CATIA-V5R21基礎與應用案例教程第五章-曲面設計課件

1、掌握創(chuàng)成式外形設計模塊中各種曲面構建工具的用法掌握投影曲線、相交曲線、偏移曲線等三維曲線的創(chuàng)建方法掌握分割曲面、修剪曲面、接合曲面、修復曲面、延伸曲面等曲面編輯工具的用法CATIA V5R21具有非常強大的曲面造型功能，該功能是其他三維軟件所無法比擬的。該軟件的曲面造型模塊下主要有：線框和曲面設計、創(chuàng)成式外形設計、FreeStyle（自由曲面造型）、Automotive Class A（汽車白車身設計）等子模塊。本章將介紹創(chuàng)成式外形設計子模塊。5.15.25.35.4創(chuàng)成式外形設計模塊概述創(chuàng)建三維曲線創(chuàng)建曲面編輯曲面5.5曲面的實體化5.1 創(chuàng)成式外形設計模塊概述創(chuàng)成式外形設計模塊是CATIA

2、曲面造型功能中最重要的模塊之一，它包含了創(chuàng)建曲線和曲面的各種命令工具，使用該模塊可以構建出各種復雜的線框和曲面。 創(chuàng)成式外形設計模塊中的曲面設計工具是具有參數化特點的曲面建模工具，所創(chuàng)建的各種曲面特征都具有參數驅動的特點，能方便地對其進行各種編輯和修改，且能與零件設計、自由曲面等模塊配合使用，實現(xiàn)實體的混合造型。在CATIA V5的工作界面中，選擇【開始】【形狀】【創(chuàng)成式外形設計】菜單項（見圖5-1），即可進入創(chuàng)成式外形設計工作臺。在該工作臺中，系統(tǒng)提供了各種創(chuàng)建線框和曲面的工具，如圖5-2所示。圖5-1 選擇【創(chuàng)成式外形設計】菜單項 圖5-2 創(chuàng)成式外形設計工作臺界面5.2 創(chuàng)建三維曲線要構

3、建曲面，首先需要創(chuàng)建構建曲面所需的曲線。在CATIA V5R21的創(chuàng)成式外形設計模塊中，可以通過以下方式來創(chuàng)建曲線。單擊【草圖】工具欄中的【草圖】按鈕 ，選擇草繪平面進入草圖工作臺，然后繪制草圖曲線。利用【線框】工具欄（見圖5-3）中的【圓】、【樣條曲線】、【螺旋線】、【投影】、【相交】等命令來創(chuàng)建所需的曲線。圖5-3 【線框】工具欄投影混合反射線平行線偏移3D曲線圓圓角連接曲線二次曲線點點面復制端點端點坐標樣條線螺旋螺線脊線輪廓等參數曲線相交直線軸折線平面點面復制面間復制 5.2.1 空間點和等距點點是造型設計中的最小單元，也是創(chuàng)建三維曲線的基礎，通常用來輔助搭建三維曲線或曲面。單擊【線框】

4、工具欄中的【點】按鈕 ，彈出【點定義】對話框（見圖5-4），利用該對話框可創(chuàng)建各種類型的空間點，其操作方法請參見第節(jié)。 1空間點圖5-4 【點定義】對話框 5.2.1 空間點和等距點利用【點面復制】命令可以在曲線上按指定的距離創(chuàng)建等距點。下面通過一段操作，來介紹創(chuàng)建等距點的方法。步驟1 打開素材文件，如圖5-5所示。步驟2 彈出【點面復制】對話框，如圖5-6所示。步驟3 選取曲線上的點1為起點，選取曲線上的點2為終點。步驟4 在【實例】文本框中設置等分實例為5，如圖5-6所示。步驟5 在點1和點2之間創(chuàng)建指定數量的等距點，結果如圖5-7所示。 2等距點 圖5-5 素材 圖5-6 【點面復制】對

5、話框 圖5-7 創(chuàng)建等距點點1點2 在創(chuàng)建等距點時，若不選擇第1點和第2點，則系統(tǒng)自動以所選曲線的兩端點為起點和終點創(chuàng)建等距點。 在【點面復制】對話框中選中【在新幾何體中創(chuàng)建】復選框，則系統(tǒng)會在特征樹中創(chuàng)建一個【有序幾何圖形集】節(jié)點并將等距點歸入其中。 5.2.2 空間直線單擊【線框】工具欄中的【直線】按鈕 ，彈出【直線定義】對話框（見圖5-8），利用該對話框可創(chuàng)建各種類型的空間直線，其操作方法請參見第節(jié)。 圖5-8 【直線定義】對話框 5.2.3 圓單擊【線框】工具欄中的【圓】按鈕 ，可繪制圓和圓弧。下面以繪制圓為例，來介紹【圓】命令的用法。步驟1 單擊【線框】工具欄中的【圓】。步驟2 單擊

6、【全圓】按鈕 ，選擇繪制圓的方式。步驟3 在圖形區(qū)選取圓心，選擇支持面，輸入圓的半徑值，如圖5-9所示。步驟4 完成圓的繪制。 圖5-9 繪制圓 在【圓定義】對話框的【圓限制】設置區(qū)中分別單擊 、 或 按鈕，可繪制圓弧。 5.2.4 二次曲線使用【二次曲線】命令可以創(chuàng)建拋物線、雙曲線和橢圓弧等二次曲線。創(chuàng)建二次曲線的一般步驟如下。步驟1 彈出【二次曲線定義】對話框。步驟2 選取二次曲線的支持面，開始點和結束點，開始切線和結束切線，如圖5-10（a）所示。步驟3 輸入【參數】，如圖5-10（b），圖5-10（c）所示。 （a） （b） （c）圖5-10 創(chuàng)建二次曲線 直線1直線2開始點結束點 如

