第6章 零部件裝配設(shè)計(jì)

1、第6章 零部件裝配設(shè)計(jì),裝配設(shè)計(jì)是機(jī)械產(chǎn)品不可缺少的一部分，它能夠很好地制定產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和特征，方便工程人員對產(chǎn)品的認(rèn)知，而這也是電子樣機(jī)的基礎(chǔ)。Catia V5裝配設(shè)計(jì)模塊可以很方便的定義機(jī)械裝配之間的約束關(guān)系，實(shí)現(xiàn)零件的自動定位，并檢查裝配之間的一致性，它可以幫助設(shè)計(jì)師自上而下或自下而上的定義、管理多層次的大型裝配結(jié)構(gòu)，使零件的設(shè)計(jì)在單獨(dú)環(huán)境和裝配環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。,6.1 裝配設(shè)計(jì)模塊的簡介,裝配設(shè)計(jì)模塊是機(jī)械設(shè)計(jì)的一個(gè)重要模塊。絕大數(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)中包括諸多零件、部件，都需要通過裝配才能形成一個(gè)整體，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。選擇【開始】|【機(jī)械設(shè)計(jì)】|【裝配件設(shè)計(jì)】命令，在系統(tǒng)彈出零部件號對話框中鍵入零部件

2、號，單擊【確定】按鈕，進(jìn)入裝配件設(shè)計(jì)平臺。 裝配件設(shè)計(jì)平臺中包含約束、移動、約束創(chuàng)建、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工具、裝配件特征和空間分析6個(gè)常用工具欄。,6.2 裝配零部件管理,裝配設(shè)計(jì)平臺的操作對象主要是已經(jīng)設(shè)計(jì)完成的各種零部件，因此管理功能的【產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工具】工具欄是設(shè)計(jì)平臺的核心工具欄。該工具欄包括【組件】工具、【產(chǎn)品】工具、【零部件】工具、【現(xiàn)有組件】工具、【具有定位的現(xiàn)有組件】工具、【替換組件】工具、【圖形樹重新排序】工具、【生成編號方式】工具、【選擇性載入】工具、【管理表達(dá)】工具和【快速多實(shí)例化】工具。,16.2.1 創(chuàng)建新零部件,在裝配設(shè)計(jì)平臺中可以創(chuàng)建3中零部件，分別是組件、產(chǎn)品和零部件： （1

3、）【組件】工具，是在指定的產(chǎn)品下創(chuàng)建新組件的工具，該組件名稱不存盤，選擇結(jié)構(gòu)樹中的Product1，單擊該工具按鈕，一個(gè)組件Product2創(chuàng)建完成。 （2）【產(chǎn)品】工具，是在指定的產(chǎn)品下創(chuàng)建新的產(chǎn)品的工具，選擇結(jié)構(gòu)樹中的Product1，單擊該工具按鈕，一個(gè)組件Product3創(chuàng)建完成。 （3）【零部件】工具，是在指定的產(chǎn)品或組件下創(chuàng)建新的零部件的工具，選擇結(jié)構(gòu)樹中的Product1，單擊該工具按鈕，一個(gè)零件Part1創(chuàng)建完成。,6.2.2 加載已經(jīng)存在的零部件,【現(xiàn)有組件】工具和【具有定位的現(xiàn)有組件】工具用于加載已經(jīng)存在的各種零部件。單擊【現(xiàn)有組件】工具按鈕，并在結(jié)構(gòu)樹中指定加載到的目標(biāo)組

