rev1第四章自由造型设计

第四 CTA5强大的曲面建模模块。它是一种基于修改曲面的特征网格，A合以及外形整体变形等高级编辑修改功能提供了丰富的工具。CATIAV5的自由风格外形设计由自由风格造型器（StyleShaper（StyleOptimizer）和基于曲线的自由风格造型器（StyleProfile）组成。自格优化器为曲面的超级拟合和外形整体变形等高级修改功CATIAV5的自由风格曲面设计由以下几组图标菜单组Creation菜单组（SurfaceCreation、外形编辑图标菜单组（ShapeModifiation（Operationsysis（ools曲线生成图标菜单组（Curve在曲线生成图标菜单组中为用户提供了以下生成三维面等3DCurve创建三维曲线CurveonSurface创建位于曲面上的曲线ProjectCurve创建投影曲线StyleBlendCurve创建风格桥接曲线StylingCorner创建风格拐角MatchCurve创建匹配曲线曲面生成图标菜单组（Surface自由风格外形设计模块为用户提供了丰富的生成曲面narPatch由二点创建平面片3-PointPatch由三点创建平面片4-PointPatch由四点创建面片GeometryExtraction从已有几何体中提取部分几ExtrudeSurface创建拉伸面Offset创建偏移面StylingExtrapolate创建风格外延面BlendSurface创建桥接面Fill创建填充面NetSurface创建网格面StylingSweep创建风格扫描面外形编辑图标菜单组（ShapeSymmetry创建对称元素ControlPoints用控制点编辑曲线或曲面MatchSurface匹配曲面Multi-sideMatchSurface多边匹配曲面Fittoageometry拟合曲线或曲面到几何体上GlobalDeformation曲面整体变形Extend延长曲线或曲面几何操作图标菜单组自由风格外形设计模块为用户提供了丰富的工具来操Break剪切曲线或曲面Untrim Concatenate连接曲线或曲面Fragmentation曲线或曲面Disassemble分解复合曲线或曲面ConverterWizard类型转换向导外形分析图标菜单组 ConnectChecker曲面连接性检查CurveConnectChecker曲线连接性检查Porcupineysis曲线曲率分析Cutting nes曲面断面线分析ReflectionLines曲面反射线分析InflectionLines曲面变形线分析Distance Draft ysisEnvironmentMap曲面映像分析Isophotesysis曲面斑马线分析CurvatureMap曲面曲率映像分析相关工具图标菜单组ApplyDress-Up显示曲线或曲面上的控制点及弧

RemoveVisualizationOptionsVisualSymmetry对称显示GeometricInformation查询几何体的相关信息QuickCompassOrientation快速定位罗盘AxisSystem坐标系StretchView伸展视图StandardViewManipulation标准视图箭头InctiveViewDefinition交互定义视图CreateDatum生成带或不带历史记录的几何体KeepOriginal对一几何体进行操作时保留原几何体SnaponVertex捕捉顶点SnaponEdge捕捉边界SnaponCpt捕捉控制点SnaponSegment捕捉弧段AttenuationDiscement箭头步长削弱因子，这四个图标分别对应NoAttenuatio（Attenuatio（弱）HighAttenuation（高削弱Continuity ContactPoints Tensions U,VOrders 显示元素在V向和/或V向的阶数FurtiveDisy InsertOpenBody插入OpenBody为了充分发挥CATIAV5的自由风格曲面设计能力，必须根据设计对象的特点，合理地设定绘图环境参数。用Tools->Option->Shape->Style打开Style的环境参数设定界面（4-1所示。在此环境设置框中，按设置内容的不同分为以下（GeometryDetection（Tuning图4-1 Style环境设置框olerances（Constraint（Deviation导（ConverterWizard）或生成偏移曲面时，所能OrderUV5－16。（CoordinatesDressing在打开自动捕捉控制点（SnaponCpt）工具时，会显Points（Continuity（ension（CurvaturePoints（OrderUUV向的阶数。削弱因子（Attenuate旋转步长（Rotation本节将详细地介绍自由风格外形设计相关的功能及各曲线生成功能（Curve 建三维曲线（3D 4-2框

