零件設計(裝飾特徵 /曲面特徵 / 布林運算) 組裝設計 5-0簡介 零件設計延伸草圖的設計概念,透過草圖中所建立2D的輪廓,利用零件設計提供的功能,建立3D的實體,並且加以編輯修改,因此可以加強細部的外型設計。草圖是2D的平面繪圖,零件設計就是草圖的3D立體完成圖。因此在使用零件設計前,需先有草圖為依據,才能開始設計零件,也就是說在已經繪成的2D草圖上,使用零件設計所提供的功能,使2D的草圖延伸成為3D的實體。
圖5.1
5-1進入零件設計 進入零件設計的操作步驟如下: 開啟CATIA後,從Start選單點選機械設計模組(Mechanical Design)中的零件設計(Part Design),如圖5.2所示,即可進入零件設計單元(圖5.3)。
圖5.2
圖5.3 眼尖的讀者可能會發現在第四章時就見過圖5.3的畫面,其實在本章開頭就提到,零件設計是草圖的延伸,所以要先有草圖當作基礎,才能使用零件設計的各項功能,因此在進入零件設計後,仍需連結到草圖單元,繪製2D圖形後,再回到零件設計,使用零件設計的功能來建構實體。至於如何進入草圖請看第四章4-1進入草圖工作檯。
5-2零件設計的功能 零件設計提供2D草圖延伸到3D實體的各種功能,如Loft、環繞或掃出等方式,讓平面圖形成為3D實體。亦可在成形的3D實體上,進行挖洞、鑽孔或倒角等工作。還可建立異於XY、YZ、ZX三基準平面的新平面(Plane,詳見5-10-3節),做為草圖所在的平面。圖5.4為零件設計各項功能的展示。開啟零件設計後,若缺少圖5.4所示的功能,可至View選項內的Toolbar中,勾選出缺少的功能,如圖5.5所示。
圖5.4
圖5.5 5-2-1零件設計的主要功能 零件設計的功能大抵可分為七大類,分別為: ‧第一類:
由2D草圖延伸為3D實體類的功能圖示,請參見5-3繪圖為基礎的特徵(Sketch-Based Features)。 ‧第二類:
於實體上再加工的功能圖示,請參見5-4-裝飾特徵(Dress-Up Features)。 ‧第三類:
於曲面上再加工的功能圖示,請參見5-5-曲面為基礎的特徵(Surface-Based Features)。 ‧第四類:
實體的變換,請參見5-6-變換為基礎的特徵(Transformation Features)。 ‧第五類:
不同實體元件間的組合,請參見5-8-布林運算(Boolean Operations)。 ‧第六類:
零件的註釋功能圖示,請參見5-9-註解(Annotations)。 ‧第七類:
在空間中建立點線面的功能圖示,請參見本5-10-點、線、面的建構(Reference Element)。
5-2-2簡單範例 以下提供幾個使用零件設計單元,繪製花盆的簡單範例,幫助使用者快速的瞭解零件設計所能達到的功能: ‧圓形花盆:在2D草圖上繪出圓形,再於零件設計上拉伸為3D實體。 (1)在草圖繪出圓形(請見第四章),如圖5.6所示。
圖5.6 (2)利用5-3-1節,凸塊(Pad)的功能,將圓形拉伸為圓柱,如圖5.7所示。
圖5.7 (3)再利用5-4-4薄殼(Shell)的功能,將圓柱變成薄殼,繪出圓形花盆,如圖5.8所示。
圖5.8 (4)圖5.8中的樹狀圖,標明繪製圓形花盆的過程,說明圖5.7的圓柱(Pad.1)是根據圖5.6的圓形(Sketch.1)所拉伸出來的,並表示此零件使用凸塊與薄殼兩種功能。 ‧六邊形花盆:在2D草圖上繪出六邊形(請參見第四章),再於零件設計單元拉伸為3D實體,與圓形花盆的步驟相同。先使用草圖工作檯繪出八邊形,再利用5-3-1節凸塊(Pad)及5-4-4薄殼(Shell)的功能繪出八邊形花瓶,如圖5.9所示。
圖5.9 ‧中心對稱的曲面花瓶:先在草圖上繪出剖面圖,再使用5-3-3節旋轉成形(Shaft)及5-4-4節薄殼(Shell)的功能,繪出中心對稱的曲面花瓶。 (1)進入草圖工作平面,繪製剖面圖以及旋轉軸,如圖5.10所示。 (2)利用旋轉成形功能旋轉成形,如圖5.11所示。 (3)使用薄殼功能繪製花瓶,如圖5.12所示。
圖5.10 圖5.11
圖5.12 5-3繪圖為基礎的特徵(Sketch-Based Features)
此特徵以2D輪廓曲線為基礎,使用凸塊、旋轉成形、肋、加強肋、Loft等功能,建立3D的實體;亦可使用減重槽、旋轉溝槽、挖槽、鑽孔、移除Loft曲面等功能,修改3D的實體。 5-3-1凸塊(Pads)
此工具列的功能有凸塊(Pad)與具有拔模與倒圓角的凸塊(Drafted Filleted Pad)兩項功能,其中後者是前者的進階功能,可以產生具有拔模斜度與圓角特徵的凸塊。 其中凸塊的建立方式,有Dimension、Up to next、Up to last、Up to plane、Up to surface等五種。使用時,除了Dimension方式不需要其他的物體做為參考基準,其他方式都需要有參考的平面或實體表面。 點選的右下角黑色倒三角形,即可得到 。 5-3-1-1凸塊(Pad) :Dimension方式 凸塊功能將一封閉曲線向上或向下拉伸成形,使2D輪廓可以拉伸而形成3D的實體。操作步驟如下: (1)先在草圖工作檯繪出所想要拉伸的圖形(如圖5.13中的正方形(Sketch.1)),再回到零件設計單元中。 圖5.13 (2)分別點選凸塊 及草圖所繪的封閉曲線(即圖5.13樹狀圖中的Sketch.1)可得圖5.14。 (3)在對話框中的Type選擇Dimension方式,填入想拉伸的厚度、選擇是否反方向拉伸(Reverse Direction)以及是否鏡射(Mirrored extent)。圖5.14為沒有鏡射的圖,圖5.15為鏡射後的圖。 (4)若開啟對話框的More,如圖5.16所示。First Limit與Second Limit分別代表向上(LIM1)與向下(LIM2)拉伸的凸塊,適用於同時拉伸上下不同厚度的凸塊,在Length內填入上下拉伸凸塊的厚度。 (5)亦可使用拖拉方式,拉動LIM1與LIM2的箭頭,改變拉伸的尺寸。
圖5.14
圖5.15
圖5.16
5-3-1-2凸塊(Pad) :Up to next方式 適用於已經存在另一平面或實體時,想要將封閉曲線拉伸,並以平面或實體的表面作為邊界。當然,封閉曲線所在的平面位置,必須與要當作邊界的平面或實體表面,有前後位置關係,如此才能擠出。如圖5.17所示,若無正確位置,會出現圖5.18的錯誤訊息,後面幾項拉伸方式都必須注意這一點。
圖5.17
圖5.18 以Up to next方式建立凸塊的操作步驟如下: (1)選要建立凸塊的輪廓,如圖5.17中的封閉曲線(樹狀圖中的Sketch.2)。 (2)點選 。將對話框中的Type點選成Up to next,如圖5.19所示。
圖5.19 (3)意拉伸方向,若要反向拉伸,點選Reverse Direction,點選OK即完成。 5-3-1-3凸塊(Pad) :Up to last方式 適用於二個以上的實體或者平面存在時,想要將封閉輪廓拉伸到距離輪廓最遠的平面或實體表面。 以Up to last方式建立凸塊的操作步驟如下: (1)選要建立凸塊的輪廓,以圖5.20中的三角形為例(即樹狀圖中的Sketch.2)。
圖5.20 (2)點選 ,將對話框中的Type點選為Up to last,如圖5.21所示,點選OK即可。
圖5.21 5-3-1-4凸塊(Pad) :Up to plane方式 想要將封閉輪廓,拉伸到已存在的平面或實體表面時,可使用此功能。 以Up to plane方式建立凸塊的操作步驟如下: (1)選要建立凸塊的輪廓,以圖5.22中的連續封閉的折線圖為例(樹狀圖中的Sketch.1)。
圖5.22 (2)點選 ,將對話框中的Type點選為Up to plane。 (3)點選對話框中的Limit,並點選平面做為基準(如圖5.22樹狀圖中的Plane.1,也可以是其他平整的實體表面),如圖5.23所示,點選OK即可。
圖5.23 5-3-1-5凸塊(Pad) :Up to surface方式 想要將封閉輪廓,拉伸到已存在的曲面或實體的面時,可使用此功能。。 以Up to surface方式建立凸塊的操作步驟如下: (1)選要建立凸塊的輪廓,如圖5.24中的矩形(樹狀圖中的Sketch.2)。 圖5.24 (2)點選 。再將對話框中的Type點選為Up to Surface。 (3)點選對話框中的Limit,並點選曲面做為基準,如圖5.25所示,再點選OK即可。
圖5.25 5-3-1-6使用凸塊功能注意事項 使用凸塊功能時,需要注意以下幾件事: (1)所繪的平面2D草圖一定是封閉的輪廓,否則會出現圖5.26所示的錯誤訊息。
圖5.26 (2)多個封閉曲線的組合亦可拉伸成3D圖形,但封閉曲線間不能相交,如圖5.27所示。依照凸塊的操作步驟,即可得到由多個封閉曲線所組合而成的凸塊,如圖5.28所示。
圖5.27
圖5.28 (3)當凸塊拉伸完成後,如果想更改所拉伸的圖形,只需在樹狀圖上,對之前所繪的2D輪廓(此為Sketch.1)雙擊左鍵,即可回到草圖工作平面修改草圖,點選 離開,即可得到已更改過的凸塊。若發現凸塊沒有更動,請點選更新 。
5-3-1-7有拔模與倒圓角的凸塊(Drafted Filleted Pad) 有拔模與倒圓角的凸塊功能,可以在胚料上拉伸出新的凸塊,且此新凸塊在拉伸的過程中,一併完成拔模斜度與倒圓角,不需額外進行任何的加工動作。操作步驟如下: (1)在零件上的某一面繪製想拉伸的圖形,如圖5.29凸塊上的圓形(樹狀圖中的Sketch.2)。
圖5.29 (2)點選有拔模與倒圓角的凸塊 。 (3)點選擬拉伸的圖形,以圖5.29上的圓形為例(樹狀圖中的Sketch.2)。 (4)在對話框的Length填入想拉伸的高度。 (5)點選Limit欄位,再點選想作為拔模斜度的基準面,此處點選圓形所在平面,如圖5.30所示。
圖5.30 (6)對話框中的Angle填入想拔模的角度。 (7)對話框中的Fillets填入倒圓角半徑,其中Lateral radius代表軸向的倒圓角半徑,First limit radius代表最頂面的倒圓角半徑,Second limit radius代表最底面的倒圓角半徑。 (8)點選對話框中的Preview,即看到如圖5.31所示的大概形狀。若符合所需,則點選OK即可。
圖5.31 (9)對話框中Neutral element代表拔模後大小不變的平面為哪一個平面。勾選First limit代表頂面(即圖5.31中的LIM1)的圓形大小不變(與草圖所繪相同),即以10度的傾斜角向下放大拔模,LIM2的圓會大於在草圖所繪的圓。勾選Second limit代表底面(即圖5.31中的LIM2)的圓形大小不變(與草圖所繪相同),即以10度的傾斜角向上縮小拔模,LIM1的圓會小於在草圖所繪的圓。圖5.32為點選勾選First limit的結果,圖5.33則為勾選Second limit結果。 圖5.32
