第5章  部 件 装 配
5.1  概??述
　　部件装配（Assembly Design）是CATIA最基本、也是最具有优势和特色的功能模块。该模块包括创建装配体，添加指定的部件或零件到装配体，创建部件之间的装配关系，移动和布置装配成员，生成部件的爆炸图，装配干涉和间隙分析等主要功能。
　　产品（Product）是装配设计的最终产物，它是由一些部件（Component）组成的。部件也称作组件，它至少由一个零件（Part）组成。产品和部件是相对的。例如，变速箱相对于汽车是一个部件，而相对于齿轮或轴，就是一个产品。某个产品也可以是另外一个产品的成员，某个部件也可以是另外一个部件的成员。在构成产品的特征树上不难看到，树根一定是某个产品，树叶一定是某个零件。
　　在设计进程中，当需要装配整部汽车或整架飞机等非常复杂的装配体时，为了提高加载效率，CATIA 提供了可供选择的配置方式和调入模式。
　　可以通过以下几种途径进入部件装配模块。
　　（1）选择“开始”→“机械设计”→“装配设计”菜单命令，进入部件装配模块。
　　（2）选择“文件”→“新建”或“打开”菜单命令，在弹出如图5-1所示的“新建”对话框，在“类型列表”框中选中选择Product，进入部件装配模块。
　　（3）单击“工作台”工具栏中的图标，进入部件装配模块，如图5-2 所示。
　　


图5-1  “新建”对话框
图5-2  “工作台”工具栏
　　装配文件的类型是CATProduct，在特征树上最顶部的结点的默认名称是Product.1。
5.2  创 建 部 件
　　有关部件操作的菜单和工具栏如图5-3所示。



（a）菜单
（b）工具栏
图5-3  有关部件操作的菜单和工具栏
5.2.1  插入部件
　　选择要装配的产品，例如选择特征树的结点Product1，再选择“插入”→“新建部件”菜单命令或单击图标，此时特征树会增加了一个新结点，插入前后对比如图5-4所示。
　　


（a） 
（b）
图5-4  插入一个部件
　　有关这个部件的数据直接存储在当前产品内。在这个部件之下还可以插入其他产品、部件或零件。
5.2.2  插入产品
　　选择要装配的产品或部件，再选择“插入”→“新建产品”菜单命令或单击图标，特征树增加了一个新结点，如图5-4所示。
5.2.3  插入新零件
　　选择要装配的产品或部件，例如选择特征树的结点Product2，再选择“插入”→“新建零件”菜单命令或单击图标，特征树增加了一个新结点，如图5-5（b）所示。 
　　将该特征树展开，如图5-5（c）所示。双击该特征树的最下“零件几何体”结点，则进入零件设计模块，将创建一个以Part1为默认文件名的新零件。这个零件是新创建的，它的数据存储在独立的新文件内。
　　



（a）
（b）
（c）
图5-5  插入一个新零件
5.2.4  插入已经存在的部件或零件
　　选择要装配的产品或部件，例如选择特征树的结点Product2，再选择“插入”→“现有部件”菜单命令或单击图标，弹出“文件选择”对话框，输入已经存在的部件或零件的文件名。特征树增加了一个新结点，结点的名字在装配模块称之为零件编号，插入前后对比如图5-6所示的Part1。


（a） 
（b） 
图5-6  插入一个新零件
　　若插入零件的零件编号与当前装配体已插入的零件编号同名，则弹出如图5-7所示的“零件编号冲突”对话框。选择产生冲突的零件编号，单击“重命名”按钮，弹出如图5-8所示的“零件编号”对话框，输入自定义的名字，如“齿轮”，则按输入的零件的名字进行保存，如图5-9（a）所示；如果单击“自动重命名”按钮，则由系统自动改名，如图5-9（b）所示。
　　


图5-7  “零件编号冲突”对话框
图5-8  “零件编号”对话框
　　


（a） 
（b）
图5-9  重新命名零件编号之后的特征树
　　
5.2.5  替换部件
　　选择要替换的部件或零件，例如选择如图5-9（a）所示的特征树的结点“齿轮”，再选择“编辑”→“部件”→“替换部件”菜单命令或单击图标，在弹出的“选择文件”对话框中选择一个已经存在的部件或零件的文件名，例如零件曲轴的文件名，弹出如图5-10（a）所示的“对替换的影响”对话框。单击“确定”按钮，即可替换已选的部件或零件，结果如图5-10（b）所示。
　　