Curve，出现三维曲线的生成框（如图4-2所示。typepointspoints（Near取所需点的位置，在所选点的位置上会出现一个箭头（4-3所示pointapoint，用鼠标选取所想插入点的弧段，然后选pointpoint point：击约束或取消约束点图标（ orconstraintapoint，点约束到已知点上；还可以按住CTRL键后，元素的捕捉（Disablegeometrydetection”开关。angencypoints（Nearpointspoints（Near”Shift键来切换是否自动施加OK 建位于曲面上的曲线（Curveon图4-4 面曲线框

图4-5

图4-6 Surface选择参考曲面。这时出现生成框（如图4-4所在框的创建类型选项（Creationtype）选择要创point（Isoparameter如果在上一步中选择的是“选点生线（Pointby线的模式（4.3.1.1中的说明：通过点（Through拟合点控制点（Withcontrol头或快捷菜单（4-6）编辑参数。 影曲线（ProjectCurve，出现投影框（4-7图4-7 线框

的投影曲线为二维的非均匀多项式B样条曲线（NUPBSCvOK 建风格桥接曲线 StyleBlend点击风格桥接线图标菜单（StyleCurve相关信息（4-9所示。图4-9

4-10风格桥接曲线桥point（angent（Curvature（注意：显示上述信息的前提是激活（Continuity）桥接点箭头（如图4-10所示）到需要的位置；（ContactPoints）OK 建风格拐角（Styling 图4- 框

图4-12 Corner，出现创建框（4-11所示。（RadiusSegmentGSD中的拐角完Apply键，预览风格拐角（4-12所示，在屏圆弧拐角范围等箭头，可以用这些箭头编辑（Trim三元复合曲线（Three-cellcurveTrim（Concatenationcurve 配曲线（Match Curve4-13所示的绿色箭头，来编辑匹配4-13所示的文字如“Curvature（Point（uvueOK曲面造型功能（SurfaceCATIAV5的自由风格外形设计的最大特点是具有灵活创建平面片 nar 平面片生成示意图图4- PatchCTRL键，则4-14所示U、V向的阶数（4-15所示。由三点创建一平面片（3-PointPatchCtrl键，则上一步选择的两由四点创建一曲面（4-PointPatch 从已有几何体上提取部分几何体（GeometryExtractionCTRL键，创建回转面GSD中回转面的生成步骤相同。创建拉伸面（Extrude 拉伸面箭Surface生成框（如图4-17所示。选择要拉伸的曲线，在所选择的曲线上显示一个箭头（4-18所示curve左侧图标（Normaltothecurve。direction：direction（Length如果在拉伸过程中按住CTRL键，则会生成一个以所NUPBS曲线。OK创建偏移曲面 图4-19

框（Offset（4-19所示生成框（见图4-（Simple（ariable（olerance误差过设定误差。（Ordervalues（OrderU、V（Normals（olerance（Corners上显示箭头。Original”，则会保留原曲面。OK创建风格外延面（Styling 外延面 Extropolate框（4-2在框中选择外延类型e（angential4-22所示。（Curvature（Exact如果选择此选项，则用精确模式（ExactMode）生23所示（GeometricMode）生成外延面（4-24所示。 图4-23

图4-24 OK创建桥接面（BlendSurface成框（如图4-25所示。 ytic：（ppoximated（Auto（Continuity（4-26所示）（Point（angent（Proportional（Curvature 4-25创建桥

图4-26

图4-27 points4-27所示。（ensions值，可以通过快捷菜单（Invertdirection）转变张量方（ContactPoints，显示桥 OK（4-30所示 创建填充面图4-31 曲面构

图4-32

图4-33 两相交面 图4-34

图4-35 （Filldirection曲面法线方向（Normaltosurface填充面（3-37所示。 创建网格面（NetOK键就生成一个网格面。创建风格扫描面（Styling图4-38 扫描面框

