CATIA-V5R21基础与应用案例教程第五章-曲面设计课件

1、掌握创成式外形设计模块中各种曲面构建工具的用法掌握投影曲线、相交曲线、偏移曲线等三维曲线的创建方法掌握分割曲面、修剪曲面、接合曲面、修复曲面、延伸曲面等曲面编辑工具的用法CATIA V5R21具有非常强大的曲面造型功能，该功能是其他三维软件所无法比拟的。该软件的曲面造型模块下主要有：线框和曲面设计、创成式外形设计、FreeStyle（自由曲面造型）、Automotive Class A（汽车白车身设计）等子模块。本章将介绍创成式外形设计子模块。5.15.25.35.4创成式外形设计模块概述创建三维曲线创建曲面编辑曲面5.5曲面的实体化5.1 创成式外形设计模块概述创成式外形设计模块是CATIA

2、曲面造型功能中最重要的模块之一，它包含了创建曲线和曲面的各种命令工具，使用该模块可以构建出各种复杂的线框和曲面。 创成式外形设计模块中的曲面设计工具是具有参数化特点的曲面建模工具，所创建的各种曲面特征都具有参数驱动的特点，能方便地对其进行各种编辑和修改，且能与零件设计、自由曲面等模块配合使用，实现实体的混合造型。在CATIA V5的工作界面中，选择【开始】【形状】【创成式外形设计】菜单项（见图5-1），即可进入创成式外形设计工作台。在该工作台中，系统提供了各种创建线框和曲面的工具，如图5-2所示。图5-1 选择【创成式外形设计】菜单项 图5-2 创成式外形设计工作台界面5.2 创建三维曲线要构

3、建曲面，首先需要创建构建曲面所需的曲线。在CATIA V5R21的创成式外形设计模块中，可以通过以下方式来创建曲线。单击【草图】工具栏中的【草图】按钮 ，选择草绘平面进入草图工作台，然后绘制草图曲线。利用【线框】工具栏（见图5-3）中的【圆】、【样条曲线】、【螺旋线】、【投影】、【相交】等命令来创建所需的曲线。图5-3 【线框】工具栏投影混合反射线平行线偏移3D曲线圆圆角连接曲线二次曲线点点面复制端点端点坐标样条线螺旋螺线脊线轮廓等参数曲线相交直线轴折线平面点面复制面间复制 5.2.1 空间点和等距点点是造型设计中的最小单元，也是创建三维曲线的基础，通常用来辅助搭建三维曲线或曲面。单击【线框】

4、工具栏中的【点】按钮 ，弹出【点定义】对话框（见图5-4），利用该对话框可创建各种类型的空间点，其操作方法请参见第节。 1空间点图5-4 【点定义】对话框 5.2.1 空间点和等距点利用【点面复制】命令可以在曲线上按指定的距离创建等距点。下面通过一段操作，来介绍创建等距点的方法。步骤1 打开素材文件，如图5-5所示。步骤2 弹出【点面复制】对话框，如图5-6所示。步骤3 选取曲线上的点1为起点，选取曲线上的点2为终点。步骤4 在【实例】文本框中设置等分实例为5，如图5-6所示。步骤5 在点1和点2之间创建指定数量的等距点，结果如图5-7所示。 2等距点 图5-5 素材 图5-6 【点面复制】对

5、话框 图5-7 创建等距点点1点2 在创建等距点时，若不选择第1点和第2点，则系统自动以所选曲线的两端点为起点和终点创建等距点。 在【点面复制】对话框中选中【在新几何体中创建】复选框，则系统会在特征树中创建一个【有序几何图形集】节点并将等距点归入其中。 5.2.2 空间直线单击【线框】工具栏中的【直线】按钮 ，弹出【直线定义】对话框（见图5-8），利用该对话框可创建各种类型的空间直线，其操作方法请参见第节。 图5-8 【直线定义】对话框 5.2.3 圆单击【线框】工具栏中的【圆】按钮 ，可绘制圆和圆弧。下面以绘制圆为例，来介绍【圆】命令的用法。步骤1 单击【线框】工具栏中的【圆】。步骤2 单击

6、【全圆】按钮 ，选择绘制圆的方式。步骤3 在图形区选取圆心，选择支持面，输入圆的半径值，如图5-9所示。步骤4 完成圆的绘制。 图5-9 绘制圆 在【圆定义】对话框的【圆限制】设置区中分别单击 、 或 按钮，可绘制圆弧。 5.2.4 二次曲线使用【二次曲线】命令可以创建抛物线、双曲线和椭圆弧等二次曲线。创建二次曲线的一般步骤如下。步骤1 弹出【二次曲线定义】对话框。步骤2 选取二次曲线的支持面，开始点和结束点，开始切线和结束切线，如图5-10（a）所示。步骤3 输入【参数】，如图5-10（b），图5-10（c）所示。 （a） （b） （c）图5-10 创建二次曲线 直线1直线2开始点结束点 如