4、件后，系統(tǒng)彈出文件選擇對話框，如圖所示，選擇零部件，該零部件就加載到指定的組件下。,6.2.3 替換零部件,【替換組件】工具，是用新加載的零部件替換當(dāng)前裝配設(shè)計(jì)平臺中的零部件的工具。單擊該工具按鈕，選擇需要被替換的零部件，系統(tǒng)彈出文件選擇對話框，選擇替換零部件，系統(tǒng)彈出對替換影響對話框，如圖所示，該對話框的列表框中列出了執(zhí)行該操作后將受到影響的元素，單擊【確定】按鈕完成替換操作。,6.2.4 結(jié)構(gòu)樹排序,【圖形樹重新排序】工具，是用于調(diào)整結(jié)構(gòu)樹上選中產(chǎn)品的子產(chǎn)品的順序的工具。單擊該工具按鈕，在結(jié)構(gòu)樹上選擇重新排序的組件或產(chǎn)品標(biāo)簽，系統(tǒng)彈出圖形樹重排序?qū)υ捒颉?單擊【上移選定產(chǎn)品】工具按鈕，將選

5、定的零部件向上移動。 單擊【下移選定產(chǎn)品】工具按鈕，將選定的零部件向下移動。 單擊【移動選定產(chǎn)品】工具按鈕，交換兩個(gè)選定零部件之間的位置。,6.2.5 零部件編號,【生成編號方式】工具，是用于對零部件進(jìn)行編號的工具，該編號可應(yīng)用到工程圖中的零部件清單。單擊該工具按鈕，選擇要編號的零部件，系統(tǒng)彈出生成編號方式對話框。 【整數(shù)】（Integer）和【字母】（Letters）單選框分別表示以整數(shù)或字母的方式生成編號。 當(dāng)所選擇的零部件已有編號時(shí)，【現(xiàn)有編號】（Existing nembers）選項(xiàng)組可用，【保持】（Keep）單選框表示保持原編號不變，【替換】（Replace）單選框表示采用新的編號。

6、,6.2.6 產(chǎn)品載入管理,【選擇性載入】工具，是用于設(shè)置載入產(chǎn)品的子產(chǎn)品的載入范圍的工具。單擊該工具按鈕，系統(tǒng)彈出產(chǎn)品載入管理對話框，如圖所示，在【打開深度】（Open depth）下拉列表框選擇載入子產(chǎn)品的范圍。,6.2.7 零部件管理,【管理表達(dá)】工具，是用于管理組件基本屬性的工具。單擊該工具按鈕，選擇任意零部件，系統(tǒng)彈出管理表達(dá)對話框，如圖所示。 該對話框顯示選擇的零部件的名稱、路徑和類型等。通過該對話框可以對選擇的零部件進(jìn)行關(guān)聯(lián)、除去、替換、重命名和激活等操作。,6.2.8 復(fù)制零部件,【快速多實(shí)例化】工具，是用于對加載的零部件按照一定的方式進(jìn)行復(fù)制裝配的工具，常用于一個(gè)產(chǎn)品存在多個(gè)

7、相同零部件時(shí)。單擊【快速多實(shí)例化】工具按鈕右下黑色三角，展開【多實(shí)例化】工具欄，該工具欄包括【快速多實(shí)例化】工具和【定義多實(shí)例化】工具。 1、快速多實(shí)例化 2、定義多實(shí)例化,6.3 裝配約束,約束是裝配設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵因素，零部件之間除了位置關(guān)系，還要考慮相互約束關(guān)系，才能完成裝配。裝配設(shè)計(jì)平臺中提供了【約束創(chuàng)建】和【約束】2個(gè)工具欄，兩個(gè)工具欄包含【約束創(chuàng)建】工具、【相合約束】工具、【接觸約束】工具、【偏移約束】工具、【角度約束】工具、【固定組件】工具、【固聯(lián)】工具、【快速約束】工具、【靈活/固定子裝配件】工具、【更改約束】工具和【再使用模式】工具等約束工具。,6.3.1 創(chuàng)建約束方式,單擊【

