catia实用教程-6曲线与曲面

6线与CATIAV5的创成式外形设计（GSD）模块包括线框和曲面造型功能，它为用户提供了一系列CATIAV5的创成式外形设计模块由如下几组图标菜单组成：线框造型图标（Wireframe、曲（Surfaces（Operations ysis规则图标（Law、工具图标（Tools）和图标（Replication。线框造型（Wireframe）Point创建点Point&PlanesRepetition创建多点/平面Extremum PolarExtremum 创建极坐标极Line创建直线 创建Plane 创建平Planesbetween Circle Conic Spiral Spline Helix 创建脊Corner 创建Connectcurve Parallelcurve Projection Combine Reflectlines Intersection 曲面造型产品的设计上。CATIAV5为用户提供了丰富而实用的曲面造型功能（如下所示。Extrude创建拉伸曲面Revolution创建回转曲面Sphere Offset创建偏移曲面Sweep创建扫描曲面Adaptativesweep创建自适应扫描曲面Fill创建填充曲面Loft创建放样曲面Blend创建过渡曲面几何操作 Join合并几何元素（线、面）Healing缝补曲面Curvesmooth曲线光顺Untrim恢复被剪切曲面Disassemble分解几何元素Split切割曲面或线框元素Trim修剪曲面或线框元素Boundary提取曲面边界线Extract提取几何体Multipleedgeextract ShapeFillet两曲面倒圆EdgeFillet VariableFillet变半径倒圆Face-FaceFillet面－面倒圆TritangentFillet Translate Rotate Symmetry Scaling Affinity AxistoAxis InvertOrientation 曲线/曲面Near 从组合体中提取与参考对象最近部分的元素Law 创建分析（ConnectCheckerCurveConnectChecker 拔模角分析 分 约束 对单个几何元ConstraintDefinedinaDialogBox 注解TextwithLeader FlagNote 高级工具（AdvancedReplicationObjectRepetitionRectanglePattern CirclePattern 圆形DuplicateOpenBody OpenBodyPowerCopyCreation生成高级SaveinCatalog将高级 存用户特征 Savein 高级曲面造型 开发了高级曲面造型功能。这些功能在安装了创成式曲面优化器（GenerativeShapeOptimizer）后 WrapCurve 按曲线包装变与创成式外形设计有关Update更新模型AxisSystem生成坐标系ShowHistorical 显示历WorkonSupport Snaptopoint CreateanewGridSet CreateDatum Inser 创建一几何体，并在特征树中将其特 到其主父元素旁边 打开Group 组的操作（创建、编辑、移动等Tools->Option->ShapeGSD的环境参数设定界面，在此窗口中有三个选项，分别对应6-1一般环境参数设定 选项References（UpdateOperation）参数的设定，其界面如图3-1所示object：参考的关系，当外部参考变化后，自动变化。用（Isolate）命令可以断开两者之objectselection在更新项（Update）有以下选（Manualerrorupdatevisualization在删除操作（DeleteOperation）中有以下选项：sketches显示环境参数设定 选项其界面如图6-2所示。图6- References（onsans（araeer（eaonoperaon（Sketchessolid用于零件设计（PartDesign零件文档参数设定 选项） 图6- whencreatinganert。该坐标系的原点为三个缺省平面（XY平面、YZ平面、XZ平面）的交线框造型功能type击OK按钮，生成点。其中，点的类型有以下几种：（Coordiatescurvepoint）为指定距离值（Distancetoreference）的点。