創(chuàng)成式外形設(shè)計演示文檔

1、第8章創(chuàng)成式外形設(shè)計創(chuàng)成式外形設(shè)計，也被稱為常規(guī)曲面設(shè)計，是利用Catia進行三維曲面設(shè)計的主要模塊之一，也是曲面設(shè)計的基礎(chǔ)模塊，可以使用線框和表面特征快速創(chuàng)建簡單和復(fù)雜外形。該模塊提供了大量的表面設(shè)計和表面創(chuàng)建工具，與其它模塊配合使用，可以滿足給予實體的混合造型功能。掌握本章內(nèi)容后，其它曲面設(shè)計模塊就很容易掌握。本書將在下兩章講解自由曲面設(shè)計和數(shù)字曲面設(shè)計兩大曲面設(shè)計模塊。8.1創(chuàng)成式外形設(shè)計模塊介紹創(chuàng)成式外形設(shè)計模塊是曲面設(shè)計模塊中

2、最重要的設(shè)計模塊之一，也是常見的曲面設(shè)計模式。操作者可以創(chuàng)建點、線和曲線，然后利用創(chuàng)建的點線通過曲面工具生成曲面。該模塊提供了線框、曲面、操作、體積等9組工具欄。本章講詳細講解創(chuàng)成式外形設(shè)計工具的使用方法。8.1.1進入創(chuàng)成式外形設(shè)計工作臺選擇下拉菜單【開始】（Start）|【形狀】（Shape）|【創(chuàng)成式外形設(shè)計】（GenerativeShapDesign）命令，在系統(tǒng)彈出的新建零部件對話框中鍵入所要創(chuàng)建零件的編號，單擊【確定】按鈕進

3、入創(chuàng)成式外形設(shè)計平臺，如圖所示。8.1.2創(chuàng)成式外形設(shè)計工具欄介紹在創(chuàng)成式外形設(shè)計模塊中提供了9組外形設(shè)計工具欄，利用該工具欄可以完成各種形狀的曲面設(shè)計。該模塊中提供了線框、曲面以及對曲面進行修飾變換等功能的工具。8.2創(chuàng)建線框【線框】工具欄是創(chuàng)成式外形設(shè)計平臺的基礎(chǔ)工具欄，通過該工具欄生成所設(shè)計曲面的線和點，然后利用曲面工具生成所要的曲面。下面通過簡單實例和操作步驟地敘述，詳細介紹每各工具的使用方法。8.2.1創(chuàng)建點【線框】工具欄上的

4、【點】工具按鈕用于繪制點，單擊【點】工具按鈕右下的黑色三角，展開【點】工具欄，其中【點】工具使用方法與實體零件設(shè)計模塊中的【點】工具使用方法完全相同，這里就不再累贅，下面介紹其它幾個點工具。1點面復(fù)制2極值3極值點極坐標8.2.2創(chuàng)建直線【線框】工具欄上的【直線軸線】工具用于繪制直線、軸線和折線，單擊【直線軸線】工具按鈕右下角黑色三角，展開【直線軸線】工具欄，如圖所示，該工具欄包含直線、軸線和折線三種繪制線的工具，其中【直線】工具的使用

5、方法與實體零件設(shè)計中的【線】工具完全相同，這里不再累贅。下面詳細介紹軸線和折線的使用方法。1軸線2折線8.2.3投影（Projection）【線框】工具欄上的【投影】工具是根據(jù)曲線投影或連接來創(chuàng)建曲線，單擊【投影】工具右下黑色三角，展開【投影混合】工具欄，如圖所示，該工具欄包含投影、混合、反射線三個工具。1投影（Projection）2混合（Combine）3反射線（Reflectline）8.2.4相交【相交】工具，是多個相交元素間創(chuàng)

6、建新的相交元素，可以是曲線、曲面或?qū)嶓w。下面以創(chuàng)建兩個曲面相交線為例，講解【相交】工具的使用方法，具體操作步驟如下所示：（1）單擊【線框】工具欄上的【相交】工具按鈕，系統(tǒng)彈出相交定義對話框。第一元素和第二元素文本框：單擊文本框，選擇相交元素，都可以選擇多個元素，選擇的元素可以是線、面和實體，要求第一元素與第二元素不能相切；具有共同區(qū)域的曲線相交選項：用于設(shè)置曲線間相交且又重疊區(qū)域時的處理方法，曲線表示把重疊區(qū)創(chuàng)建為曲線，點表示在重疊區(qū)兩

