CATIA V5 装配设计

CATIA V5 Training CATIA V5 装配设计 Assembly Design

一、进入装配模块的方法： (1)Start菜单 (2)File-新建Drawing

二、概念介绍 • 零件：零件是最基本的装配单位，是特征树上显示的最后一级独立的几何体文件。 • 组件：组件由零件和(或)其它组件组成。组件可以是几个零件构成的子装配，也可以是由多个零件和(或)次级子装配构建而成。 • 产品：产品是装配设计的最终产物。它由零件和(或)组件构成，是指向零件和(或)组件何保存路径的集合。 • 装配：装配就是对这些几何体的集合进行管理。而不是生成几何体。如果装配的零件发生改变，装配会自动更新。

三、软件环境设定(Customizing Settings) (1)产品结构选项：打开Tools>Option选项后，选择Infrastructure>Product Structure选项。 • 在CATIA V5中有两种显示模式： • 设计模式(Design Mode)：此模式下显示组件的完整几何数据。 • 纯图标模式(Visualization Mode):此模式下工作台只显示几何体的CGR格式影像文件，显示在特征树上就是没有加号的图标。前提是在高速缓存系统中有此组件的CGR文件存在。组件的几何数据需另个引入。在组件甚多、数量很大的情况下采用此模式可以大大加快系统的读取速度。高速缓存系统采用的就是纯图标模式，即轻量化模式。 • Cache Management 选项卡： • Work with the cache systemt选项：选中该复选框，开启高速缓存系统，直接在文本中输入路径 • 或单单击右边的Browse选择存诸路径。进行大型装配设计时，一般应选中此选项。

(2)装配设计选项： 打开Tools>Option选项后，选中Mechanical(机械设计)下的Assembly Design(装配设计)选项。 Paste components 粘帖部件的方式1）： • 选择(Without the assembly constraints)选项：能够粘贴一个或几个子装配，而不带原有的装配约束。 • 选择（With the assembly constraints only after a Copy）选项：仅仅在复制命令之后才可以粘贴一个或几个子装配，并带上原有的装配约束。 • 选择（With the assembly constraints only after a Cut）选项：仅仅在剪切命令之后能够粘贴一个或几个子装配，并带上原有的装配约束。 • 选择(Always with the assembly constraints)选项：能够粘贴一个或几个子装配，并附带原有的装配约束。

Contraints creation 装配约束生成方式： • 选择(Use any geometry)选项：你能够选择任何几何元素约束。 • 选择(Use published geometry of child components only) 选项：你仅能够选择子部件中已经发布的元素。 • 选择(Use published geometry of any level) 选项：你能够选择任何已发布元素，不论它们处于装配的哪个级别。 Quick Contraint 快速装配约束生成方式： • 当使用（Quick Constraint）快速约束命令时，总是按照列表中的顺序找到适合的约束方法。 • 点击图例中的约束方法，可以通过箭头来变化约束顺序。

四、功能介绍 (一)、产品结构(Product Structure) 1、插入新组件(Component) 此命令主要用于在当前产品中插入一个新的组件，即把子装配装入上一级装配中。此处的组件可以是下一级零部件或子装配，在这个组件以下还可以插入其他产品和组件。这个组件的相关数据直接存储在当前产品中，并不单独保存，只对产品提供文件路径。(不能存成单独的*,CATProduct) 2、插入新产品(Product) 利用此命令可以将一个产品部件插入到产品中，在这个产品部件以下还可以插入其他产品和组件。这个产品的相关数据存储在独立的新文件件内。

3、插入新零件(Part) 此命令用于在当前的装配体中插入一个新的零件，这个零件的数据保存在独立的CATPart文件中，作为最小的装配单元，下面不可以插入任何组件或零件。插入新零件时，装配体中如存在几何图形，装显示New Part: Origin Point(新零件：原点)对话框，它建议两个选项来定位零件。 • 单击“是”按钮将零件原点定位到选定点，如定位到其他部件上的选定点。 • 单击“否”按钮将根据父级部件的原点定义新部件的原点。 • 如想要对零件进行编辑，只要双击树特征中的零件，即可进入设计模式。对于零件的修改，会存储到零件相应的文件中，对动态的链接到装配中。