7、果【参数】值设置为0.5，所创建的二次曲线为抛物线；如果【参数】值小于0.5，所创建的二次曲线为椭圆弧；【参数】值大于0.5且小于1，所创建的二次曲线为双曲线。 5.2.5 样条曲线使用【样条线】命令可以通过选取一系列空间点，来创建过这些点的样条曲线。单击【线框】工具栏中的【样条线】按钮 ，弹出【样条线定义】对话框，在图形区依次单击样条曲线的定义点，然后单击【确定】按钮，完成样条曲线的创建，如图5-11所示。 图5-11 创建样条曲线 5.2.5 样条曲线【样条线定义】对话框中部分选项的作用如下。【支持面上的几何图形】复选框：选中该复选框后选择支持面，系统会将样条曲线投影到支持面上。【封闭样条

8、线】复选框：选中该复选框，可创建封闭的样条曲线。【显示参数】按钮：单击该按钮后显示相应的参数项，利用这些参数项可设置定义点的切线方向、张度、曲率方向和曲率半径。 5.2.6 投影曲线使用【投影】命令可以将点投影到曲线或曲面上，也可以将曲线投影到曲面上，以生成投影点或投影曲线。下面通过一段操作来介绍创建投影曲线的方法。步骤1 打开素材如图5-12（a）所示。步骤2 弹出【投影定义】对话框。步骤3 选择【法线】选项，如图5-12（b）所示。步骤4 选取要投影的曲线，选取素材中的曲面为支持面。步骤5 完成曲线的投影，如图5-12（c）所示。 支持面要投影的曲线投影曲线（a）投影前 （b）【投影定义】

9、对话框 （c）投影后图5-12 创建投影曲线若在【投影定义】对话框的【投影类型】下拉列表框中选择【沿某一方向】选项，则可通过选择方向参考来指定投影方向。例如，选择某一平面为方向参考，则以该平面的法向为投影方向；若选择直线或线性边为方向参考，则沿该直线或线性边的方向进行投影。 5.2.7 相交曲线使用【相交】命令可以选取两个或多个相交元素来创建相交曲线或交点。下面来看一个关于创建相交曲线的实例。步骤1 打开素材，如图5-13所示。步骤2 弹出【相交定义】对话框，如图5-14所示。步骤3 选取曲面1为第一元素，曲面2为第二元素，完成相交曲线的创建，结果如图5-15所示。 图5-13 两相交曲面 图

10、5-14 【相交定义】对话框 图5-15 创建相交曲线曲面1曲面2相交曲线隐藏曲面2的效果 5.2.8 偏移曲线使用【偏移3D曲线】命令可以将已知曲线或曲面的边线进行3D空间的偏移，来创建出新的3D曲线。下面来看一个创建偏移曲线的实例。步骤1 打开素材文件。步骤2 弹出【3D曲线偏移定义】对话框。步骤3 选取偏移的曲线，选取拔模方向的参考，输入偏移距离，如图5-16所示。步骤4 完成偏移曲线的创建，如图5-16所示。 图5-16 创建偏移曲线生成的偏移曲线要偏移的曲线xy平面 5.2.9 平行曲线使用【平行曲线】命令可以生成参考曲线的平行线。下面来看一个创建平行曲线的实例。步骤1 打开素材，如

11、图5-17所示。步骤2 弹出【平行曲线定义】对话框。步骤3 选取参考曲线，选取支持面，如图5-17所示。步骤4 在常量】文本框中输入偏移距离，如图5-18所示。步骤5 完成平行曲线的创建，如图5-19所示。 图5-19 创建平行曲线参考曲线支持面 图5-17 素材 图5-18 【平行曲线定义】对话框5.2.10 连接曲线【平行曲线定义】对话框中部分选项的作用如下。【点】列表框：激活该列表框后选取支持面上一点，可创建过该点的平行曲线。【平行模式】下拉列表框：用于选择平行曲线和参考曲线之间的距离测量方式。若选择【直线距离】选项，则平行曲线和参考曲线之间的距离是指两线的最短距离；若选择【测地距离】选

12、项，则平行曲线和参考曲线之间的距离是指两线在支持面上的距离。【平行圆角类型】下拉列表框：用于设置曲线中尖角的处理方式。若选择【尖的】选项，则在平行曲线中保留参考曲线的尖拐角；若选择【圆的】选项，则在平行曲线中的尖拐角处添加圆角。【双侧】复选框：选中此复选框，将在参考曲线的两侧生成平行曲线。【确定后重复对象】复选框：选中该复选框后单击【确定】按钮，利用弹出的【复制对象】对话框可生成多条平行曲线。 5.2.10 连接曲线利用【连接曲线】命令可以在两个点或两曲线之间绘制一条光滑曲线，将两点或两曲线连接起来。下面看一个创建连接曲线的实例。步骤1 打开素材文件，如图5-20（a）所示。步骤2 弹出【连接

13、曲线定义】，如图5-20（b）所示。步骤3 选取直线1的端点1为连接曲线的起点，选取直线1为参考曲线，选择【相切】选项。步骤4 选取直线2的端点2为连接曲线的终点，选取直线2为参考曲线，选择【相切】选项。步骤5 调整连接曲线在起点和终点处的切线方向，如图5-20（c）所示。步骤6 创建与直线1和直线2相切连续的连接曲线，如图5-20（d）所示。 直线1端点1直线2端点2连接曲线（a）创建连接曲线前 （b）【连接曲线定义】对话框（c）调整连接曲线端点的切线方向 （d）创建的连接曲线图5-20 创建连接曲线5.2.10 连接曲线利用【连接曲线】命令可以在两个点或两曲线之间绘制一条光滑曲线，将两点或

