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第一篇 产品设计工程师基础知识2

第1章 产品设计理论基础2

1.1产品设计概述2

1.1.1产品的定义2

1.1.2产品设计的定义2

1.1.3产品设计的基本要求3

1.1.4产品设计过程4

1.2产品的生命周期5

1.3产品造型设计5

1.3.1产品造型设计概述5

1.3.2产品造型设计的基本原则6

1.3.3产品造型设计的要素6

1.3.4产品造型设计流程6

1.4产品设计流程7

1.4.1产品设计流程概述7

1.4.2设计的准备阶段7

1.4.3设计展开9

1.4.4制作设计报告11

第2章 使用现代三维软件系统进行产品设计12

2.1计算机辅助设计12

2.2三维软件系统介绍12

2.3三维软件系统产品开发流程14

第二篇CATIA V5基础知识17

第3章CATIA V5概述和安装方法17

3.1 CATIA V5功能模块简介17

3.2 CATIA V5软件的特点19

3.3 CATIA V5软件的安装20

3.3.1 CATIA V5安装的硬件要求20

3.3.2 CATIA V5安装的操作系统要求20

3.3.3 CATIA V5安装方法与详细安装过程20

第4章CATIA V5工作界面与基本设置23

4.1创建用户文件夹23

4.2启动CATIA V5软件23

4.3 CATIA V5工作界面24

4.4 CATIA V5的基本操作技巧25

4.4.1鼠标的操作25

4.4.2指南针的使用26

4.4.3对象的选择29

4.4.4视图在屏幕上的显示30

4.5环境设置31

4.5.1进入管理模式31

4.5.2环境设置32

4.6 CATIA工作界面的定制33

4.6.1“开始”菜单的定制34

4.6.2用户工作台的定制34

4.6.3工具栏的定制35

4.6.4命令定制37

4.6.5选项定制38

第5章 二维草图设计39

5.1草图设计工作台简介39

5.2草图设计工作台的进入与退出39

5.3草绘工具按钮简介40

5.4草图设计工作台中的下拉菜单43

5.5草图设计前的环境设置43

5.6绘制二维草图45

5.6.1草图绘制概述45

5.6.2直线的绘制45

5.6.3相切直线的绘制46

5.6.4轴的绘制47

5.6.5矩形的绘制47

5.6.6圆的绘制48

5.6.7圆弧的绘制48

5.6.8椭圆的绘制49

5.6.9轮廓的绘制49

5.6.10圆角的绘制50

5.6.11创建草图倒角51

5.6.12样条曲线的绘制51

5.6.13角平分线的绘制51

5.6.14曲线法线的绘制52

5.6.15 平行四边形的绘制52

5.6.16六边形的绘制53

5.6.17延长孔的绘制53

5.6.18圆柱形延长孔的绘制53

5.6.19点的创建54

5.6.20将一般元素转换成构造元素54

5.7编辑草图54

5.7.1删除元素54

5.7.2操纵直线55

5.7.3操纵圆55

5.7.4操纵圆弧55

5.7.5操纵样条曲线56

5.7.6草图的缩放56

5.7.7草图的旋转57

5.7.8草图的平移57

5.7.9草图的复制58

5.7.10草图的镜像58

5.7.11草图的对称58

5.7.12草图的修剪59

5.7.13草图元素的偏移60

5.8标注草图60

5.8.1线段长度的标注60

5.8.2两条平行线间距离的标注60

5.8.3点和直线间距离的标注61

5.8.4两点间距离的标注61

5.8.5直径的标注61

5.8.6半径的标注61

5.8.7两条直线间角度的标注62

5.9修改尺寸标注62

5.9.1尺寸的移动62

5.9.2尺寸值的修改62

5.9.3输入负尺寸63

5.9.4尺寸显示的控制64

5.9.5删除尺寸64

5.9.6尺寸值小数位数的修改64

5.10草图中的几何约束65

5.10.1约束的显示65

5.10.2约束类型65

5.10.3几何约束的创建66

5.10.4几何约束的删除67

5.10.5接触约束67

5.11草图状态解析与分析68

5.11.1草图状态解析68

5.11.2草图分析69

5.12 CATIA草图设计与二维软件图形绘制的区别69

5.13 CATIA草图设计综合应用范例169