图4-39

图4-40 （StylingSweep。显示创建框（如图4-38所示。 （Simple snap fit profiles在框右侧的窗口中，点击“Settings（设定，V向的最大次数（Order生成扫描面与精确曲面的最大允许偏差（Maxdeviation（Segments，“election，4-40所示，在此框中可以设定要显示的信息（ranslationcontourdirection与脊骨曲线轮廓相切（Tangenttocontour：按照罗OK编辑功能（Shape对称几何体光顺曲线（只能在自由风格外形优化器模块中实现图4-41控制点编辑（ControlPoints，出现如图4-41所示的框。Shift键或Ctrl键选择多在框左上侧（Support）的工具条中选择编辑控制 （Translationinthene：控制点在一平面内移 direction lines tangentsnormals detectiononoff”或“off（Law （Moveselectedpointsidentically）一起移动所选（Stretchselectedpoints） （Moveselectedpointsusingaconvexlaw）用凸规 （Moveselectedpointsusingabelllaw）用S形规在 OK如果所编辑对象是对称的，可以点击（Symmetry）图U向或/V向的阶数来实匹配曲面（Match该功能用于将一个曲面的一个边界匹配到另一参考曲Surfaces曲面框（如图4-42所示。Point（Curvature（3.3.2.9中的说明。 图4-43

图4-44 在框中选择匹配类型（Matche ytic：按几何精确匹配两曲面。（Appoximated（Auto4-44所示在框中选择选项pointsboundaryaxis（Diffusion点击Morechecker（distance切矢夹角（angle、两曲面曲率变化的比值（cuvtuepointsOK多边界匹配曲面（Multi-SideMatchSurface）该功能Reliited 点击多边界匹配曲面图标菜单（Mutli-SideMatchSurface，deformationcontinuitiesApply拟合到几何体（Fitto Geometry框（4-46所示。 4-47当拟合一曲面到一点云上时，可以打开“Imposedirection（如果拟合目标对象是包含许多点的点云，可以打开trap（FitFit键，以实现分OK整体变形（GlobalDeformation，显示整体变形框（如图4-48所示。e Intermediatesurfaceuse利用中间曲面：系统生成 Axisuse（Guides：NoguideOneguideTwoguideguides（RunOK 整体变形延伸或曲面，也可以缩短曲线或曲面。它还可以通过增加弧段图4-49延伸框图4-50拉伸箭头示意（Extend（Mode：segmentation（Preview（4-50所示原对象尺寸的－95%100%。可以设定拉伸步长（Extendstep，方法是：将鼠标移Shift键，即可实现定步长拉伸。OK几何操作功能剪切几何体 （Break选择要剪切的对象，这时出现修剪框（如图4-所示（ypeppoimtnOK恢复被剪切对象Undo来实现。该点击恢复被剪切对象图标菜单。OK连接曲线或曲面cell点击连接曲线或曲面图标菜单出现（见图52所示点击More键，可以在附加框中设定显示信息OK 连接对象曲线或曲面该功能用于将多弧段（Multi-arc）曲线成多条单segment点击对象图标菜单，这时出现框（见图5如果是曲面可以从框中选择类型沿Uicidici向都（UVdirectionsOK 对象分解多单元曲线或曲面cellOK该功能用于将在其它模块中生成的曲线或曲面转换成Spline框（4-54所示可以点击框中的图标来设定类型转换的最大偏（olerance可以点击框中的图标，来设定U向（AlongU）和/或V向（AlongV）的最大阶数。如果此区域的“Priority可以点击框中的图标，来设定U向（AlongU）和/V向（AlongV）的最大弧段数（Segments。如将曲线转换成三维曲线，不能保证转换后的曲线仍位按More键，可以在附加框中选择显示信息ApplyOK 造型分析功能 块提供的部分造型分析功能与在GSD模块中提供的基本相Checker曲面连接性检查（ConnectChecker、拔模角分析（Draftysis、曲面曲率分析（SurfaceCurvatureysis）和曲（PorcupineCurvatureysis该功能是通过将样本环境映像到曲面上而得到的映像曲面斑马线检查 斑马线检查是指在被检查的曲面上生成黑白相间的条纹线来检查曲面的质量的一种曲面检查方法。该工具的4-55所示。在框的上部窗口是参数设置的预览窗口，该窗口的在框的中部有三个可手动拉动的参数设置条，用户度；条是斑马线的颜色过渡设置条，当对应的参数值为（Sharp 曲面斑马线分析CleanReset键，来复位斑马线的显示方向，使其与Z轴垂直。曲面断面线分析（Cutting量。该工具的框如图4-56所示。图4-56断面线分析：、其中该工具提供三种平面组类型平行平面组：、（Number/Step自动选项，则取边界为罗盘的基平面位置，如果用户选择Endnes，（Curvature线（4-57所示。 距离分析 分析两组元间的距离。它在进行逆向设计时非常有用，该工具的框如图4-58所示使用该工具进行距离分 距离分析4-58所示的set（point（Options （Type 用户可以按More键打开附加框用于设定分析的显示（4-59所示。 Colorscale（颜色比例出一个框用于指定每种颜色所对应的距离值。value（则在几何屏幕上显示两元间的最大距离值和最曲面反射线分析（Reflection点击曲面反射线分析图标菜单出现（如图60所示在框上设置氖灯参数：氖灯的数量（、氖灯的（PositionPosition（在框中选择观察的视点 OK图4-60