圖5.33 5-3-2減重(Pockets) 此工具列的功能有減重槽(Pocket)與具有拔模與倒圓角的減重槽(Drafted Filleted Pocket)兩項功能,其中後者是前者的進階功能,可以產生具有拔模斜度與圓角特徵的減重槽。 其中減重槽的建立方式,有Dimension、Up to next、Up to last、Up to plane、Up to surface等五種,與5-3-1小節的凸塊功能相同,在此不贅述。 點選 的右下角黑色倒三角形,即可得到 。 5-3-2-1減重槽(Pocket) 減重槽功能可以在實心零件上,挖去槽、孔或其他形狀的材料。減重槽可以說是與凸塊(Pad)相反的功能。操作步驟如下: (1)使用減重槽時,需先有一個已成形的胚料或實體,並繪製好欲向下挖除的輪廓,如圖5.34所示。 圖5.34 (2)點選擬下挖的輪廓(如圖5.34中的Sketch.3)。 (3)點選 。在對話框的Depth填入下挖的深度,檢查所挖的方向是否正確,點選Reverse Direction可以改變下挖的方向,如圖5.35所示,點選對話框的OK即可完成,如圖5.36所示。
圖5.35
圖5.36 使用減重槽功能的注意事項如下: (1)當減重槽下挖完成後,如果想更改所下挖的圖形,只需在樹狀圖上,對之前所繪的2D輪廓(此為Sketch.1)雙擊左鍵,即可回到草圖工作平面修改草圖,點選 離開,即可得到已更改過的減重槽。若發現減重槽沒有更動,請點選更新 。 (2)多個封閉曲線的組合亦可進行減重槽的動作,但封閉曲線之間不能相交,如圖5.37所示。再依照減重槽的操作步驟,即可得到多個封閉曲線的組合成而的減重槽,如圖5.38所示。
圖5.37
圖5.38 (1) 減重槽與凸塊不同之處,就是下挖的輪廓即使是非封閉的,依然可以使用減重槽功能。下挖的輪廓沒有形成封閉的部分,CATIA依所繪的線段趨勢做自動延伸。圖5.39的方塊上有一個不封閉的V字形輪廓,使用減重槽功能並點選此輪廓,即可有圖5.40的除料效果,點選Reversed side可以反向除料,如圖5.41所示。 圖5.39 圖5.40 圖5.41 (2) 減重槽還有幾項功能,可以點選Type選項,如圖5.42所示,分別是Dimension、Up to next、Up to last、Up to plane、Up to surface等。這些功能與凸塊(Pad)的使用步驟相同,不再贅述,請參考5-3節。 圖5.42 5-3-2-2具有拔模與倒圓角的減重槽(Drafted Filleted Pocket) 具有拔模與倒圓角的減重槽功能,可以在胚料或實體上,挖出新的減重槽,且此新減重槽在挖除的過程,一併完成拔模斜度與倒圓角,不需額外進行加工動作。操作步驟如下: (1)在零件上繪製擬挖出的輪廓,如圖5.43中方塊上的折線(樹狀圖中的Sketch.2)。
圖5.43 (2)點選具有拔模與倒圓角的減重槽 功能,再點選擬下挖的輪廓。 (4)在對話框的Length填入想下挖的深度,如圖5.44所示。
圖5.44 (5)點選Limit欄位,再點選想作為拔模斜度的基準面,此處點選折線輪廓(Sketch.2)所在平面,如圖5.45所示
圖5.45 (6)對話框中的Angle中填入想拔模的角度。 (7)對話框中的Fillets填入所需的倒圓角半徑,其中Lateral radius代表軸向的倒圓角半徑,First limit radius代表最頂面的倒圓角半徑,Second limit radius代表最底面的倒圓角半徑。 (8)點選對話框中的Preview,即看到如圖5.46所示的大略形狀,若符合所需,則點選OK即可。
圖5.46 (9)對話框中的Neutral element代表拔模後大小不變的平面為。勾選First limit代表底面(即圖5.44中的LIM1)的輪廓大小不變,即以20度的傾斜角向上放大拔模,LIM2的輪廓會大於草圖所繪的輪廓,如圖5.46所示。勾選Second limit代表頂面(即圖5.44中的LIM2)的輪廓大小不變,即以20度的傾斜角向下縮小拔模,LIM1的輪廓會小於在草圖中所繪者,如圖5.47所示。
圖5.47 5-3-3旋轉成形(Shaft) 旋轉成形功能讓2D草圖平面上的封閉輪廓,對軸線旋轉,形成3D實體。操作步驟如下: (1)在草圖繪出一軸線(使用軸(Axis) 功能)與一封閉的輪廓,如圖5.48所示。
圖5.48 (2)並點選圖5.49中的封閉輪廓(即樹狀圖中的Sketch.1)。
圖5.49 (1) 點選 ,在對話框內填入旋轉的起始角度(First angle)與終止角度(Second angle),如圖5.50所示,亦可直接拖拉LIM1與LIM2來決定旋轉的角度。
圖5.50 (4)點選對話框內的OK,即可完成。如圖5.51所示。 圖5.51 使用旋轉成形時有以下幾個注意事項: (1)所繪的平面2D輪廓必須是封閉的曲線,否則會出現圖5.52的錯誤訊息。
圖5.52 (2)但有一種情況是例外,若欲旋轉的2D輪廓,是建立在某一實體表面時,雖然是非封閉圖形,但是輪廓缺口的延伸,可以與旋轉軸構成封閉,如圖5.53所示,此時點選 ,CATIA會自動延伸並封閉圖形,如圖5.54所示。但有時候圖形難以辨識,如圖5.55,則會出錯誤訊息。
圖5.53
圖5.54
圖5.55 (3)旋轉的輪廓不可以和旋轉軸相交;如有相交,會出錯誤訊息,如圖5.57所示。但有一種情況例外,就是旋轉軸與圖形相交而形成封閉輪廓時,是可以正確旋轉成形,如圖5.58所示。
圖5.57 圖5.58 (1) 旋轉的圖形可以由多個不相交的封閉輪廓所組成,如圖5.59所示。 圖5.59 5-3-4旋轉溝槽(Groove) 旋轉溝槽功能,可以用旋轉方式,挖除實心零件上不必要的部分,可以說是與旋轉成形(Shaft)相反的功能。操作步驟如下: (1)在草圖中繪出旋轉軸與輪廓(不一定需要封閉,可參考5-3-2減重槽的使用方式),如圖5.60。此處以啞玲為例,在XY平面建立一圓柱凸塊(請見5-3-1凸塊),再於YZ平面繪出擬旋轉挖除的輪廓與旋轉軸,如圖5.61所示。 圖5.60 圖5.61 (2點選擬旋轉挖除的輪廓(即圖5.61樹狀圖中的Sketch.2)。 (3)點選 ,在對話框內填入所需旋轉挖除的起始角度(First angle)與終止角度(Second angle),如圖5.62所示。
圖5.62 (4)點選Preview可以預覽結果,如圖5.63所示,發現挖除的方向並不正確,此時可點選Reverse Side,更改挖除的方向,然後再點選一次Preview,如圖5.64所示。
圖5.63
圖5.64 (5)接著按下OK即可完成。 5-3-5鑽孔(Hole) 鑽孔功能可以在實體零件上鑽孔。孔的型態有盲孔、通孔、魚眼孔、沈頭孔等。操作步驟如下: (1)使用鑽孔功能前,要先有用來加工的胚料,如圖5.65實體。
圖5.65 (2)點選鑽孔 功能,並在胚料上,點選向下鑽孔的面,即圖5.65中游標所指的表面。 (3)在對話框中Diameter填入孔的直徑(20mm),Depth填入孔的深度(10mm),如圖5.66所示。
圖5.66 (4)點選圖5.66對話框中的Positioning Sketch,即可進入草圖模式,編輯孔的中心點位置,如圖5.67。此時可使用拘束(Constraint)方式(如圖5.68),或對孔中心點雙擊左鍵,會出現對話框,以輸入孔座標(如圖5.69)來決定中心點位置。
圖5.67
圖5.68
圖5.69 (5)確定好孔中心位置後,點選 離開草圖模式。 (6)點選圖5.66中Hole Definition對話框的OK,即可完成鑽孔。 (7)若在步驟(3)填入鑽孔的直徑、深度時就點選OK,此時鑽孔的位置會依照步驟(2)點選鑽孔表面時,滑鼠所點選的位置,作為鑽孔的中心點。若在步驟(2)點選的表面為圓形,則孔的中心會自動對齊圓心,不受滑鼠點選位置的影響。 (8)鑽孔的深度控制方式有許多種,可以點選對話框的Extension選項,如圖5.70所示,有Blind、Up to next、Up to last、Up to plane、Up to surface等五種,如圖5.71所示,詳細的使用方式請參考5-3-1凸塊功能。
圖5.70
Blind Up to Next Up to Last Up to Plane Up to Surface 圖5.71 (9)點選對話框的Bottom選項,Flat與V-bottom分別代表鑽出平底孔或圓錐孔,如圖5.72所示,Angle選項可以控制圓錐孔的角度。
Flat V-Bottom 圖5.72 (10)點選Type選單,可以控制鑽孔的型態,如圖5.73所示。圖5.74為選擇各種不同的鑽孔形式。
圖5.73
直孔 Simple 錐孔 Tapered 沈頭孔 Counterbored 錐坑 Countersunk Counterdrilled 圖5.74 (11)點選Thread Definition選單設定螺紋選項,如圖5.75所示,注意到此處的螺紋只會在繪製工程圖時(參考第七章工程圖)出現。點選Thread選項可以決定是否攻螺牙,Type選項可以設定螺紋標準,Thread Diameter填入螺牙直徑,Hole Diameter填入鑽孔直徑,Thread Depth填入螺牙深度,Hole Depth填入鑽孔深度、Pitch填入螺紋節距,Right-Thread為右螺紋,Left-Thread為左螺紋。
圖5.75 (12)按下OK即可完成繪製,如圖5.76所示。
圖5.76 5-3-6肋(Rib) 肋的功能可以將一2D輪廓沿著一中心曲線,掃出成3D的實體。可以使用肋功能的搭配情況,如下表(表3.1)所示。「可」代表此兩條件搭配下可以使用肋功能,「否」則是搭配無效。 不封閉的輪廓 封閉輪廓 拉伸方向 不封閉的中心曲線 可 可 可 封閉的平面中心曲線 可 可 否 封閉的3D中心曲線 可 可 否 表3.1 使用肋的操作步驟如下: (1)繪製一輪廓以及一曲線,曲線可以位於平面或在空間中,如圖5.77所示。
圖5.77 (2)點選肋 ,再點選欲掃出的輪廓(圖5.77樹狀圖中Sketch.2),填入對話框中的Profile,再點選中心曲線(即圖5.77樹狀圖中Sketch.3)填入對話框中的Center curve,如圖5.78所示。
圖5.78 (3)點選Profile control,會出現三個選項,如圖5.79所示,選擇Keep angle,代表2D輪廓的角度與掃出的中心曲線維持不變,如圖5.78,一開始中心曲線在輪廓的Normal方向,則掃出的實體每一段都會維持輪廓與中心曲線的Normal關係。
圖5.79 (4)在步驟(3)點選Pulling direction,則可令輪廓指向所選擇的特定方向,點選參考方向填入Selection欄位中即可,可以選擇物體的邊緣或平面。以圖5.77為例子,點選xy平面Selection中,則掃出的方向(輪廓的normal),將會與xy平面同方向(同xy平面的normal)。而掃出的路徑則是沿著中心曲線。如圖5.80所示。
