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1、第第7章章曲面设计曲面设计 7.1 概述概述 7.2 生成线框元素的工具生成线框元素的工具 7.3 生成曲面生成曲面 7.4 曲面编辑和修改曲面编辑和修改 7.5 曲线、曲面分析功能简介曲线、曲面分析功能简介 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 曲面设计实例曲面设计实例 习题习题 7.1 概述概述 CATIA机械设计配置机械设计配置MD2中包括线框和曲面模块中包括线框和曲面模块 WFS (Wireframe and Surface)，混合设计配置，混合设计配置HD2 (Hybrid Design)中除包括中除包括WFS模块外，还包括创成模块外，还包括创成 式外
2、形设计模块式外形设计模块GSD（Generative Shape Design）。）。 两个模块均提供了完备的曲线和曲面生成、修改和两个模块均提供了完备的曲线和曲面生成、修改和 分析工具。与分析工具。与WFS模块相比，模块相比，GSD增加了曲面倒圆增加了曲面倒圆 角以及曲面拔模角、曲率分析工具，并且在某些功角以及曲面拔模角、曲率分析工具，并且在某些功 能上有所加强。能上有所加强。 择 择 菜 单 【择 择 菜 单 【Start】【Shape】【GeneralShape Design】，进入外形设计模块；或者择择菜单【】，进入外形设计模块；或者择择菜单【Start】 【Mechanical De
3、signShape】【Wireframe and Surface】，】， 进入线框和曲面模块；也可以从图进入线框和曲面模块；也可以从图7-1所所示示Workbench中中选选择择 Wireframe and Surface或或 General Shape Design图图标标， 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。两模块模块。两模块产产生的生的文件后文件后 缀是“缀是“.CATPart”。 图图7-1 7.2 生成线框元素的工具生成线框元素的工具 图图7-2所所示为示为生成线框元素工具的【生成线框元素工具的【Wireframe】 及及其下级其下级工具工具栏栏。 图图7-2【
4、Wireframe】及】及其下级其下级工具工具栏栏 7.2.1 生成生成点点 该该图图标标的功能的功能是是生成生成点点。可以。可以通过输通过输入入点点的的坐标坐标、在曲线、在曲线、 平平面或曲面上面或曲面上取点取点、获取获取圆圆心点心点、与曲线相、与曲线相切切的的点点以及两以及两点点 之间据距之间据距比例比例系数等方系数等方式生成式生成点点。 单单击该击该图图标标，弹出如弹出如图图7-3所所 示定义点示定义点的的对话对话框。框。通过通过Point type 下拉列表下拉列表可以可以选选择生成择生成点点的的方法方法。 图图7-3生成生成点点的的对话对话框框 1. 通过坐标确定点通过坐标确定点 选
5、选择图择图7-3所所示对话示对话框框Point type域域的的Coordinates项项，对话对话 框改框改变为变为图图7-4的形式。分的形式。分别别在在对话对话框的框的X、Y、Z域输域输入相入相对对 于参考点于参考点（Reference Point）的）的X、Y、Z坐标值坐标值，单，单击击OK按按 钮钮，即即可可得到该点得到该点。 参考点参考点可以可以是坐标原点是坐标原点 或或已已有有对象对象的的点点，默认默认的的参参 考点是坐标原点考点是坐标原点。 图图7-4 通过坐标确定点通过坐标确定点的的对话对话 2. 在曲线上在曲线上取点取点 选选择图择图7-3所所示对话示对话框框Point ty
6、pe域域的的On curve项项，对话对话框改框改 变为变为图图7-5的形式。的形式。 该对话该对话框框各项各项的的含义如下：含义如下： 图图7-5在曲线上在曲线上取点取点的的对话对话框框 （1）Curve： 单单击该域击该域，选选择曲线。择曲线。 （2）Distance on curve：若该按钮为开：若该按钮为开，根据距离确定点根据距离确定点。 （3）Ratio of curve length 若该按钮为开若该按钮为开，根据长度根据长度比例比例系数确定点系数确定点。 （4）Length /Ratio：若根据距离方：若根据距离方式式取点取点，该项为长度该项为长度，若据距长度若据距长度比例比例
7、 系数取点系数取点，该项为系数该项为系数。 （5）Geodesic：若该按钮为开：若该按钮为开，距离为距离为曲线曲线距离距离（弧长弧长）。）。 （6）Euclidean：若该按钮为开：若该按钮为开，距离为直距离为直线线距离距离。 （7）Nearest extremity：单单击该按钮击该按钮，距离参考点最近距离参考点最近的的那那个个端点为端点为生成生成 的的点点。 （8）Middle point：单单击该按钮击该按钮，曲线的中，曲线的中点为点为生成的生成的点点。 （9）Reference Point：单单击该域击该域，输输入入距离距离的的参考点参考点，默认默认的的参考点是参考点是曲曲 线的线的
8、端点端点。 （10）Reverse Direction：单单击该按钮击该按钮，另一另一个个端点为参考点端点为参考点 （11）Repeat object after OK：若该按钮为开：若该按钮为开，可以在，可以在此命令结束后多次重此命令结束后多次重 复复生成生成点点的的命令命令。重复重复的的次数次数在在弹出弹出的的对话对话框中框中输输入，入，参数作参数作相相应调整应调整。 例例如如在在Length域输域输入入30，单，单击击Apply按钮按钮，结结果见果见图图7-5。 3在在平平面上面上取点取点 选选择图择图7-3所所示对话示对话框框Point type域域的的On plane项项，对话对话框