7、果【參數】值設置為0.5，所創(chuàng)建的二次曲線為拋物線；如果【參數】值小于0.5，所創(chuàng)建的二次曲線為橢圓??；【參數】值大于0.5且小于1，所創(chuàng)建的二次曲線為雙曲線。 5.2.5 樣條曲線使用【樣條線】命令可以通過選取一系列空間點，來創(chuàng)建過這些點的樣條曲線。單擊【線框】工具欄中的【樣條線】按鈕 ，彈出【樣條線定義】對話框，在圖形區(qū)依次單擊樣條曲線的定義點，然后單擊【確定】按鈕，完成樣條曲線的創(chuàng)建，如圖5-11所示。 圖5-11 創(chuàng)建樣條曲線 5.2.5 樣條曲線【樣條線定義】對話框中部分選項的作用如下?！局С置嫔系膸缀螆D形】復選框：選中該復選框后選擇支持面，系統(tǒng)會將樣條曲線投影到支持面上?！痉忾]樣條

8、線】復選框：選中該復選框，可創(chuàng)建封閉的樣條曲線?！撅@示參數】按鈕：單擊該按鈕后顯示相應的參數項，利用這些參數項可設置定義點的切線方向、張度、曲率方向和曲率半徑。 5.2.6 投影曲線使用【投影】命令可以將點投影到曲線或曲面上，也可以將曲線投影到曲面上，以生成投影點或投影曲線。下面通過一段操作來介紹創(chuàng)建投影曲線的方法。步驟1 打開素材如圖5-12（a）所示。步驟2 彈出【投影定義】對話框。步驟3 選擇【法線】選項，如圖5-12（b）所示。步驟4 選取要投影的曲線，選取素材中的曲面為支持面。步驟5 完成曲線的投影，如圖5-12（c）所示。 支持面要投影的曲線投影曲線（a）投影前 （b）【投影定義】

9、對話框 （c）投影后圖5-12 創(chuàng)建投影曲線若在【投影定義】對話框的【投影類型】下拉列表框中選擇【沿某一方向】選項，則可通過選擇方向參考來指定投影方向。例如，選擇某一平面為方向參考，則以該平面的法向為投影方向；若選擇直線或線性邊為方向參考，則沿該直線或線性邊的方向進行投影。 5.2.7 相交曲線使用【相交】命令可以選取兩個或多個相交元素來創(chuàng)建相交曲線或交點。下面來看一個關于創(chuàng)建相交曲線的實例。步驟1 打開素材，如圖5-13所示。步驟2 彈出【相交定義】對話框，如圖5-14所示。步驟3 選取曲面1為第一元素，曲面2為第二元素，完成相交曲線的創(chuàng)建，結果如圖5-15所示。 圖5-13 兩相交曲面 圖

10、5-14 【相交定義】對話框 圖5-15 創(chuàng)建相交曲線曲面1曲面2相交曲線隱藏曲面2的效果 5.2.8 偏移曲線使用【偏移3D曲線】命令可以將已知曲線或曲面的邊線進行3D空間的偏移，來創(chuàng)建出新的3D曲線。下面來看一個創(chuàng)建偏移曲線的實例。步驟1 打開素材文件。步驟2 彈出【3D曲線偏移定義】對話框。步驟3 選取偏移的曲線，選取拔模方向的參考，輸入偏移距離，如圖5-16所示。步驟4 完成偏移曲線的創(chuàng)建，如圖5-16所示。 圖5-16 創(chuàng)建偏移曲線生成的偏移曲線要偏移的曲線xy平面 5.2.9 平行曲線使用【平行曲線】命令可以生成參考曲線的平行線。下面來看一個創(chuàng)建平行曲線的實例。步驟1 打開素材，如

11、圖5-17所示。步驟2 彈出【平行曲線定義】對話框。步驟3 選取參考曲線，選取支持面，如圖5-17所示。步驟4 在常量】文本框中輸入偏移距離，如圖5-18所示。步驟5 完成平行曲線的創(chuàng)建，如圖5-19所示。 圖5-19 創(chuàng)建平行曲線參考曲線支持面 圖5-17 素材 圖5-18 【平行曲線定義】對話框5.2.10 連接曲線【平行曲線定義】對話框中部分選項的作用如下。【點】列表框：激活該列表框后選取支持面上一點，可創(chuàng)建過該點的平行曲線?！酒叫心Ｊ健肯吕斜砜颍河糜谶x擇平行曲線和參考曲線之間的距離測量方式。若選擇【直線距離】選項，則平行曲線和參考曲線之間的距離是指兩線的最短距離；若選擇【測地距離】選

12、項，則平行曲線和參考曲線之間的距離是指兩線在支持面上的距離?！酒叫袌A角類型】下拉列表框：用于設置曲線中尖角的處理方式。若選擇【尖的】選項，則在平行曲線中保留參考曲線的尖拐角；若選擇【圓的】選項，則在平行曲線中的尖拐角處添加圓角?！倦p側】復選框：選中此復選框，將在參考曲線的兩側生成平行曲線?！敬_定后重復對象】復選框：選中該復選框后單擊【確定】按鈕，利用彈出的【復制對象】對話框可生成多條平行曲線。 5.2.10 連接曲線利用【連接曲線】命令可以在兩個點或兩曲線之間繪制一條光滑曲線，將兩點或兩曲線連接起來。下面看一個創(chuàng)建連接曲線的實例。步驟1 打開素材文件，如圖5-20（a）所示。步驟2 彈出【連接

13、曲線定義】，如圖5-20（b）所示。步驟3 選取直線1的端點1為連接曲線的起點，選取直線1為參考曲線，選擇【相切】選項。步驟4 選取直線2的端點2為連接曲線的終點，選取直線2為參考曲線，選擇【相切】選項。步驟5 調整連接曲線在起點和終點處的切線方向，如圖5-20（c）所示。步驟6 創(chuàng)建與直線1和直線2相切連續(xù)的連接曲線，如圖5-20（d）所示。 直線1端點1直線2端點2連接曲線（a）創(chuàng)建連接曲線前 （b）【連接曲線定義】對話框（c）調整連接曲線端點的切線方向 （d）創(chuàng)建的連接曲線圖5-20 創(chuàng)建連接曲線5.2.10 連接曲線利用【連接曲線】命令可以在兩個點或兩曲線之間繪制一條光滑曲線，將兩點或