5.14 CATIA草图设计综合应用范例272

5.15 CATIA草图设计综合应用范例372

5.16 CATIA草图设计综合应用范例474

第三篇 产品造型与设计77

第6章 一般产品零件的设计77

6.1三维建模基础77

6.1.1基本的三维模型77

6.1.2复杂的三维模型78

6.1.3“特征”与三维建模79

6.2零件设计工作台用户界面80

6.2.1进入零件设计工作台80

6.2.2用户界面简介80

6.2.3零件设计工作台中的下拉菜单83

6.3创建CATIA零件模型的一般过程84

6.3.1新建一个零件三维模型85

6.3.2创建一个凸台特征作为零件的基础特征86

6.3.3添加其他特征（凸台特征和凹槽特征）91

6.4 CATIA V5中的文件操作94

6.4.1打开文件94

6.4.2保存文件95

6.5 CATIA V5的模型显示与控制97

6.5.1模型的几种显示方式97

6.5.2视图的平移、旋转与缩放98

6.5.3模型的视图定向99

6.6 CATIA V5的特征树101

6.6.1特征树概述101

6.6.2特征树界面简介101

6.6.3特征树的作用与操作101

6.6.4特征树中模型名称的修改103

6.7 CATIA V5软件中的层103

6.7.1层的基本概念103

6.7.2进入层的操作界面并创建新层103

6.7.3将项目添加到层中104

6.7.4设置层的隐藏104

6.8设置零件模型的属性105

6.8.1概述105

6.8.2零件模型材料的设置105

6.8.3零件模型单位的设置107

6.9特征的编辑与编辑定义108

6.9.1编辑特征108

6.9.2查看特征父子关系109

6.9.3删除特征109

6.9.4特征的编辑定义110

6.10特征的多级撤销/重做功能111

6.11旋转体特征112

6.11.1旋转体特征简述112

6.11.2旋转体特征创建的一般过程112

6.11.3薄旋转体特征创建的一般过程113

6.12旋转槽特征114

6.12.1旋转槽特征简述114

6.12.2旋转槽特征创建的一般过程114

6.13孔特征116

6.13.1孔特征简述116

6.13.2孔特征（直孔）创建的一般过程116

6.13.3创建螺孔（标准孔）118

6.14修饰特征119

6.14.1螺纹修饰特征119

6.14.2倒角特征120

6.14.3倒圆角特征121

6.14.4盒体特征125

6.14.5拔模特征126

6.15 特征的重新排序及插入操作129

6.15.1概述129

6.15.2重新排序的操作方法129

6.15.3特征的插入操作130

6.16特征生成失败及其解决方法130

6.16.1特征生成失败的出现131

6.16.2特征生成失败的解决方法132

6.17基准元素133

6.17.1平面133

6.17.2直线135

6.17.3点138

6.18模型的平移、旋转、对称及缩放139

6.18.1模型的平移139

6.18.2模型的旋转140

6.18.3模型的对称141

6.18.4模型的缩放142

6.19特征的变换143

6.19.1镜像特征143

6.19.2矩形阵列144

6.19.3圆形阵列145

6.19.4用户阵列147

6.19.5删除阵列148

6.19.6分解阵列149

6.20肋特征150

6.20.1肋特征简述150

6.20.2肋特征创建的一般过程150

6.21开槽特征151

6.22实体混合特征152

6.22.1实体混合特征简述152

6.22.2实体混合特征创建的一般过程152

6.23加强肋特征153

6.24多截面实体特征155

6.24.1多截面实体特征简述155

6.24.2多截面实体特征创建的一般过程155

6.25已移除的多截面实体特征157

6.26 CATIA零件设计实际应用1——电器盖的设计158

6.27 CATIA零件设计实际应用2——轮毂的设计163

6.28 CATIA零件设计实际应用3——轴箱的设计168

6.29 CATIA零件设计实际应用4——减速器箱体的设计172

第7章 创成式曲面设计181

7.1概述181

7.2创成式外形设计工作台用户界面181

7.2.1进入创成式外形设计工作台181

7.2.2用户界面简介182

7.3创建线框182

7.3.1空间轴182