圖5.80 (5)在步驟(3)點選Reference surface方式。使用此方式建立肋時,必須先建立一個曲面,以及一條位於曲面上的曲線,如圖5.81所示。令此曲線(圖5.81的Curve.1)為肋的中心曲線,而Reference surface的Selection則點選圖5.81中的Surface.1,點選OK即可得到沿著曲面掃出的肋,如圖5.82所示。以此方式掃出的肋,其2D輪廓所在平面,與曲面的夾角固定,如圖5.83所示。
圖5.81
圖5.82
圖5.83
5-3-7挖槽(Slot) 挖槽的功能,乃使一圖形輪廓沿中心曲線掃除不需要的部分,與肋的功能相反。可以使用挖槽功能的搭配情況,如表3.1所示。「可」代表此兩條件搭配下可以使用挖槽功能,「否」則是搭配無效。 使用挖槽的操作步驟如下: (1)在一作為胚料的實體上,繪製一輪廓以及一線段,線段可以是平面或是空間中的曲線,如圖5.84所示。
圖5.84 (2)點選挖槽 ,再點選想掃除的圖形輪廓(即圖5.84中的Sketch.2),填入對話框中的Profile,再點選中心曲線(即圖5.84中的Sketch.3)填入對話框中的Center curve,如圖5.85所示。
圖5.85 (3)Profile control選項選擇Keep angle,按下OK即可完成,如圖5.86所示。Profile control的三個選項使用方式同肋(Rib),請參考5-3-7節。
圖5.86 5-3-8加強肋(Stiffener) 加強肋的功能乃實體上做出增加強度的肋,與肋不同之處在於,加強肋只需有中心曲線即可,不需要輪廓,但須先有實體才能使用加強肋。操作步驟如下: (1)繪製加強肋的中心曲線,並放置在與實體的適當的相對位置上,如圖5.87所示。 圖5.87 (2)點選加強肋 功能,再點選加強肋的中心曲線(圖5.72中的Sketch.2),填入對話框中的Profile,如圖5.88所示。
圖5.88 (3)在圖5.88對話框的Thickness中填入加強肋的厚度。 (4)點選OK,即可完成加強肋,如圖5.89所示。
圖5.89 5-3-9Loft Loft的功用可以利用兩個不同的輪廓,以漸進變形的方式,產生實體,並可以加入雲形線作為實體生長的導引。圖5.90為幾個利用此功能所完成的例子。 圖5.90 Loft的操作步驟如下: (1)在三個不同的平面上,建立輪廓,如圖5.91所示。
圖5.91 (2)點選Loft 功能,再點選三個輪廓,填入圖5.92對話框的Section中。
圖5.92 (3)按下Apply,即可預覽新長出的實體,如圖5.93所示。
圖5.93 (4)此時實體邊線是漸進的曲線,若想要筆直的邊線,則使用者需要自行建立邊線作為Guide,如圖5.94所示,利用 建立兩直線,再利用線架構與曲面設計單元(Wirefram and surface design)的Join 功能,將兩直線組合成一物件。Guide的功能是導引新長出實體的邊線。
圖5.94 (5)點選Join.1作為Guide,再按下Apply,則出現圖5.95,邊線由原本圖5.93的曲線變成直線,同樣以此方法可將其他邊線調整成直線。
圖5.95 (6)Spine的可以用來導引實體的伸展方向,如圖5.96所示,增加一條雲形線(Spline.1)填入Spine選單的Spine選項中,按下Apply可預覽,如圖5.97所示。若點選Computed spine,則CATIA會自動以連接圖形的頂點(Vertices)來計算Spine,如圖5.93的邊緣即是。比較提5.93與圖5.97,因為兩者使用的Spine不同,所以實體的外型也不同。
圖5.96 圖5.97 (7)Coupling選單內有四種不同的功能,分別是Ratio、Tangency、Tangency then curvature、Vertices,如圖5.98所示,表示四種不同的連接圖形方式。 ‧Ratio是以圖形的比例方式連接,及兩輪廓間沿著Closing Point的方向等分,再將等分的線段依序連接,通常用在不同幾何圖形的相接上,如圓與四邊形的相接。 ‧Tangency方式是以輪廓上的斜率不連續點,作為耦合點,因此若兩圖形的斜率不連續點數目不同,就無法使用此方式。 ‧Tangency then curvature方式是以輪廓上的曲率不連續點,作為耦合點,因此若兩圖形的曲率不連續點數目不同,就無法使用此方式。 ‧Vertices方式是以連接頂點(Vertices)來耦合圖形,因此若兩圖形的頂點數目不同,就無法使用此方式。 圖5.98 (8)以Ratio方式進行時,需檢查Closing Point方向,用滑鼠點選Closing Point,即可改變方向。圖5.99是一個Closing Point方向不正確的例子,圖5.100則是改變方向後的結果。 圖5.99 圖5.100 (9)若Closing Point的方向相同,但是圖形仍不正確,如圖5.101所示,則需更改Closing Point的位置,按下右鍵點選Closing Point,選擇Edit Closing Point,會出現圖5.101中的對話框。 (10)若仍無法產生正確圖形,按下右鍵點選Closing Point,選擇Remove,將Closing Point移除,如圖5.102所示,此時圖形會變紅色,在於輪廓上按下右鍵選擇Create Closing Point,如圖5.102所示,則會出現圖5.103的對話框,此時可以重新設定Closing Point的位置,將上下兩輪廓的Closing Point對齊,按下OK。接著預覽結果,如圖5.104所示,即可完成。Closing Point的起點為在草圖工作平面繪製草圖時的第一點位置,若圓形等無頂點圖形,則是位置較無規則。
圖5.101 圖5.102
圖5.103
圖5.104 5-3-10移除式Loft(Removed Loft) 移除式Loft的功能,可以在實體零件上,掃除兩個以上輪廓所連接的空間。是一種與Loft相反的功能。操作步驟如下: (1)在實體上繪出想要掃除輪廓,如圖5.105所示。 圖5.105 (2)點選移除式Loft ,再點選擬掃除柱體不同平面的輪廓(即圖5.105的Sketch.5、Sketch.6、Sketch.7),填入對話框中Section,如圖5.106所示。
圖5.107 (3)結果如圖5.108所示。其他功能及用法皆與Loft功能相同,請參考5-3-9章節。 圖5.107 5-4裝飾特徵(Dress-Up Features) 此特徵可以在完成的簡單零件上,不改變整個零件的基本輪廓下,進行修飾的工作。此部分的功能有圓角、倒角(Chamfer)、拔模角(Draft Angle)、薄殼(Shell)、厚度(Thickness)、攻螺紋(Thread/Tap)等六大類。點選 右下角的倒三角形,立即會出現 。 5-4-1圓角 此系列功能可以進行各種圓角特徵的加工,有基本的邊緣圓角(Edge fillet),以及進階的變化半徑的圓角(Variable radius fillet)、面與面的倒圓角(Face-Face fillet)與Tritangent fillet等方式。 5-4-1-1邊緣圓角(Edge fillet) 邊緣圓角的功能可以在實體的邊緣進行倒圓角的動作,加工上的意義即是將尖銳的邊緣磨成平滑的圓角。操作步驟如下: (1)在零件的基礎外型設計完畢後,如圖5.108所示。 圖5.108 (2)點選邊緣圓角 ,再點選需倒圓角的邊緣(可點選多個邊緣),如圖5.109所示。或點選需倒圓角的面(CATIA會自動尋找與面所相關的邊緣),如圖5.110所示。
圖5.109
圖5.110 (3)在Radius中填入圓角半徑,此圓角半徑不可超過厚度的一半,否則無法導出圓角。 (4)圓角延伸(Propagation)的方式有兩種,分別為Tangency與Minimal。若倒圓角時點選圖5.111中,游標所指的邊緣,Tangency方式會沿著所有相切的邊緣倒圓角,如圖5.111所示,而Minimal的方式則會沿著最近的邊緣倒圓角,如圖5.112所示。 (5)使用Tangency方式時,若點選Trim ribbons選項,會自動將兩重疊的圓角消去。
圖5.111
圖5.112
5-4-1-2變化半徑的圓角(Variable radius fillet) 變化半徑的圓角的功能與邊緣圓角(Edge Fillet)相同,都是倒圓角,不過變化半徑的圓角可使一邊緣上的圓角有不同半徑的變化。操作步驟如下: (1)設計好一零件,如圖5.113所示。 圖5.112 (2)點選變化半徑的圓角 ,再點選零件的任一邊緣,如圖5.114的中滑鼠游標所指邊緣。變化半徑的圓角只能點選邊緣不能點選平面。
圖5.114 (3)若直接在對話框的Radius瑱入倒圓角半徑,則會倒出兩端等半徑的圓角,同邊緣圓角(Edge fillet)一般。 (4)若要兩端半徑不同,則需用滑鼠左鍵雙擊選圖5.114中,邊緣兩端的圓角標註,立即出現Parameter Definition的對話框,再於對話框中填入所需的半徑,如圖5.115所示。 圖5.115 (5)點選OK後,再按下Preview,就會如如圖5.116所示,出現兩個不同半徑的圓角。 圖5.116 (6)此時若要再增加圓角半徑的變化數目,先點選Points選項,再於欲倒圓角的邊緣上點選一點,此時Points的數目會增加,而可變化的圓角半徑的位置也增加,如圖5.117所示,可重複步驟(4)修改圓角半徑。
圖5.117 (7)圖5.117對話框中的Variation有兩種選項,分別是Cubic與Linear,圖5.118為步驟(4)時,改點選Linear的結果。 圖5.118 5-4-1-3面與面的倒圓角(Face-Face fillet) 面與面的倒圓角功能,可以在兩個面之間進行倒圓角動作。操作步驟如下: (1)設計含有兩個以上的相對面的零件,如圖5.119所示。
圖5.119 (2)點選面與面的倒圓角 ,再點選想要倒圓角的兩個曲面,填入對話框中的Face to fillet,如圖5.99所示。 圖5.120 (3)在對話框中Radius填入倒圓角的半徑後,點選對話框中的OK,即可完成兩個曲面之間的倒圓角,注意倒圓角半徑大小不能超過曲面高度,也不能小於1/2倍的曲面最短距離。 (4)若點選的兩面相鄰,則倒圓角的效果同使用5-4-1-1邊緣圓角(Edge Fillet)功能點選兩面相接的邊緣,如圖5.121所示。
圖5.121 5-4-1-4Tritangent fillet Tritangent fillet的功能在將零件中某一面,經由倒角改變成一個圓曲面。操作步驟如下: (1)建立一零件,如圖5.122所示。 圖5.122 (2)點選Tritangent fillet ,再點選想藉由倒角將平面改變成圓曲面之面的相連接兩面(即圖5.122游標所指之處相對的兩面),填入對話框中的Face to fillet。 (3)再點選想藉由倒角將平面改變成圓曲面的平面,如圖5.123所示,填入對話框中的Face to remove。