14、兩曲線連接起來。下面看一個創(chuàng)建連接曲線的實例。步驟1 打開素材文件，如圖5-20（a）所示。步驟2 彈出【連接曲線定義】，如圖5-20（b）所示。步驟3 選取直線1的端點1為連接曲線的起點，選取直線1為參考曲線，選擇【相切】選項。步驟4 選取直線2的端點2為連接曲線的終點，選取直線2為參考曲線，選擇【相切】選項。步驟5 調整連接曲線在起點和終點處的切線方向，如圖5-20（c）所示。步驟6 創(chuàng)建與直線1和直線2相切連續(xù)的連接曲線，如圖5-20（d）所示。 直線1端點1直線2端點2連接曲線（a）創(chuàng)建連接曲線前 （b）【連接曲線定義】對話框（c）調整連接曲線端點的切線方向 （d）創(chuàng)建的連接曲線圖5-

15、20 創(chuàng)建連接曲線案例1繪制風扇葉片截面曲線案例1繪制風扇葉片截面曲線下面通過繪制如圖5-21所示的風扇葉片截面曲線，來鞏固前面所學知識。 圖5-21 案例效果利用【圓】命令繪制兩段圓弧，然后利用【投影曲線】命令將這兩段圓弧投影至圓柱面上，以及生成投影曲線，最后利用“外插延伸”命令調整投影曲線的長度，制作出最終的風扇葉片截面曲線。案例1繪制風扇葉片截面曲線制作分析 步驟1 打開素材文件，如圖5-22所示。步驟2 繪制圓弧1。步驟3 選擇【創(chuàng)建點】菜單項（見圖5-23），指定坐標（見圖5-24）。案例1繪制風扇葉片截面曲線操作步驟 圖5-22 素材 圖5-23 【圓定義】對話框圖 5-24 指定

16、圓弧的一個端點圓柱面2圓柱面1步驟4 為圓弧的另一個端點指定坐標，如圖5-25。步驟5 完成圓弧1的繪制，結果如圖5-26所示。步驟6 繪制圓弧2。如圖5-27所示。案例1繪制風扇葉片截面曲線操作步驟 圖5-25 指定圓弧的另一個端點 圖5-26 繪制圓弧1 圖5-27 繪制圓弧2圓弧2圓弧1 指定圓弧2的兩端點和半徑后，可通過單擊【圓定義】對話框中的【下一個解法】按鈕，選擇所需的圓弧段。步驟7 生成投影曲線1，如圖5-28所示。步驟8 生成圓弧1的投影曲線，如圖5-29所示。 案例1繪制風扇葉片截面曲線操作步驟 圖5-28 【投影定義】對話框 圖5-29 顯示多重結果投影曲線1投影曲線2 步

17、驟9 【提取定義】對話框，如圖5-30所示。步驟10 完成投影曲線的創(chuàng)建，如圖5-31所示。步驟11 創(chuàng)建如圖5-32所示的投影曲線2。 案例1繪制風扇葉片截面曲線操作步驟 圖5-30 提取所需的投影曲線投影曲線3投影曲線1 圖5-31 刪除投影曲線2的效果 圖5-32 創(chuàng)建投影曲線2步驟12 修剪投影曲線1和投影曲線2。如圖5-33，如圖5-34所示。步驟13 創(chuàng)建與該曲線的端點相距均為6mm的點3和點4，如圖5-35所示。案例1繪制風扇葉片截面曲線操作步驟 圖5-34 創(chuàng)建點2 圖5-35 創(chuàng)建點3和點4 圖5-33 創(chuàng)建點1點1 點2點3點4 步驟14 完成投影曲線1的修剪，如圖5-36

18、所示。步驟15 修剪投影曲線2，結果如圖5-37所示。步驟16 該風扇葉片的截面曲線就創(chuàng)建完成了。案例1繪制風扇葉片截面曲線操作步驟 圖5-36 修剪投影曲線1 圖5-37 修剪投影曲線2的結果 在修剪投影曲線時，可通過單擊【定義分割】對話框中的【另一側】按鈕，切換曲線上要被修剪掉的部分。曲線質量的好壞直接影響到與之相關聯(lián)的曲面和模型的質量。CATIA V5R21為用戶提供了多種曲線分析工具。例如，在使用曲線創(chuàng)建曲面前，可使用【箭狀曲率分析】命令對曲線的曲率進行分析，從曲率圖中觀察曲線是否有不規(guī)則的“回折”和“尖峰”現(xiàn)象，為曲線的修改提供依據。使用【箭狀曲率分析】命令進行曲率分析的方法為：選擇

19、【插入】【分析】【箭狀曲率分析】菜單項，彈出【箭狀曲率】對話框（見圖5-38），選取要進行曲率分析的曲線，可在該曲線上顯示曲率分布圖（見圖5-39），通過該圖可觀察該曲線的曲率情況。 圖5-38 【箭狀曲率】對話框 圖5-39 曲率分析結果 進行分析的曲線將鼠標指針移至任意曲率線上，將顯示該曲率線對應曲線位置的曲率數值 5.3 創(chuàng)建曲面在創(chuàng)成式外形設計子模塊中，創(chuàng)建曲面的工具位于【插入】【曲面】菜單和【曲面】工具欄中，如圖5-40所示。下面介紹這些命令的用法。 偏移可變偏移粗略偏移填充多截面曲面橋接曲面拉伸旋轉球面圓柱面掃掠適應性掃掠（a）【曲面】子菜單 （b）【曲面】工具欄 圖5-40 創(chuàng)建