3、插入现有组件(Existing Component) 此命令用于在产品或组件中插入已存在的零、组件。如果插入到装配中的零件、产品、模型或.cgr文件与装配中包含的零件、产品或模型或.cgr文件具有相同的零件编号，则将出现“零件编号冲突(Part Number Conflicts)” 4、插入已有组件并定位(Existing Component with positioning) 此命令可以插入现有组件的同时进行装配定位。对于一些简单零件，这种方法更加简便快速。不过该命令需要调用”智能移动”。

5、替换零部件(Replace Component) 此命令的功能就是用其他部件替换装配件中的部件。选择特征树上要被替换的组件，单击Replace Component命令，将弹出File Selection对话框单击打开按钮后，如果是关联设计，则会出现Impacts On Replace(替换影响)对话框：

6、重新排序特征树(Graph Tree Reordering) 此命令用于将特征树中的各个组件或零件重新排序，以便检查。 7、生成编号(Generate Numbering) 对于产品中的零部件可以利用该命令对之编号，这些号码可以在工程图中生成零件明细表时使用。已编好的号码可以在特性(Properties)或者材料清单(BOM)中找到，二维工程图中的图号也将按这个顺序。

8、选择性加载(Selective Load) 在CATIA中打开一个装有多个组件的装配文件时，往往因为打开过程中将逐个组件加载需要花费大量时间，这种把每个组件的几何数据输入内存的方式同时也增加了系统的负担，在用户计算机配置不是很好的状态下，这种情况会成为影响设计的极大瓶颈。为避免此情况，可以选用此命令。此命令只有在Tools-Option-General的Load reference Document 复选框没有选中时才能使用在此状态设置下，打开一个装配文件，目录树上都呈卸载状态，单击该命令图标弹出Product Load Management 对话框，在目录树上选择要加载的组件，单击对话框中的按钮加载

9、管理表达(Manage Representations) 此命令的功能是对当前装配产品中的组件进行显示的管理与修改、替换。 10、取消/激活节点(Deactivate /Active Node )

11、多重实例化(Multi-Instantiation) (1)定义多实例化(Define Multi Instantiation) 此命令可以在一个直线方向上将需要阵列的组件按用户要求进行阵列，并作为独立的组件插入到当前装配的产品中。 • 在对话框仍打开时，通过Apply(应用) 按扭可多次执行此命令。 (2)快束多实例化(Fast Multi Instantiation) 如果“定义单行阵列”命令中各参数已设置好，并且在Multi Instantiation对话框中选中了 Define As Default复选框，则定义单行阵列中定义的参数可以在快束多实例化(Fast Multi Instantiation)命令中重复使用。

(二)、约束(Constraints) 1、相合约束(Coincidence Constraint ) 相合约束用于对齐元素。对于要装配在一起的两组件，此命令可以定义轴线的相合约束，也可以定义零件结构上的点、线、面、球面的中心之间的相合约束。可用于相合约束的元素：

2、接触约束(Contact Constraint ) 在两个平面曲面之间产生接触约束，它们的公共区域可能是一个平面（面接触），一条线（线接触）或一个点（点接触）。

3、偏移约束(Offset Constraint ) 此命令可以在两个元素之间建立平行且具有一定距离的约束。

4、角度约束(Angle Constraint ) 此命令可以在两个线或面元素之间建立有一定角度的约束。可用于定义角度约束的元素包括直线、平面、圆柱面的轴和圆锥面的轴。 • Perpendicularity（垂直度）：角度值等于90度。 • Parallelism（平行度）：角度值等于0度。在（Orientation）复选框里可以定义两个平面的方向。 • Angle：角度值不超过90度。选择（Angle值）约束，在（Sector，象限）复选框里有四个象限可以标注角度，（Angle）复选框里可以健入一个角度值。 • Planar angle：可以选择一根轴进行角度约束，但是这根轴必须是两个平面的交线。