系统默认参考点为曲线的端点，也可LengthDistance）是指沿曲线从参考点到生成点之间的距离，而欧氏距离（EuclideanDistance）planesurfaecentercurve（eweenCreatenormalplanesalso选项，还可一次生成多个4图6- 创建多点（Instancespoint（araees（Spacing如果选中CreateinanewOpenBody选项，则生成的元素放到一个新的OpenBody点击OK该功能用于在一个曲线、曲面或凸台上，在指定方向的最大或最小距离的位置上创建一个极值元素，它可以是一个点、一条边界，也可以是一个面。图6-5为该功能的框,，图6-6为一图6- 创建极值元素的图6- 创建极坐标极值元素 Extremum）详极坐标极值元素（Polarextremum）是平面曲线上的一个在指定方向上的极坐标的极值点。图6-7为其框，其中Contour是指极值元素所在的曲线，Support是指Contour所在的面，在direction建以下四种类型（Type）的极坐标极值元素（如图6-8所示：最小半径（Min最大半径（Max图6- 创建极坐标极值元素的 最小角 最大角图6- 通过两点生成直线（Point-Point：该方法用于生成两点（Point1、Point2）间的直线。DirectionCurve（PointCurveSurface（Point（Bisecting折线的生成（Polyline）可以按Apply按OKPlanePoint（PointPlanePoints：linescurveCurve（PointSurface（PointPointsPlane2（InstancesOpenBody中Radius（enerpoint（Center（point）以及支撑面（support）的方法RadiuspointsRadius（Element1Point（Point（Element1tangentEleen1（Eeent1（Eeent2（Supor（RadiusSolution按OKPointPoint；（ension按OK圆锥线是指圆锥体与平面相交所获得的曲线，包括椭圆、抛物线和双曲线。这些曲线可通图6-9圆锥线的创建两点（Start、End、端点切矢（Start、终点切矢（End、一参数值（Parameter；两点（Start、End、端点切矢（Start、终点切矢（End、一通过点（Point1；两点（Start、End、端点与终点的切矢交点（Point、一参数值（Parameter；两点（Start、End、端点与终点的切矢交点（Point、一通过点（Point1；四点（Start、End、Point1、Point2、一个切矢（Start/End五点（Start、End、Point1、Point2、Point3果参数值等于0.5，则生成的曲线为抛物线；如果参数值大于0.5，则生成的曲线为双曲线。样条线（Spline）详选择样条线所通过的点（PointsSupportAfter；在所选点前加点（AddPointBefore；Point；Point曲率方向Curvature1按OKis；设置螺旋参数：螺距（Pitch、高度（Height、旋向（Oritation、开始旋角（StartAngleAngle按OK图6-11螺旋线轮廓PointdirectionRadius选择螺旋线的旋向：顺时针方向（Clockwise）或逆时针方向（CounterclockwisePitchPitchRadius（按OK按钮，生成平面螺旋线。各参数值的含义见图6-12（Sweep样曲面（Loft）等造型时特别有用。CATIAV5提供了两种生成脊骨曲线的方法：（Secton/PlaePoint（Guide Mode（Eucliean（GeodesicType（Sharp（Round （Curve选择参考曲线所在的支撑面（Support（onsanCsa（Law（Law一致的平行线，可以选择RepeatobjectafterOK选项。按OK法向投影（Normal：沿支撑元素的方向进行投影direction（Projected（Projected（Support；（Direction；按OKtype；法向（Normal：沿曲directionCurve2；Directio2如果有多个可能的结果，选择NearestSolution选项，以保留最靠近于第一条参考曲线的结Direction；（Angle其中，Normal选项用于指定是否应该计算角度：如果选择了Normal选项，该角度为所选矢量方向与曲面方向之间的夹角如果不选择Normal按OK按钮