20、曲面的相關命令5.3 創(chuàng)建曲面使用【拉伸】命令可以將曲線、直線和曲面邊線沿著指定方向進行拉伸形成曲面。該命令與【凸臺】命令的操作方法類似，不同的是使用【拉伸】命令得到的是片體，而使用【凸臺】命令得到的是三維實體。如圖5-41所示為創(chuàng)建拉伸曲面的操作過程，用戶可打開本書配套素材文件“CH05”“5-3-1a.prt”進行操作。 1拉伸曲面 圖5-41 創(chuàng)建拉伸曲面預覽拉伸結果 單擊【曲面】工具欄中的【拉伸】按鈕 選擇xy平面，以該平面的法向為拉伸方向 選擇此輪廓 設置拉伸參數 單擊【確定】按鈕5.3 創(chuàng)建曲面使用【旋轉】命令可以將輪廓繞旋轉軸旋轉一定角度來生成旋轉曲面。該命令的操作方法與【旋轉體

21、】命令類似。預覽旋轉效果如圖5-42所示為創(chuàng)建旋轉曲面的操作過程，用戶可打開本書配套素材文件“CH05”“5-3-1b.prt”進行操作。 2旋轉曲面 圖5-42 創(chuàng)建旋轉曲面 單擊【曲面】工具欄中的【旋轉】按鈕 選取此輪廓 選取V軸為旋轉軸 設置旋轉角度 單擊【確定】按鈕預覽旋轉效果5.3 創(chuàng)建曲面使用【球面】命令可創(chuàng)建球形曲面。創(chuàng)建球形曲面的操作步驟如下。步驟1 彈出【球面曲面定義】對話框，如圖5-43所示。步驟2 設置球面在緯線和經線方向的起始和終止角度，見圖5-43，圖5-44所示。步驟3 完成球面的創(chuàng)建。 3球面 圖5-43 【球面曲面定義】對話框 圖5-44 生成的球面 默認情況下

22、，系統(tǒng)以絕對坐標系坐標軸方向為球面軸線方向。若用戶需要另行設置球面軸線方向，可在【球面曲面定義】對話框中右擊【球面軸線】列表框，在彈出的右鍵菜單中選擇【創(chuàng)建軸系】菜單項，利用彈出的【軸系定義】對話框新建一個用戶坐標系。此后，系統(tǒng)將以該用戶坐標系的坐標軸為球面軸線方向。 此外，在【球面曲面定義】對話框的【球面限制】設置區(qū)中單擊【創(chuàng)建完整球面】按鈕 ，可創(chuàng)建完整的球面。 5.3 創(chuàng)建曲面使用【圓柱面】命令可以創(chuàng)建圓柱曲面。創(chuàng)建圓柱曲面的操作步驟如下。步驟1 彈出【圓柱曲面定義】對話框，如圖5-45所示。步驟2 指定一點作為圓柱底部圓形截面的圓心，以平面的法向為圓柱面的中心軸方向。步驟3 設置區(qū)中設

23、置圓柱面的半徑和長度，如圖5-45，圖5-46所示。步驟4 完成圓柱面的創(chuàng)建。 4圓柱面 圖5-45 【圓柱曲面定義】對話框 圖5-46 創(chuàng)建的圓柱面 5.3.2 掃掠曲面掃掠曲面就是將輪廓線沿一條或多條引導線移動而形成的曲面。創(chuàng)建掃掠曲面的方式有4種，即顯式掃掠、直線掃掠、圓掃掠和二次曲線掃掠。顯式掃掠是通過指定一條輪廓線、一條或兩條引導線和脊線來創(chuàng)建曲面的。下面通過一個實例，介紹創(chuàng)建顯式掃掠曲面的一般過程。步驟1 打開素材文件如圖5-47所示。步驟2 彈出【掃掠曲面定義】對話框。步驟3 選擇【使用參考曲面】子掃掠類型，如圖5-48所示。步驟4 選取輪廓線和引導曲線，即可創(chuàng)建如圖5-49所示

24、的掃掠曲面。 1顯式掃掠 圖5-47 輪廓線和引導曲線 圖5-48 【掃掠曲面定義】對話框 圖5-49 掃掠曲面輪廓線引導曲線創(chuàng)建掃掠曲面時可以定義一條脊線來控制輪廓線的運動方位。生成掃掠曲面的過程中，輪廓線所在的平面始終與脊線垂直 如圖5-48所示【掃掠曲面定義】對話框的【子類型】下拉列表框中包含了3種子掃掠類型，各類型的作用如下。 使用參考曲面：允許掃掠輪廓沿一條引導曲線作掃掠運動。該子類型需要為掃掠的輪廓選擇一個參考面來控制輪廓的位置，該參考面可以是平面或曲面。如果選擇的是曲面，則引導曲線必須完全位于該曲面上。如用戶未定義參考面，系統(tǒng)將以脊線的平均平面作為掃掠過程中控制輪廓位置的參考。

25、使用兩條引導曲線：允許掃掠輪廓沿兩條引導曲線作掃掠運動。 使用拔模方向：允許掃掠輪廓沿一條引導曲線作掃掠運動，但必須為掃掠輪廓定義一個有效拔模方向來控制輪廓的位置。 5.3.2 掃掠曲面使用【直線掃掠】方式創(chuàng)建曲面時，在指定引導曲線后，系統(tǒng)將自動使用直線作為輪廓線來創(chuàng)建掃掠曲面。【直線掃掠】方式包括【兩極限】、【極限和中間】、【使用參考曲面】、【使用參考曲線】、【使用切面】、【使用拔模方向】和【使用雙切面】共7種子類型。下面以【兩極限】子類型為例，介紹直線掃掠曲面的創(chuàng)建方法。步驟1 打開素材文件，如圖5-50所示。步驟2 單擊【直線】按鈕 ，選擇【兩極限】選項，如圖5-51所示。步驟3 生成直

