CATIA曲面设计详解.ppt
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1、第第7 7章章曲面设计曲面设计7.1 7.1 概述概述7.2 7.2 生成线框元素的工具生成线框元素的工具生成曲面生成曲面7.4 7.4 曲面编辑和修改曲面编辑和修改7.5 7.5 曲线、曲面分析功能简介曲线、曲面分析功能简介7.6 7.6 曲线曲面设计工具和混合设计曲线曲面设计工具和混合设计7.7 7.7 曲面设计实例曲面设计实例习题习题 7.1概述概述CATIA机机械械设设计计配配置置MD2中中包包括括线线框框和和曲曲面面模模块块WFS(WireframeandSurface),混混合合设设计计配配置置HD2(HybridDesign)中中除除包包括括WFS模模块块外外,还还包包括括创创成
2、成式式外外形形设设计计模模块块GSD(GenerativeShapeDesign)。两两个个模模块块均均提提供供了了完完备备的的曲曲线线和和曲曲面面生生成成、修修改改和和分分析析工工具具。与与WFS模模块块相相比比,GSD增增加加了了曲曲面面倒倒圆圆角角以以及及曲曲面面拔拔模模角角、曲曲率率分分析析工工具具,并并且且在在某某些些功功能上有所加强。能上有所加强。择择择择菜菜单单【Start】【Shape】【GeneralShapeDesign】,进进入入外外形形设设计计模模块块;或或者者择择择择菜菜单单【Start】【MechanicalDesignShape】【WireframeandSurf
3、ace】,进进入入线线框框和和曲曲面面模模块块;也也可可以以从从图图7-1所所示示Workbench中中选选择择WireframeandSurface或或GeneralShapeDesign图标,图标,进入线框和曲面或外形设计进入线框和曲面或外形设计模块。两模块产生的文件后模块。两模块产生的文件后缀是缀是“.CATPart”。图图7-17.2生成线框元素的工具生成线框元素的工具 图图7-2所所示示为为生生成成线线框框元元素素工工具具的的【Wireframe】及其下级工具栏。及其下级工具栏。图图7-2【Wireframe】及其下级工具栏】及其下级工具栏 7.2.1 生成点生成点 该该图图标标的的
4、功功能能是是生生成成点点。可可以以通通过过输输入入点点的的坐坐标标、在在曲曲线线、平平面面或或曲曲面面上上取取点点、获获取取圆圆心心点点、与与曲曲线线相相切切的的点点以以及及两两点点之间据距比例系数等方式生成点。之间据距比例系数等方式生成点。单击该图标,弹出如图单击该图标,弹出如图7-3所所示定义点的对话框。通过示定义点的对话框。通过Pointtype下拉列表可以选择生成点的方法。下拉列表可以选择生成点的方法。图图7-3生成点的对话框生成点的对话框1.通过坐标确定点通过坐标确定点 选选择择图图7-3所所示示对对话话框框Pointtype域域的的Coordinates项项,对对话话框框改改变变为
5、为图图7-4的的形形式式。分分别别在在对对话话框框的的X、Y、Z域域输输入入相相对对于于参参考考点点(ReferencePoint)的的X、Y、Z坐坐标标值值,单单击击OK按按钮,即可得到该点。钮,即可得到该点。参考点可以是坐标原点参考点可以是坐标原点或已有对象的点,默认的参或已有对象的点,默认的参考点是坐标原点。考点是坐标原点。图图7-4通过坐标确定点的对话通过坐标确定点的对话2.在曲线上取点在曲线上取点 选选择择图图7-3所所示示对对话话框框Pointtype域域的的Oncurve项项,对对话话框框改改变为图变为图7-5的形式。的形式。该对话框各项的含义如下:该对话框各项的含义如下:图图7
6、-5在曲线上取点的对话框在曲线上取点的对话框(1 1)Curve:单击该域,选择曲线。单击该域,选择曲线。(2 2)Distanceoncurve:若该按钮为开,根据距离确定点。:若该按钮为开,根据距离确定点。(3 3)Ratioofcurvelength若该按钮为开,根据长度比例系数确定点。若该按钮为开,根据长度比例系数确定点。(4 4)Length/Ratio:若若根根据据距距离离方方式式取取点点,该该项项为为长长度度,若若据据距距长长度度比比例例系数取点,该项为系数。系数取点,该项为系数。(5 5)Geodesic:若该按钮为开,距离为曲线距离(弧长)。:若该按钮为开,距离为曲线距离(弧
