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1 69
5.14 CATIA草图设计综合应用范例2 72
5.15 CATIA草图设计综合应用范例3 72
5.16 CATIA草图设计综合应用范例4 74
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01 352
10.2.3创建二级控件02 355
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