8、約束創(chuàng)建方式】工具右下黑色三角，展開【約束創(chuàng)建方式】工具欄，如圖6.22所示，該工具欄包含【缺省方式、【鏈方式】、【堆棧方式】3種連續(xù)創(chuàng)建約束的方法。 1、缺省方式 2、鏈方式 3、堆棧方式,6.3.2 相合約束（Coincidence Constraint）,【相合約束】工具，是用于對齊零件的約束工具，根據(jù)選擇的幾何元素，可以獲得同心、同軸或共面約束。當(dāng)兩個(gè)幾何元素的最小距離小于10-3mm時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為它是是相合。下面列出可用于相合約束的幾何元素。 圖約束屬性對話框,6.3.3 接觸約束（Contact Constraint）,【接觸約束】工具，是在平面或曲面之間創(chuàng)建接觸的約束工具，它們的公

9、共區(qū)域可能是平面（面接觸）、線（線接觸）、點(diǎn)（點(diǎn)接觸）和圓（圓環(huán)接觸）。,6.3.4 偏移約束（Offset Constraint）,【偏移約束】工具，是用于設(shè)定兩個(gè)元素之間距離的約束工具。可以用于創(chuàng)建偏移約束的元素如表6.3所示。 YES表示可以創(chuàng)建約束下面以如圖6.33所示圖形創(chuàng)建偏移約束為例，講解【偏移約束】工具的使用方法，具體操作步驟如下所示： （1）單擊【約束】工具欄上的【偏移約束】工具按鈕，選擇螺柱端面和螺母端面，系統(tǒng)彈出約束屬性對話框。 （2）在偏移微調(diào)框鍵入-10mm，單擊【確定】按鈕，偏移約束創(chuàng)建完成。,6.3.5 角度約束,【角度約束】工具，是對兩個(gè)元素之間保證一定角度的約

10、束工具，線和面都可以作為被選擇的幾何元素。 下面以如圖6.36所示圖形為例，講解【角度約束】工具的使用方法，具體操作步驟如下所示： （1）單擊【約束】工具欄上的【角度約束】工具按鈕，選擇如圖6.37所示兩個(gè)平面，系統(tǒng)彈出約束屬性定義對話框。 （2）在角度微調(diào)框鍵入60度，單擊【確定】按鈕，角度約束創(chuàng)建完成。,6.3.6 固定約束（Fix）,【固定組件】工具，是用于裝配更新時(shí)防止該部件從它的上一級裝配中移動或離開的約束工具。固定部件的約束有兩種類型。 （1）在一個(gè)固定約束中，要依靠裝配體的幾何原點(diǎn)來固定它的位置，就需要設(shè)置一個(gè)絕對位置，這個(gè)操作只需在約束定義對話框中選中【在空間中固定】復(fù)選框，就

11、可以設(shè)置絕對坐標(biāo)了。 （2）在一個(gè)固定約束中，要依靠它固定的位置固定裝配體，就需要設(shè)置一個(gè)相對位置，這個(gè)操作需要在約束定義對話框中取消【在空間中固定】復(fù)選框。 該工具的操作步驟如下所示： （1）單擊【約束】工具欄上的【固定組件】工具按鈕，選擇需要的幾何元素； （2）雙擊結(jié)構(gòu)樹中的固定組件圖標(biāo)，系統(tǒng)才會彈出約束定義對話框，在對話框中進(jìn)行設(shè)置固定約束類型。,6.3.7 固聯(lián)約束,【固聯(lián)】工具，是將所選取的活動的若干零部件按照現(xiàn)有相對位置固定在一起的約束工具，移動其中任意一個(gè)零部件，整組部件都將隨之移動。該工具欄的操作步驟如下所示： （1）單擊【約束】工具欄上的【固聯(lián)】工具按鈕，系統(tǒng)彈出固聯(lián)對話框，