14、两曲线连接起来。下面看一个创建连接曲线的实例。步骤1 打开素材文件，如图5-20（a）所示。步骤2 弹出【连接曲线定义】，如图5-20（b）所示。步骤3 选取直线1的端点1为连接曲线的起点，选取直线1为参考曲线，选择【相切】选项。步骤4 选取直线2的端点2为连接曲线的终点，选取直线2为参考曲线，选择【相切】选项。步骤5 调整连接曲线在起点和终点处的切线方向，如图5-20（c）所示。步骤6 创建与直线1和直线2相切连续的连接曲线，如图5-20（d）所示。 直线1端点1直线2端点2连接曲线（a）创建连接曲线前 （b）【连接曲线定义】对话框（c）调整连接曲线端点的切线方向 （d）创建的连接曲线图5-

15、20 创建连接曲线案例1绘制风扇叶片截面曲线案例1绘制风扇叶片截面曲线下面通过绘制如图5-21所示的风扇叶片截面曲线，来巩固前面所学知识。 图5-21 案例效果利用【圆】命令绘制两段圆弧，然后利用【投影曲线】命令将这两段圆弧投影至圆柱面上，以及生成投影曲线，最后利用“外插延伸”命令调整投影曲线的长度，制作出最终的风扇叶片截面曲线。案例1绘制风扇叶片截面曲线制作分析 步骤1 打开素材文件，如图5-22所示。步骤2 绘制圆弧1。步骤3 选择【创建点】菜单项（见图5-23），指定坐标（见图5-24）。案例1绘制风扇叶片截面曲线操作步骤 图5-22 素材 图5-23 【圆定义】对话框图 5-24 指定

16、圆弧的一个端点圆柱面2圆柱面1步骤4 为圆弧的另一个端点指定坐标，如图5-25。步骤5 完成圆弧1的绘制，结果如图5-26所示。步骤6 绘制圆弧2。如图5-27所示。案例1绘制风扇叶片截面曲线操作步骤 图5-25 指定圆弧的另一个端点 图5-26 绘制圆弧1 图5-27 绘制圆弧2圆弧2圆弧1 指定圆弧2的两端点和半径后，可通过单击【圆定义】对话框中的【下一个解法】按钮，选择所需的圆弧段。步骤7 生成投影曲线1，如图5-28所示。步骤8 生成圆弧1的投影曲线，如图5-29所示。 案例1绘制风扇叶片截面曲线操作步骤 图5-28 【投影定义】对话框 图5-29 显示多重结果投影曲线1投影曲线2 步

17、骤9 【提取定义】对话框，如图5-30所示。步骤10 完成投影曲线的创建，如图5-31所示。步骤11 创建如图5-32所示的投影曲线2。 案例1绘制风扇叶片截面曲线操作步骤 图5-30 提取所需的投影曲线投影曲线3投影曲线1 图5-31 删除投影曲线2的效果 图5-32 创建投影曲线2步骤12 修剪投影曲线1和投影曲线2。如图5-33，如图5-34所示。步骤13 创建与该曲线的端点相距均为6mm的点3和点4，如图5-35所示。案例1绘制风扇叶片截面曲线操作步骤 图5-34 创建点2 图5-35 创建点3和点4 图5-33 创建点1点1 点2点3点4 步骤14 完成投影曲线1的修剪，如图5-36

18、所示。步骤15 修剪投影曲线2，结果如图5-37所示。步骤16 该风扇叶片的截面曲线就创建完成了。案例1绘制风扇叶片截面曲线操作步骤 图5-36 修剪投影曲线1 图5-37 修剪投影曲线2的结果 在修剪投影曲线时，可通过单击【定义分割】对话框中的【另一侧】按钮，切换曲线上要被修剪掉的部分。曲线质量的好坏直接影响到与之相关联的曲面和模型的质量。CATIA V5R21为用户提供了多种曲线分析工具。例如，在使用曲线创建曲面前，可使用【箭状曲率分析】命令对曲线的曲率进行分析，从曲率图中观察曲线是否有不规则的“回折”和“尖峰”现象，为曲线的修改提供依据。使用【箭状曲率分析】命令进行曲率分析的方法为：选择

19、【插入】【分析】【箭状曲率分析】菜单项，弹出【箭状曲率】对话框（见图5-38），选取要进行曲率分析的曲线，可在该曲线上显示曲率分布图（见图5-39），通过该图可观察该曲线的曲率情况。 图5-38 【箭状曲率】对话框 图5-39 曲率分析结果 进行分析的曲线将鼠标指针移至任意曲率线上，将显示该曲率线对应曲线位置的曲率数值 5.3 创建曲面在创成式外形设计子模块中，创建曲面的工具位于【插入】【曲面】菜单和【曲面】工具栏中，如图5-40所示。下面介绍这些命令的用法。 偏移可变偏移粗略偏移填充多截面曲面桥接曲面拉伸旋转球面圆柱面扫掠适应性扫掠（a）【曲面】子菜单 （b）【曲面】工具栏 图5-40 创建