（Eeent1Eleent2（Curve点（Points（Contour（Face 图6- 点击OK曲面造型功能本节将介绍各种曲面的造型方法，尤其对曲面造型中的难点：扫描曲面（Sweep、放样曲图6- 拉伸（Profile；（Directin输入确定拉伸范围的参数：Limit1、Limit2，或把操作箭头定位在LIM1、LIM2字符上，点击OK回转面是指将一轮廓线（Profile）绕一轴线（Axis）转动一定角度而生成的曲面（如 6-（Profie选择转动轴（Axis点击OK图6- 回转（eneAxisradius修改所需球面的范围：平行线的起始角度（ParallelStartAngle）和终止角度（ParallelEndAngleAngle点击OK按钮，生成球面。如图6-19所示，其中Par代表平行线，Mer代表子午图6- 球偏移曲面（Offset）详点击Offset工具条或菜单Insert->Surfaces->Offset（Surface（OffsetDirection如要多次偏移，可以点选“重复偏移（RepeatobjectafterOK）”选项（Instances图6- 偏移曲扫描曲面（Sweep）详（Profile（xlict（点击Sweep工具条或菜单Insert->Surfaces->SweepExplci（PrflCurve（Spine（ReferencePoint如果需手动定位轮廓线，就选择Positionprofile选项。然后，就可以直接轮廓线或用点击OK按钮，生成所需的扫描曲面（如图6-23所示 图6-24用直线轮廓生成扫描曲面的Linecurve2 参考线类 一条限制线和一条中间线（Limitandcurve2面的方向成指定的角度值来构造直纹扫描面。如输入一个值，则生成的扫描直纹面以点击OKCircular（Circularguides radius radius： 一条中心线和两个角度（Centerandtwoangles用户需指定一条中心线和一条参 二条引导线和一个相切参考面（Twoguidesandtangencysurface：用户需指定两条 surface 图6- 点击OK按钮，生成所需的扫描面。Conical（Curve（agency（AngleConical curves curves curves curves 图6- 点击OK生成

CurveSurface（Sketch断面列表（Sections选项）自动涮新为：按Apply在Parents在Parameters点击OK图6-30自适应扫描曲面最后生成的自适应扫描曲面的形状也不同，如图6-31所示。 （一 （二 （三与引导线的交点上；图（三）6-31可填充曲面（Fill）详该功能用于生成填充曲面它是由N个边界所组成的曲面待生成的曲面与周围曲面相（对话框见图6-32所示。其生成步骤为：图6-32生成填充面的（Continuity：点连续图6- （AddAfter（Replace；（Remove；（AddBefore；（epaceuppor；eer点击OK按钮键，生成所需的填充面。图6-33（Section断平面（SectionPlane）包含断面曲线的平面被称为断平面。在曲面生成过程中，断平脊骨曲线（Spine）：在曲面生成过程中，始终与断平面垂直的曲线称为脊骨曲线。脊骨曲（Guide（Coupling有所不同，这种曲面特有的等参数分布规律就是曲面的参数对应性。CATIAV5为用户提（Ratio有三条V向等参数曲线，从而使曲面的这些区域出现了，而影响曲面的造型质量。 图6- 图6- （anec曲率不连续分布规律（Tangencythencurvature：该方法是按如下方法生成曲面的V （ertices：封闭点（开始点）定义（Closingpoint）当构成放样曲面的所有断面曲线为封闭曲线时，为（框见图6-示：（Sections（Guides（Spine（eaon，CurveSupportCurveSupportcontinuity（Pointaecra激活Trimfirstsupport（修剪第一支撑面）和Trimsecondsupport（修剪第二支撑面）选项，可以在待生成过渡面与支撑曲面的边界端点上施加切矢连续约束（Firsttangentborders、Secondtangentborders（6-41为双端点约束的例子，图6-42为无约束的例子： extreites不相切（None：exreitiesexreitetension（Linearpoints（Ratioagnc（ertices几何操作功能，在Parameters如果点选了选项Checkconnexity，会检查要合并的几何体是否首尾相连，如果不是，在Sub-ElementsToRemove选项中显示合并的子元素列表。