12、如圖6.41所示； （2）選擇要固聯(lián)的零部件，零部件就添加到列表框中，要從列表中移除部件，只需單擊它。 （3）單擊【確定】按鈕，完成固聯(lián)約束。,6.3.8 快速約束,【快速約束】工具，是按照快速約束列表中的約束優(yōu)先順序，系統(tǒng)自動對選擇的零部件對象創(chuàng)建約束的工具。選擇菜單欄中的【工具】|【選項(xiàng)】|【機(jī)械設(shè)計(jì)】|【裝配件設(shè)計(jì)】|【約束】選項(xiàng)卡可以對快速約束進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖所示。,6.3.9 更改約束,【更改約束】工具，是將已生成的約束根據(jù)需要更改成其它約束的工具。該工具的操作步驟如下所示： （1）單擊【約束】工具欄上的【更改約束】工具按鈕，在結(jié)構(gòu)樹上單擊需要更改的約束，系統(tǒng)彈出可能的約束對話框。 （

13、2）在對話框中選擇更改成的約束，單擊【確定】按鈕，更改約束完成。,6.3.10 陣列約束,【再使用模式】工具，是通過使用零件設(shè)計(jì)生成的陣列，創(chuàng)建約束陣列的工具。該工具的操作步驟如下所示： （1）在利用陣列生成的零部件上安裝一個(gè)零件，并設(shè)置它們之間的約束關(guān)系； （2）單擊【約束】工具欄上的【再使用模式】工具按鈕，系統(tǒng)彈出在圖樣上實(shí)例化對話框。 （3）選擇零件設(shè)計(jì)生成的陣列特征，這樣它會添加到圖樣區(qū)域的文本框中； （4）單擊要實(shí)例化的部件，選擇預(yù)先約束好的零部件，這樣他會添加到文本框中； （5）單擊【確定】按鈕，完成陣列約束。,6.3.11 剛性/柔性約束,產(chǎn)品中的子產(chǎn)品內(nèi)的零部件在產(chǎn)品中的固定方

14、式有兩種：剛性固定和柔性固定。柔性固定指子產(chǎn)品中的零部件像其它零部件一樣利用羅盤或移動按鈕進(jìn)行自由移動。剛性固定指整個(gè)子產(chǎn)品只能作為剛性整體移動。兩種固定方式的切換是利用【靈活/固定子裝配件】工具按鈕完成的。使用方法是單擊【靈活/固定子裝配件】工具按鈕，然后在結(jié)構(gòu)樹上選擇子產(chǎn)品就完成了固定方式之間的切換。,6.4 裝配中零部件位置調(diào)整,零部件三維裝配就是體現(xiàn)零部件的位置關(guān)系，因此零部件的位置是裝配的關(guān)鍵?！疽苿印抗ぞ邫诰褪钦{(diào)整零部件位置的工具，該工具欄包含【操縱】、【敏捷移動】、【分解】和碰撞時(shí)停止操縱】4個(gè)工具。,6.4.1 移動零部件,【操縱】工具，是通過鼠標(biāo)拖動或旋轉(zhuǎn)等方式移動零部件的工

15、具。單擊該工具欄，系統(tǒng)彈出操作參數(shù)對話框，如圖所示，對話框中各圖標(biāo)的含義如下所述。 第一行是控制沿著某坐標(biāo)軸方向移動； 第二行是控制沿著某坐標(biāo)平面內(nèi)判斷； 第三行是控制沿著某坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)。 遵循約束復(fù)選框是幾何元素安裝約束定義的方向移動。,6.4.2 快速移動零部件,【敏捷移動】工具欄是采用映射的方式對組件進(jìn)行快速移動。單擊【敏捷移動】工具右下黑色三角，展開【敏捷移動】工具欄，該工具欄包含【敏捷移動】和【智能移動】2個(gè)工具。 1、敏捷移動 2、智能移動,6.4.3 生成裝配爆炸圖,【分解】工具，是對裝配在一起的零部件分解的工具，方便了解零部件之間的位置關(guān)系，并有利于生成二維圖紙。單擊該工具按鈕，