7.3.2圆的创建183

7.3.3创建圆角184

7.3.4创建空间样条曲线184

7.3.5创建连接曲线185

7.3.6创建二次曲线185

7.3.7创建投影曲线186

7.3.8创建相交曲线187

7.3.9创建螺旋线187

7.3.10创建螺线188

7.3.11创建混合曲线188

7.3.12创建反射线189

7.3.13创建平行曲线190

7.3.14 3D曲线偏移191

7.3.15 曲线的曲率分析192

7.4曲面的创建193

7.4.1拉伸曲面的创建193

7.4.2旋转曲面的创建193

7.4.3创建球面194

7.4.4创建圆柱面195

7.4.5偏移曲面195

7.4.6扫掠曲面198

7.4.7填充曲面213

7.4.8创建多截面曲面214

7.4.9创建桥接曲面215

7.5曲面的编辑216

7.5.1接合曲面216

7.5.2修复曲面217

7.5.3取消修剪曲面218

7.5.4拆解218

7.5.5分割219

7.5.6修剪221

7.5.7边/面的提取222

7.5.8平移224

7.5.9旋转224

7.5.10对称225

7.5.11缩放225

7.5.12仿射226

7.5.13定位变换227

7.5.14外插延伸227

7.5.15 反转方向228

7.5.16曲面的曲率分析229

7.6曲面的圆角231

7.6.1简单圆角232

7.6.2倒圆角233

7.6.3可变圆角234

7.6.4面与面的圆角234

7.6.5三切线内圆角235

7.7将曲面转化为实体236

7.7.1使用“封闭曲面”命令创建实体236

7.7.2使用“分割”命令创建实体237

7.7.3使用“厚曲面”命令创建实体238

7.8 CATIA创成式曲面设计实际应用1——连接臂的设计238

7.9 CATIA创成式曲面设计实际应用2——涡轮的设计242

第8章 自由曲面设计247

8.1概述247

8.2曲线的创建247

8.2.1概述247

8.2.2 3D曲线247

8.2.3在曲面上创建空间曲线250

8.2.4关联的等参数曲线251

8.2.5投影曲线251

8.2.6桥接曲线252

8.2.7样式圆角253

8.2.8匹配曲线254

8.3曲线的编辑255

8.3.1概述255

8.3.2复制几何参数255

8.4曲线的分析256

8.4.1概述256

8.4.2连续性分析256

8.5曲面的创建257

8.5.1概述257

8.5.2缀面257

8.5.3在现有曲面上创建曲面259

8.5.4拉伸曲面259

8.5.5旋转曲面260

8.5.6偏移曲面261

8.5.7外插延伸263

8.5.8桥接263

8.5.9样式圆角265

8.5.10填充267

8.5.11自由填充268

8.5.12网状曲面270

8.5.13扫掠曲面271

8.6曲面的分析272

8.6.1概述272

8.6.2连续性分析272

8.6.3距离分析274

8.6.4切除面分析277

8.6.5反射线分析279

8.6.6衍射线分析280

8.6.7强调线分析281

8.6.8拔模分析282

8.6.9映射分析283

8.6.10斑马线分析285

8.7自由曲面的编辑286

8.7.1概述286

8.7.2对称286

8.7.3控制点调整287

8.7.4匹配曲面290

8.7.5外形拟合293

8.7.6全局变形294

8.7.7扩展296

8.7.8中断296

8.7.9取消修剪298

8.7.10连接299

8.7.11分割299

8.7.12拆解300

8.7.13近似/分段过程曲线301

8.8 CATIA自由曲面实际应用——概念机箱外壳造型设计302

第9章 IMA工业造型曲面设计315

9.1概述315

9.2 IMA工作台用户界面315

9.2.1进入IMA设计工作台315

9.2.2用户界面简介316

9.3造型曲线317

9.3.1 IMA造型曲线概述317

9.3.2创建IMA造型曲线317

9.3.3编辑IMA造型曲线319

9.4造型曲面322

9.4.1基础曲面322

9.4.2编辑基础曲面325

9.5 IMA工业造型曲面实际应用329

第10章 产品的自顶向下设计344

10.1自顶向下设计概述344