5、空间固定约束(Fix Component) 空间固定约束分为空间绝对位置固定(根据装配折几何原点进行固定)和空间相对位置的固定(要据其他组件的相对位置对行固定)。这两种方法的切换在于Fix对话框中的Fix in Space复选框。 (1)空间绝对位置固定。选择要固定的部件后，在部件上将出现绿色的锚形图标，产品特征树上出现锚形图标，其左下方的锁形标志表示这是空间绝对位置固定，被固定的部件位置将不可移动。使用罗盘移动部件，部件发生移动，但更新后，固定部件会返回到先前位置。 (2)空间相对位置的固定。在特征树上双击刚才创建的固定约束符号，会弹出如下图示对话框，取消选中对话框左则的Fix in Space复选框，特征树上不再显示锁定符号，表示根据其它部件来定位。使用罗盘移动部件，固定部件发生移动，但更新后，部件保持在新位置，但与其它部件有约束关系的部件移动到固定部件的位置。

6、固联约束(Fix Together) 空间固定约束分为空间绝对位置固定(根据装配折几何原点进行固定)和空间相对位置的固定(要据其他组件的相对位置对行固定)。这两种方法的切换在于Fix对话框中的Fix in Space复选框。 (1)空间绝对位置固定。选择要固定的部件后，在部件上将出现绿色的锚形图标，产品特征树上出现锚形图标，其左下方的锁形标志表示这是空间绝对位置固定，被固定的部件位置将不可移动。使用罗盘移动部件，部件发生移动，但更新后，固定部件会返回到先前位置。 (2)空间相对位置的固定。在特征树上双击刚才创建的固定约束符号，会弹出如下图示对话框，取消选中对话框左则的Fix in Space复选框，特征树上不再显示锁定符号，表示根据其它部件来定位。使用罗盘移动部件，固定部件发生移动，但更新后，部件保持在新位置，但与其它部件有约束关系的部件移动到固定部件的位置。

7、快速约束 (Quick Constraint) 快速约束命令是由ToolsOptionsAssembly Design Constraint的（Quick Constraint）窗口里决定的。可通过上、下箭头按扭调整约束类型的优先顺序。利用快速约束命令可以创建优先级列表中指定的第一个可能的约束。

8、柔性/刚性子装配（Flexible/Rigid Sub-Assemblies）装配时若插入子装配组件，系统会将该部件当作单一的刚性体，对应操作命令时整个子装配的组件会同步运动，使用该命令则可以使系统把产品组件视为柔性件，能够对应组件内部的约束移动。从特征树上可以看到子装配符号上的蓝色齿轮变成紫色，标志此子装配已变成活动件，它与其他组件间的已有约束转换为其下属组件/部件和其他组件的约束，其下属组件/部件可以在符合装配约束的条件下独立运动。(罗盘吸附到组件下后，按Shift键，然后按罗盘坐标轴移动可以看到组件可以独立运动。

9、更改约束 (Change Constraint) 对于已定义好的约束，想改变它的类型，可以使用该命令，而不必删除重做。

10、重用已有阵列 (Reuse Pattern) 在装配中可以重用在实体设计中的矩形、环形、用户自定义等阵列方式，将多处使用的零件以方便、快捷的方式进行装配。一般用于螺栓等标准件。在创建 “重用已有阵列”时，必须确保零件设计中的文件有阵列属性。若选中Keep Link with the pattern复选框，则生成的结果和已有阵列间保持关联，若改变零件中的的阵列，则装配结果也会自动更新。

(三)、设置约束创建模式（Set a Constraint Creation Mode) 使用此工具，可方便、快捷地设置3种可用的连续约束的创建模式：默认模式（Default model) 链式（Chain mode)、堆叠模式（Stack mode)。 • 默认模式　　　：可以任意选择多个几何元素，两个元素为一组创建任意多个约束。双击偏移约束命令，使它处于永久活动状态。 • 链式（Chain mode)　　：允许用户重复使用选择的上一个面，创建多个约束。创建第二约束时，　前一约束的第二个所选面仍处于高亮状态。 • 堆叠模式（Stack mode)　　：允许用户重复使用选择的第一个面（即用于创建第一个约束的面），创建为任意多个约束。

