔就是在实体上钻孔，可以创建盲孔、通孔、埋头孔、沉 孔或螺纹孔单击图标 ，选择要打孔的表面，弹出所示 图4-10所示孔定义对话框该对话框有延伸等三个选项卡图4-9挖槽,1. 延伸选项卡 确定孔的直径和边界，如图4-10所示 （1）下拉列表：用于确定孔的深度若选择盲孔，此时深度为可用状态， 在深度框输入孔的深度；若选择直到下一个、直到上一个（应为最后一个 Up to Last）、直到平面和直到曲面，其含义如图4-11所示图4-10孔定义对话框,图4-11有关孔深的选项 （ 2）直径框：输入孔的直径 （3）深度框：选择盲孔时输入孔的深度； （3）曲面的法线复选框：若选中该复选框，孔的轴线与所选平面垂直， 若关闭该复选框，需指定孔的轴线方向。
（4）反转按纽：单击该按纽，钻孔改变为相反的方向 （5）定位草图栏：默认的孔与所选平面上的圆同心，单击图标 ，进 入草图设计模块，可以重新确定孔的中心位置 （6）底部栏：确定孔的底部形状，有平底和V形底两种选择若选择V 形底，则需要输入锥孔的角度，例如输入120°盲孔 直到下一个 直到最后 直到平面 直到曲面,2. 类型选项卡 确定孔的类型及主孔以外细部结构的一些参数，如图4-12所示 3. 螺纹定义选项卡 确定钻孔的直径、深度和螺纹的大径、 深度等参数，如图4-13所示 图4-12 类型选项卡 图4-13螺纹定义选项卡,,,,,,,,,,,4.2.4 旋转体 旋转体的功能是将一条轮廓线绕一条轴线旋转一定角 度而形成的形体,轮廓线不能自相交或与轴线相交如果 轮廓线是开放的,其首、尾两点必须在轴线或轴线的延长 线上 例如,在草图设计模块绘制了图4-14 所示的轮廓线和轴线单击图标 , 返回到零件设计模块单击图标 , 弹出图4-15所示的旋转体定义的对话 框图4-14创建旋转体的轮廓线和轴线,图４-15 旋转对话框及旋转形成的形体,该对话框各项含义如下： （1）限制栏 输入旋转的起始角度和终止角度，例如0°和120°。
（2）厚轮廓复选框 其功能相当于拉伸的薄凸台栏 （3）轴线栏 选择的旋转轴线轴线不能是普通的直线，必须是单击图标 绘制的单击反转方向按纽，将反转旋转方向 其余选项参见拉伸4.2.5 旋转槽 图标 的功能是从现有实体中去掉所选轮廓线绕轴线旋转一 定角度所形成的形体，可以认为旋转槽是旋转体的相反的结 果，如图4-16所示其对话框的内容与操作同旋转体图4-16 旋转槽及其对话框,4.2.6 肋 肋的功能是将指定的闭合的轮廓线，沿指定的中心曲线扫描 而生成形体如果中心曲线是三维曲线, 那么它必须切线连续，如果中心曲线是 平面曲线，则无需切线连续，如果中心 曲线是闭合三维曲线，那么轮廓线必须 是闭合的 单击图标 ，弹出图4-17所示肋定 义的对话框图4-17肋定义的对话框,该对话框轮廓控制栏有以下三种选择： （1）保持角度：轮廓线所在平面和中心线切线方向的夹角保 持不变，如图4-18（a）所示 （2）拉出方向：轮廓线方向始终保持与指定的方向不变选 择一条直线，即可确定指定拉出的方向，如图4-18（b）所示 （3）参考曲面：轮廓线平面的法线方向始终和指定的参考曲 面的夹角保持不变选择一个表面即可，如图4-18（c）所示。
a） （b） （c） 图4-18 控制扫描过程中轮廓线的方向,4.2.7 开槽 图标 的功能是生成狭槽是从已有形体去掉所选 轮廓线沿中心曲线经扫描得到的形体，可以认为开槽 是肋的相反的功能，其对话框的内容和操作与肋相 同，如图4-19所示图4-19 开槽,4.2.8 加强筋 加强筋是在已有形体的基础上生成的它的截面是通过指 定的轮廓线和已有的形体的表面确定的单击图标 ，弹出 图4-20所示定义加强筋的对话框选择图4-20所示的轮廓线， 输入筋板的厚度即可a) (b) 图4-20 加强筋及其对话框,该对话框的补充说明如下： （1）方式栏 有从侧边和从顶部两种方式以图4-21为例，若选择从侧 边，则筋的深度方向相当于侧视，如图4-21(b)所示；若选择 从顶部，则筋的深度方向相当于俯视，如图4-21(c)所示a) (b) (c) 图4-21 加强筋的生成方式,若轮廓线是闭合的，则只能选择从顶部方式，如图4-22所 示轮廓线可以是开放的，但其延长线必须与形体相交，如图 4-20(b)所示。
若选择中性纤维复选框,则厚度1对称于轮廓线，如图4-20(b) 所示；若关闭中性纤维复选框，厚度1在轮廓线的一侧单击 反转方向按纽，可将厚度调至轮廓线的另一侧图4-22闭合的轮廓线生成的加强筋,4.2.9 多截面实体 多截面体实体也称作放样，是通过一组互不交叉的截面曲线 和一条指定的或自动确定的脊线渐变扫描得到的形体 单击图标 弹出图4-23(a)所示的多截面实体定义对话框a) (b) 图4-23 多截面实体定义对话框和待选的轮廓线,按照前后的顺序选择图4-23(b)所示的图形,在这些曲 线上自动标注了截面和闭合点的名称,如图4-24(a)所 示单击确定按纽,得到图4-24(b)所示的多截面实体a) (b) 图4-24创建多截面实体,该对话框上部的列表框按选择顺序记录了一组截面曲线下部有引导线、脊线、耦合和重新限定四个选项卡 （1）引导线 引导线的作用是产生形体的边线，例如选择图4-25(a)所示的引导线，结果如图4-25(b)所示a) (b) 图4-25在引导线控制下生成的多截面体实体,（2）脊线选项卡 脊线的作用是控制实体的伸展方向，默认的脊线是 自动计算的。
例如选择图4-26(a)所示的脊线，结果如 图4-26(b)所示a) (b) 图4-26在脊线控制下生成的多截面体实体,（3）耦合选项卡 控制截面曲线的偶合，有以下四种情况： ●比率：截面通过曲线坐标偶合 ●相切：截面通过曲线的切线不连续点偶合，如果各个截面 的切线不连续点的数量不等，则截面不能偶合，必须通过手工 修改不连续点使之相同，才能偶合 ●相切然后曲率：截面通过曲线的曲率不连续点偶合，如果 各个截面的曲率不连续点的数量不等，则截面不能偶合，必须 通过手工修改不连续点使之相同，才能偶合 ●顶点：截面通过曲线的顶点偶合，如果各个截面的顶点的数 量不等，则截面不能偶合，必须通过手工修改顶点使之相同， 才能偶合 截面线上的箭头表示截面线的方向,必须一致；各个截面线上 的闭合点所在位置必须一致，否则放样结果会产生扭曲4）重新限定选项卡 控制放样的起始界限若该选项卡的复选框为选中状态，则 放。