7、长)。(6 6)Euclidean:若该按钮为开,距离为直线距离。:若该按钮为开,距离为直线距离。(7 7)Nearestextremity:单单击击该该按按钮钮,距距离离参参考考点点最最近近的的那那个个端端点点为为生生成成的的点。点。(8 8)Middlepoint:单击该按钮,曲线的中点为生成的点。:单击该按钮,曲线的中点为生成的点。(9 9)ReferencePoint:单单击击该该域域,输输入入距距离离的的参参考考点点,默默认认的的参参考考点点是是曲曲线的端点。线的端点。(1010)ReverseDirection:单击该按钮,另一个端点为参考点:单击该按钮,另一个端点为参考点(111
8、1)RepeatobjectafterOK:若若该该按按钮钮为为开开,可可以以在在此此命命令令结结束束后后多多次次重重复生成点的命令。重复的次数在弹出的对话框中输入,参数作相应调整。复生成点的命令。重复的次数在弹出的对话框中输入,参数作相应调整。例如在例如在Length域输入域输入30,单击,单击Apply按钮,结果见图按钮,结果见图7-5。3在平面上取点在平面上取点 选选择择图图7-3所所示示对对话话框框Pointtype域域的的Onplane项项,对对话话框框改改变为图变为图7-6的形式。的形式。分分别别在在对对话话框框的的Plane、H、V、ReferencePoint域域输输入入平面、
9、平面、H、V坐标值坐标值以及参考点,单击以及参考点,单击OK按钮,即可得到该点,按钮,即可得到该点,也可以直接用鼠标在也可以直接用鼠标在平面上取点。参考点平面上取点。参考点可以是平面上的任意可以是平面上的任意点,默认的参考点是点,默认的参考点是坐标原点坐标原点。图图7-6在平面上取点的对话框在平面上取点的对话框4.在曲面上取点在曲面上取点 选选择择图图7-3所所示示对对话话框框Pointtype域域的的Onsurface项项,对对话话框框改变为图改变为图7-7的形式。的形式。图图7-7在曲面上曲点的对话框在曲面上曲点的对话框 分分 别别 在在 对对 话话 框框 的的 Surface、Direc
10、tion、Distance、ReferencePoint域域输输入入曲曲面面、方方向向、距距离离值值以以及及参参考考点点,单单击击OK按按钮钮,即即可可得得到到该该点点,也也可可以以直直接接用用鼠鼠标标在在曲曲面面上上取取点点。参考点可以是曲面上的任意点,默认的参考点是曲面中心。参考点可以是曲面上的任意点,默认的参考点是曲面中心。5.生成圆心点生成圆心点 选选择择图图7-3所所示示对对话话框框Pointtype域域的的Circlecenter项项,对对话话框框改改变变为为图图7-8的的形形式式。在在对对话话框框的的Circle域域输输入入圆圆或或圆圆弧弧,单击单击OK按钮,即可得到该园或圆弧的
11、圆心点。按钮,即可得到该园或圆弧的圆心点。图图7-8生成点对话框生成点对话框-Circlecenter选项选项6生成给定切线方向的曲线上的切点生成给定切线方向的曲线上的切点 选选择择图图7-3所所示示对对话话框框Pointtype域域的的Tangentoncurve项项,对对话话框框改改变变为为图图7-9的的形形式式。在在对对话话框框的的Circle、Direction域域输输入入曲曲线线和和方方向向,单单击击OK按按钮钮,即即可可得得到到给给定定切切线线方方向向的的该该曲线上的切点。曲线上的切点。图图7-9生成给定方向的曲线切点的对话框生成给定方向的曲线切点的对话框7据距比例系数生成两点(连
12、线)之间的一个点据距比例系数生成两点(连线)之间的一个点选选择择图图7-3所所示示对对话话框框Pointtype域域的的Between项项,对对话话框框改改变变为为图图7-10的的形形式式。在在对对话话框框的的Point1、Point2、Ratio域域分分别别输输入入两两个个点点和和一一个个系系数数值值,单单击击OK按按钮钮,即即可可得得到到两两点点之之间间据据距比例系数确定一个点。距比例系数确定一个点。图图7-10生成两点之间一个点的对话框生成两点之间一个点的对话框8.生成极点生成极点 按按照照给给定定的的方方向向,根根据据最最大大或或最最小小距距离离规规则则在在曲曲线线、曲曲面面或形体上搜