7、端創(chuàng)建兩個點；曲面部分相交：用于設(shè)置曲面與實體相交時的處理方法，輪廓表示把重疊區(qū)域創(chuàng)建為草圖輪廓，平面表示把重疊區(qū)域創(chuàng)建為面；擴展相交的現(xiàn)行支持面：選擇的相交元素沒有實際相交時，延伸對象。（2）分別單擊相交對話框中的第一元素和第二元素文本框，選擇曲面一和曲面二；（3）其它選項為默認值，單擊【確定】按鈕，兩曲面相交線創(chuàng)建完成。8.2.5偏移單擊【平行曲線】工具按鈕黑色三角，展開【偏移】工具欄，如圖所示，該工具欄用于偏移曲線操作，包含平行曲

8、線（ParallelCurve）和三維曲線偏（3DCurveOffset）移兩個工具。1平行曲線（ParallelCurve）23D曲線偏移（3DCurveOffset）8.2.6二次曲線單擊【線框】工具欄上的【圓】工具黑色三角，展開【圓－圓錐】工具欄，如圖所示，該工具欄包含圓、圓角、連接曲線和圓錐4個工具用來創(chuàng)建圓和二次曲線。下面介紹各工具的使用方法。1圓（Circle）2圓角（Cner）3連接曲線（ConnectCurve）4二次曲

9、線（Conic）8.2.7創(chuàng)建曲線曲線工具欄是用來創(chuàng)建曲線的工具。單擊【線框】工具欄上的【樣條線】工具按鈕黑色三角，展開曲線工具欄，該工具欄包含樣條線、螺旋線、螺線、脊線和等參數(shù)曲線五個曲線創(chuàng)建工具。1創(chuàng)建樣條線（Spline）2創(chuàng)建螺旋線（Helix）3創(chuàng)建螺線（Spiral）4創(chuàng)建脊線（Spine）5創(chuàng)建等參數(shù)曲線（IsoparametricCurve）8.3創(chuàng)建曲面曲面設(shè)計是本章核心部分，CaitaV5提供了許多曲面設(shè)計工具，本節(jié)

10、主要介紹通過對輪廓線進行拉伸、旋轉(zhuǎn)生成曲面以及曲面的操作與編輯。8.3.1創(chuàng)建拉伸曲面單擊【拉伸】工具右下黑色三角展開【拉伸－旋轉(zhuǎn)】工具欄，如圖所示，該工具欄包含【拉伸】、【旋轉(zhuǎn)】、【球面】和【圓柱面】4個工具。1創(chuàng)建拉伸面2創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)曲面3創(chuàng)建球面4創(chuàng)建圓柱面8.3.2創(chuàng)建偏移曲面偏移曲面是根據(jù)現(xiàn)有曲面進行偏移一定距離生成的曲面。單擊【曲面】工具欄上的【偏移】工具右下黑色三角，展開【偏移】工具欄，如圖所示，該工具欄包含【偏移】、【可變偏

11、移】和【粗略偏移】3個工具。1創(chuàng)建偏移曲面2創(chuàng)建可變偏移曲面3創(chuàng)建粗略偏移曲面8.3.3創(chuàng)建掃掠曲面利用輪廓線和導(dǎo)線兩個基本要素，并附加其它限制條件，通過掃描生成各種曲面。使用掃描法生成曲面具有較強的靈活性和適應(yīng)性，因此該方法是很重要的一種曲面設(shè)計方法。單擊【曲面】工具欄上的【掃掠】工具右下黑色三角，展開【掃掠】工具欄，該工具欄包含【掃掠】和【適應(yīng)性掃掠】2個工具。1創(chuàng)建掃描曲面2創(chuàng)建使用性掃掠曲面8.3.4創(chuàng)建填充曲面【填充】工具，是

12、若干條邊界線段之間創(chuàng)建填充曲面的工具。下面以如圖所示圖形創(chuàng)建填充曲面為例，講解【填充】工具的使用方法，具體操作步驟如下所示：（1）使用草圖和【樣條線】工具創(chuàng)建如圖所示圖形；（2）單擊【曲面】工具欄上的【填充】工具按鈕，系統(tǒng)彈出填充曲面定義對話框；（3）選擇剛才創(chuàng)建的曲線；（4）其它選項為默認值，單擊【確定】按鈕，填充曲面創(chuàng)建完成。8.3.5創(chuàng)建多截面掃掠曲面【多截面曲面】工具，是通過幾個已知的截面曲線掃描曲面的工具。下面以如圖所示圖形創(chuàng)