20、曲面的相关命令5.3 创建曲面使用【拉伸】命令可以将曲线、直线和曲面边线沿着指定方向进行拉伸形成曲面。该命令与【凸台】命令的操作方法类似，不同的是使用【拉伸】命令得到的是片体，而使用【凸台】命令得到的是三维实体。如图5-41所示为创建拉伸曲面的操作过程，用户可打开本书配套素材文件“CH05”“5-3-1a.prt”进行操作。 1拉伸曲面 图5-41 创建拉伸曲面预览拉伸结果 单击【曲面】工具栏中的【拉伸】按钮 选择xy平面，以该平面的法向为拉伸方向 选择此轮廓 设置拉伸参数 单击【确定】按钮5.3 创建曲面使用【旋转】命令可以将轮廓绕旋转轴旋转一定角度来生成旋转曲面。该命令的操作方法与【旋转体

21、】命令类似。预览旋转效果如图5-42所示为创建旋转曲面的操作过程，用户可打开本书配套素材文件“CH05”“5-3-1b.prt”进行操作。 2旋转曲面 图5-42 创建旋转曲面 单击【曲面】工具栏中的【旋转】按钮 选取此轮廓 选取V轴为旋转轴 设置旋转角度 单击【确定】按钮预览旋转效果5.3 创建曲面使用【球面】命令可创建球形曲面。创建球形曲面的操作步骤如下。步骤1 弹出【球面曲面定义】对话框，如图5-43所示。步骤2 设置球面在纬线和经线方向的起始和终止角度，见图5-43，图5-44所示。步骤3 完成球面的创建。 3球面 图5-43 【球面曲面定义】对话框 图5-44 生成的球面 默认情况下

22、，系统以绝对坐标系坐标轴方向为球面轴线方向。若用户需要另行设置球面轴线方向，可在【球面曲面定义】对话框中右击【球面轴线】列表框，在弹出的右键菜单中选择【创建轴系】菜单项，利用弹出的【轴系定义】对话框新建一个用户坐标系。此后，系统将以该用户坐标系的坐标轴为球面轴线方向。 此外，在【球面曲面定义】对话框的【球面限制】设置区中单击【创建完整球面】按钮 ，可创建完整的球面。 5.3 创建曲面使用【圆柱面】命令可以创建圆柱曲面。创建圆柱曲面的操作步骤如下。步骤1 弹出【圆柱曲面定义】对话框，如图5-45所示。步骤2 指定一点作为圆柱底部圆形截面的圆心，以平面的法向为圆柱面的中心轴方向。步骤3 设置区中设

23、置圆柱面的半径和长度，如图5-45，图5-46所示。步骤4 完成圆柱面的创建。 4圆柱面 图5-45 【圆柱曲面定义】对话框 图5-46 创建的圆柱面 5.3.2 扫掠曲面扫掠曲面就是将轮廓线沿一条或多条引导线移动而形成的曲面。创建扫掠曲面的方式有4种，即显式扫掠、直线扫掠、圆扫掠和二次曲线扫掠。显式扫掠是通过指定一条轮廓线、一条或两条引导线和脊线来创建曲面的。下面通过一个实例，介绍创建显式扫掠曲面的一般过程。步骤1 打开素材文件如图5-47所示。步骤2 弹出【扫掠曲面定义】对话框。步骤3 选择【使用参考曲面】子扫掠类型，如图5-48所示。步骤4 选取轮廓线和引导曲线，即可创建如图5-49所示

24、的扫掠曲面。 1显式扫掠 图5-47 轮廓线和引导曲线 图5-48 【扫掠曲面定义】对话框 图5-49 扫掠曲面轮廓线引导曲线创建扫掠曲面时可以定义一条脊线来控制轮廓线的运动方位。生成扫掠曲面的过程中，轮廓线所在的平面始终与脊线垂直 如图5-48所示【扫掠曲面定义】对话框的【子类型】下拉列表框中包含了3种子扫掠类型，各类型的作用如下。 使用参考曲面：允许扫掠轮廓沿一条引导曲线作扫掠运动。该子类型需要为扫掠的轮廓选择一个参考面来控制轮廓的位置，该参考面可以是平面或曲面。如果选择的是曲面，则引导曲线必须完全位于该曲面上。如用户未定义参考面，系统将以脊线的平均平面作为扫掠过程中控制轮廓位置的参考。

25、使用两条引导曲线：允许扫掠轮廓沿两条引导曲线作扫掠运动。 使用拔模方向：允许扫掠轮廓沿一条引导曲线作扫掠运动，但必须为扫掠轮廓定义一个有效拔模方向来控制轮廓的位置。 5.3.2 扫掠曲面使用【直线扫掠】方式创建曲面时，在指定引导曲线后，系统将自动使用直线作为轮廓线来创建扫掠曲面。【直线扫掠】方式包括【两极限】、【极限和中间】、【使用参考曲面】、【使用参考曲线】、【使用切面】、【使用拔模方向】和【使用双切面】共7种子类型。下面以【两极限】子类型为例，介绍直线扫掠曲面的创建方法。步骤1 打开素材文件，如图5-50所示。步骤2 单击【直线】按钮 ，选择【两极限】选项，如图5-51所示。步骤3 生成直