26、線掃掠曲面，如圖5-52所示。 2直線掃掠 圖5-50 兩引導曲線 圖5-51 【掃掠曲面定義】對話框 圖5-52 直線掃掠曲面引導曲線2引導曲線1 5.3.2 掃掠曲面使用【圓掃掠】方式創(chuàng)建曲面時，在指定引導曲線后，系統(tǒng)將自動使用圓或圓弧作為輪廓線來創(chuàng)建掃掠曲面?！緢A掃掠】方式包括【三條引導線】、【兩個點和半徑】、【中心和兩個角度】、【圓心和半徑】、【兩條引導線和切面】、【一條引導線和切面】和【限制曲線和切面】共7種子類型。下面以【三條引導線】子類型為例，介紹圓掃掠曲面的創(chuàng)建方法。步驟1 打開套素材，如圖5-53所示。步驟2 單擊【圓】按鈕 ，選擇【三條引導線】選項，如圖5-54所示。步驟3

27、 選取引導曲線1、線2線3，選取線2為脊線。步驟4 完成掃掠曲面的創(chuàng)建，結果如圖5-55所示。 3圓掃掠 圖5-53 引導曲線 圖5-54 【掃掠曲面定義】對話框 圖5-55 圓掃掠曲面引導曲線1引導曲線2引導曲線3脊線 5.3.2 掃掠曲面使用【二次曲線掃掠】方式創(chuàng)建曲面時，在指定引導曲線及其相切線后，系統(tǒng)自動使用二次曲線作為掃掠輪廓來創(chuàng)建掃掠曲面。下面看一個創(chuàng)建二次曲線掃掠曲面的實例。步驟1 打開素材文件，如圖5-56所示。步驟2 單擊【二次曲線】按鈕 ，選擇【兩條引導曲線】選項，如圖5-57所示。步驟3 分別選取曲面1、2為引導曲線1、2的相切曲面；選取脊線，再選取脊線的兩端點為邊界。步

28、驟4 完成掃掠曲面的創(chuàng)建，如圖5-58所示。 4二次曲線掃掠 圖5-56 引導曲線和曲面 圖5-57 【掃掠曲面定義】對話框 圖5-58 二次曲線掃掠曲面引導曲線1引導曲線2脊線曲面1曲面2邊界1邊界2 5.3.3 填充曲面使用【填充】命令可以在封閉的邊界內（封閉邊界可以由曲線或曲面的邊線組成）生成以所選邊界為曲面邊界的曲面。下面看一個創(chuàng)建填充曲面的實例。步驟1 打開素材文件，如圖5-59所示。步驟2 單彈出【填充曲面定義】對話框。步驟3 選取邊1，曲面1為邊1的支持面，單擊曲線1，接選取邊2，選取曲面2為支持面，單擊曲線2。步驟4 為邊1變選擇相切選項，如圖5-60所示。步驟5 單擊對話框中

29、的【確定】按鈕，如圖5-61所示。 4二次曲線掃掠 圖5-59 素材 圖5-60 【填充曲面定義】對話框 圖5-61 生成填充曲面曲面1邊1曲面2邊2曲線1曲線2邊2所對應的選項 要按順序選取填充曲面的邊界，否則將無法生成所需填充區(qū)域，或生成失敗。 完成封閉邊界的選取后，單擊【填充曲面定義】對話框中的【穿越點】列表框將其激活，然后選取一點（即穿越點），可創(chuàng)建過該點的填充曲面，如圖5-62所示。選取穿越點的目的是控制填充曲面的形狀。 封閉輪廓穿越點（a）封閉輪廓和穿越點 （b）選取穿越點的情況 （c）未選取穿越點的情況圖5-62 穿越點對填充曲面的影響5.3.4 偏移曲面如圖5-64所示【偏移曲

30、面定義】對話框的【參數】選項卡中部分選項的作用如下?！竟忭槨肯吕斜砜颍河糜谠O置生成的偏移曲面的光順形式，包括【無】、【自動】和【手動】選項。如果選擇【手動】選項，則需要在【最大偏差】文本框中輸入最大光順偏差值?！痉崔D方向】按鈕：單擊該按鈕，可反轉偏移方向?！倦p側】復選框：選中此復選框，可在要偏移的曲面的兩側生成偏移曲面?！敬_定后重復對象】復選框：設置好偏移距離并選中此復選框后，單擊對話框中的【確定】按鈕，將彈出【復制對象】對話框，在彈出的【復制對象】對話框中設置實例數并單擊【確定】按鈕，可按照設定數量生成多個偏移曲面。 1一般偏移 5.3.4 偏移曲面偏移曲面就是將已有的曲面或曲面中的部分元

31、素沿著曲面的法向偏移一定距離，從而生成新的曲面。在CATIA V5R21中，偏移曲面主要包括一般偏移、可變偏移和粗略偏移3種方式。一般偏移是指將曲面沿其法向偏移一定距離并生成新的曲面。下面來看一個創(chuàng)建偏移曲面的實例。步驟1 打開素材文件，如圖5-63所示。步驟2 彈出【偏移曲面定義】對話框。步驟3 選取要偏移的曲面，輸入偏移距離，如圖5-63，5-64所示。步驟4 完成偏移曲面的創(chuàng)建，如圖5-65所示。 1一般偏移 圖5-63 素材 圖5-64 【偏移曲面定義】對話框 圖5-65 生成偏移曲面要偏移的曲面生成的偏移曲面 選取要偏移的曲面并設置好偏移距離后，在【偏移曲面定義】對話框中選擇【要移除