图4-61 曲面变形线分析（Inflection 曲面变形线分析点击曲面变形线分析图标菜单显示分析（如4-62所示，并在曲面上显示缺省的分析结果。在框中选择局部平面的定义方式（Localnedefinition： Paramtri（ ne（罗盘面，则用户可以通过调整罗盘面动态观察变形线的形状。OK相关工具GSD不再重复介绍，这些工具包括：查询元素的几何信息（GeometricInformation）工具、罗盘的管理工具（QuickOrientationSystemViewDatumOpenBody工具（InsertOpenBody这是一个设置是否长期显示曲面或曲线上的控制点和弧 （ApplyDress-p具的框（如图4-62所示。ApplyOK键或Close键关闭对取消曲线或曲面上控制点和弧段信息的显示对称显示（VisualSymmetry在自由风格外形优化器模块中为用户提供了一组操作标准视图操作工具（StandardView绕屏幕Z轴旋转（RotatealongZScreen绕屏幕X轴旋转（RotatealongXScreen绕屏幕Y轴旋转（RotatealongYScreen缩放和平移（Zoomand如果用户点中了标准视图操作工具图标或绕屏幕鼠标中键+右键+PageUp/PageDownZ轴鼠标中键+右键+上/X轴旋转X/Y/Z轴旋转，则同时按住鼠交互式定义视图（In 点击交互式定义视图工具图标（In Definition，iewpoint保持原对象（Keep原对象工具图标（KeepOriginal自动捕捉工具（Auto自动捕捉顶点（Snapon自动捕捉边界线（Snapon自动捕捉控制点（Snapon自动捕捉弧段（Snapon设置操纵量削弱因子工具（Setting ManipulatorsAttenuationFactor）显示几何对象上箭头的工具（DisyingManipulatorsOnElements）U，V向阶数的工具（U,V暂时显示控制点的工具（FurtiveDisy）自由风格外形设计模块因为其强大的功能和生成曲面图4-63 ertex点击四点创建面片图标菜单（Four-PointPatchView菜单，出现框。点击框中的（Symmetry）图标，弹出一个确OK变形方式（Support）lines（Law：凸起规则pointsusingaconvexlaw 用箭头拉动前边界线上的控制点使前边界4-66所示。 变形方式（Support：沿局部矢量方向移动angent变形规则（Law：同步移动规则（MoveselectedpointsIdentically4-66所示Geometrydirection（OK键，完成曲面拟合（4-68所示4-67 点击距离分析图标菜单。设置框中的参数为如图4-69所示set（Hide/Show（iew点击曲面反射线分析工具图标菜单。2（N=21150mm（D=150。4-71所示。 Colorscale设4-69距离分析的参数设

OK键，生成分析结果（4-72所示ools（Options（子菜单，打开系统参数设定框。在左侧口选择hp