13、寻出极大或极小元素(点、边或表面)。或形体上搜寻出极大或极小元素(点、边或表面)。单单击击该该图图标标,弹弹出出图图7-11所所示示对对话话框框。对对话话框框各各项项的的含含义如下:义如下:(1)Element域域:输输入入曲曲线线、曲曲面面或或形形体体,输输入入元元素素的的种种类类不不同,需要输入方向的数量就可能不同。同,需要输入方向的数量就可能不同。(2)Direction:输入一个方向。:输入一个方向。(3)Max:单击控制钮,在指定方向上生成最上的点或元素。:单击控制钮,在指定方向上生成最上的点或元素。(4)Min:单单击击控控制制钮钮,选选择择了了在在前前面面输输入入方方向向上上最最
14、下下的的点点或元素。或元素。(5)Direction2和和Direction3:曲曲面面或或形形体体在在一一个个方方向向的的极极值值可可能能是是一一条条线线,此此时时需需要要再再输输入入一一个个或或两两个个方方向向才才能能求求出出极值点。极值点。例例如如,Element域域选选择择了了一一条条曲曲线线,Direction域域选选择择了了zx平平面面,即即y轴轴方方向向,单单击击Max控控制制按按钮钮,则则在在曲曲线线上上产产生生沿沿着着y轴方向极大值点,如图轴方向极大值点,如图7-11所示。所示。图图7-117-11生成曲线在某方向的极大值点生成曲线在某方向的极大值点 又又如如图图7-12所所
15、示示,Element域域选选择择了了一一个个曲曲面面,Direction域域选选择择了了zx平平面面,即即y轴轴方方向向(竖竖直直向向上上),单单击击Max控控制制按按钮钮,则则搜搜寻寻到到曲曲面面的的上上表表面面为为y方方向向的的极极大大值值面面,此此时时再再在在Direction2域域和和Direction3域域选选择择了了另另外外两两个个方方向向,单单击击Max控制按钮,则搜寻到如图控制按钮,则搜寻到如图7-12所示的顶点为极值点。所示的顶点为极值点。图图7-12生成曲面在给定方向的极值点生成曲面在给定方向的极值点9.生成极坐标下的极点生成极坐标下的极点 在在平平面面轮轮廓廓曲曲线线上上
16、搜搜寻寻出出相相对对于于参参考考点点和和轴轴线线的的半半径径,角角度度极极大大或或极极小小值值点点。单单击击该该图图标标,弹弹出出图图7-13所所示示对对话话框框。对话框各项的含义如下:对话框各项的含义如下:(1)Type域:选择搜寻域:选择搜寻的种类,可以是以下四种类型之一:的种类,可以是以下四种类型之一:MinRadius:与参考原点距离最:与参考原点距离最近的点。近的点。MaxRadius:与参考原点距离最:与参考原点距离最远的点。远的点。MinAngle:与参考方向角度最小:与参考方向角度最小的点。的点。MaxAngle:与参考方向角度最:与参考方向角度最 大的点。大的点。图图7-13
17、生成曲线极值点生成曲线极值点的对话框的对话框上述四种情况参考图上述四种情况参考图7-14所示。所示。(2)Contour:输入平面轮廓曲线,注意曲线须闭合,不允许分叉。:输入平面轮廓曲线,注意曲线须闭合,不允许分叉。(3)Support:输入平面轮廓曲线所在的基础平面。:输入平面轮廓曲线所在的基础平面。(4)Origin:输入参考原点。:输入参考原点。(5)Referencedirection:输入参考方向。:输入参考方向。(6)Analysis域:显示分析参数类型和结果。域:显示分析参数类型和结果。图图7-14生成曲线的极坐标极值点类型生成曲线的极坐标极值点类型7.2.2生成直线生成直线 该
18、该功功能能是是生生成成直直线线。可可以以通通过过输输入入直直线线的的端端点点、起起点点和和直直线线方方向向、与与给给定定曲曲线线的的切切线线成成一一定定角角度度、曲曲线线的的切切线线、曲曲面面的法线以及角平分线等方式生成直线。的法线以及角平分线等方式生成直线。单单击击该该图图标标,弹弹出出如如图图7-15所所示示定定义义直直线线的的对对话话框框。通通过过Linetype下拉列表可以选择生成直线的方法。下拉列表可以选择生成直线的方法。图图7-15生成直线对话框生成直线对话框1通过两个点生成直线通过两个点生成直线 选选择择图图7-15所所示示对对话话框框Linetype域域的的Point-Poin
19、t项项,对对话话框框改改变变为为图图7-16的的形形式式。分分别别在在对对话话框框的的Point1、Point2、Support、Start、End域域输输入入两两点点、一一个个支支撑撑平平面面或或曲曲面面、两两个个外外延延距距离离值值,单单击击OK按按钮钮,即即可可得得到到一一个个线线段段。支支撑撑面面可可以不选,默认的支撑面是经过起始点的平面。以不选,默认的支撑面是经过起始点的平面。图图7-16通过两个点生成直线通过两个点生成直线对话框中各项的含义如下:对话框中各项的含义如下:(1)Point1:输入直线的起点。:输入直线的起点。(2)Point2:输入直线的终点。:输入直线的终点。(3)