26、线扫掠曲面，如图5-52所示。 2直线扫掠 图5-50 两引导曲线 图5-51 【扫掠曲面定义】对话框 图5-52 直线扫掠曲面引导曲线2引导曲线1 5.3.2 扫掠曲面使用【圆扫掠】方式创建曲面时，在指定引导曲线后，系统将自动使用圆或圆弧作为轮廓线来创建扫掠曲面。【圆扫掠】方式包括【三条引导线】、【两个点和半径】、【中心和两个角度】、【圆心和半径】、【两条引导线和切面】、【一条引导线和切面】和【限制曲线和切面】共7种子类型。下面以【三条引导线】子类型为例，介绍圆扫掠曲面的创建方法。步骤1 打开套素材，如图5-53所示。步骤2 单击【圆】按钮 ，选择【三条引导线】选项，如图5-54所示。步骤3

27、 选取引导曲线1、线2线3，选取线2为脊线。步骤4 完成扫掠曲面的创建，结果如图5-55所示。 3圆扫掠 图5-53 引导曲线 图5-54 【扫掠曲面定义】对话框 图5-55 圆扫掠曲面引导曲线1引导曲线2引导曲线3脊线 5.3.2 扫掠曲面使用【二次曲线扫掠】方式创建曲面时，在指定引导曲线及其相切线后，系统自动使用二次曲线作为扫掠轮廓来创建扫掠曲面。下面看一个创建二次曲线扫掠曲面的实例。步骤1 打开素材文件，如图5-56所示。步骤2 单击【二次曲线】按钮 ，选择【两条引导曲线】选项，如图5-57所示。步骤3 分别选取曲面1、2为引导曲线1、2的相切曲面；选取脊线，再选取脊线的两端点为边界。步

28、骤4 完成扫掠曲面的创建，如图5-58所示。 4二次曲线扫掠 图5-56 引导曲线和曲面 图5-57 【扫掠曲面定义】对话框 图5-58 二次曲线扫掠曲面引导曲线1引导曲线2脊线曲面1曲面2边界1边界2 5.3.3 填充曲面使用【填充】命令可以在封闭的边界内（封闭边界可以由曲线或曲面的边线组成）生成以所选边界为曲面边界的曲面。下面看一个创建填充曲面的实例。步骤1 打开素材文件，如图5-59所示。步骤2 单弹出【填充曲面定义】对话框。步骤3 选取边1，曲面1为边1的支持面，单击曲线1，接选取边2，选取曲面2为支持面，单击曲线2。步骤4 为边1变选择相切选项，如图5-60所示。步骤5 单击对话框中

29、的【确定】按钮，如图5-61所示。 4二次曲线扫掠 图5-59 素材 图5-60 【填充曲面定义】对话框 图5-61 生成填充曲面曲面1边1曲面2边2曲线1曲线2边2所对应的选项 要按顺序选取填充曲面的边界，否则将无法生成所需填充区域，或生成失败。 完成封闭边界的选取后，单击【填充曲面定义】对话框中的【穿越点】列表框将其激活，然后选取一点（即穿越点），可创建过该点的填充曲面，如图5-62所示。选取穿越点的目的是控制填充曲面的形状。 封闭轮廓穿越点（a）封闭轮廓和穿越点 （b）选取穿越点的情况 （c）未选取穿越点的情况图5-62 穿越点对填充曲面的影响5.3.4 偏移曲面如图5-64所示【偏移曲

30、面定义】对话框的【参数】选项卡中部分选项的作用如下。【光顺】下拉列表框：用于设置生成的偏移曲面的光顺形式，包括【无】、【自动】和【手动】选项。如果选择【手动】选项，则需要在【最大偏差】文本框中输入最大光顺偏差值。【反转方向】按钮：单击该按钮，可反转偏移方向。【双侧】复选框：选中此复选框，可在要偏移的曲面的两侧生成偏移曲面。【确定后重复对象】复选框：设置好偏移距离并选中此复选框后，单击对话框中的【确定】按钮，将弹出【复制对象】对话框，在弹出的【复制对象】对话框中设置实例数并单击【确定】按钮，可按照设定数量生成多个偏移曲面。 1一般偏移 5.3.4 偏移曲面偏移曲面就是将已有的曲面或曲面中的部分元

31、素沿着曲面的法向偏移一定距离，从而生成新的曲面。在CATIA V5R21中，偏移曲面主要包括一般偏移、可变偏移和粗略偏移3种方式。一般偏移是指将曲面沿其法向偏移一定距离并生成新的曲面。下面来看一个创建偏移曲面的实例。步骤1 打开素材文件，如图5-63所示。步骤2 弹出【偏移曲面定义】对话框。步骤3 选取要偏移的曲面，输入偏移距离，如图5-63，5-64所示。步骤4 完成偏移曲面的创建，如图5-65所示。 1一般偏移 图5-63 素材 图5-64 【偏移曲面定义】对话框 图5-65 生成偏移曲面要偏移的曲面生成的偏移曲面 选取要偏移的曲面并设置好偏移距离后，在【偏移曲面定义】对话框中选择【要移除

32、的子元素】选项卡，然后选取偏移时要移除的子元素，单击【确定】按钮后，可取消该子元素的偏移而偏移其他子元素，如图5-66所示。 （a）偏移前 （b）选取要移除的子元素的效果 （c）未选取要移除的子元素的效果图5-66 生成偏移曲面要偏移的曲面要移除的面5.3.4 偏移曲面可变偏移是指为要偏移的曲面中的一个或几个子元素分别设置不同的偏移值。下面来看一个创建偏移曲面的实例。步骤1 打开素材文件，如图5-67所示。步骤2 弹出【可变偏移定义】对话框。步骤3 在特征树中选取【接合.1】曲面为基曲面。步骤4 选择【创建提取】菜单项，见图5-69，曲面1为要提取的曲面。 2可变偏移 图5-67 素材 图5-