13、建多截面掃描曲面為例，講解【多截面曲面】工具的使用方法，具體操作步驟如下所示：（1）使用【圓】工具創(chuàng)建如圖所示圖形；（2）單擊【曲面】工具欄上的【多截面曲面】工具按鈕，系統(tǒng)彈出多截面曲面定義對話框（該對話框的內(nèi)容和4.2.9小節(jié)中多界面實體定義對話框的內(nèi)容相同）；（3）選擇剛才創(chuàng)建的圓?。唬?）其它選項為默認值，單擊【確定】按鈕，完成多截面曲面的創(chuàng)建。8.3.6創(chuàng)建橋接曲面【橋接曲面】工具，是在兩個線框元素之間掃描生成曲面的工具。單擊該

14、工具按鈕，系統(tǒng)彈出橋接曲面定義對話框，該對話框的內(nèi)容如下所述：【第一曲線】文本框定義第一條橋接曲線，可以封閉也可以開放；【第一支持面】文本框定義第一條曲線所在的平面；【第二曲線】文本框定義第二條橋接曲線，可以封閉也可以開放；【第二支持面】文本框定義第二條曲線所在的平面；【基本】選項卡用于設(shè)置連續(xù)點和修剪支持面【張度】選項卡用于設(shè)置橋接曲面與兩個支持面的張度；【閉合點】選項卡用于設(shè)置兩條曲線閉合的點；【耦合脊線】選項卡用于定義橋接曲線的耦

15、合曲線和脊線；【光順參數(shù)】選項組用于設(shè)置橋接曲面質(zhì)量，包括角度修正和偏差。8.3.7創(chuàng)建高級曲面高級曲面是對曲面進行變形生成新的曲面。本小節(jié)將通過實例來講解高級曲面的使用方法。1創(chuàng)建突起曲面2使用包裹曲線變形曲面3使用包裹曲面變形曲面4改變曲面形狀8.4編輯曲面前面講解了創(chuàng)成式外形設(shè)計方法。但一個做好的曲面不是孤立的，往往會與其幾何元素發(fā)生關(guān)系，而且曲面本身也需要不斷地修改以滿足下一步造型的需要，這就需要對曲面進行編輯。本節(jié)將介紹幾種常

16、見的曲面編輯方法：合并、拆分、剪切、復(fù)制以及倒角等。8.4.1合并曲面在建模過程中，常常把一個復(fù)雜的曲面劃分成幾個相對簡單的曲面，然后再利用“合并”功能把它們連起來，這是曲面編輯中經(jīng)常用到的一種方法。單擊【操作】工具欄上的【合并】工具按鈕，展開【接合－修復(fù)】工具欄，如圖所示，該工具欄包含【接合】、【修復(fù)】、【曲線光順】、【取消修剪】和【拆解】5個工具。1創(chuàng)建接合曲面或曲線2修復(fù)幾何圖形3曲線光順4取消修剪5拆解8.4.2曲面的分割與修剪

17、單擊【操作】工具欄上的【分割】工具按鈕右下黑色三角按鈕，展開【修剪】工具欄，如圖所示，該工具欄包含分割、修剪2個工具。1分割曲面2修剪曲面8.4.3提取曲面單擊【操作】工具欄上的【邊界】工具按鈕右下黑色三角，展開【提取】工具欄，如圖所示，該工具欄包含邊界、提取、多重提取3個工具。1提取曲面或曲線邊界2提取幾何元素3多重提取8.4.4曲面倒角單擊【簡單圓角】工具按鈕右下黑色三角，展開【圓角】工具欄，該工具欄包含簡單圓角、倒圓角、可變圓角、

18、可變弦長圓角、填充圓角曲面、面與面的圓角和三切線內(nèi)圓角5個工具。1創(chuàng)建簡單圓角曲面2創(chuàng)建圓角曲面3創(chuàng)建可變半徑圓角曲面4可變弦長圓角5創(chuàng)建填充圓角曲面6創(chuàng)建面與面圓角曲面7創(chuàng)建三切線內(nèi)圓角曲面8.4.5曲面轉(zhuǎn)換第4章中詳細講解了實體零部件的轉(zhuǎn)換，讀者已經(jīng)對實體轉(zhuǎn)換有了很深的了解。曲面的轉(zhuǎn)換與實體零部件的轉(zhuǎn)換的操作方法相同，本小節(jié)主要講解各工具對話框的內(nèi)容，使用方法請參照第4章中相應(yīng)的工具操作方法。單擊【操作】工具欄上的【平移】工具按鈕右