(四)、移动(Move) 在装配中可以利用这些工具对组件位置进行移动，移动的同时此组件的坐标随之更改，保证组件在自身坐标系中的绝对位置不变，在装配系统中相对位置改变。 1、操纵(Manipulation) 利用此功能用户可以使用鼠标徒手移动部件，与平移部件(Translate Component)和旋转部件( Rotate Component)命令相比，它有更少的约束。要操作的元素必须属于活动部件。选中要平移的部件后，施动鼠标，部件将沿X轴移动。选中“With respect to constraints(遵循约束)”复选框，则在移动时与组件上已施加的约束产生联动，组件将元法移出约束限制的范围。

2、捕捉/智能移动(Snap/Smart Move) (1)捕捉(Snap) 利用Snap(捕捉)功能可以将一个组件捕捉到另一个组件的几何元素上，使之对齐。 (2)智能移动(Smart Move) 利用Smart Move(智能移动)命令，可以用单击或拖动的方式将组件移动到相应组件上。选中“Automatic constraint creation(自动创建约束)”复选框，系统将按照约束表中的指定优先级，创建第一可能的约束。

3、分解(Explode) 分解功能的目的是更好地了解如何构建装配。您可将其用于更多的用途：创建场景、打印、将分解视图保留为存档文件或生成工程图。 Depth:可以选择分解的层级。All levels为默认状态，将所选产品炸开到最基本的零件。 First levels则只将所选产品第一层组炸开，如果第一层组中有装配体，也作为单个组件处理，并不炸开。 Type:可以设轩置分解的形态。3D为默认状态，产品均匀地在空间炸开；选择2D时，产品　　　炸开后投射到垂直于XY平面的投射面上；选择Constrained时，按约束分解，此设置　　　只有在产品中有组件且其约束为轴线重合或面重合时才有效，将按约束条件执行分解。分解后的装配体因为各零件间存上约束关系，更新（Ctrl+U)后，会回复到初始装配状态。

4、碰撞时停止操作(Stop manipulate on clash) 　当组件随着操作者的意愿任意移动时，可能已经与其他组件发生干涉。使用该命令时，组件倒在发生干涉时停止移动，而且可以检查装配和拆卸时是否干涉。　　单击该命令图标，保证它处于激活状态，然后使用移动命令或将罗盘拖动到选择移动的组件上，并按Shift键移动组件，当被移动组件即将接触到其他组件产生干涉时，组件将无法移动。如果是通过Manipulation(操纵）命令来移动组件时，则需选中”With respect to constraints” 复选框方能达到 Stop manipulate on clash的目的。

(五)、装配特征(Assembly Features) 1、分割(Split) “装配分割 (Assembly Split)”命令可以迅速有效地分割零件。用户可以在“零件设计、(Part Design)”工作台中分割零件，但使用“装配分割 (Assembly Split)”命令，只需要一次交互，即可更迅速有效地分割零件。

2、装配孔(Hole) 装配分割 (Hole)命令可以创建穿过不同零件的孔。与装配分割　命令相似，使用装配孔命令只需一次交互即可创建一个穿过多个零件的孔。如果需断开生成的孔与装配特征之间的链接，只需要在特征树上点右键使用Isolate（隔离）命令即可。隔离得到的孔具有与Part design中创建的孔相同的属性，并且也可对其进行编辑。无法从装配孔定义中编辑孔的定位草图，因此该图标仍为灰色。如果要编辑孔的定位草图，请双击在已定义装配孔的零件中创建的“定位草图 (Positioning Sketch)”，或者编辑重复使用的孔（已存在的孔）。

3、凹槽(Pocket) 　　通过拉伸轮廓然后移除由拉伸产生的材料，可以创建凹槽。用户可在“零件设计 (Part Design)”模块中为每个零件创建多个凹槽，但在“装配设计 (Assembly Design)”工作台中使用“装配凹槽 (Assembly Pocket)”命令可以更迅速有效地创建凹槽：该命令只需交互一次即可在多个零件上创建凹槽。　　创建凹槽和创建孔的不同点在于创建凹槽之间必须先要创建凹槽的轮廓线。可以使用Sketcher模块会制的轮廓、草图的子元素或在GSD中创建的平面几何元素。