33、68 选择【创建提取】菜单项 图5-69 【提取定义】对话框 拉伸曲面1拉伸曲面2桥接曲面接合曲面（要偏移的曲面）：由两个拉伸曲面和一个桥接曲面接合而成5.3.4 偏移曲面步骤5 在【常量】选项，输入偏移距离，如图5-70所示。步骤6 选择【创建提取】菜单，选取桥接曲面，在【可变偏移定义】对话框选择【变量】选项。步骤7 选择【创建提取】菜单项，选取拉伸曲面2，在【可变偏移定义】对话框输入偏移距离，如图5-71所示。步骤8 完成可变偏移曲面的创建，如图5-72所示。 2可变偏移 图5-70 设置拉伸曲面1的偏移距离 图5-71 【可变偏移定义】对话框 图5-72 生成可变偏移曲面在【偏移】下拉列

34、表框中选择【常量】选项，可在其后的文本框中输入偏移距离值；选择【变量】选项，则偏移距离由其他连接元素的偏移距离来决定。 5.3.4 偏移曲面对于形状复杂的曲面，可通过【粗略偏移】命令对其进行粗略的偏移。粗略偏移所得到的曲面接近于原始曲面，如图5-73所示。 3粗略偏移 图5-73 粗略偏移曲面生成的偏移曲面用户可打开本书配套素材文件“CH05”“5-3-4c.CATPart”进行操作要偏移的曲面 图5-73所示的【偏差】文本框用于设置偏移曲面允许的最大变动范围。该值越小，得到的偏移曲面与源曲面越接近。 当要偏移的曲面中带有圆角，且偏移时圆角可能会因发生干涉而导致偏移失败，这时，可使用【粗略偏移

35、】命令并设置合适的偏差值来偏移该曲面。 5.3.5 多截面曲面多截面曲面是通过对多个截面轮廓线扫掠而生成曲面。下面看一个创建多截面曲面的实例。步骤1 打开素材文件，如图5-74所示。步骤2 弹出【多截面曲面定义】对话框。步骤3 依次曲线1和曲线2为截面轮廓线，闭合点对应，如图5-75所示。步骤4 选取素材中的曲线3曲线6为引导线，如图5-76所示。步骤5 即可生成多截面曲面，如图见图5-77，5-78所示。 图5-74 素材 图5-75 选取截面轮廓线 图5-76 选取引导线曲线1曲线2曲线6曲线3曲线4曲线55.3.5 多截面曲面步骤5 即可生成多截面曲面，如图见图5-77，5-78所示。

36、图5-77 【多截面曲面定义】对话框 图5-78 生成多截面曲面在创建多截面曲面时，如果只选取截面轮廓曲线，系统将自动计算截面的连接边界，从而创建多截面曲面，如图5-79所示。 截面轮廓1截面轮廓2图5-79 仅使用截面轮廓曲线生成多截面曲面5.3.6 桥接曲面使用【桥接曲面】命令可以创建连接两个曲面且与被连接曲面具有相切或曲率连续的曲面。下面看一个创建桥接曲面的实例。步骤1 打开素材文件，如图5-80所示。步骤2 弹出【桥接曲面定义】对话框。步骤3 选取圆柱面1边线1为第一曲线，圆柱面1为第一支持面，选取圆柱面2的边线2为第二曲线，选取圆柱面2为第二支持面，如图5-81所示。步骤4 选择【相

37、切】选项，如图5-82所示。步骤5 完成桥接曲面的创建，如图5-83所示。 图5-82 【桥接曲面定义】对话框 图5-83 创建桥接曲面圆柱面1圆柱面2边线1边线2图5-80 素材 图5-81 选取边线和支持面案例2创建果汁杯模型案例2创建果汁杯模型下面通过利用如图5-84（a）所示的曲线创建如图5-84（b）所示的果汁杯模型，来巩固前面所学知识。 （a）线架 （b）果汁杯模型图5-84 设计果汁杯模型曲线1曲线2曲线3曲线4曲线5曲线6曲线8曲线7 如图5-84（b）所示的果汁杯模型由多截面曲面、旋转曲面和填充曲面组成。创建此果汁杯模型的过程为： 使用【多截面曲面】命令创建杯口曲面； 使用【

38、旋转】命令创建杯身曲面； 使用【多截面曲面】命令创建杯柄曲面； 使用【填充】命令创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处的多余曲面。案例2创建果汁杯模型制作分析 步骤1 打开素材文件，如图5-84（a）所示。步骤2 创建如图5-85所示的杯口曲面。步骤3 创建如图5-86所示的杯身曲面。案例2创建果汁杯模型操作步骤 图5-85 创建杯口曲面 图5-86 创建杯身曲面步骤4 以曲线6和曲线8为截面曲线，以曲线7为脊线，如图5-87所示。步骤5 创建杯底曲面和手柄底部曲面，如图5-88所示。步骤6 杯身曲面和杯柄曲面相互修剪，结果如图5-89所示。案例2创建果汁杯模型操作步