圖5.123 (4)點選圖5.123對話框中的OK即完成倒角,如圖5.124所示。 圖5.124
5-4-2倒角(Chamfer) 倒角的功能將尖銳的直角邊緣磨成平滑的斜角邊緣。操作步驟如下: (1)設計好一零件,如圖5.125所示。 圖5.125 (2)點選倒角 。 (3)點選所想要倒角的邊緣或平面,填入對話框中的Object(s) to chamfer,如圖5.126所示,點選平面時,平面周圍的邊緣會被倒角。 (4)選擇倒斜方式,對話框中Mode採用Length1/Angle方式,倒角長度與倒角的斜度分別填入對話框中的Length1與Angle,如圖5.126所示。亦可採用Length1/Length2方式,分別選擇邊緣兩側倒角的除料距離,圖5.127為採用Length1/Length2方式,兩個邊緣倒角的長度分別填入對話框中的Length1與Length2。欲更改倒角的方向可以點選圖5.126中的箭頭。
圖5.126
圖5.127 (5)點選OK,即可完成倒角,如圖5.128所示。 圖5.128 5-4-3拔模特徵(Drafts) 這些功能可以在實體零件上,放置各種的拔模特徵,包括拔模角(Draft Angle)、拔模反射線(Draft reflect line)與變化拔模(Variable Draft)等三種方式。 點選 左下角的黑色三角形,即可得到拔模特徵 工具列。 5-4-3-1拔模角(Draft Angle) 拔模角功能可以將零件中需要有拔模斜度的部分,進行向上或向下拔模。此功能可以很容易選擇實體上需要拔模的部分。操作步驟如下: (1)繪出一實體零件,如圖5.129所示。 圖5.129 (2)點選拔模角 ,會出現圖5.130的對話框,在Draft Type選項選擇Constant ,另一個Variable 方式會在5-4-4-3節介紹。 (3)點選需要拔模角的面(如圖5.130中游標所指的平面),填入對話框的Face(s) to draft中。
圖5.130 (4)點選拔模的基準面(即拔模後不改變大小的平面),如圖5.131中游標所指的平面,填入對話框Neutral Element的Selection中,再於Angle中填入所需的拔模角度,如圖5.131所示。若填入的角度為負值,則拔模的形狀如圖5.132所示。
圖5.131
圖5.132 (5)點選OK,即可得到具有拔模角的零件,如圖5.133所示(此為正拔模角)。
圖5.133 拔模角還有一項特殊功能,用在決定拔模的基準面(即Neutral Element中的Selection),其操作步驟如下: (1)設計一零件,內有一平面(請參照5-10-3節),如圖5.134所示。 圖5.134 (2)點選拔模角 。 (3)點選因拔模所改變的平面,如圖5.135游標所指的圓曲面,填入對話框的Face(s) to draft中。
圖5.135 (4)點選拔模的基準面(即拔模後不改變大小的平面),在此點選此零件中間的存在平面(如圖5.136中游標所指的平面),填入Neutral Element中的Selection,再於Angle中填入拔模的角度,如圖5.136所示。
圖5.136 (5)點選OK,即可得到具有拔模斜度零件,其中游標所指的平面大小不變,如圖5.137所示。
圖5.137 (6)承接步驟(4),若將對話框中的More打開,如圖5.138所示,勾選對話框Parting Element(部分拔模)中的Define parting element,點選Selection,選擇拔模的底面(即此面以下不拔模,此例點選拔模的基準面同時作為拔模的底面),再點選OK即可完成,如圖5.139。
圖5.138 圖5.139 (7)若步驟(6)勾選Parting=Neutral及 Draft both sides兩者,則產生在拔模基準面上下反方向拔模的零件(即以拔模基準面作為鏡射),如圖5.140與圖5.141所示。
圖5.140 圖5.141 5-4-3-2拔模反射線(Draft reflect line) 拔模反射線功能可以將零件中的曲面,以某一條反射線做為基準線(Neutral line),來進行拔模。操作步驟如下: (1)設計有曲面的零件,如圖5.143所示。 圖5.143 (2)點選拔模反射線 。 (3)點選要拔模的曲面(如圖5.144中游標所指的圓曲面),填入對話框的Face(s) to draft中。
圖5.144 (4)在對話框的Angle中,填入曲面的拔模角度(即與Pulling Direction的夾角),注意Pulling Direction(即圖5.144中的箭頭方向),並且拔模角度需與曲面相切,才能完成曲面的部分拔模。 (5)點選OK,即可完成曲面的部分拔模,如圖5.145所示。 圖5.145 拔模反射線 還有一項功能,可以在圓曲面進行延伸拔模,其操作步驟如下: (1)設計一圓柱體及另一零件,如圖5.146所示。
圖5.146 (2)點選拔模反射線 。 (3)點選要拔模的曲面(如圖5.146中的圓柱面),填入對話框的Face(s) to draft中。在對話框的Angle填入曲面開始拔模的角度(即與Pulling Direction的夾角)。 (4)點選開啟對話框的More,如圖5.147所示,勾選對話框Parting Element中的Define parting element,再點選圖5.147中游標所指的平面,填入對話框的Selection中,此步驟在設定延伸拔模的終止面。
圖5.147 (5)點選OK,即可完成圓柱體的延伸拔模,如圖5.148所示。 圖5.148 5-4-3-3變化拔模(Variable Draft) 此功能可以在實體上放置變化斜度的拔模角特徵,操作步驟如下: (1)繪製一實體,如圖5.149所示。 圖5.149 (2)點選變化拔模 。再點選要拔模的面,如圖5.150所示。 圖5.150 (3)點選基準面,填入Neutral Element的Selection中,如圖5.151所示,按下Preview。欲拔模之面的左右兩端會出現拔模角的數值,左鍵雙擊此數值即可更改拔模角度,如圖5.152所示。
圖5.151 圖5.152 (4)點選Points,於基準面與拔模面的共同邊緣上點選一點,即可增加拔模斜度的變化數,如圖5.153所示。
圖5.153 (5)設定好各個拔模角,按下OK,即可得到有變化拔模特徵的實體,如圖5.154所示。 圖5.154 5-4-4薄殼(Shell) 薄殼的功能可以將實體零件中空薄殼化。操作步驟如下: (1)設計一零件,如圖5.155所示。
圖5.155 (2)點選薄殼 ,再點選所想要鏤空的平面,填入對話框的Face(s) to remove,如圖5.156所示。
圖5.156 (3)在對話框中的Default inside thickness與Default outside thickness分別填入薄殼的內部厚度與外部厚度,內部厚度指的是從表面向實體內部生長的肉厚,外部厚度則是向外長的肉厚。 (4)點選圖OK即可完成,如圖5.157所示。 圖5.157 (5)步驟(3)中若點選Other thickness faces,選擇圖5.158中游標所指平面,可在此面上輸入厚度,如圖5.159所示。
圖5.158 圖5.159 (6)按下OK即可完成,如圖5.160所示。 圖5.160 5-4-5厚度(Thickness) 厚度功能可以在實體或胚料上擠出厚度,圖形的基本輪廓不變。操作步驟如下: (1)設計一零件,如圖5.161所示。 (2)點選厚度 ,再點選所想要擠出厚度的平面,填入對話框的Default thickness faces,並在對話框的Default thickness填入擠出的厚度,如圖5.161所示。
圖5.161 (3)Other thickness faces選項的用法與5-4-4薄殼功能相同。 (4)點選OK,即可完成。 5-4-6螺紋(Thread/Tap) 螺紋的功能,可以在圓形實體或圓孔上標示螺紋符號,但是此符號不會馬上表現出來,只有在使用實體轉換至工程圖(Drafting)時,才會有作用,請參考第七章工程圖。 此功能的用法類似5-3-5鑽孔(Hole) 功能中所使用標示螺紋的方式。 使用螺紋的操作步驟如下: (1)設計好圓孔,如圖5.162。 (2)點選 ,然後點選圓孔,進行標註螺紋的工作(即點選圓柱面填入Lateral Face)。 (3)在對話框中的Limit Face中填入螺紋的起始面,Thread Diameter填入螺紋的直徑,Thread Depth填入螺紋的深度,Pitch填入螺紋節距。如圖5.162所示,其他功能請參考5-3-5節。
圖5.162 (4)點選OK,即可完成螺紋標示。 5-5曲面為基礎的特徵(Surface-Based Features) 此部份的功能是以曲面為基礎,建構新的實體零件,共包含了分割(Split)、厚度曲面(Thick surface)、封閉曲面(Close Surface)與縫合曲面(Sew Surface)等四個功能。 點選 右下角的黑色三角形,或者到View選單的Toolbars中,勾選Surface-Based Features,即可出現 工具列。
5-5-1分割(Split) 分割的功能,可以藉由平面或曲面切除相交實體的某一部分。操作步驟如下: (1)設計一零件,並且繪製一曲面。 (2)點選分割 ,出現圖5.163的對話框。 (3)點選曲面填入對話框的Splitting Element中,如圖5.163所示。圖中的箭頭方向代表著要保留的實體部分,用滑鼠點選箭頭一下,可將箭頭反向,得到相反的結果。
圖5.163 (4)點選OK即可完成,如圖5.164所示。 圖5.164 5-5-2厚度曲面(Thick surface) 厚度曲面的功能可以利用曲面生長肉厚。操作步驟如下: (1)先繪製一曲面,如圖5.165所示。
圖5.165 (2)點選厚度曲面 。 (3)點選欲長肉厚之曲面,填入對話框的Object to offset,並在對話框中填入所需的尺寸。First Offset為圖5.166中箭頭方向所增加曲面的厚度,Second Offset為圖5.166中箭頭之反方向所增加曲面的厚度。
圖5.166 (4)點選OK即可完成,如圖5.167所示。 圖5.167 5-5-3封閉曲面(Close Surface) 封閉曲面的功能,可以將曲面構成的封閉體積(Close Volume),轉換成為實體,若為非封閉體積,CATIA也可以自動以線性的方式封閉。操作步驟如下: (1)設計一個由曲構成的封閉體積。 (2)點選封閉曲面 。 (3)點選想要實體化的曲面,填入對話框中的Object to close,如圖5.168所示。 圖5.168 (4)點選對話框中的OK即可完成,如圖5.169所示。若是有問題的非封閉體積,則會出現圖5.170的錯誤訊息。 圖5.169