32、的子元素】選項卡，然后選取偏移時要移除的子元素，單擊【確定】按鈕后，可取消該子元素的偏移而偏移其他子元素，如圖5-66所示。 （a）偏移前 （b）選取要移除的子元素的效果 （c）未選取要移除的子元素的效果圖5-66 生成偏移曲面要偏移的曲面要移除的面5.3.4 偏移曲面可變偏移是指為要偏移的曲面中的一個或幾個子元素分別設置不同的偏移值。下面來看一個創(chuàng)建偏移曲面的實例。步驟1 打開素材文件，如圖5-67所示。步驟2 彈出【可變偏移定義】對話框。步驟3 在特征樹中選取【接合.1】曲面為基曲面。步驟4 選擇【創(chuàng)建提取】菜單項，見圖5-69，曲面1為要提取的曲面。 2可變偏移 圖5-67 素材 圖5-

33、68 選擇【創(chuàng)建提取】菜單項 圖5-69 【提取定義】對話框 拉伸曲面1拉伸曲面2橋接曲面接合曲面（要偏移的曲面）：由兩個拉伸曲面和一個橋接曲面接合而成5.3.4 偏移曲面步驟5 在【常量】選項，輸入偏移距離，如圖5-70所示。步驟6 選擇【創(chuàng)建提取】菜單，選取橋接曲面，在【可變偏移定義】對話框選擇【變量】選項。步驟7 選擇【創(chuàng)建提取】菜單項，選取拉伸曲面2，在【可變偏移定義】對話框輸入偏移距離，如圖5-71所示。步驟8 完成可變偏移曲面的創(chuàng)建，如圖5-72所示。 2可變偏移 圖5-70 設置拉伸曲面1的偏移距離 圖5-71 【可變偏移定義】對話框 圖5-72 生成可變偏移曲面在【偏移】下拉列

34、表框中選擇【常量】選項，可在其后的文本框中輸入偏移距離值；選擇【變量】選項，則偏移距離由其他連接元素的偏移距離來決定。 5.3.4 偏移曲面對于形狀復雜的曲面，可通過【粗略偏移】命令對其進行粗略的偏移。粗略偏移所得到的曲面接近于原始曲面，如圖5-73所示。 3粗略偏移 圖5-73 粗略偏移曲面生成的偏移曲面用戶可打開本書配套素材文件“CH05”“5-3-4c.CATPart”進行操作要偏移的曲面 圖5-73所示的【偏差】文本框用于設置偏移曲面允許的最大變動范圍。該值越小，得到的偏移曲面與源曲面越接近。 當要偏移的曲面中帶有圓角，且偏移時圓角可能會因發(fā)生干涉而導致偏移失敗，這時，可使用【粗略偏移

35、】命令并設置合適的偏差值來偏移該曲面。 5.3.5 多截面曲面多截面曲面是通過對多個截面輪廓線掃掠而生成曲面。下面看一個創(chuàng)建多截面曲面的實例。步驟1 打開素材文件，如圖5-74所示。步驟2 彈出【多截面曲面定義】對話框。步驟3 依次曲線1和曲線2為截面輪廓線，閉合點對應，如圖5-75所示。步驟4 選取素材中的曲線3曲線6為引導線，如圖5-76所示。步驟5 即可生成多截面曲面，如圖見圖5-77，5-78所示。 圖5-74 素材 圖5-75 選取截面輪廓線 圖5-76 選取引導線曲線1曲線2曲線6曲線3曲線4曲線55.3.5 多截面曲面步驟5 即可生成多截面曲面，如圖見圖5-77，5-78所示。

36、圖5-77 【多截面曲面定義】對話框 圖5-78 生成多截面曲面在創(chuàng)建多截面曲面時，如果只選取截面輪廓曲線，系統(tǒng)將自動計算截面的連接邊界，從而創(chuàng)建多截面曲面，如圖5-79所示。 截面輪廓1截面輪廓2圖5-79 僅使用截面輪廓曲線生成多截面曲面5.3.6 橋接曲面使用【橋接曲面】命令可以創(chuàng)建連接兩個曲面且與被連接曲面具有相切或曲率連續(xù)的曲面。下面看一個創(chuàng)建橋接曲面的實例。步驟1 打開素材文件，如圖5-80所示。步驟2 彈出【橋接曲面定義】對話框。步驟3 選取圓柱面1邊線1為第一曲線，圓柱面1為第一支持面，選取圓柱面2的邊線2為第二曲線，選取圓柱面2為第二支持面，如圖5-81所示。步驟4 選擇【相

37、切】選項，如圖5-82所示。步驟5 完成橋接曲面的創(chuàng)建，如圖5-83所示。 圖5-82 【橋接曲面定義】對話框 圖5-83 創(chuàng)建橋接曲面圓柱面1圓柱面2邊線1邊線2圖5-80 素材 圖5-81 選取邊線和支持面案例2創(chuàng)建果汁杯模型案例2創(chuàng)建果汁杯模型下面通過利用如圖5-84（a）所示的曲線創(chuàng)建如圖5-84（b）所示的果汁杯模型，來鞏固前面所學知識。 （a）線架 （b）果汁杯模型圖5-84 設計果汁杯模型曲線1曲線2曲線3曲線4曲線5曲線6曲線8曲線7 如圖5-84（b）所示的果汁杯模型由多截面曲面、旋轉曲面和填充曲面組成。創(chuàng)建此果汁杯模型的過程為： 使用【多截面曲面】命令創(chuàng)建杯口曲面； 使用【

38、旋轉】命令創(chuàng)建杯身曲面； 使用【多截面曲面】命令創(chuàng)建杯柄曲面； 使用【填充】命令創(chuàng)建杯底和手柄底部平面； 使用【修剪】命令修剪掉杯身和杯柄相交處的多余曲面。案例2創(chuàng)建果汁杯模型制作分析 步驟1 打開素材文件，如圖5-84（a）所示。步驟2 創(chuàng)建如圖5-85所示的杯口曲面。步驟3 創(chuàng)建如圖5-86所示的杯身曲面。案例2創(chuàng)建果汁杯模型操作步驟 圖5-85 創(chuàng)建杯口曲面 圖5-86 創(chuàng)建杯身曲面步驟4 以曲線6和曲線8為截面曲線，以曲線7為脊線，如圖5-87所示。步驟5 創(chuàng)建杯底曲面和手柄底部曲面，如圖5-88所示。步驟6 杯身曲面和杯柄曲面相互修剪，結果如圖5-89所示。案例2創(chuàng)建果汁杯模型操作步