10.2自顶向下设计的一般过程344

10.2.1创建一级控件345

10.2.2创建二级控件01352

10.2.3创建二级控件02355

10.2.4创建简易闹钟前盖357

10.2.5创建简易闹钟玻璃部件362

10.2.6创建简易闹钟后盖363

10.2.7创建简易闹钟电池盖369

第11章 钣金产品设计373

11.1钣金设计概述373

11.2钣金设计用户界面373

11.3进入“钣金设计”工作台374

11.4创建钣金壁375

11.4.1钣金壁概述375

11.4.2创建第一钣金壁375

11.4.3创建附加钣金壁382

11.4.4止裂槽396

11.5钣金的折弯398

11.5.1钣金折弯概述398

11.5.2折弯操作399

11.5.3折弯练习401

11.6钣金的展开402

11.6.1钣金展开概述402

11.6.2钣金展开的一般操作过程402

11.7钣金的折叠404

11.7.1关于钣金折叠404

11.7.2钣金折叠的一般操作过程404

11.8钣金的视图406

11.8.1快速展开和折叠钣金零件406

11.8.2同时观察两个视图407

11.8.3激活/未激活视图407

11.9钣金的切削408

11.9.1钣金切削和实体切削的区别408

11.9.2钣金切削的一般创建过程408

11.10钣金成型特征411

11.10.1成型特征概述411

11.10.2以现有模具方式创建成型特征412

11.10.3以自定义方式创建成型特征426

11.11 CATIA钣金设计综合实际应用——激光打印机钣金支架429

第四篇 产品装配、测量分析及DMU电子样机445

第12章 产品的装配设计445

12.1概述445

12.2装配约束446

12.2.1“相合”约束446

12.2.2“接触”约束447

12.2.3“偏移”约束447

12.2.4“角度”约束448

12.2.5“固定”约束448

12.2.6“固联”约束448

12.3创建新的装配模型的一般过程448

12.3.1新建装配文件448

12.3.2装配第一个零件449

12.3.3装配第二个零件450

12.4部件的复制453

12.4.1简单复制453

12.4.2重复使用阵列453

12.4.3定义多实例化455

12.4.4部件的对称复制456

12.5修改装配体中的部件457

12.6零件库459

12.7创建装配体的分解图460

12.8装配设计实际应用1——丝杠传动机构装配461

12.9装配设计实际应用2——轴箱装配467

第13章 产品的测量与分析475

13.1模型的测量475

13.1.1测量距离475

13.1.2测量角度478

13.1.3测量曲线长度479

13.1.4测量厚度480

13.1.5测量面积481

13.1.6测量体积482

13.2模型的基本分析483

13.2.1模型的质量属性分析483

13.2.2碰撞检测及装配分析484

第14章DMU电子样机设计488

14.1概述488

14.2 DMU数字模型浏览器488

14.2.1概述488

14.2.2 DMU数字模型浏览器工作台简介489

14.2.3创建2D和3D标注490

14.2.4创建增强型场景493

14.3 DMU装配模拟495

14.3.1概述495

14.3.2 DMU装配模拟工作台简介496

14.3.3创建模拟动画496

14.3.4创建跟踪动画498

14.3.5编辑动画序列499

14.3.6生成动画视频501

14.4 DMU运动机构模拟501

14.4.1概述501

14.4.2 DMU运动机构模拟工作台简介502

14.4.3 DMU运动机构模拟的一般流程503

14.4.4定义运动接头503

14.4.5 DMU电子样机实际应用508

第五篇 产品的工程图制作与设计516

第15章 产品的工程图设计（基础）516

15.1工程图概述516

15.1.1工程图的组成517

15.1.2工程图下拉菜单与工具栏518

15.2设置工程图环境522

15.3新建工程图524

15.4创建基本工程图视图526

15.4.1正视图526

15.4.2投影视图527

15.4.3轴测图529

15.5工程图视图基本操作530

15.5.1新建图纸530

15.5.2视图的移动530