（a）
（b）
图5-10  “对替换的影响”对话框和替换后的特征树
5.2.6  重新排序特征树
　　选择要重新排序的产品或部件，例如选择如图5-11（a）所示特征树的“活塞连杆机构”，再选择“编辑”→“部件”→“图形树重新排序”菜单命令或单击图标，弹出如图5-11（b）所示的“图形树重排序”对话框。
　　


（a）
（b）
图5-11  特征树和“图形树重排序”对话框
　　该对话框右侧三个按钮的功能如下。
　　（1）：将选到的对象上移一个位置。
　　（2）：将选到的对象下移一个位置。
　　（3）：将先选到的对象与随后指定的对象位置对调。
　　单击“应用”或“确定”按钮，特征树随之改变。


　　
5.2.7  编号
　　编号的功能是将产品的零件编上序号。选择要编号的对象，例如选择图5-11所示特征树中的活塞连杆机构，单击图标，弹出如图5-12（a）所示的 “生成编号”对话框。选择“整数”或“字母”单选按钮。如果要编号的零件已经有了编号，现有编号栏将被激活，可以选择“保留”或“替换”单选按钮。
　　右击部件或零件，例如右击特征树中的结点“活塞”，在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，弹出如图5-12（b）所示的“属性”对话框，在“产品”选项卡中可以看到部件的编号是“3”。
　　


（a）
（b）
图5-12  “生成编号”对话框和零件“属性”对话框的“产品”选项卡
5.2.8  部件载入管理
　　当产品的部件较多时，如果将全部部件加载，就会占用较大的存储空间。选择性地载入部分部件可以减轻系统的负担，提高系统的运行效率。
　　1. 快速装入
　　快速装入是指只装入产品或部件的装配关系等少量信息。选择“工具”→“选项”菜单命令，弹出“选项”对话框。选择目录树的“常规”结点，“选项”对话框的“常规”选项卡如图5-13所示。若选中“加载参考的文档”复选框，则产品全部部件的全部信息装入内存；否则，只装入部件的装配关系等少量信息，而不装入部件的完整信息。
　　2. 选择性地载入部件
　　选择“编辑”→“部件”→“加载”菜单命令或单击图标，弹出如图5-14所示的“产品加载管理”对话框。
　　“产品加载管理”对话框中各项的功能如下。
　　（1）：加载选取的部件。
　　（2）打开深度：打开级别，从下拉列表中选择“1”“2”或“所有”。
　　在特征树上选取一个部件，单击“产品加载管理”对话框左上角的图标，单击“应用”按钮，所选部件全部加载。以同样的操作加载其他部件或单击“确定”按钮结束操作。
　　

图5-13  在“选项”对话框中设置快速装入功能
　　3. 卸载部件
　　选择要卸载的部件或零件在特征树上的结点，例如选择特征树上的结点“活塞”，选择 “编辑”→“部件”→“卸载”菜单命令或右击要卸载的部件或零件在特征树上的结点，选择快捷菜单中的“部件”→“卸载”选项，弹出如图5-15所示的“要卸载的所有文档的列表”对话框。在其列表框中选择要卸载的文件，单击“确定”按钮即可。
　　


图5-14  “产品加载管理”对话框
图5-15  “要卸载的所有文档的列表”对话框
5.2.9  定义单行阵列
　　定义单行阵列的功能是定义在x、y、z或给定方向上复制等间距的多个部件，形成单行阵列。但是在部件之间并不施加约束。选择“插入”→“定义多实例化”菜单命令或单击图标或按Ctrl+E组合键，弹出如图5-16所示的“多实例化”对话框。
　　“多实例化”对话框中各项的功能如下。
　　（1）要实例化的部件：输入要形成阵列的部件。
　　（2）参数：确定阵列参数的方法，有以下3种选择。
　　① 实例和间距：单行阵列的项数和间距。
　　② 实例和长度：单行阵列的项数和总长度。
　　③ 间距和长度：单行阵列的间距和总长度。
　　（3）新实例：输入阵列的项数。
　　（4）间距：输入阵列的间距。
　　（5）长度：输入阵列的总长度。
　　（6）参考方向：定义单行阵列的方向，有以下4种选择。
　　① 轴：指定x、y、z坐标轴之一作为单行阵列的方向。
　　② 或选定元素：选择一条直线作为单行阵列的排列方向。
　　③ 反向：改为阵列的排列方向的相反方向。
　　④ 结果：显示选定方向的三个坐标分量。
　　（7）定义为默认值：选中该复选框，将当前参数作为下次阵列的默认参数。
　　例如选取如图5-17（a）所示的连杆，其余参数如图5-16对话框所示，单击“确定”按钮，增加了如图5-17（b）所示的两个连杆。
　　
    