16、系統(tǒng)彈出爆炸對話框，該對話框的內(nèi)容如下所述。 深度用于設(shè)置爆炸的層次。全部層表示將裝配產(chǎn)品分解至最底層，第一層表示僅分解到第一層零部件； 形式用于設(shè)置分解的方式。3D表示將產(chǎn)品在三維空間中分解；2D表示將產(chǎn)品分解后投影到XY平面上；約束表示將產(chǎn)品按照約束條件進(jìn)行分解，該方式僅在產(chǎn)品中存在共軸或共面時(shí)有效； 選擇用于顯示選擇的用于分解的產(chǎn)品； 固定產(chǎn)品文本框用于選擇分解過程中位置固定不變的零部件； 轉(zhuǎn)動爆炸滑塊條用于觀察整個(gè)分解過程。,6.4.4 碰撞停止,【碰撞時(shí)停止操縱】工具，是在激活該工具時(shí)，調(diào)整裝配件的零部件是，如果遇到碰撞，在碰撞方向上停止操縱的工具。,6.5 裝配分析,裝配設(shè)計(jì)完成后

17、需要進(jìn)行相應(yīng)的分析，通過分析檢驗(yàn)裝配效果和零部件設(shè)計(jì)是否存在缺陷。Catia V5提供了【分析】（Analyze）菜單欄，如圖所示，菜單欄中包含了【空間分析】工具欄所有內(nèi)容。該菜單欄提供了很多裝配分析功能。下面具體講解使用方法。,6.5.1 材料清單,選擇【分析】|【材料清單】命令，系統(tǒng)彈出物料清單對話框，如圖所示，該對話框有物料清單和清單報(bào)告兩個(gè)選項(xiàng)卡。 1、物料清單 2、清單報(bào)告,6.5.2 更新,選擇【分析】|【更新】命令，如果有更新元素，系統(tǒng)彈出更新分析對話框，在分析選項(xiàng)卡內(nèi)會顯示所有需要更新的元素以及相關(guān)數(shù)據(jù)，包括產(chǎn)品中需要更新的產(chǎn)品、需要更新的約束，子產(chǎn)品中需要更新的部件、需要更新

18、的約束以及需要更新的零件外觀顯示形態(tài)等。在更新選項(xiàng)卡內(nèi)，可以直接選擇需要更新的元素，然后單擊右側(cè)的更新工具按鈕進(jìn)行更新操作。如果當(dāng)前所有的元素都是最新的，產(chǎn)品中沒有需要更新的元素，系統(tǒng)會彈出更新分析對話框，提示“組件是最新的”。,6.5.3 約束分析,選擇【分析】|【約束分析】命令，系統(tǒng)彈出約束分析對話框，如圖所示，該對話框包含約束、中斷和已停用3個(gè)選項(xiàng)卡。在對話框最上下拉列表框選擇準(zhǔn)備分析的產(chǎn)品，在選項(xiàng)卡內(nèi)列出當(dāng)前分析產(chǎn)品的所有約束信息。,6.5.4 自由度分析,自由度分析可以幫助用戶分析產(chǎn)品中的剩余自由度。在三維空間中，一個(gè)物體有6個(gè)自由度，如果6個(gè)自由度全被限制，物體就被固定不動了。在裝配設(shè)計(jì)過程中對物體添加了約束，那么自由度就會減少，自由度分析功能就是通過分析剩余的自由度，指導(dǎo)用戶進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)。,6.5.5 相關(guān)性分析,在裝配完成后，可以通過關(guān)聯(lián)關(guān)系顯示部件之間的約束關(guān)系。選擇【分析】|【相關(guān)性】命令，系統(tǒng)彈出裝配依賴關(guān)系樹對話框，右擊對象，彈出右鍵菜單。 在彈出的右鍵菜單中選擇全部展開命令。展開約束關(guān)系。 注意：在對話框中顯示的關(guān)系樹，可以進(jìn)行移動、縮放等操作。,6.5.6 機(jī)