圖5.170 5-5-4縫合曲面(Sew Surface) 縫合曲面的功能,可以將實體零件與曲面連結在一起。操作步驟如下: (1)設計一零件包含一曲面。 (2)點選縫合曲面 。 (3)點選曲面填入對話框內的Object to sew,如圖5.171所示,圖中的箭頭可以選擇所要保留的實體方向。 圖5.171 (4)點選對話框中的OK,即可完成。如圖5.172所示。
圖5.172
5-6轉換為基礎的特徵(Transformation Features) 此系列功能可以對實體零件,進行移動(Translation)、鏡射(Mirror)、樣版(Patten)與比例(Scale)等動作,進而修改或產生新的實體。 5-6-1位置轉換 這些功能可以改變實體零件的位置,共有移動(Translation)、轉動(Rotation)與對稱(Symmetry)三種方式。點選 右下方的黑色三角形,立即出現此圖示 。 5-6-1-1移動(Translation) 移動功能可以移動實體零件的位置。操作步驟如下: (1)繪好零件,點選移動 。 (2)點選此零件,並填入對話框中的Direction,零件上被點選的平面,如圖5.173中箭頭所指的平面,決定移動的方向(即平面的法向量),再填入移動距離。 圖5.173 (3)點選OK,即可完成移動。 5-6-1-2轉動(Rotation) 旋轉的功能可以使零件對某一軸轉動。操作步驟如下: (1)設計一零件,其中需有實線當作轉軸軸。 (2)點選轉動 ,再點選一實線當作軸(圖5.174中箭頭所指的邊緣),填入對話框中的Axis,在對話框中的Angle填入想旋轉的角度,如圖5.174所示。
圖5.174 (3)點選OK,即可完成對軸轉動。 5-6-1-3對稱(Symmetry) 對稱的功能能夠使零件相對於平面做對稱的移動。操作步驟如下: (1)設計一零件與一平面。 (2)點選對稱 ,再點選一平面當作對稱面,填入對話框的Reference,如圖5.175所示。
圖5.175 (3)點選OK,即可完成對稱。 5-6-2鏡射(Mirror) 鏡射功能可以使實體對某一基準面鏡射,產生左右對稱的兩個零件,原來的實體會保留。操作步驟如下: (1)設計一零件,點選鏡射 。 (2)點選鏡射的基準面(即鏡子所在位置),填入對話框的Mirroring element中,如圖5.176所示。
圖5.176 (3)點選OK即可完成。 5-6-3樣版(Pattern) 樣版功能可以選擇特徵做為參考樣版,以多種陣列方式重複應用這些樣版,共有矩形、環形與使用者自訂等三種方式。點選 右下角的黑色三角形,即可得到 工具列。 5-6-3-1矩形樣版(Rectangular Pattern) 矩形樣版功能可以選擇特徵做為樣版,以矩形陣列方式重複應用這些樣版。 在一實體上產生5×3矩形排列的圓孔為範例,操作步驟如下: (1)先在實體上上先挖一圓孔,如圖5.177所示。 圖5.177 (2)點選矩形樣版 。 (3)點選挖好的圓孔(即圖5.177中的Pocket.1),填入對話框Object to pattern的Object中,如圖5.178所示。 圖5.178 (3)點選做為位置參考用的物件(即圖5.178中游標所指的平面),填入對話框Reference Direction的Reference element中。 (4)圖5.179對話框中的First Direction代表矩形的橫排,Second Direction代表矩形的直排。所以若想產生5×3矩形排列的圓洞,就在First Direction選項的Instance填入複製數目為5;Second Direction選項的Instance填入複製數目為3,如圖5.180所示。其中若產生的矩形排列方向不對,點選對話框的Reverse即可。
圖5.179
圖5.180 (6)First Direction(橫排)與Second Direction(直排)對話框中的Parameters選項其功能如下: ‧Instance(s) & Spacing:如圖5.180所示,需在對話框中的Instance(s)填入每一排的複製樣版個數,Spacing中填入每一個複製樣版間的距離。 ‧Instance(s) & Length:需在對話框中的Instance(s)填入每一排的複製樣版個數,Length中填入每一排所有複製樣版的距離相加總長。 ‧Spacing & Length:需在對話框的Spacing中,填入每一個複製樣版之間的距離, Length中填入每一排所有的複製樣版距離相加總長。 (7)樣版工具列中的各種樣版,都有一個小功能,利用滑鼠游標點選複製樣版的中心小點,就可以去除這個複製樣版,如圖5.181所示。
圖5.181 (8)點選OK即可完成,如圖5.182所示。
圖5.182
5-6-3-2圓形樣版(Circular pattern) 圓形樣版功能可以選擇特徵做為樣版,以圓形陣列方式重複應用這些樣版。 在一圓形實體上,產生兩排10個環形圍繞的小圓柱為範例,操作步驟如下: (1)設計一圓形實體,以及欲重複使用的樣版(小圓柱),如圖5.183所示。 圖5.183 (2)點選圓形樣版 。 (3)點選小圓柱(圖5.183中的Pad.2),填入對話框Object to pattern的Object中。 (4)點選作為位置參考用的物件,此處點選圖5.184中箭頭所指的平面,填入對話框Reference Direction的Reference element中,作為用來產生環形圍繞的平面。
圖5.184 (5)對話框中的Axial Reference選項代表環形圍繞的小圓柱之數目與圓柱間的排列情形;Crown Definition選項代表有幾圈的環形圍繞,以及每一圈之間的間距。若想產生每排5個個環形圍繞的小圓柱,需在對話框Axial Reference中的Instance(s)填入5個、Angular spacing填入72度,如圖5.184所示,並在Crown Definition選項中,在Circle(s)中填入2排,Circle spacing填入兩圈環形圍繞之間的距離,如圖5.188所示。 (6)對話框Axial Reference選項中Parameters的功能分別是Instance(s) & angular spacing、Instance(s) & total angle、Angular spacing & Total angle、Complete crown四項不同的功能。 ‧Instance(s) & Angular spacing:如圖5.184所示,需在對話框中的Instance(s)填入每圈環繞的小圓柱個數;Angular spacing填入環繞小圓柱之間的角度。 ‧Instance(s) & total angle:如圖5.185所示,在對話框中的Instance(s)填入每圈環繞的小圓柱個數;在對話框中的Total angle填入每圈所有環繞的小圓柱角度和(若角度和為360度,請在Instance(s)多一個環繞小圓柱或是在Total angle減去一個夾角)。
圖5.185 ‧Angular spacing & total angle:如圖5.186所示,在對話框中的Angular spacing填入每圈環繞的小圓柱之間的角度;Total angle填入每圈所有環繞的小圓柱的角度和(若角度和為360度,請在Instance(s)多一個環繞小圓柱或是在Total angle減去一個夾角)。
圖5. 186 ‧Complete crown:如圖5.187所示,在對話框中的Instance(s)填入每圈環繞的小圓柱個數,即會環繞整圈。
圖5.187 (7)接著介紹對話框Crown Definition中,Parameter的三種功能,分別是: ‧Circle(s) & circle spacing:如圖5.188所示,在對話框中的Circle(s)填入想要有幾圈的環形圍繞產生;Circle spacing填入每圈環形圍繞之間的距離。
圖5.188 ‧Circle(s) &Crown thickness:如圖5.189所示,在對話框中的Circle(s)填入想要有幾圈的環形圍繞產生;Crown thickness填入每圈環形圍繞中心距離的總和。
圖5.189 ‧Circle spacing & crown thickness:如圖5.190所示,Circle spacing填入每圈環形圍繞之間的距離;Crown thickness填入每圈環形圍繞中心距離的總和。
圖5.190 (8)前述步驟,及可以各種不同方法完成兩環狀排列的小圓柱,如圖5.191所示。 圖5.191 5-6-3-3使用者自訂樣版(User Pattern) 使用者自訂樣版的功能類似前面兩種樣版功能,都是將建立好的特徵重複的使用,在此功能使用者可以自訂這些特徵的放置方式,而前述的矩形與圓形樣版功能,只能以單純的矩形與圓形來放置這些特徵。 使用使用者自訂樣版的操作步驟如下: (1)以一個鑽了一個孔的零件為例,在孔中心已經建立好一圓心點。欲重複使用孔特徵,在零件上使用草圖功能繪出一些指定的位置(即圖5.192中的點),作為定位點。 圖5.192 (2)點選使用者自訂樣版 。 (3)點選已先鑽的孔(即圖5.192中的Hole.1),填入對話框Object to pattern中的Object,並點孔中心點作為參考基準填入Anchoe中,如圖5.193所示。 圖5.193 (4)再點選所指定的位置(即圖5.192之Sketch.5的點),填入對話框Instances欄位的Positions中,如圖5.194所示,注意到作為標示位置的點不能是OpenBody,必須是Sketch。 圖5.194 (5)點選OK即可完成。 5-6-4縮放(Scaling) 縮放的功能可以對原來物件作等比例縮放,操作步驟如下: (1)設計一零件,如圖5.195所示。 (2)點選縮放 功能。 (3)點選一物體作為放大或縮小的參考基準,填入對話框的Reference中,此處點選XZ平面,如圖5.195所示,物體將會沿著Y軸方向放大。 圖5.195 (4)在對話框Ratio中填入所想要放大或縮小的比率,再點選OK,即可完成,如圖5.196所示。 圖5.196 (5)如物體擬在x、y、z軸作等比例縮放時,可以在原點(0,0,0)建立一點,然後點選此原點,即可完成等比例縮放。 5-7元件(Body) 元件就是在樹狀圖上帶有綠色齒輪符號 的PartBody(或Body)。當使用者因為技術上的困難,或者是工具的不足,無法一次在單一個元件內繪製好完整實體零件時,可以在同一個零件設計檔案內的點選元件 ,即可得到插入新的元件,再利用布林運算(Boolean Operations,後敘)即可完成複雜的實體零件。圖5.197樹狀圖中的Body.1與Body.2就是點選元件功能所產生的新元件。 增加新元件後,需使用滑鼠右鍵點選元件,選擇Define in Work Object,定義工作實體,如圖5.198所示,接下來進行的建構動作都隸屬於新的元件。