所谓子元素是指构成要合并元点击OK在Parameters（Point（anentobjective（angent在Sharpness选项中，可以设定那些边界不受该操作的影响。其中Sharpnessangle用来界定点击OKumdeviation。系统会光顺小于限定值的不连续区域。（isualization不显示任何信息：点选None选项informationinteractively选项。点击OK恢复被剪切的曲面或曲线（Untrim）详分解几何元素（Disassemble）详CellsOnly点击Disassemble工具条或菜单Insert->Operations->Disassemble s点击OK切割元素（Split）详cutelements分或通过按Otherside按钮，来改变要保留的部分。图6-46切割元素的点击OKEleent2sideofelement2按钮，来改变要保留的部分。（Support如果选择了Intersectioncomputation选项，会生成两相剪切元素的相交元素。点击OK按钮键，完成操作。图6-48提取边界线的edgetype：boundarycontinuitycontinuiypropagatonLimit2type（Support点击OK键，完成操作。在特征树中显示为Extract.xxx该功用于从多元素草图中提取一部分元素，这样就可以用这个提取出来的元素生成几何Extac.xx该功能用于在两曲面间生成倒圆面，倒圆面是一球体在两面间滚动而生成的曲面（图6-图6-50两曲面倒圆分别选择两个曲面（Support1、Support2（RadiusExriities无切矢约束（Straight：切矢约束（Smooth：um：（Minimum借助于HoldCurve和Spine选项，可以实现变半径倒圆。其中，HoldCurve位于一个支撑面支撑面相切，并以HoldCurve为它的一条边界线。点击OK键完成操作。无约 切矢约最 最（Exriite（Radius在一些情况下，倒圆面有可能是的，此时可选择Trimribbons选项，以修剪掉倒圆的点击OK并指定不同的倒圆半径（如图6-53所示。两面间的距离的二分之一（如图6-54所示。其操作步骤为：fillet（xtriite（Radius按Preview点击OKfillet（Exriiteremove点击OK点击Translate（Eleent（Directin点击OK（Element（Axis（Angle点击OK对称几何体（Symmetry）详（Element（Reeece点击OK（Element（Reeece（atio点击OK点击Affinity（Elementsystem（OriginaxisZ点击OK（Element（Preference按OK（Limit（Cotu切矢连续（angent；rare（Exteities（angent；（Normal（Support点击OK分析功能（（Dsance（Curvaure（（Coarse（Fine（Comb（Ifrato（Automatic图6-56曲面连接性检查用此检测工具，可以分析两相邻曲线的连接关系：距离（Distance、切矢（angent、曲（Curvaure 该工具用于分析曲线或曲面边界的曲率。它提供了两种分析类型：一种是曲率分（Crvatre（RadiusPlane约束功能对象后，点击Constraint工具条或菜单，就对其施加了约束。注解功能该功能用于向几何体添加带引出箭头的注解。在添加完注解后，可以通过编辑其属（FontShapeColorLinetype创建超级（FlagNote）详高级功能（AdvancedReplication创建位于曲线上的点（Pointsonacurve；创建与曲线呈一定角度的直线（Linesatanangleornormaltoacurve；创建一定角度上的平面（Planesatanangle；Planes；创建平行线（ParallelCurves；Surfaces；（ransae（Rtaio，element（araetersLength（Length（Scing（Length点击OK选择原始对象（Object。这时会出现框（如图6-58所示element（ParametersAngularspacing、Totalangle。