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CATIA裝配設計教程

時間:2012/9/3 9:08:54   作者:未知   來源:網絡文摘   閱讀:52507   評論:0
3.3 CATIA裝配模塊(Assembly Design)

一個產品通常由多個零件組成,這些零件只有裝配成功,并且運動校核合理之后才可以試制生產。裝配設計就是要將設計好的各個零件組裝起來,在設計過程中協調各零件之間的關系,發現并修正零件設計的缺陷,裝配設計也是數字樣機(DMU)的基礎。
CATIA V5 裝配設計(Assembly Design)模塊可以方便地定義各零件之間的約束關系,并檢查裝配件之間的一致性。它可以幫助設計師自上而下(Top Down)或自下而上(Bottom Up)的定義、管理多層次的大型裝配結構,使零件的設計在單獨環境和裝配環境中都成為可能。
CATIA裝配模塊的進入方法通常有三種:
1、 通過“Start”菜單,選擇“Mechanical Design”模塊組,然后選擇“Assembly Design”模塊即可。
2、通過“File”菜單,選擇“New”新建文件,然后在文件類型列表中選擇“Product”,即可創建新的裝配件。
3、通過偏好工作臺設置(參第二章2.6.3),將“Assembly Design”模塊列入偏好的常用模塊,即可在需要時通過工作臺圖標切換至裝配件設計模塊。
CATIA裝配模塊的工作界面如圖3-255所示,由圖中模型樹可見一個裝配件由若干零部件及約束組成,圖中還列出了該模塊常用的工具條以及菜單命令:包括產品結構工具條及約束工具條等。
裝配設計通常的工作順序為:
1、插入或新建已有的零件/子裝配體;
2、利用羅盤拖拽,初步定位各零件或子裝配件的空間位置;
3、利用Fix約束固定該裝配件的某個基準件;
4、以上一步的基準件為參照,利用多種約束關系限定其余各部件的空間位置;
5、分析該裝配件的性能,如沖突、間隙等。發現并修正問題
6、添加注解等輔助工作,生成零件清單或其他報告。
為便于讀者理解并掌握CATIA的裝配件設計模塊,本書將首先通過一個簡單的雙足吸盤機器人裝配引導讀者入門,然后闡述裝配模塊的工作環境設置、部件的載入、約束的設定、部件的復制、裝配件分析、Top Down設計理念等知識點。
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圖3-255  由一個簡單裝配體看CATIA裝配工作臺環境
3.3.1裝配設計入門實例
       為便于讀者上手,本小節擬建的裝配體就是圖3-255中所示的簡單機器人結構體,僅由四個部件構成(沒有軸承螺栓等連接件)。這四個部件其實只有兩個零件:兩個一樣的吸盤、兩條一樣的腿。下面分步驟闡述創建過程。
1、 新建一個裝配文件,并修改裝配體的部件編號
 點擊CATIA“File文件”菜單中的“new新建”子菜單;
在彈出的對話框中,拖動新建文件類型列表框的滾動條至“Product”并選中,然后點擊“Ok”確認新建一個裝配文件;
新建的文件默認文件名為“Product1”,其部件編號也為“Product1”。大型裝配件往往包含多個零部件,如果每個零部件的名稱或者編號都沒有任何含義,那么管理起來非常費勁,所以有必要給自己的每個零部件命名為容易理解的符號。
本例采用鼠標右鍵點擊Product1模型樹根節點(如圖3-256所示),選擇右鍵菜單中的“Properties”子菜單,在3-257所示對話框內更改“Part Number”屬性為“Huang bo’s Robot”。
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圖3-256  Product1的右鍵菜單                圖3-257  屬性調整對話框(左半邊)
2、 載入4個零部件至該裝配體
按照圖3-258所示,選擇模型樹上根節點右鍵菜單中的“Existing Components”子菜單,
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圖3-258   模型樹根節點上點右鍵,選定菜單中“Existing Component。。!