19、下黑色三角，展開【交換】工具欄，該工具欄包含平移、旋轉(zhuǎn)、對稱、縮放、仿射和定位變換6個工具。1創(chuàng)建平移對象2旋轉(zhuǎn)幾何圖形3創(chuàng)建對稱幾何圖形4創(chuàng)建縮放幾何圖形5仿射（Affinity）6定位變換8.4.6外延延伸【外插延伸】工具，是向原始曲面或曲線添加一個附加曲面或曲線的工具。單擊該工具按鈕，系統(tǒng)彈出外插延伸定義對話框，該對話框的內(nèi)容如下所述：【邊界】文本框用于定義附加曲面或曲線依附的邊線或點；【外插延伸的】文本框用于定義延伸的曲面或曲線

20、；【限制】選項組用于定義附加曲面或曲線的范圍；【連續(xù)】下拉列表框用于設(shè)置連接類型：切線和曲率；【端點】下拉列表框用于設(shè)置附加幾何圖形與原幾何圖形在連接點處的連接方式：切線和法線；【拓展模式】下拉列表框用于設(shè)置選擇邊界元素的擴展型式：無、點連接和相切連接；【裝配結(jié)果】復(fù)選框用于定義是否將外插延伸幾何元素與原始幾何元素裝配到一起；【內(nèi)部邊緣】文本框用于確定外插延伸的優(yōu)先方向，可以選擇一條或多條邊線進行相切外插延伸，選擇一條邊線后，還可以選擇

21、一個頂點以便給定外插延伸的方向。8.4.7創(chuàng)建復(fù)制對象復(fù)制是Catia提供的有一個功能強大的命令。在創(chuàng)成式外形設(shè)計模塊中，提供了點、線、面、幾何圖形等幾何特征的復(fù)制工具。下面詳細介紹創(chuàng)成式外形設(shè)計中復(fù)制的各種工具。1對象復(fù)制2對象陣列3復(fù)制幾何圖形集4創(chuàng)建超級副本5創(chuàng)建用戶特征8.5曲面展開前面講解了曲面的創(chuàng)建和編輯。有時在曲面很難完成設(shè)計任務(wù)，需要在展開曲面上進行設(shè)計，才能完成設(shè)計任務(wù)，這就需要曲曲面進行展開操作。本小節(jié)主要介紹曲面的

22、展開，CatiaV5R18提供了展開（Unfold）、轉(zhuǎn)移和展開（Develop）3個工具，下面詳細介紹各工具的使用方法。1展開曲面（Unfold）2轉(zhuǎn)移幾何圖形3展開（Develop）8.6創(chuàng)建BiW模板BiW模板是針對曲面設(shè)計中特殊曲面設(shè)計提供的模板，減少設(shè)計工作量，提高工作效率。該模板包含聯(lián)接、拔模凹面、孔、對應(yīng)輪緣和滴面5個工具。1創(chuàng)建曲面之間聯(lián)接曲面2創(chuàng)建拔模凹面3創(chuàng)建孔特征4創(chuàng)建對應(yīng)輪緣5創(chuàng)建滴面8.7體積【體積】工具欄僅適

23、用于創(chuàng)成式曲面優(yōu)化產(chǎn)品。體積特征及其相應(yīng)的圖標在3D幾何圖形中都顯示為紫色。在幾何圖形集和有序幾何圖形集環(huán)境中均可創(chuàng)建體積特征，并將其視為創(chuàng)建特征。各工具的使用方法與第4章中相應(yīng)的工具使用方法相同，這里不作詳細介紹，只作簡單敘述。8.8OX酒瓶外形設(shè)計通常外形設(shè)計是先創(chuàng)建外形框架，然后利用曲面工具生成外形曲面。下面詳細講解OX酒瓶的外形建模，如圖所示，了解創(chuàng)成式外形設(shè)計的方法和步驟，進一步學(xué)習多截面曲面生成的方法與技巧。8.8.1創(chuàng)建O

24、X酒瓶線框線框的設(shè)計是創(chuàng)成式外形設(shè)計的關(guān)鍵，通過對OX酒瓶線框的設(shè)計，使讀者了解點、線、面的生成與草圖模塊中相應(yīng)點、線、面生成的不同。OX酒瓶線框設(shè)計的具體步驟如下所述：1創(chuàng)建底截面2創(chuàng)建中截面3創(chuàng)建瓶口截面4創(chuàng)建輪廓邊線8.8.2創(chuàng)建OX酒瓶外形曲面曲面的生成是創(chuàng)成式外形設(shè)計最難的步驟，有時需要進行調(diào)整多次才能達到預(yù)期目的。為力方便曲面的生成，在本例中，將使用一個提取命令將所需要的曲面進行提取合并，生成一條曲線。具體操作步驟如下所述：