参数类型有以下几种选项：Anglespacing&Totalangle：需输入角间距和总角度，系统自动由总角度和角间距计Circlespacing&Crownthickness：需输入圆的间距和花冠的厚度，系统自动计算圆的点击OK该功能用于从特征树中一个OpenBody。OpenBody是一组点、线、曲面等线框和曲面图6- 对象如果输入为重复多次的同一元素，可以有Useindenticalname按钮，由系统自动搜索输入高级（PowerCopy）由一组元素（几何元素、约束、公式等）组成，当向不同的环境中在定义（Definition）选项中，可以命名要创建的高级（Name在参数（Parameters）选项中，可以定义高级中的那些参数可以在初始化时改变。方点击OK将高级存 该功能用于将创建的高级存入一个文件中，以备以后使用。其操作步骤为选择要操作的高级如果选中“生成新的（Createanewcatalog”选项，需要在“名（Catalogname”输入框中输入名及存放路径。如果不是第一次使用，可以选中“更新一个旧（Updateanexistingcatalog系统自动将选择的高级存入最近一个使用的中。点击OK Object（eference（Inputs点击“参数（Paraeters”使 （OpenCatalog”工具条或菜单Tools->OpenCatalog，显示 器窗口（CatalogBrowser。 出菜单“实例化对象（InstantiateComponent”Object用编辑。对于已创建的用户特征可以在其它文档中实例化。其操作与高级（PowerCopy）基本创建用户特征 Creation）详 实例化用户特征 UserFeature）详高级曲面造型功能 有两种影射方法：影射－影射（Develop-Develop；影射－投影（Develop-Project图6-60中所实线1、2表示框坐标系中黑实线在两个坐标轴上的分量。射到回转面上，作为曲线的横坐标（11’）直至（P’）点。然后，从（P’）点开始，把点（P）的另一个坐标分量影射到回转面上，作为曲线的纵坐标（2到2’。其结果是深兰色实曲线。e-ro（））（1到’点（P’，另一坐标分量行于虚圆柱的轴后，把圆柱面的曲沿方向投到回 deveoplane，但当要影射曲线为直线时，则必须指定线平面（Wireplane。surface按Apply按钮，在虚拟平面（Wireplane）和曲面（Supportsurface）上分别出现缺省坐标（Point如果选择了Position2Dwire选项，然后点击Shorameters按钮扩展框，就可以修改按OK交汇曲面（Junction）交汇曲面的等参数曲线（藕合曲线（Couplingcurve。curve用断面藕合（SectionsCoupling）选项，指定等参数曲线与连接断面线的连接性关系：点（Point（angent（Curvature6-63自动生成等参数曲线图6-64用户自定义一条等参数曲线（蓝色线按Apply按OKdeformcurvecenterdirectiondistance按Apply（onnuy（Point（angent（urvare按OKdeform按OK在用Apply按钮时，只需选择一对曲线（参考曲线与目标曲线curve和匹配线（Matchedcurve）都不能用于参考曲线和目标曲线。按OK由于第一条参考曲线被用作过渡曲面（Blendedsurface）的一个元素，所以两个曲面之间的连 续其中，r1、r2为参考曲线；t1、t2为目标曲线；P是垂直于脊骨曲线的法平面；Ir1P的交点；Ir2Pr2的交点；It1Pt1的交点；It2Pt2然后，对于被变形曲面与平面（P）的交线上的每一个点（Q）影方向（dir）被投影到曲矢量积。点（Qr）在曲线（Cr）上的参数为v。同理，在曲线（Ct）在生成一点（Qt，它的参数也为v最后，得到点（Q）的变换点（Qd）：Q+vector（Qr，Qt与创成式外形设计有关如果在系统设定中将模型更新设置为手动更新（Tools->Options->Shape->General->->Manual点击“坐标系（AxisSystem工具条或菜单Insert->AxisSystem（Origin（X、点击OKGraph其中的快捷菜单SetAsCurrent。以设置支撑平面的H方向及格栅线的尺寸。（Direction（Origin（Steporigin输入要生成特征名的前缀（Prefix按OKPartBody实例一类曲6-70中所示的型面经常出现在汽车车身结构设计中，如各类内外覆盖件的加强筋、各类门的窗口部分的型面设计等。