4、添加(Add) 　　装配添加是指同一产品下，将一个零件中的几何体(Body)添加到其他多个零件中。

5、移除(Move) 　　装配移除与装配添加命令作用相反，是从装配上下文的两个零件中移除几何体。

6、对称(Symmetry) 　　通过对称操作可以获得新零件、产品和实例。选择要复制的部件必须是活动产品的子级，系统将提供对称预览。 • “将链接保留在原位置 (Keep link in position)”选项确保与初始零件或产品的关联：如果编辑初始零件或产品的位置，对称元素将继承这些修改，并因此相应地重新定位。 • “保留与几何图形的链接 (Keep link with geometry)” 选项确保与初始零件几何体的关联：如果编辑几何体的外形，对称元素将继承这些修改。

(六)、空间分析(Space Analysis) 1、干涉(Clash) 有四种干涉类型： • 接触 + 碰撞 (Contact + Clash)：检查两个产品是否占用同一空间区域以及两个产品是否接触（最小距离小于总弦高）。 • 间隙 + 接触 + 碰撞 (Clearance + Contact + Clash)：除了上面的检查之外，还检查两个产品间隔是否小于预定义的间隙距离。 • 规定穿透 (Authorized penetration)：可以定义临界区，两个产品在此区域内可占用同一空间区域而不会产生碰撞。需考虑弦高。 • 碰撞规则 (Clash rule)：可使用“碰撞 (Clash)”命令中的知识工程模块功能。有四种计算类型： • “在所有部件之间 (Between all components)”（默认选项）：根据文档中的所有其他产品来测试每个产品。 • “在一个选择之内 (Inside one selection)”：在任何一个选择之内，根据选择内的所有其他产品来测试同一选择内的每个产品。 • “根据所有选择 (Selection against all)”：根据文档中的所有其他产品来测试定义的选择内的每个产品。 • “在两个选择之间 (Between two selections)”：根据第二个选择内的所有产品来测试第一个选择内的每个产品。

冲突的颜色编码： 冲突：红色相交曲线标识碰撞的产品。接触：黄色三角形标识接触的产品。间隙：绿色三角形标识间隔小于指定间隙距离的产品。

2、剖切面(Sectioning) 利用剖切功能可以根据用户定义的面来剖切装配体，从而直观地观察装配产品内部组件之间的装配情况。 • （1）Definition(定义）先项卡： • Name:定义截面名称。 • Selection:显示被剖切的部件。 • :表示用一个面来剖切产品；　表示用两个面来剖切产品，产生产品的切片；　表示用一个立方体来剖切产品，产生产品的切块。 • Volume Cut(体积切除）：该按扭为激活状态时，可获得截面分割，被剖切组件在沿法平面　法线向量（W轴）负方向的材料被切除，露出产品内部的腔。　　

（2）Positioning(定位）：用来定义剖切面所在的空间位置。（2）Positioning(定位）：用来定义剖切面所在的空间位置。表示剖切面的方向选定的法线向量（W轴）与选定的坐标轴相同。如选择Z，则剖切平面被定位于垂直于Z轴。编辑位置和尺寸（Edit Position and Dimensions):单击该按扭会弹出编辑位置和尺寸对话框，用于定义平面的位置。 Geometrical Target（几何目标）：通过在几何图形中选择某一几何元素来定位剖切面。剖切面的法向与所选几何元素的法向相同。（该命令会自动捕捉轴线，按Ctrl键，可取消自动捕捉功能。）

Positioning by 2/3 selection:单击该图标，可以选择两条相交直线或三个点来确定剖切平面。 Reset Position（重置位置）：单击该图标，将剖截平面恢复为其原始位置。（3）Result(结果）：处理剖切分析后的结果。以单独文件保存分析生成的截面线，可保存为DXF、DWG等二维图格式。编辑截面线的背景网格将分析结果以Section命令的窗口单独显示。（可以使用测量工具对截面线进行测量）填充截面线，在切面形式下有效，填充只对实体而言，曲面的截面线不能填充。将所分析截面中的干涉部位用红圈圈出。此项在切面形式下有并且选中填充截面线先项时有效。