9、框 改改变为变为图图7-6的形式。的形式。 分分别别在在对话对话框的框的Plane、H、V、Reference Point域输域输入入 平平面、面、H、V坐标值坐标值 以及以及参考点参考点，单，单击击OK 按钮按钮，即即可可得到该点得到该点， 也可以也可以直直接用鼠接用鼠标标在在 平平面上面上取点取点。参考点参考点 可以可以是平是平面上的面上的任意任意 点点，默认默认的的参考点是参考点是 坐标原点坐标原点。 图图7-6 在在平平面上面上取点取点的的对话对话框框 4 . 在曲面上在曲面上取点取点 选选择图择图7-3所所示对话示对话框框Point type域域的的On surface项项，对话对话
10、框框 改改变为变为图图7-7的形式。的形式。 图图7-7在曲面上曲在曲面上曲点点的的对话对话框框 分分 别别 在在 对 话对 话 框 的框 的 Surface 、 Direction 、 Distance 、 Reference Point域输域输入曲面、入曲面、方方向向、距离值距离值以及以及参考点参考点，单，单 击击OK按钮按钮，即即可可得到该点得到该点，也可以，也可以直直接用鼠接用鼠标标在曲面上在曲面上取点取点。 参考点参考点可以可以是是曲面上的曲面上的任意任意点点，默认默认的的参考点是参考点是曲面中曲面中心心。 5. 生成圆生成圆心点心点 选选择图择图7-3所所示对话示对话框框Point
11、 type域域的的Circle center项项，对话对话 框改框改变为变为图图7-8的形式。在的形式。在对话对话框的框的Circle域输域输入圆或圆入圆或圆弧弧， 单单击击OK按钮按钮，即即可可得到该得到该园园或圆或圆弧弧的圆的圆心点心点。 图图7-8 生成生成点对话点对话框框-Circle center选项选项 6生成生成给给定切定切线线方方向向的曲线上的的曲线上的切点切点 选选择图择图7-3所所示对话示对话框框Point type域域的的Tangent on curve项项， 对话对话框改框改变为变为图图7-9的形式。在的形式。在对话对话框的框的Circle、Direction域域 输输
12、入曲线和入曲线和方方向向，单，单击击OK按钮按钮，即即可可得到得到给给定切定切线线方方向向的的该该 曲线上的曲线上的切点切点。 图图7-9 生成生成给给定方定方向向的曲线的曲线切点切点的的对话对话框框 7据距据距比例比例系数系数生成两生成两点点（连连线）线）之间之间的的一一个个点点 选选择图择图7-3所所示对话示对话框框Point type域域的的Between项项，对话对话框改框改变为变为 图图7-10的形式。在的形式。在对话对话框的框的Point1、Point 2、Ratio域域分分别输别输 入两个入两个点点和和一一个个系数值系数值，单，单击击OK按钮按钮，即即可可得到得到两两点之间据点之
13、间据 距距比例比例系数确定一系数确定一个个点点。 图图7-10生成两生成两点之间一点之间一个个点点的的对话对话框框 8. 生成生成极极点点 按按照给照给定定的的方方向向，根据最根据最大大或或最最小小距离距离规则规则在曲线、曲面在曲线、曲面 或形或形体体上上搜寻搜寻出出极大极大或或极小极小元素（元素（点点、边边或或表表面）。面）。 单单击该击该图图标标，弹出弹出图图7-11所所示对话示对话框。框。对话对话框框各项各项的的含含 义如下：义如下： （1）Element域：输域：输入曲线、曲面或形入曲线、曲面或形体体，输输入元素的入元素的种类不种类不 同同，需要需要输输入入方方向向的的数数量就量就可能
14、可能不同不同。 （2）Direction：输：输入入一一个个方方向向。 （3）Max：单单击击控制控制钮钮，在，在指指定方定方向向上生成上生成最最上的上的点点或元素。或元素。 （4）Min：单单击击控制控制钮钮，选选择了在择了在前前面面输输入入方方向向上上最下最下的的点点 或元素。或元素。 （5）Direction2和和 Direction3：曲面或形曲面或形体体在在一一个个方方向向的的极极 值值可能可能是一是一条条线，线，此此时需要再时需要再输输入入一一个或两个个或两个方方向才向才能能求求出出 极极值点值点。 例例如如，Element域选域选择了择了一一条条曲线，曲线，Direction域选
15、域选择了择了zx 平平面，面，即即y轴轴方方向向，单，单击击Max控制控制按钮按钮，则则在曲线上在曲线上产产生生沿着沿着 y轴轴方方向极大向极大值点值点，如如图图7-11所所示示。 图图7- 11生成曲线在某生成曲线在某方方向向的的极大极大值点值点 又又如如图图7-12所所示示，Element域选域选择了择了一一个曲面，个曲面，Direction域域 选选择了择了zx平平面，面，即即y轴轴方方向向（竖竖直直向向上），单上），单击击Max控制控制按钮按钮， 则搜寻则搜寻到到曲面的上曲面的上表表面面为为y方方向向的的极大极大值值面，面，此此时再时再在在 Direction 2域域和和Directi
16、on 3域选域选择了择了另另外两个外两个方方向向，单，单击击Max 控制控制按钮按钮，则搜寻则搜寻到如到如图图7-12所所示示的的顶顶点为点为极极值点值点。 图图7-12生成曲面在生成曲面在给给定方定方向向的的极极值点值点 9. 生成生成极极坐标下坐标下的的极极点点 在在平平面面轮廓轮廓曲线上曲线上搜寻搜寻出出相相对于参考点对于参考点和和轴轴线的线的半径半径，角，角 度度极大极大或或极小极小值点值点。单。单击该击该图图标标，弹出弹出图图7-13所所示对话示对话框。框。 对话对话框框各项各项的的含义如下：含义如下： （1）Type域：选域：选择择搜寻搜寻 的的种类种类，可以，可以是是以以下下四种类型四种类型之一：之一： Min Radius：与与参考原点距离最参考原