构造这类型面的关键是：先用扫描面构造出主曲面S1；然后，偏移主曲面生成偏移曲面S2；在坐标面上(如XY平面上)生成筋类型面的外形轮廓线，并将其投影到主曲面上；采用扫描曲面功能，生成筋类型面的侧向曲面S3；最后，利用倒圆曲面功能，在主曲面与侧6-70选择XZ平面作为草绘面，点击（Sketch）图标进入草绘工作台，选择圆定义图标的三点圆Limits，（Constraint径值进行尺寸标注（如图3-71所示，最后点击（ExitWorkbench）图标退出草绘工作台。这样就生成了草图C1（6-71所示。 （Sweep（Explicit（Profilecurve（SpineOK键，生成主曲面S1（框见图6-73。选择XY平面为草绘面，点击（Sketch）图标进入草绘工作台；选择矩形定义图（Recangle（Corner这样就生成了曲线C3，见图6-74。（Projection（Projected（SupportDictinC4利用上一步生成的曲线C4，生成扫描曲面S3（Sweep；（Line；surfac为0mm；按OK键，生成侧向曲面S3（框见图6-75。Fillet1（Support1support1（Support2support2（Smooth按OK键，生成倒圆曲面（框见图6-76所示。mm实例二三倒圆曲面交汇处的曲面处理方法6-77S1、S2、S3F1是F2、F3的交汇曲面。选择倒圆曲面构造功能，生成倒圆曲 F1、F2、F3注意：在生成这三个倒圆曲面时，在框中都不打开切割支撑曲面的开关（Trimsupport1、Trimsupport2，这样生成的倒圆曲面是一个独立曲面，不与支撑面合并。（Extract选择相交图标（Intersection，生成上一步提取出的曲线的交点：C11与C21的交点P1C12与C31的交点P2、C22与C32的交点P3选择直线图标（Line，生成点P1、P2间的直线段L1，点P2、P3间的直线段L2、点P1、（Projection（Normal，（Split（Fill（angency交汇处的曲面造型。如果其中有二个为凹向倒圆曲面（6-79生成曲面S1、S2、S3Filletsupport2（Smooth，（Trim，Fillet，（Smooth， 图6-81变半径倒圆F3、F1P1F3、F2P2（其中，F3的倒圆半径最大P1与原始选择曲面造型功能，生成曲面S1、S2、S3（同前所述选择倒圆功能，生成倒圆曲面F1、F2、F3选择相交图标（Intersection，选择曲面F1、F3生成交点P1，选择曲面F2、F3生成交P2（Plane，（Split选择提取图标（Extract，提取切割平面F1、F2的边界线，生成曲线C11、C12、C21Curve，（Projection（Split，（Loft；实例三六倒圆曲面交汇处的曲面处理方法S2、S3、S4、S5、S6，F120mmS1、S2双切的倒圆曲面，F225mm30mmS4、S6双切的倒圆曲面，F522mmS3、S5双切的倒圆曲面，F626mmS2、S4F1、F2、F3、F4、F5、F6交汇处的曲面。生成该曲面的步骤如下： 生成曲面S1、S2、S3、S4、S5、S6（如图6-85所示50x50mm的有界平面生成这些倒圆曲面时，不打开修剪支撑面开关（Trimsupport1、Trimsupport2。（Extract，（Inerecto选择直线生成图标（Line），顺次连接P1、P2、P3、P4、P5、P6各点生成直线L1、L2、（Projecto（Split，选择切割曲面图标（Split，用切割后的倒圆曲面的边界线切割对应的主曲面S1、S2、 （Fill，（angency实例四多倒圆曲面交汇处的曲面处理方法6-88S1、S2、S3、S4、S5F120mmS1、S2F2是半8mm且与曲S2S3F3是半7mm且与S3、S4双切的倒圆曲面，曲F4是半径7.5mm且与曲S4、S5双切的倒圆曲面，曲面F5是半径为10mm且与曲面S5、S1双切的倒圆曲面。现在构造倒圆曲面F1、F2、F3、F4、F5 （Plane，plane，YZ平面为参考平面（Reference输入偏移量（Offset）50mm，打开RepeatobjectYZP1YZ50mmP2YZ100mm。以平面P2为草绘平面，进入草绘工作平台，生成如图6-91（Line，Point，（Extract， 构建曲面S1、S2、S3、S4、（Profile，（Direction，拉伸距离为100mm，按OK键生