不同的元件之間並沒有關聯性,使用者可以單獨移動或修改任一個元件,而不會影響其他的元件。欲移動不同的元件還需使用指南針工具,使用滑鼠的將指南針拖拉至欲移動的元件上,即可單獨移動此元件,如圖5.197之右下元件所示。詳細的移動方法請第二章指南針部分。 圖5.197 圖5.198 5-8布林運算(Boolean Operations) 有兩個以上的元件存在時,可以利用布林運算功能,進行元件之間的交集、聯集等運算,將不同的元件結合在一起。此處共提供組裝(Assembly)、聯集(Add)、交集(Intersect)、差集(Remove)、聯集修剪(Union Trim)與Remove Lump等不同的運算方式。 5-8-1組裝(Assembly) 組裝功能可以將不同的元件組合成單一元件,彼此之間有層級關係。操作步驟如下: (1)設計兩個以上元件(Body)構成的實體,(如何設計兩個以上的零件請見5-7節),如圖5.199所示。 圖5.199 (2)點選組裝 。 (3)若想將Body.2的長圓柱加入PartBody的方塊中,組合成單一元件,先點選Body.2填入對話框的Assemble中,再點選PartBody中的Pad.1填入對話框的After,意義為將Body.2組裝在PartBody的Pad.1之後,如圖5.200所示。 圖5.200 (4)點選OK,即可將Body.2加入PartBody組合成單一元件,如圖5.201所示。 圖5.201 (5)為了驗證兩個元件組裝前後的差異,使用一個減重槽來驗證,圖5.202是組裝後再使用減重槽移除部分實體的結果,可以發現兩個元件同時被一個減重槽扣除。圖5.203則是組裝前使用減重槽移除實體的結果,可發現只有一個元件被減重槽扣除。
圖5.202
圖5.203 5-8-2邏輯運算 此處可以進行元件間的簡單邏輯運算,有聯集(Add)、交集(Intersect)、差集(Remove)等三種功能。 點選 右下角的黑色三角形,即可的到邏輯運算之工具列。 5-8-2-1聯集(Add) 聯集的功能在於將一個元件加入另一個元件中,並取兩元件的聯集部分留下。操作步驟如下: (1)設計一含有兩個以上元件的零件,如圖5.204所示。 圖5.204 (2)欲將圖5.204中的Body.2加入PartBody,並取兩個元件的聯集部分留下,點選圖5.204的Body.2,再點選聯集(Add) ,則Body.2會填入對話框的Add中,如圖5.205所示。 (3)點選PartBody填入對話框的After,如圖5.205所示。 圖5.205 (4)點選OK,即可完成加入元件的工作,如圖5.206所示。 圖5.206 5-8-2-2差集(Remove) 差集的功能可以將兩元件取差集,即移除某一元件與兩元件相交處之材料。操作步驟如下: (1)設計含有兩個以上元件的零件,如圖5.207所示。 (2)若想利用PartBody減去Body.2來進行差集動作,先點選想被移除Body.2,再點選差集 ,則Body.2會填入對話框的Remove,如圖5.207所示。 (3)點選PartBody填入對話框的After,如圖5.207所示。 圖5.207 (4)點選OK,即可完成,如圖5.208所示。
圖5.208 5-8-2-3交集(Intersect) 交集的功能可以取兩個以上元件的交集部分。操作步驟如下: (1)設計一含有兩個元件以上的零件,如圖5.209所示。 圖5.209 (2)欲取Body.2與PartBody的交集,先點選擬交集的元件(即Body.2),再點選交集 ,則Body.2會填入對話框的Intersect。 (3)再點選被加入取交集元件(即PartBody)填入對話框中的After,如圖5.210所示。 圖5.210 (4)點選OK,即可完成交集,如圖5.211所示。 圖5.211 5-8-3聯集修剪(Union Trim) 聯集修剪功能可以在兩個以上的元件間,同時進行交集、聯集、差集等動作,完成單純使用布林運算所無法達到的動作。操作步驟如下: (1)設計含有兩個以上元件的零件。 (2)點選聯集修剪 ,再點選欲進行修剪的相交元件,如圖5.212所示。 (3)點選想要移除的平面(如圖5.212箭頭所指的平面),填入對話框中的Face to remove。
圖5.212 (4)點選想去除的面(如圖5.213中的游標所指內部四個面),填入對話框中的Face to Remove。
圖5.213 (5)點選OK,即可完成切除不需要的元件,如圖5.214所示。相同的結果若使用單純的布林運算,則需複雜的動作與技巧才能達成。
圖5.214 5-8-4 Remove Lump Remove Lump的功能在移除單一元件內多餘且不相交的實體。操作步驟如下: (1)在同一個元件中繪出不相交實體,如圖5.215所示,也可以是兩個布林運算後的不相交實體,如圖5.216所示。 圖5.215 圖5.216 (2)點選Remove Lump ,再點選圖5.215中的實體,或圖5.216中的某個元件,會出現圖5.217的對話框。 (3)點選想要移除的實體的某一面,如圖5.217或圖5.218中游標所指的平面,填入對話框中的Face to remove。
圖5.217 圖5.218 (4)點選想要保留的實體的一面,如圖5.219或圖5.220中游標所指的平面,填入對話框中的Face to keep,如圖5.219或圖5.220所示。
圖5.219
圖5.220 (5)點選OK,即可完成移除單一元件中多餘且不相交的實體,如圖5.221與圖5.222所示。注意到在圖5.221中,被移除的實體事實上仍然存在,只是不顯現,若建構零件時使用一些輔助的實體,可使用此功能移除。而圖5.222,此功能可以對具有移除特徵(如減重槽)的元件,進行編修的動作,消去這些特徵的影響。 圖5.221 圖5.222 (6)圖5.223是圖5.216進行布林運算前的情況,提供給使用者參考。 圖5.223 5-9註解(Annotations) 註解工具列的功能,可以在實體上標註文字或者符號,來強調某些設計特徵,或者傳達訊息給其他觀看此實體零件的使用者。可以使用的標註方式有兩種,分別是帶箭頭文字(Text With Leader)與帶箭頭旗標(Flag Note With Leader)。 5-9-1帶箭頭文字(Text With Leader) 帶箭頭文字功能可以在零件上以箭頭點選某個位置,並加上標註文字內容。操作步驟如下: (1)設計一零件,點選帶箭頭文字 ,在點選要標註的位置,如圖5.224所示。 圖5.224 (2)在對話框中輸入欲標註的內容,如:熱處理至HRC50,點選OK,即可完成。 (3)若想修改標註格式,可用滑鼠右鍵點選樹狀圖Annotation Set.1中的Text.1,選擇Properties,如圖5.225所示,立即出現圖5.226的對話框,可在此修改相關的設定。 圖5.225 (4)圖5.226的Graphic欄位可修改圖形的顏色(Color)、線段種類(Line Type)、線段的粗細(Thickness)等。Text欄位可以修改文字的放置位置與對齊方式。Font欄位可以修改標註文字的字型與顏色。 圖5.226 5-9-2帶箭頭旗標(Flag Note With Leader) 帶箭頭旗標的功能,可以對一個零件放置檔案、網頁、圖片的超連結。操作步驟如下: (1)設計一零件,點選帶箭頭旗標 ,再點選想要顯示超連結的面,則會出現對話框,如圖5.227所示。 圖5.227 (2)於圖5.227對話框的Name中,填入此超連結的名字;URL中填入超連結的路徑,可點選Browse瀏覽建立超連結檔案的位置。 (3)點選OK,即可完成超連結。若欲開啟超連結的檔案,在圖5.228對話框的Link to File or URL欄位點選欲開啟檔案或URL,然後點選Go To按鈕即可。 圖5.228 5-10參考元素(Reference Element) 此工具列可以建構空間中的點、線、面等基本幾何元素,這些幾何元素可以當成圖形建構的參考元素,例如建立一個平面作為繪圖的平面,建立一點作為樣版(Pattern)的參考點等。 5-10-1點(Point) 點功能可以在空間中繪出一個點。建立點的方式有許多種,點選點 功能,即可看到這些建構方式,如圖5.229所示。 圖5.229 5-10-1-1座標點(Coordinates) 座標點方式可以使用座標拘束點的位置。 (1)於圖5.229中選擇Coordinates。 (2)對話框變成圖5.230所示,在X、Y、Z欄位中填入此點的座標位置,按下OK即可完成。 圖5.230 5-10-1-2曲線上的點(On curve) 曲線上的點方式可以在曲線上建立點。 (1)繪製一曲線,如圖5.231所示,並點選點 功能,選擇曲線上的點(On curve)方式,此時出現圖5.231的對話框。 (2)點選曲線填入對話框的Curve中,若Distance to reference選項勾選Distance on curve,可在對話框的Length中填入欲建立點與曲線端點的距離,亦可點選一點填入Reference的Point欄位,作為距離參考點。若點選Reference Direction則更改計算距離的參考點為曲線的另一個端點。
圖5.231 (3)將對話框中的Distance to reference改為點選Ratio of curve length,則以比例方式來放置此點,若填入0.4,則代表欲建立點的與端點的距離與線段長度的比例為0.4,亦可點選一點填入Reference的Point欄位,作為距離參考點。若點選Reference Direction則更改計算比例的參考點為曲線的另一個端點。
圖5.232 (4)Nearest extremity選項可以將點的位置放置到最近的端點;Middle point選項可以將點位置放置在曲線的中心點,意同以Ratio of curve length方式,填入比例為0.5。 (5)點選OK,即可完成在曲線上建立點。 5-10-1-3平面上的點(On plane) 平面上的點方式可以在平面上建立點。 (1)於圖5.229中選擇On plane。 (2)點選一平面,填入對話框的Plane中,如圖5.233所示。 圖5.233 (3)在對話框中H、V欄位填入此點座標。 (4)亦可點選一參考點填入對話框Reference的Point中,則在對話框中的H、V則為相對於參考點的距離。 圖5.234 (5)點選OK,即可完成。 5-10-1-4曲面上的點(On surface) 曲面上的點方式可以在曲面上建立點。 (1)設計一曲面,於圖5.229中選擇On surface。 (2)點選曲面,填入對話框的Surface中,如圖5.235所示。 圖5.235 (3)對話框中的Distance中填入建立的點與曲面中心點的距離,亦可點選一曲面上的點,填入對話框Reference的Point中,做為參考點,則在對話框Distance中填入建立的點與曲面上點的距離。點選OK,即可完成在曲面上建立點。 5-10-1-5圓心點(Circle center) 圓心點方式可以在圓形圖形的圓心處建立點。 (1)設計一圓形圖樣或實體零件,於圖5.229中選擇Coordinates。 (2)點選圓形圖樣填入對話框的Circle中,如圖5.236所示。點選OK,即可完成。 圖5.236 5-10-1-6曲線切點(Tangent on curve) 曲線切點方式可以在曲線與直線相切處建立點。 (1)在同一平面上繪製未相交的一直線與曲線。於圖5.229中選擇Tangent on curve。 (2)在對話框的Curve中填入曲線,Direction中填入直線,曲線與直線需在同一平面,如圖5.237所示。 (3)點選OK,即可建立一直線與曲線相切的點。若兩線無切點時,會出現圖5.238的警告視窗。