39、驟 圖5-87 創(chuàng)建杯柄曲面 圖5-88 創(chuàng)建杯底曲面和手柄底部曲面 圖5-89 修剪杯身和杯柄曲面 杯底曲面手柄底部曲面 創(chuàng)建完曲面后，通常還需要使用編輯曲面工具對其進行編輯和修改，以獲得理想的曲面效果。CATIA V5R21提供了很多編輯曲面的命令，如分割曲面、修剪曲面、修復曲面、延伸曲面等。編輯曲面的命令位于【插入】【操作】菜單和【操作】工具欄中，本節(jié)就來介紹這些常用的曲面編輯命令。5.4 編輯曲面 使用【分割曲面】命令可將點、曲線、面作為工具來分割一條曲線，或者將曲線或曲面作為工具來分割一個曲面。下面通過一段操作來介紹分割曲面的方法。步驟1 打開素材文件，如圖5-90（a）所示。步驟2

40、 彈出【定義分割】對話框，如圖5-90（b）所示。步驟3 完成分割，結果如圖5-90（c）所示。5.4.1 分割曲面 要分割的曲面分割工具（a）分割前 （b）【定義分割】對話框 （c）分割后 圖5-90 分割曲面在【定義分割】對話框中單擊【另一側】按鈕，可切除曲面的另一部分；選中【保留雙側】復選框，系統(tǒng)將保留被分割后的兩部分曲線或曲面；選中【相交計算】復選框，可在分割處生成相交曲線。 使用【修剪】命令可以用線元素對線元素進行修剪，或者用面元素對面進行修剪。下面通過一段操作來介紹修剪曲面的方法。步驟1 打開素材文件，如圖5-91所示。步驟2 彈出【修剪定義】對話框。步驟3 選擇【標準】選項，如圖

41、5-92所示。步驟4 曲面1和曲面2為修剪元素，調整修剪結果。步驟5 完成曲面的修剪，結果如圖5-93所示。5.4.2 修剪曲面 圖5-91 修剪前的曲面 圖5-92 【修剪定義】對話框 圖5-93 修剪后的曲面曲面1曲面2 如圖5-92所示【修剪定義】對話框部分選項的作用如下。【模式】下拉列表框：用于選擇修剪模式。其中，【標準】模式用于曲面與曲面的修剪；【段】模式只用于修剪曲線，且在選取曲線時，曲線上單擊的部分被保留?！玖硪粋?下一元素】、【另一側/上一元素】按鈕：單擊這兩個按鈕，可改變修剪方向，調整修剪結果。 使用【取消修剪】命令可以沿曲面的自然邊界延伸曲面來修補曲面上的孔及外部邊線。步驟

42、1 打開素材文件，如圖5-94所示。步驟2 彈出【取消修剪】對話框，如圖5-95所示。步驟3 取消修剪曲面的創(chuàng)建，如圖5-96，5-97所示。5.4.3 取消修剪 圖5-94 要取消修剪的曲面 圖5-95 【取消修剪】對話框 圖5-96 【警告】對話框 圖5-97 取消修剪曲面 若在上述操作中選取的是邊界而非整個曲面，則以所選的邊界為曲面邊界修補曲面，而不是修補整個曲面，如圖5-98所示。5.4.3 取消修剪 圖圖5-98 取消修剪曲面 選取此邊界 取消修剪曲面的操作不是修剪曲面和分割曲面的逆過程。使用【取消修剪】命令不僅可以恢復被分割或被修剪的曲面，還可將多邊曲面還原為四邊曲面，如圖5-99

43、所示。 此曲面為填充曲面（a）取消修剪前 （b）取消修剪后圖5-99 取消修剪曲面使用【接合】命令可以將多個獨立的曲線或曲面對象連接成一個獨立的曲線或曲面。接合操作可為后續(xù)創(chuàng)建高質量的曲面提供方便。例如，以接合曲面的邊線為輪廓繼續(xù)創(chuàng)建其他復雜曲面。下面通過一段操作來介紹曲面接合的方法。步驟1 打開素材文件，如圖5-100所示。步驟2 彈出【接合定義】對話框，如圖5-101所示。步驟3 完成接合曲面的創(chuàng)建，如圖5-102所示。5.4.4 接合曲面 圖5-100 要接合的曲面 圖5-101 【接合定義】對話框 圖5-102 接合曲面曲面1曲面2曲面3 如圖5-101所示【接合定義】對話框中各選項的

44、作用如下?！咎砑幽Ｊ健堪粹o：選取要接合的元素后，該按鈕被激活。默認情況下，該按鈕處于選中狀態(tài)，此時可在圖形區(qū)繼續(xù)選取要接合的元素?！疽瞥Ｊ健堪粹o：選取要接合的元素后，該按鈕被激活。單擊該按鈕后，可在圖形區(qū)選取已被選取的元素作為要移除的項目，被移除的項目將不參與接合操作?！緳z查相切】復選框：用于檢查要接合的元素是否相切。選中此復選框，然后單擊【預覽】按鈕，如果要接合的元素沒有相切，系統(tǒng)會給出提示?！緳z查連接性】復選框：用于檢查要接合的元素是否相連?！緳z查多樣性】復選框：用于檢查要接合的元素接合后是否有多種選擇，此選項只能用于定義曲線?！竞喕Y果】復選框：選中此復選框，系統(tǒng)自動盡可能地減少接合結