39、骤 图5-87 创建杯柄曲面 图5-88 创建杯底曲面和手柄底部曲面 图5-89 修剪杯身和杯柄曲面 杯底曲面手柄底部曲面 创建完曲面后，通常还需要使用编辑曲面工具对其进行编辑和修改，以获得理想的曲面效果。CATIA V5R21提供了很多编辑曲面的命令，如分割曲面、修剪曲面、修复曲面、延伸曲面等。编辑曲面的命令位于【插入】【操作】菜单和【操作】工具栏中，本节就来介绍这些常用的曲面编辑命令。5.4 编辑曲面 使用【分割曲面】命令可将点、曲线、面作为工具来分割一条曲线，或者将曲线或曲面作为工具来分割一个曲面。下面通过一段操作来介绍分割曲面的方法。步骤1 打开素材文件，如图5-90（a）所示。步骤2

40、 弹出【定义分割】对话框，如图5-90（b）所示。步骤3 完成分割，结果如图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）【定义分割】对话框 （c）分割后 图5-90 分割曲面在【定义分割】对话框中单击【另一侧】按钮，可切除曲面的另一部分；选中【保留双侧】复选框，系统将保留被分割后的两部分曲线或曲面；选中【相交计算】复选框，可在分割处生成相交曲线。 使用【修剪】命令可以用线元素对线元素进行修剪，或者用面元素对面进行修剪。下面通过一段操作来介绍修剪曲面的方法。步骤1 打开素材文件，如图5-91所示。步骤2 弹出【修剪定义】对话框。步骤3 选择【标准】选项，如图

41、5-92所示。步骤4 曲面1和曲面2为修剪元素，调整修剪结果。步骤5 完成曲面的修剪，结果如图5-93所示。5.4.2 修剪曲面 图5-91 修剪前的曲面 图5-92 【修剪定义】对话框 图5-93 修剪后的曲面曲面1曲面2 如图5-92所示【修剪定义】对话框部分选项的作用如下。【模式】下拉列表框：用于选择修剪模式。其中，【标准】模式用于曲面与曲面的修剪；【段】模式只用于修剪曲线，且在选取曲线时，曲线上单击的部分被保留。【另一侧/下一元素】、【另一侧/上一元素】按钮：单击这两个按钮，可改变修剪方向，调整修剪结果。 使用【取消修剪】命令可以沿曲面的自然边界延伸曲面来修补曲面上的孔及外部边线。步骤

42、1 打开素材文件，如图5-94所示。步骤2 弹出【取消修剪】对话框，如图5-95所示。步骤3 取消修剪曲面的创建，如图5-96，5-97所示。5.4.3 取消修剪 图5-94 要取消修剪的曲面 图5-95 【取消修剪】对话框 图5-96 【警告】对话框 图5-97 取消修剪曲面 若在上述操作中选取的是边界而非整个曲面，则以所选的边界为曲面边界修补曲面，而不是修补整个曲面，如图5-98所示。5.4.3 取消修剪 图图5-98 取消修剪曲面 选取此边界 取消修剪曲面的操作不是修剪曲面和分割曲面的逆过程。使用【取消修剪】命令不仅可以恢复被分割或被修剪的曲面，还可将多边曲面还原为四边曲面，如图5-99

43、所示。 此曲面为填充曲面（a）取消修剪前 （b）取消修剪后图5-99 取消修剪曲面使用【接合】命令可以将多个独立的曲线或曲面对象连接成一个独立的曲线或曲面。接合操作可为后续创建高质量的曲面提供方便。例如，以接合曲面的边线为轮廓继续创建其他复杂曲面。下面通过一段操作来介绍曲面接合的方法。步骤1 打开素材文件，如图5-100所示。步骤2 弹出【接合定义】对话框，如图5-101所示。步骤3 完成接合曲面的创建，如图5-102所示。5.4.4 接合曲面 图5-100 要接合的曲面 图5-101 【接合定义】对话框 图5-102 接合曲面曲面1曲面2曲面3 如图5-101所示【接合定义】对话框中各选项的

44、作用如下。【添加模式】按钮：选取要接合的元素后，该按钮被激活。默认情况下，该按钮处于选中状态，此时可在图形区继续选取要接合的元素。【移除模式】按钮：选取要接合的元素后，该按钮被激活。单击该按钮后，可在图形区选取已被选取的元素作为要移除的项目，被移除的项目将不参与接合操作。【检查相切】复选框：用于检查要接合的元素是否相切。选中此复选框，然后单击【预览】按钮，如果要接合的元素没有相切，系统会给出提示。【检查连接性】复选框：用于检查要接合的元素是否相连。【检查多样性】复选框：用于检查要接合的元素接合后是否有多种选择，此选项只能用于定义曲线。【简化结果】复选框：选中此复选框，系统自动尽可能地减少接合结