系統將自動彈出文件選擇對話框,供用戶選定要添加至裝配件的已有零部件。選定光盤3.3章節中的“Cup.Catpart”文件,再點擊“Open打開”命令。則吸盤零件自動添加至裝配體,結果如圖3-259所示。
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圖3-259  載入第一個零件之后的裝配件模型
       因為最后的機器人模型需要兩個一樣的吸盤和兩條一樣的腿,所以,接下來我們需要用同樣的方法再次載入一個“cup.catpart”文件和兩次載入“Leg.catpart”文件。結果如圖3-260所示?梢钥吹侥P蜆渲邪2個吸盤和兩條腿,但模型區中卻只能看到一個吸盤和一條腿,這沒有關系,只是因為一樣的模型都重疊在一起而已。
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圖3-260  四個零部件全都載入后的裝配體模型樹和模型效果圖
3、 利用羅盤在空間上大致排布各零部件
部件之間的重疊當然會影響后續操作的便利性,所以裝配工作經常需要預先排布各零部件的大致空間位置,CATIA提供了一個非常好的方法,那就是利用羅盤附身來拖拽或旋轉被附身零部件的空間位置。
羅盤附身的方法如下:
按照圖3-261左側所示,將鼠標挪到羅盤的中央紅點附近,直到鼠標形狀變為圖中所示黑色十字箭頭狀后按住鼠標左鍵不放手,然后挪動鼠標至模型吸盤上直到其變為圖3-261中所示形狀后撒開鼠標左鍵,羅盤將呈綠色狀態(參圖3-261右圖),表示羅盤已成功附身于Suction Cup.1。
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圖3-261  羅盤附身吸盤的三個過程截圖
成功附身后,就可以利用羅盤排布被附身零件的空間位置了,方法如下:
選中羅盤的某一條坐標軸,使其呈圖3-262左側所示橘黃色(圖中選中豎直坐標軸),然后按下鼠標左鍵不撒手且移動鼠標,就可以拖動改變吸盤一的豎直位置(如中圖所示);再選中羅盤的水平坐標軸后按住左鍵移動鼠標,可拖動改變吸盤一的X方向位置(如右圖所示)。
注意:這些操作都必須在羅盤呈綠色狀態下才能實現。
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圖3-262  利用附身羅盤改變吸盤一在空間中的豎直位置和X方向位置
僅調整吸盤一的位置是不夠的,仍然需要繼續調整其他部件的空間位置,是不是每次調整都必須像圖3-261那樣單獨附身一次呢?答案是否定的。
只要成功附身于某一個零件,并且用戶的操作沒有使羅盤褪去綠色狀態的話,就可以很輕松地切換被附身的對象。方法如下:
如圖3-263左圖所示,羅盤仍然附身于吸盤一,且呈綠色附身狀態;此時,只需點擊鼠標左鍵模型樹上的其他部件,羅盤的附身對象就變為其他部件(雖然羅盤仍然位于吸盤一上,但是它的心已經屬于你新切換的部件)。如圖3-263右圖所示,模型樹上的Leg1被選中,此時再按住羅盤的X軸拖動鼠標,將改變Leg1的X方向位置。
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圖3-263   將羅盤的附身對象由吸盤一切換至腿一,并沿X向拖動腿一的位置
  接下來,讀者需要利用上述方法,挨個切換被附身對象,沿羅盤軸向拖動某個部件的空間位置,或者沿羅盤圓弧邊旋轉某個部件的空間位置。直到4個部件在空間上彼此分開,但距離又不太遠的狀態,大致如圖3-264所示即可。(讀者如果不能成功調整,也可打開光盤中的Robot_Step1.catproduct繼續后續學習)
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3-264  利用羅盤最終將四個部件的空間位置大致調整如圖
       此時,可以解除羅盤的附身狀態。方法和圖3-261左圖一樣,呈黑色十字箭頭狀態后將羅盤揪回CATIA右上角即可。
4、 利用Fix約束固定住吸盤一
選定約束工具條CATIA裝配設計教程中的Fix ComponentCATIA裝配設計教程圖標,然后點擊模型樹上的CATIA裝配設計教程或者模型區中的吸盤一,則CATIA將錨定吸盤一的空間位置。模型樹中多出一個Constraints節點,該節點包含Fix.1約束;且模型區的吸盤一上多了一個綠色的錨。如圖3-265所示。
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圖3-265 添加Fix Component約束于Suction Cup.1后的模型
5、 依次約束其他部件
機器人的設計構想是腿一的厚頭和吸盤一鉸接;腿二薄頭和腿一薄頭鉸接;且腿二和腿一之間呈90度角。腿二厚頭和吸盤二鉸接。
用幾何約束關系來表達這種設計構想的話,應該如下:
 腿一的厚孔和吸盤一的孔同心;且腿一厚孔側面正好貼住吸盤一的槽。
 腿一的薄孔和腿二的薄孔同心;且腿一的薄孔側面貼住腿二的薄孔側面。
 設定腿一和腿二之間的角度為90度。
 腿二的厚孔和吸盤二的孔同心;且腿二的厚孔側面貼住吸盤二的槽。
下面,將依次實現這些約束關系。
1) 腿一的厚孔和吸盤一孔同心。
選定約束工具條中的Coincidence相合圖標CATIA裝配設計教程,CATIA在窗口底部狀態條中提示用戶選擇相合對象CATIA裝配設計教程注意:各種軟件的學習都應該有隨時查看系統提示的習慣,軟件自身提供的幫助和提示通常都是最好的老師)。