圖5.237
圖5.238 5-10-1-7中間點(Between) 中間點方式可以在兩點間建立新的點。 (1)設計兩點不同的點,於圖5.229中選擇Between。 (2)點選兩存在點填入對話框的Point1、Point2中,Ratio代表建立的點與Point1、Point2兩點間距離的倍數,而Reverse Direction代表著建立反向的點,Middle Point代表著建立兩存在點中點的新點。點選OK,即可完成。
圖5.239 5-10-2直線(Line) 直線功能可以空間中建立直線。此處提供數種建立直線的方法,如圖5.240所示。 圖5.240 5-10-2-1兩點連線(Point-Point) 兩點連線方式可以建立通過相異兩點的直線。 (1)在圖5.240對話框中選擇Point-Point,點選相異的兩點分別填入Point1與Point2中,如圖5.241所示。
圖5.241 (2)在對話框的Start與End中填入直線向兩點以外延伸的長度。點選OK,即可完成。 5-10-2-2起點與方向(Point-Direction) 起點與方向方式可以建立通過一點與一指定方向的直線。 (1)繪出點與直線,直線的方向即為指定方向。 (2)在圖5.240對話框中選擇Point-Direction,點選一點填入對話框中的Point,再點選一直線填入對話框中的Direction,如圖5.242所示。
圖5.242 (3)在對話框的Start與End中,填入直線由起點向外延伸的長度。點選OK,即可完成建立直線。 5-10-2-3與曲線垂直或傾斜(Angle/Normal to curve) 與曲線垂直或傾斜方式,可以利用曲線、曲面與起點,建立一直線,此直線與曲線在曲面上的投影在起點處夾一角度,此角度為直線與曲線上的切線所夾的角度),新建立的直線將會沿著起點在曲面投影處的切線向量方向延伸。 (1)繪出曲面與曲線。在圖5.240對話框中選擇Angle/Normal to plane,點選曲線填入對話框中的Curve,曲面填入對話框的Support中,如圖5.243所示。
圖5.243 (2)點選起點(如圖5.243游標所指的點)填入對話框的Point中,於對話框的Angle中填入欲建立直線與曲線切線所夾的角度,Start與End中填入建立直線在起點兩端所延長的長度,如圖5.244所示。
圖5.244 (3)若勾選對話框中的Geometry on support則直線會變成在曲面上的投影曲線,如圖5.245所示。 圖5.245 (4)若勾選對話框中的Repeat object after OK,點選OK後會出現一對話框,如圖5.246所示。
圖5.246 (5)在對話框的Instance中,填入想重複步驟繪製投影曲線的次數,此時CATIA會以之前所設定的角度,以等差方式建立新直線,點選OK即可得到圖5.247
圖5.247 5-10-2-4與曲線相切(Tangent to curve) 與曲線相切方式,可以建立通過某起點並與一曲線切線平行的直線。 (1)繪出點與曲面及在曲面上的曲線。 點選 ,在圖5.240對話框中選擇Tangent to Curve,點選曲線填入對話框的Curve中,點選起點填入Element2,如圖5.248所示。
圖5.248 (2)在對話框的Start與End中填入直線延伸的長度,點選OK即可完成直線。 (3)若點選曲面填入對話框的Support中,則直線就會自動的變成曲面上的投影曲線,如圖5.249所示。
圖5.249 5-10-2-5與曲面垂直(Normal to surface) 與曲面垂直方式,可以建立一直線垂直於曲面上的切線。 (1)繪出一起點與曲面,在圖5.240對話框中選擇Normal to curve,點選曲面填入對話框的Surface中,點選一起點填入Point,如圖5.250所示。 圖5.250 (2)對話框中的Start與End填入直線向外延伸的長度,點選OK即可完成直線。
5-10-3平面(Plane) 平面功能在做出不同於XY、YZ、ZX三個基準面的平面,可以用來作為繪製圖形或實體的參考。建立平面的方法有很多種,如圖5.251所示。
圖5.251 5-10-3-1偏移平面(Offset from plane) 偏移平面方式可以建立一平面平行於參考平面。 (1)需先有一參考平面存在,此平面可以是XY、YZ、ZX基準面,或者是實體上的任一平面。 (2)將圖5.251對話框中的Plane type點選為Offset from plane。點選參考平面(如XY基準面),填入對話框的Reference中,在Offset中填入新平面與參考平面間的距離,如圖5.252所示,點選OK即可完成。 圖5.252 5-10-3-2平行某面且通過一點(Parallel through point) 平行某面且通過一點方式,可以建立通過某一點且平行於某平面的新平面。 (1)需先有一參考平面存在,此平面可以是XY、YZ、ZX基準面,或者是實體上的任一平面,以及一個不在參考平面上的點。 (2)在圖5.251對話框中的Plane type點選為Parallel through point,點選參考平面(如XY基準面)填入對話框的Reference中,點選參考點填入對話框的Point中,如圖5.253所示。點選OK,即可完成通過一點的平面。
圖5.253 5-10-3-3與平面垂直或傾斜(Angle/Normal to plane) 與平面垂直或傾斜方式可以建立一平面,並與參考平面垂直或夾一角度。 (1)需先有一參考平面存在,此平面可以是XY、YZ、ZX基準面,或者是實體上的任一平面,以及一軸或是直線。 (2)在圖5.251對話框中的Plane type點選為Angle/Normal to plane,點選一軸或直線(亦可是一邊緣),填入對話框的Rotation axis中,點選參考平面填入對話框的Reference中,在Angle中填入新平面與參考平面的夾角,如圖5.254所示,按下OK即可完成。
圖5.254 5-10-3-4三點成面(Through three points) 三點成面方式可建立通過三相異點的平面。 (1)需先有三相異點存在。在圖5.251對話框中的Plane type點選為Through three point。 (2)點選三相異點,分別填入對話框的Point1、Point2與Point3中,如圖5.255所示,點選OK即可完成。
圖5.255 5-10-3-5兩線成面(Through two lines) 兩線成面方式,可以建立通過兩相異直線的平面。 (1)需先繪製兩相異直線。圖5.251對話框中的Plane type點選為Through two lines。 (2)點選兩直線分別填入對話框的Line1與Line2中,如圖5.256所示,點選OK即可完成。
圖5.256 5-10-3-6點與直線(Through point and line) 點與直線方式,可以建立以一包含此直線,並通過某特定點的平面(可視為利用直線兩端點與一特定點所建立的三點成面)。 (1)繪製一直線與一點,在圖5.251對話框中的Plane type點選為Through point and line。 (2)點選一點與直線分別填入對話框的Point與Line中,如圖5.256所示,點選OK即可完成。
圖5.256 5-10-3-7通過平面曲線(Through planar curve) 通過平面曲線方式,可以建立位於曲線平面上的平面。 (1)繪製一2D曲線,將圖5.251對話框中的Plane type點選為Through planar curve。 (2)點選曲線填入對話框的Curve中,如圖5.257所示,點選OK即可完成。
圖5.257 5-10-3-8與曲線垂直(Normal to curve) 與曲線垂直方式,可建立以曲線某一點切線斜率為法向量,並通過此點之平面。 (1)繪製一曲線,與一位於曲線上的點(亦可為曲線之頂點),將圖5.251對話框中的Plane type點選為Normal to curve。 (2)點選曲線填入對話框中的Curve,點選頂點填入對話框的Point中,如圖5.258所示,點選OK即可完成
圖5.258 5-10-3-9與曲面相切(Tangent to surface) 與曲面相切方式,可以建立與曲面相切,並通過某一點的平面。 (1)繪製曲面及一點。將圖5.251對話框中的Plane type點選為Tangent to curve。 (2)點選曲面填入對話框中Surface,點選一點填入對話框的Point中,如圖5.259所示,點選OK即可完成。 圖5.259 5-10-3-10平面方程式(Equation) 平面方程式方式,可以利用平面方程式(Ax+By+Cz=D類型)繪出平面。 (1)將圖5.251對話框中的Plane type點選為Equation。在對話框的A、B、C與D中,填入方程式Ax+By+Cz=D的係數,如圖5.260所示,點選OK即可完成
圖5.260 5-10-3-11多點平均面(Mean through points) 多點平均面方式,可以建立由許多點取平均所構成的平面。 (1)繪製三個以上的相異點,將圖5.251對話框中的Plane type點選為Mean through points。 (2)點選所有相異的點填入對話框的Points中,Remove選項可移除欲加入平均之點,如圖5.261所示,點選OK即可完成。
圖5.261