3、距离和区域分析(Distance and Analysis) Type选项中有两组类型选择：（1）分析类型： • Minimum:空间最小距离 • Along X/Y/Z：沿X方向最小距离/沿y方向最小距离/沿z方向最小距离 • Band Analysis:除了进行空间最小距离分析，还可以在设定的最小距离范围中对选中的两个组件进行　　分析。设定好最大最小值后，绿色部分是位于设定区域内的部分，红色部分是位于比设定区域小的部分。（2）分析对象： • Inside one selection:选择一组件，在所有被选组件之间进行分析。 • Between two selection:对所选择的两组件进行分析。 • Selection against all:对打开的总装配中所有组件之间进行分析。

(七)、装配分析(Analyze) (1)物料清单（BOM) 　　物料清单显示某一组件下所有子部件的编号、名称及属性等信自成，并可以存盘。并可以工程图中显示BOM表。

(2)分析更新（Updates) 　　移动部件或编辑约束等操作有时会影响整个装配的完整性，因为需要了解如何恢复正确的产品。该工具用来检测装配是否需要更新，处理大型装配件时非常有用。　　当需要更新某个零部件或组件而不是整个装配时，使用该命令。在特征树上选择一组件，单击该命令，如需要更新则弹出如下窗口：选中需要更新的组件后，单击右则的更新命令图标，则进行更新，更新完成后弹出如下窗口。

(3)约束分析（Constraints) 　　此功能用于分析当前所选择组件的约束，方便对约束问题进行检查和处理。

(4)自由度分析（Degrees of Freedom) • 　　分析自由度可以为添加其他约束做准备或为后续的机构运动分析做准备。自由度分析只从装配 • 约束执行，不考滤上下文或装配阵列产生的约束。 • 　　从活动部件及其子部件集执行自由度分析，需注意以下两点： • 选择子部件的任何分部件都只会返回此子部件相对于其活动父部件的分析。如果想分析相对于子部 • 件的分部件，需先激活子部件。 • 分析时不考虑活动部件的柔性子部件（和它们的柔性分部件）。在此情况下，将从活动部件下的选 • 择范围内的第一个刚性分部件开始执行分析。

(5) 分析依赖关系（Dependencies) 　　此命令通过树形结构来查看部件之间的约束或关联关系，便于进行设计检查。

(6) 结构树分析（Mechanical Structure tree) 　　此命令用于查看装配件之间的装配关系。

(7) 计算碰撞（Compute Clash ) 　　装配可能非常复杂并且由大量部件组成，因此要一次性浏览装配中的多个干涉有时会不太方便和清楚。计算碰撞命令可以分析两个组件之间的干涉情况。　　按住Ctrl键，选中两个要分析的组件，然后选择该命令分析模式可以选择：干涉（Clash)或间隙（Clearance)。选择Clearance时，还需输　　　　　　　　　入要检测的间隙。 Result（结果）列表框中的图标表示检查结果：闪烁红色，表示检测到干涉，检测到的部件之间干涉部位显示红色。黄灯表示接触，绿灯表示未检测到干涉。

(八)、空间标注(Annotations) (1)标注/视图平面（View/ Annotation Plane) 　　标注/视图平面的定义可以用于空间标注，还可以围绕几何图形指定，用于自动生成 2D 工程图的相应视图、截面和分割。 From View(正视图） Section View(剖视图） Section Cut(剖面图）工程制图模块可以通过Creating View from 3D直接生成相应视图。

(2)创建焊接特征（Weld Feature) 　　单击焊接特征图标系统会弹出Welding creation对话框，以次输入下列参数：焊接尺寸；角度符号；焊接类型；焊接长度，参考字段（自定义的规格或代码）。依次为： • 现场焊接：用于不在最初构造零件件的位置进行的焊接。 • 全周焊接：绕零件轮廓一周进行的焊接。 • UP选项：调节符号和值显示在接符号的上方或下方。这是将数据从第一行转到下一行的最快方法 • 焊尾符号。

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