（a）
（b）
图5-17  生成连杆的单行阵列
5.2.10  快速生成单行阵列
　　选择一个部件或零件，例如选择图5-18（a）所示的活塞，选择“插入”→“快速多实例化”菜单命令，按Ctrl+D组合键或单击图标，继承上一个“多实例化”命令的阵列参数，快速地生成单行阵列，如图5-18（b）所示。
　　
       
                        （a）                                     （b）
图5-18  快速生成单行阵列
　　
5.3  部件的移动
　　在进行装配时，必须明确装配的级别，总装配是最高级，其下级是各级的子装配，即各级的部件。对哪一级的部件进行装配，这一级的装配体必须处于激活状态。双击特征树上某装配体，若其呈蓝色显示，表明该装配体处于激活状态。CATIA的大部分操作只对处于激活状态的部件及其子部件有效。
　　如果要移动某个对象，首先要保证该对象所属的装配体处于激活状态，然后单击该对象或该对象在特征树上对应的结点，使之处于被选状态（亮显），这样才能通过指南针或命令改变所选对象的方位。如图5-19所示为与部件或零件移动或旋转有关的菜单和工具栏。
　　


（a）
（b）
图5-19  与部件或零件移动或旋转有关的菜单和工具栏
5.3.1  通过指南针移动对象
　　将光标移至指南针的红方块，当光标呈现为移动箭头时，按下左键拖曳指南针到需要移动的形体表面上后松开，指南针便附着在形体上，如图5-20所示。将光标移至指南针，当光标呈现为手的形状时，按住左键，将光标沿指南针的轴线或圆弧拖曳鼠标，形体就会随之平移或旋转。
　　
    
图5-20  通过指南针移动对象


　　
5.3.2  改变对象的位置或方向
　　选择“编辑”→“移动”→“操作”菜单命令或单击图标，弹出如图5-21所示的“操作参数”对话框。对话框中的第1行显示的是当前选中的图标；第2行图标的功能是沿x、y、z或给定的方向平移；第3行图标的功能是沿xy平面、yz平面、zx平面或给定的平面平移；第4行图标的功能是分别绕x、y、z 或给定的轴线旋转。若选中“遵循约束”复选框，则选取的部件要遵循已经施加的约束，即满足约束条件下调整部件的位置。该复选框可以检验施加的约束，并可实现总装配体的运动学分析。
　　从对话框内选择一个图标，用光标即可拖动零（部）件。一次选择的图标可以多次拖动不同的对象，也可以重选图标拖动部件，直至单击“确定”按钮结束操作。
5.3.3  对齐
　　对齐的功能是通过捕捉自两个对象的几何元素的对齐，实现改变形体之间的相对位置。选择“编辑”→“移动”→“捕捉”菜单命令，或单击图标，依次选择两个元素，出现对齐箭头，在空白处单击“确认”按钮，第一个元素移动到第二个元素处并与之对齐，从而改变第一个形体的方位。表5-1所示为捕捉移动定义的两元素情况。
表5-1  捕捉移动定义的两元素情况
第一被选元素
第二被选元素
结    果
点
点
两点重合
点
线
点移动到直线上
点
平面
点移动到平面上
线
点
直线通过点
线
线
两线重合
线
平面
线移动到平面上
平面
点
平面通过点
平面
线
平面通过线
平面
平面
两面重合
　　
　　例如，单击图标，将光标指向如图5-22（a）所示螺栓的轴线，当亮显该轴线时，单击，该轴线就作为第一被选元素。将光标指向螺母的轴线，当亮显该轴线时，螺母的轴线就作为第二被选元素。单击，待圆柱移至螺母的内孔，两轴线重合，如图5-22（b）所示，在空白处单击，操作结束。如果单击绿色的箭头，则第一被选元素改变为轴线的反方向，如图5-22（c）所示。 
　　



（a）
（b）
（c）
图5-22  对齐螺栓和螺母
5.3.4  智能移动
　　选择“编辑”→“移动”→“智能移动”菜单命令或单击图标，弹出如图5-23所示的“智能移动”对话框。若选中“自动约束创建”复选框，则将形体对齐并建立形体之间的约束关系，否则只进行对齐。其用法与对齐相同。用向上和向下的箭头可以调整约束的先后顺序。
　　

图5-23  “智能移动”对话框
5.3.5  爆炸图
　　选择“编辑”→“移动”→“在装配设计中分解”菜单命令或单击图标，弹出如图?5-24所示的“分解”对话框。通过“深度”下拉列表选择爆炸的层次是“所有级别（全部爆炸）”或“第一级别”，在“类型”下拉列表可以选择3D、2D和“受约束（按照约束状态移动）” 
　　

图5-24  “分解”对话框