5-11進階複製工具(Advanced Replication Tools) 此系列工具,主要以Power Copy為核心,構成一系列應用架構。 Power Copy的用途,在於將一群相關的特徵(Feature)組成一個集合,因此這個集合可以用在不同的零件檔案中。舉例而言,某公司設計出了一個訊號插頭,想要用在該公司開發的產品上,若沒有power copy功能時,就要在不同的產品檔案中,重複建立訊號插頭的步驟,浪費時間成本,可是若有了power copy工能,只要建立一個插頭,透過Power Copy功能,就可以把這個插頭重複應用到其他產品中,而不需要重新繪製。Power copy更能進一步的修改每個特徵的值,採用參數化設計的概念,比起pattern只能夠單純的複製特徵,功能更為強大。 透過power copy,企業能將know-how的技術彙整,透過CATIA的Catalog功能,建立企業專屬的零件資料庫,集合設計的力量,減少人力資源的浪費。 透過零件設計模組的Insert選項,點選Advanced Replication Tools即可使用相關的功能,有建立Power Copy(Power Copy Creation)與Save in Catalog兩項,如圖5.262所示。 圖5.262 5-11-1建立Power Copy(Power Copy Creation) 此功能可以協助使用者將一系列特徵,建立成Power Copy。操作步驟如下: (1)建立好欲加入使用Power Copy的特徵, 如圖5.263所示之三個特徵。 圖5.263 (2)點選Insert選單中的進階複製工具(Advanced Replication Tools)選項,即出現建立Power Copy選項,點選圖示後出現對話框,如圖5.264所示。 圖5.264 (3)點選欲加入Power Copy中的特徵,點選後特徵集合會出現在Definition選單中,如圖5.265所示。可以在Definition選單中,更改特徵集合的名稱。
圖5.265 (4)Inputs選單出現此特徵集合的建構基準。若點選Input時出現圖5.266的警告視窗,輸入條件不足需要調整,若調整Definition選單,加入整個PartBody,如圖5.267所示(可與圖5.265比較),即可順利檢視Input選單中,欲加入Power Copy的建構特徵與其建構基準的關係,如圖2.268所示。此範例是在XY基準面上建立一鑽孔加工特徵實體,可在圖中看出建構基準面是XY平面,Power Copy.1即是欲建立之特徵集合。
圖2.266
圖2.267
圖2.268 (6)在Parameters選單中,與此特徵集合相關的數值都會出現,如圖5.269所示。點選欲供使用者利用此Power Copy時可變更之幾何,點選Published,即可將此參數設為可定義,也就是使用此Power Copy時可以自訂被Published之參數。建議使用者將原來名稱,如Part1\PartBody\Sketch.1\Parallelism.2\Activity,重新命名一個具有代表性的名稱(會出現在Name欄位),以方便事後閱讀。
Part1\PartBody\Sketch.1\Parallelism.2\Activity
圖5.269 (7)Document選單可以設定相關的文件以供參考。 (8)在Icon選單中,Icon Choice選項可以指定表示power copy的圖示,而Preview 選項中,Grab Screen選項可以把目前的畫面拍下製成縮圖,以供使用者在後續作業時的參考,Remove Preview選項可以移除縮圖,如圖5.270所示。
圖5.270 (9)按下OK,即可建立Power Copy,如圖5.271所示,建立好Power Copy後,需將檔案存檔並且關閉,才能使用,此處將檔案存為power copy.CATPart。
圖5.271 (10)建立Power Copy時,有幾點需要注意: ‧盡量減少集合中的特徵個數,當特徵太多時,CATIA處理的速度會降低。 ‧建立特徵草圖(Sketch)時,盡量使用相對座標的拘束方式(以實體的邊、面做為基準),減少使用絕對座標(以X、Y、Z平面為基準),如此可增加Power Copy的可用性。 ‧建立全拘束(Full Constrained)的草圖,確保Power Copy的結果,若有未拘束條件存在,則Power Copy的結果會有不可預測性,使用上要特別小心。
5-11-2使用建立好之Power Copy(Instantiate From Document) 此功能可以使用5-11-1中所建好的Power Copy特徵,使用步驟如下。 (1)建立零件,此時建立了一方塊,欲在此方塊上放置一個已經存成Power Copy的特徵外型。點選Insert選單中的Instantiate From Document,如圖5.272所示。
圖5.272 (2)選擇存成Power Copy的檔案位置,存檔名稱為power copy.CATPart,如圖5.273所示。
圖5.273 (4)此時即出現對話框,使用者可在Name中輸入新建立的特徵名稱,而Inputs選項可選擇此特徵的建構基準,若欲將此特徵建構在方塊的表面上,則需點選xy plane欄位,在點選欲放置特徵之平面,如圖5.274所示。
圖5.274 (5)點選Parameters,即可更改在5-11-1中,Published的參數,如圖5.275所示,可更改長、寬與高。
圖5.275 (6)按下OK,即可在建立此特徵,如圖5.275所示。
圖5.275 5-12範例實作 本節將示範製作數個實體零件,讓使用者可以快速的瞭解零件設計的使用方式。在第一小節(5-12-1)將會詳細講解每個步驟,之後的小節就不再贅述一些基本的程序。每個功能的詳細操作步驟請參考本章前面,在此不贅述。 5-12-1筆筒 本節將以詳細步驟(Step-by-Step)的方式,製作一個筆筒的模型,如圖5.276所示,亦可在本書所附之光碟片中找到此檔案。 圖5.276 (1)開啟CATIA,進入零件設計(Part Design)單元,點選Sketcher 圖示,接著點選XY平面 作為繪圖基準平面,進入草圖工作台繪製草圖。繪製一圓 ,圓的中心點對準座標原點,如圖5.277所示。 圖5.277 (2)點選 ,將游標放在圓形的邊緣上,如圖5.278所示,如此一來線段的起點就會固定在圓上(需開啟Tools工具列的 功能),接著繪製如圖5.279的圖形並拘束尺寸。 圖5.278 圖5.279 (3)點選 圖示,點選圓形(即點選欲打斷物體),再點選與圓形相接之直線(共有上下兩條),直到如圖5.280所示,可以直接點選中間一段多餘的圓弧為止,接著把圓弧刪去,得到圖5.281。 圖5.280 圖5.281 (4)使用 來拘束圖形尺寸,如圖5.282所示(參考光碟的5-282.CATPart)。
圖5.282 (5)點選 回到零件設計單元,點選 ,並點選上一步驟所繪製的圖形,如圖5.283所示,填入欲拉伸的厚度(30mm),接著按下OK。
圖5.283 (6)點選 ,接著點選剛剛製作完成實體上方的平面,如圖5.284所示,做為基準平面,接著繪製一圓,並拘束成與先前繪製之圓同心,如圖5.285所示,直徑也相同。 圖5.284 圖5.285 (7)點選 回到零件設計單元,點選 ,並點選上一步驟所繪製的圖形,如圖5.286所示,填入欲拉伸的厚度(80mm),接著按下OK。 圖5.286 (8)接著要對底座進行拔模斜度的動作,點選 ,再點選欲拔模之三個側面,以及做為基準面的頂面,如圖5.287所示。 圖5.287 (9)接著要在底座上製作放置筆的孔,點選 ,接著點選底座的頂面,如圖5.288所示。點選 選項,決定孔的中心位置,如圖5.289所示,按 離開。
圖5.288
圖5.289 (10)點選 ,再點選上一步驟之孔 填入Object to Pattern中,Reference Element選擇底座上部之平面,Instance填入二個,如圖5.290所示,間距15mm。 圖5.290 (11)在Second Direction選單中,填入圖5.291之數值,方向若不正確可點選Reverse。
圖5.291 (12)欲取消中間靠近圓柱的孔,如圖5.292所示,在孔中間的黑點上點一下,即可消去此孔,如圖5.293所示。接著按下OK。 圖5.292 圖5.293 (13)在圓柱頂端繪製一圓形,如圖5.294所示。 圖5.294 (14)點選 ,以此圓下挖圓柱108mm,如圖5.295所示。 圖5.295 (15)轉至筆筒底部,點選 ,在點選筆筒底部,如圖5.296所示,薄殼厚度為1.5mm。 圖5.296 (16)點選 ,在圖5.297所示之邊緣加上R5圓角。 圖5.297 (17)點選 ,在圖5.298所示之面加上R2圓角。 圖5.297 (18)點選 ,如圖5.299所示,進行起點為R2,終點R10之變化圓角。 圖5.299 (19)同樣在筆筒開口與底部,以及基座的五個孔底倒R1之修飾圓角,如圖5.300所示。 圖5.300 (20)如此一來即完成筆筒的繪製。
5-12-2腳踏車架 本節將以繪製一部份的腳踏車後車架為例子(圖5.301),示範零件設計模組中,較為進階的的幾項功能。
圖5.301 (1)在XY平面上繪製一草圖,圓弧起點在圓點,圓心位於垂直軸上,如圖5.302所示,亦可參考光碟中檔案。 圖5.302 (2)點選 ,選擇使用Normal to curve方式,接著點選上一步驟繪製之框線,以及線段的終點,如圖5.303所示。 圖5.303 (3)為了繪圖的方便,可點選 ,將XY與ZX平面隱藏。點選 ,接著點選上一步驟繪製之平面,如圖5.304所示,在此平面上繪製一橢圓,圓心對準線段終點,如圖5.305所示。 圖5.304 圖5.305 (4)重複步驟(2)、(3),在圓弧轉直線之點繪製一平面與一橢圓,如圖5.306所示 圖5.306 (5)接著在步驟(2)、(4)所繪製平面的前後各30mm處,以Offset方式繪製一平面與圓形,並在起點也繪製一直徑15mm之圓,如圖5.307與5.308所示。 圖5.307 圖5.308 (6)點選 ,如圖5.309與圖5.310所示,將剛剛所繪製之圖形依序連接起來,Coupling方式為Ratio,Spline為步驟(1)之框線,另依照情況調整Closing Point方向,若有發現圖形連接不正確,請參考前面章節修改Closing Point,或者重新繪製橢圓,注意到橢圓的長短軸方向必須都一致。
圖5.309 圖5.310 (7)按下OK即可,如圖5.311所示,再利用 功能,對YZ平面作鏡射,如圖5.312所示,鏡射時要先將PartBody元件按下滑鼠右鍵進行定義此元件為工作中物件(Define in work object)的動作。 圖5.311 圖5.312 (8)點選 插入一新元件,並定義此元件為工作中物件。在XY平面上繪製一旋轉輪廓,如圖5.313所示,旋轉軸通過原點,可參考檔案XXXX。接著使用 將此輪廓旋轉成形,如圖5.314所示。。 圖5.313 圖5.314 (9)點選 ,將兩個元件以布林運算方式連接在一起,如圖5.315所示。 圖5.315 (10)本範例就介紹到這裡,光碟片中附了一個完整的車架,如圖5.316所示,請讀者自行參考。 圖5.316 5-13模組連結 在零件設計建構完實體零件後,可以連結到工程圖模組進行繪製工程圖,或者連結到組裝設計進行產品組裝,請參考本書第六章與第七章,有詳細說明。