45、果中的元素数量。【忽略错误元素】复选框：选中此复选框，系统自动忽略不允许创建接合的曲面和边线。【合并距离】文本框：用于定义合并距离的公差值。要接合的两相邻元素的间距在公差范围内才能被接合。【角阈值】复选框：选中此复选框后指定角度值，则只能接合小于此角度的元素。5.4.4 接合曲面 使用【修复】命令可以修复两曲面之间的间隙。下面通过一段操作来介绍修复曲面的一般操作过程。步骤1 打开素材文件，如图5-103所示。步骤2 弹出【修复定义】对话框。步骤3 选取曲面1和曲面2为要修复的元素，如图5-104所示。步骤4 单击【确定】按钮完成曲面的修复，结果如图5-105所示。5.4.5 修复曲面 曲面1曲

46、面2图5-103 修复前 图5-104 【修复定义】对话框 图5-105 修复后如图5-104所示【修复定义】对话框中部分选项的作用如下。【连续】下拉列表框：用于定义修复曲面的连接类型，包括【点】连续和【切线】连续两种。【合并距离】文本框：用于定义要修复元素的最大距离。如果要修复的元素间的距离小于该值，将修复元素。【距离目标】文本框：用于定义被修复元素之间所允许的最大间隔。默认情况下，距离目标值为0.001mm，并可增加到0.1mm。【相切角度】文本框：用于定义要修复元素间的最大角度，若小于此最大角度，则将修复元素。在【连续】下拉列表框中选择【切线】选项时，该文本框才可用。【相切目标】文本框：

47、用于定义要修复元素间允许的最大相切偏差。5.4.5 修复曲面 使用【接合】和【修复】命令均可将曲面连接在一起。但是【接合】命令只能将间隙小于0.1mm的面连接在一起，而【修复】命令可以连接间隙超过0.1mm的曲面。 使用【外插延伸】命令可以将现有曲面的边缘进行延伸，以得到延伸曲面。下面来看一个创建延伸曲面的实例。步骤1 打开素材文件，如图5-106（a）所示。步骤2 弹出【外插延伸定义】对话框。步骤3 选取延伸边界和要外插延伸的曲面，如图5-106（a）所示。步骤4 在【限制】【类型】【长度】，输入延伸长度，【连续】【切线】，如图5-106（b）所示。步骤5 完成曲面的延伸，如图5-106（c

48、）所示。5.4.6 延伸曲面 延伸边界要外插延伸的曲面（a）延伸前 （b）【外插延伸定义】对话框 （c）延伸后图5-106 延伸曲面如图5-106（b）所示【外插延伸定义】对话框中部分选项的作用如下。【类型】下拉列表框：用于设置曲面延伸的类型。其中，【长度】选项表示将曲面或曲线延伸一定长度；【直到元素】选项表示将曲面或曲线延伸到指定元素。【连续】下拉列表框：用于设置曲面延伸的连续方式。其中，【切线】选项表示延伸曲面与原曲面相切连续；【曲率】选项表示延伸曲面与原曲面曲率连续。5.4.6 延伸曲面 【端点】下拉列表框：用于【曲率】连续类型，用于指定外插延伸曲面与原始曲面的端点条件。在该下拉列表框中

49、选择【切线】选项，则沿着延伸曲面的切线延伸曲面；选择【法线】选项，则沿着延伸曲面的法线延伸曲面，如图5-107所示。【拓展模式】下拉列表框：用于选择延伸曲面的拓展模式。其中，选择【无】选项，则以所选的边界线为延伸边界延伸曲面；选择【点连续】选项，则以所有与所选边界线相连的边界为延伸边界延伸曲面；选择【相切】选项，则以所有与所选边界线相切连续的边界为延伸边界延伸曲面。5.4.6 延伸曲面 图5-107 【端点】下拉列表框的作用选择【切线】选项时选择【法线】选项时使用【平移】、【旋转】、【对称】、【缩放】、【仿射】、【定位变换】等几何变换命令，可以对已有的曲面进行平移、旋转、对称、缩放等操作，其操

50、作方法与对特征进行相应的几何变换类似，用户可自行练习，此处不再赘述。5.4.7 曲面的几何变换 使用【封闭曲面】命令可以将封闭的曲面直接转换为实体图形。下面看一个将封闭曲面转换为实体的实例。步骤1 打开素材，如图5-108（a）所示。步骤2 将曲面1和曲面2接合为一个曲面。步骤3 切换至零件设计工作台。步骤4 弹出【定义封闭曲面】对话框，如图5-108（b）所示。步骤5 将封闭曲面转换为实体。5.5.1 封闭曲面 （a）素材 （b）【定义封闭曲面】对话框图5-108 将封闭曲面转换为实体曲面1曲面2 将封闭的曲面模型转换为实体的模型后，这两个模型在外观上几乎相同。但如果将非完全封闭的曲面转换为实体模型，则系统将以线性方式封闭曲面，并将曲面转换为实体，如图5-109所示。 图5-109 将非完全封闭曲面转换为实体 使用【厚曲面】命令可以将曲面加厚生成实体。下面看一个加厚曲面的实例。步骤1 打开套素材文件，如图5-110（a）所示。步骤2 将曲面1、曲面2和曲面3接合为一个曲面，如图5-110（b）所示。5.5.2 厚曲面 （a）接合前 （b）接合后图5-110 接合曲面曲面1曲面2曲面3 步骤3 切换至零件设计工作台。步骤4 弹出【定义厚曲面】对话框。步骤5 选取要加厚的曲面，输入偏移距离，如图5-111所示。步骤6 可将曲面加厚生成实体，如图5-112所示。5.5.