45、果中的元素數量?！竞雎藻e誤元素】復選框：選中此復選框，系統(tǒng)自動忽略不允許創(chuàng)建接合的曲面和邊線。【合并距離】文本框：用于定義合并距離的公差值。要接合的兩相鄰元素的間距在公差范圍內才能被接合?！窘情撝怠繌瓦x框：選中此復選框后指定角度值，則只能接合小于此角度的元素。5.4.4 接合曲面 使用【修復】命令可以修復兩曲面之間的間隙。下面通過一段操作來介紹修復曲面的一般操作過程。步驟1 打開素材文件，如圖5-103所示。步驟2 彈出【修復定義】對話框。步驟3 選取曲面1和曲面2為要修復的元素，如圖5-104所示。步驟4 單擊【確定】按鈕完成曲面的修復，結果如圖5-105所示。5.4.5 修復曲面 曲面1曲

46、面2圖5-103 修復前 圖5-104 【修復定義】對話框 圖5-105 修復后如圖5-104所示【修復定義】對話框中部分選項的作用如下。【連續(xù)】下拉列表框：用于定義修復曲面的連接類型，包括【點】連續(xù)和【切線】連續(xù)兩種?！竞喜⒕嚯x】文本框：用于定義要修復元素的最大距離。如果要修復的元素間的距離小于該值，將修復元素?！揪嚯x目標】文本框：用于定義被修復元素之間所允許的最大間隔。默認情況下，距離目標值為0.001mm，并可增加到0.1mm?！鞠嗲薪嵌取课谋究颍河糜诙x要修復元素間的最大角度，若小于此最大角度，則將修復元素。在【連續(xù)】下拉列表框中選擇【切線】選項時，該文本框才可用?！鞠嗲心繕恕课谋究颍?/p>

47、用于定義要修復元素間允許的最大相切偏差。5.4.5 修復曲面 使用【接合】和【修復】命令均可將曲面連接在一起。但是【接合】命令只能將間隙小于0.1mm的面連接在一起，而【修復】命令可以連接間隙超過0.1mm的曲面。 使用【外插延伸】命令可以將現(xiàn)有曲面的邊緣進行延伸，以得到延伸曲面。下面來看一個創(chuàng)建延伸曲面的實例。步驟1 打開素材文件，如圖5-106（a）所示。步驟2 彈出【外插延伸定義】對話框。步驟3 選取延伸邊界和要外插延伸的曲面，如圖5-106（a）所示。步驟4 在【限制】【類型】【長度】，輸入延伸長度，【連續(xù)】【切線】，如圖5-106（b）所示。步驟5 完成曲面的延伸，如圖5-106（c

48、）所示。5.4.6 延伸曲面 延伸邊界要外插延伸的曲面（a）延伸前 （b）【外插延伸定義】對話框 （c）延伸后圖5-106 延伸曲面如圖5-106（b）所示【外插延伸定義】對話框中部分選項的作用如下?！绢愋汀肯吕斜砜颍河糜谠O置曲面延伸的類型。其中，【長度】選項表示將曲面或曲線延伸一定長度；【直到元素】選項表示將曲面或曲線延伸到指定元素?！具B續(xù)】下拉列表框：用于設置曲面延伸的連續(xù)方式。其中，【切線】選項表示延伸曲面與原曲面相切連續(xù)；【曲率】選項表示延伸曲面與原曲面曲率連續(xù)。5.4.6 延伸曲面 【端點】下拉列表框：用于【曲率】連續(xù)類型，用于指定外插延伸曲面與原始曲面的端點條件。在該下拉列表框中

49、選擇【切線】選項，則沿著延伸曲面的切線延伸曲面；選擇【法線】選項，則沿著延伸曲面的法線延伸曲面，如圖5-107所示?！就卣鼓Ｊ健肯吕斜砜颍河糜谶x擇延伸曲面的拓展模式。其中，選擇【無】選項，則以所選的邊界線為延伸邊界延伸曲面；選擇【點連續(xù)】選項，則以所有與所選邊界線相連的邊界為延伸邊界延伸曲面；選擇【相切】選項，則以所有與所選邊界線相切連續(xù)的邊界為延伸邊界延伸曲面。5.4.6 延伸曲面 圖5-107 【端點】下拉列表框的作用選擇【切線】選項時選擇【法線】選項時使用【平移】、【旋轉】、【對稱】、【縮放】、【仿射】、【定位變換】等幾何變換命令，可以對已有的曲面進行平移、旋轉、對稱、縮放等操作，其操

50、作方法與對特征進行相應的幾何變換類似，用戶可自行練習，此處不再贅述。5.4.7 曲面的幾何變換 使用【封閉曲面】命令可以將封閉的曲面直接轉換為實體圖形。下面看一個將封閉曲面轉換為實體的實例。步驟1 打開素材，如圖5-108（a）所示。步驟2 將曲面1和曲面2接合為一個曲面。步驟3 切換至零件設計工作臺。步驟4 彈出【定義封閉曲面】對話框，如圖5-108（b）所示。步驟5 將封閉曲面轉換為實體。5.5.1 封閉曲面 （a）素材 （b）【定義封閉曲面】對話框圖5-108 將封閉曲面轉換為實體曲面1曲面2 將封閉的曲面模型轉換為實體的模型后，這兩個模型在外觀上幾乎相同。但如果將非完全封閉的曲面轉換為實體模型，則系統(tǒng)將以線性方式封閉曲面，并將曲面轉換為實體，如圖5-109所示。 圖5-109 將非完全封閉曲面轉換為實體 使用【厚曲面】命令可以將曲面加厚生成實體。下面看一個加厚曲面的實例。步驟1 打開套素材文件，如圖5-110（a）所示。步驟2 將曲面1、曲面2和曲面3接合為一個曲面，如圖5-110（b）所示。5.5.2 厚曲面 （a）接合前 （b）接合后圖5-110 接合曲面曲面1曲面2曲面3 步驟3 切換至零件設計工作臺。步驟4 彈出【定義厚曲面】對話框。步驟5 選取要加厚的曲面，輸入偏移距離，如圖5-111所示。步驟6 可將曲面加厚生成實體，如圖5-112所示。5.5.