此時,應該選定腿一厚孔軸線和吸盤一孔的軸線作為相合對象,可是初學者經常會選擇不到軸線,CATIA選定軸線的最簡便辦法是放大并旋轉孔,直到你能看到足夠的內孔圓弧面,此時,你再將鼠標靠近內孔圓弧面,CATIA將智能地呈現軸線供您選擇。如圖3-266左側所示,選定吸盤一的孔軸線;然后再依3-266右圖選定leg.1的厚孔軸線。即可設定兩者同軸。
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3-266  放大內孔,直至能順利選定吸盤一的孔軸線和腿一的孔軸線
約束設定成功后,模型樹和模型如圖3-267所示?梢娔P蜆渲蠧onstraints節點中多了一個Coincidence約束(Leg.1和Suction Cup.1之間的相合約束),且幾何模型區多了兩個橘紅的小圓圈。但是兩個部件的位置并沒有變化,二者沒能實現同心,細心的讀者還可以發現模型樹中Coincidence節點的左下角有一個CATIA裝配設計教程圖標;這表明這個相合約束雖然設定成功,但是需要用戶手動更新(Update)使其生效,CATIA才會重新計算部件的空間位置。本例中,我們先不更新這個相合約束,而是等到貼合約束定義好之后一起更新。
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圖3-267  定義成功,但是尚未更新生效的Coincidence約束
2) 腿一側面貼住吸盤一的內槽面
選定Contact貼合約束圖標CATIA裝配設計教程,然后需要選定兩個欲貼合的面。旋轉裝配件,然后選擇3-268左圖所示腿一的左側面,和吸盤槽的左邊側面。則生成3-268右圖所示尚未更新生效的Surface Contact面貼合約束。
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3-268 Contact約束的兩個側面及定義成功但未更新的Contact約束
3) 更新這兩個約束
約束的更新非常簡單,只需點擊工具條上的CATIA裝配設計教程圖標即可。更新后模型如圖3-269所示。
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3-269 第一條腿約束成功且更新后的模型
4) 利用羅盤調整腿一和吸盤一之間的角度
本例欲將腿一和吸盤一之間的角度大致調整成45度左右,可以利用圖3-261中闡述的羅盤附身方法,將羅盤吸附于腿一,然后按住3-270左圖所示羅盤圓弧邊旋轉腿一。旋轉所得模型有點怪,點擊Update圖標CATIA裝配設計教程更新模型,可得圖3-270右圖所示結果。實現旋轉后記得將羅盤揪回右上角。(階段結果文件參光盤3.3中的robot_step2.catproduct文件)。
 
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3-270  羅盤附身于腿一并旋轉腿一過程及更新后的模型圖。
5) 定義腿一和腿二之間的同軸和貼面約束
方法和第一二步類似,先選擇Coincidence圖標CATIA裝配設計教程,然后選擇3-271左圖所示兩個薄孔軸線完成同軸約束;再選擇Contact圖標CATIA裝配設計教程,選定3-271中圖所示腿2的薄孔側面后旋轉模型,直到3-271右圖所示腿一的薄孔面能夠選中,選定這個面完成貼合約束。
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圖3-271  相合的兩個軸線、Contact約束的第一個面、Contact約束的第二個面
    此時兩個約束雖已定義成功,但尚未更新生效,點擊Update圖標CATIA裝配設計教程更新模型,可得如圖3-272所示結果。
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3-272  上述約束更新后的結果圖(參Robot_step3.catproduct文件)
6) 定義腿一和腿二之間的角度
選擇Angle角度約束圖標CATIA裝配設計教程,然后選擇兩個要設定夾角的元素(線或面)即可。本例中選擇圖3-273所示兩條腿的內面即可完成定義。兩個呈夾角的面選定后,系統將彈出圖中所示對話框,在最底下的Angle中輸入90Deg即可完成定義。(由對話框可見,角度值的定義除了直接輸入角度,還有其他多種方式,詳見3.3.5)。最后點擊UpdateCATIA裝配設計教程更新模型。
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3-273  選擇兩條腿的內面定義90度角(更新后模型參光盤Robot_step4.catproduct)
7) 定義腿二和吸盤二之間的同軸和貼面約束
同軸約束采用第一步的方法即可完成,但本例中的同軸約束采用另一種方法:先選擇對象,再選擇命令(Object/Action)的方法,即先選擇圖3-274中所示兩個內孔面,然后再選擇Coincidence約束CATIA裝配設計教程即可完成同軸定義。至于貼面約束,讀者可以參照第二步的方法自己完成。最后更新模型CATIA裝配設計教程,即可完成入門實例。
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3-274  先選擇兩個內孔面,再選擇coincidence圖標實現同軸約束
    本入門實例僅闡述到完成零部件的裝配,至于裝配件分析、報告等工作在后續小節闡述。


標簽:CATIA裝配 
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