15.5.3视图的对齐532

15.5.4视图的旋转532

15.5.5视图的显示模式533

15.6创建工程图高级视图535

15.6.1全剖视图535

15.6.2半剖视图与半视图535

15.6.3局部剖视图与局部视图537

15.6.4阶梯剖视图539

15.6.5旋转剖视图与旋转视图539

15.6.6放大视图540

15.6.7破断视图543

15.6.8移出断面544

15.6.9辅助视图545

15.6.10多模型工程图546

15.7尺寸标注547

15.7.1自动生成尺寸547

15.7.2手动标注尺寸550

15.8尺寸基本操作557

15.8.1移动、隐藏和删除尺寸557

15.8.2创建中断与移除中断558

15.8.3创建/修改剪裁与移除剪裁560

15.8.4尺寸属性的修改561

15.9标注尺寸公差564

15.10标注基准符号及形位公差565

15.10.1标注基准符号565

15.10.2标注形位公差565

15.11标注表面粗糙度566

15.12标注焊接567

15.12.1焊接符号567

15.12.2焊接图形567

15.13创建注释文本568

15.13.1创建文本568

15.13.2创建带有引线的文本569

15.13.3文本的编辑569

15.14钣金工程图570

15.14.1钣金工程图概述570

15.14.2钣金工程图创建范例570

15.15 工程图设计实际应用——轴箱工程图设计577

第16章 产品的工程图设计（高级）588

16.1图形文件转换588

16.1.1导出DWG/DXF文件588

16.1.2导出PDF文件589

16.2编辑工程图文档与参考模型的关联性589

16.3层的应用592

16.3.1层的概念592

16.3.2将对象分配到图层592

16.3.3使用可视化过滤器593

16.4使用3D查看器查看视图中的元素595

16.5 OLE对象596

16.5.1插入新建的OLE对象596

16.5.2插入链接的OLE对象597

16.5.3插入图标形式的OLE对象598

16.5.4插入图片598

16.6工程图打印599

第六篇 结构分析、渲染、电气布线及知识工程模块604

第17章 产品的结构分析604

17.1概述604

17.1.1有限元分析概述604

17.1.2 CATIA有限元分析605

17.1.3 CATIA有限元分析的一般流程605

17.2基本结构分析工作台用户界面605

17.2.1进入基本结构分析工作台605

17.2.2用户界面简介606

17.3 CATIA零件的有限元结构分析609

17.4 CATIA组件的有限元结构分析614

17.5 CATIA梁结构的有限元结构分析619

17.6 CATIA壳体零件的有限元结构分析623

第18章 产品的高级渲染629

18.1概述629

18.2渲染工作台用户界面629

18.2.1进入渲染设计工作台629

18.2.2用户界面简介629

18.3模型的外观处理631

18.3.1改变零件颜色及设置透明度631

18.3.2赋予材质632

18.3.3贴画633

18.4产品高级渲染实际应用1——贴图渲染635

18.5产品高级渲染实际应用2——机械零件渲染641

第19章 电气布线设计647

19.1概述647

19.1.1电气设计概述647

19.1.2 CATIA电气设计工作台简介648

19.1.3 CATIA电气布线设计的一般过程648

19.2电气布线实际应用范例648

19.2.1概述648

19.2.2电气零件设计649

19.2.3电气装配设计663

19.2.4电气线束设计664

第20章 知识工程模块及应用674

20.1概述674

20.1.1知识工程概述674

20.1.2 CATIA知识工程模块简介674

20.1.3 CATIA知识工程模块预设置676

20.2知识顾问677

20.2.1概述677

20.2.2知识顾问实际应用范例677

20.3知识工程专家680

20.3.1概述680

20.3.2知识工程专家实际应用范例680

20.4产品知识模板685

20.4.1概述685

20.4.2产品知识模板实际应用范例685

20.5产品功能定义690

20.5.1概述690

20.5.2产品功能定义实际应用范例690