20、Support:输输入入支支撑撑面面(曲曲面面或或平平面面),生生成成的的线线是是起起始始点点连连线线在在支支撑撑面面上上的的投投影影,如如果果支支撑撑面面是是平平面面,投投影影为为直直线线,如如果果支支撑撑面面是是曲曲面面,投投影影线可能是曲线。线可能是曲线。(4)Start:输入起点的外延长值:输入起点的外延长值(从从Point1点开始点开始)。(5)End:输入终点的外延长值:输入终点的外延长值(从从Point2点开始点开始)。(6)Mirroredextent:单单击击此此按按钮钮,则则Start输输入入域域变变成成灰灰色色,其其值值等等于于End域值。域值。2通过一个点、方向以及起始
21、界限生成直线通过一个点、方向以及起始界限生成直线 选选择择图图7-15所所示示对对话话框框Linetype域域的的Point-Direction项项,对对话话框框改改变变为为图图7-17的的形形式式。分分别别在在对对话话框框的的Point、Direction、Support、Start、End域域输输入入起起始始点点、一一个个方方向向、一一个个支支撑撑平平面面或或曲曲面面、两两个个外外延延距距离离值值,单单击击OK按按钮钮,即即可可得得到到一一个个线线段段。支支撑撑面面可可以以不不选选,默默认认的的支支撑撑面面是是经经过起始点的平面。过起始点的平面。对话框中各项的含义如下:对话框中各项的含义如
22、下:(1)Point:输入直线的起点。:输入直线的起点。(2)Direction:输入直线的方向,可以选择直线或平面。:输入直线的方向,可以选择直线或平面。(3)ReverseDirection:单击此按钮,线段改变为相反的方向。:单击此按钮,线段改变为相反的方向。其余各项的含义同前。其余各项的含义同前。图图7-17通过一个点、方向以及起始界限生成直线通过一个点、方向以及起始界限生成直线3生成与给定曲线的切线成一定角度的直线或曲线的法线生成与给定曲线的切线成一定角度的直线或曲线的法线 选选择择图图7-15所所示示对对话话框框Linetype域域的的Angle/Normaltocurve项项,对
23、对话话框框改改变变为为图图7-18的的形形式式。分分别别在在对对话话框框的的Curve、Support、Point、Angle、Start、End域域输输入入一一条条参参考考曲曲线线、一一个个支支撑撑平平面面或或曲曲面面、起起始始点点、一一个个角角度度值值、两两个个外外延延距距离离值值,单单击击OK按按钮钮即即可可。如如果果参参考考曲曲线线在在支支撑撑面面上上,起起始始点点在在参参考考曲曲线线上上,则则生生成成的的直直线线是是和和参参考考曲曲线线在在起起始始点点的的切切线线成成给定角度的直线,并且处于支撑面在起始点处的切平面上。给定角度的直线,并且处于支撑面在起始点处的切平面上。对话框中各项的
24、含义如下:对话框中各项的含义如下:(1)Curve:输入一条曲线。:输入一条曲线。(2)Angle:输入一个角度值。:输入一个角度值。(3)Geometryonsupport:单单击击此此按按钮钮,则则生生成成的的是是空空间间直直线在支撑面上的投影。线在支撑面上的投影。(4)NormaltoCurve:单单击击此此按按钮钮,则则生生成成的的线线是是曲曲线线的的法线,即法线,即Angle值为值为90度。度。(5)RepeatobjectafterOK:单单击击此此按按钮钮,则则应应用用上上面面的的输输入入参参数数(除除角角度度Angle外外)再再生生成成多多条条直直线线,数数目目由由弹弹出出的的
25、对话框输入,对话框输入,Angle值分别等于第一个输入角度值乘以倍数。值分别等于第一个输入角度值乘以倍数。其余各项的含义同前。其余各项的含义同前。图图7-18生成与给定曲线的切线成一定角度的直线或曲线的法线生成与给定曲线的切线成一定角度的直线或曲线的法线4生生成成曲曲线线上上一一点点与与曲曲线线相相切切的的直直线线、曲曲线线外外一一点点与曲线相切的直线或作两曲线的公切线。与曲线相切的直线或作两曲线的公切线。选选择择图图7-15所所示示对对话话框框Linetype域域的的Tangenttocurve项项,对对话话框框改改变变为为图图7-19的的形形式式。对对话话框框各各项项的含义如下:的含义如下
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