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1、1-1第第8章章 创成式外形成式外形设计创成式外形成式外形设计，也被称，也被称为常常规曲面曲面设计，是利用，是利用Catia进行三行三维曲面曲面设计的主要模的主要模块之一，也是曲面之一，也是曲面设计的基的基础模模块，可以使用，可以使用线框和表面特征快速框和表面特征快速创建建简单和复和复杂外形。外形。该模模块提供了大量的表面提供了大量的表面设计和表面和表面创建工具，与其它模建工具，与其它模块配合使用，可以配合使用，可以满足足给予予实体的混合造型功能。掌握本体的混合造型功能。掌握本章内容后，其它曲面章内容后，其它曲面设计模模块就很容易掌握。本就很容易掌握。本书将在下将在下两章两章讲解自由曲面解自由
2、曲面设计和数字曲面和数字曲面设计两大曲面两大曲面设计模模块。1-28.1 创成式外形成式外形设计模模块介介绍创成式外形成式外形设计模模块是曲面是曲面设计模模块中最重要的中最重要的设计模模块之之一，也是常一，也是常见的曲面的曲面设计模式。操作者可以模式。操作者可以创建点、建点、线和和曲曲线，然后利用，然后利用创建的点建的点线通通过曲面工具生成曲面。曲面工具生成曲面。该模模块提供了提供了线框、曲面、操作、体框、曲面、操作、体积等等9组工具工具栏。本章。本章讲详细讲解解创成式外形成式外形设计工具的使用方法。工具的使用方法。1-38.1.1 进入入创成式外形成式外形设计工作台工作台选择下拉菜下拉菜单【
3、开始】（【开始】（Start）|【形状】（形状】（Shape）|【创成式外形成式外形设计】（】（Generative Shap Design）命令，在命令，在系系统弹出的新建零部件出的新建零部件对话框中框中键入所要入所要创建零件的建零件的编号，号，单击【确定】按【确定】按钮进入入创成式外形成式外形设计平台，如平台，如图所示。所示。1-48.1.2 创成式外形成式外形设计工具工具栏介介绍在在创成式外形成式外形设计模模块中提供了中提供了9组外形外形设计工具工具栏，利用，利用该工具工具栏可以完成各种形状的曲面可以完成各种形状的曲面设计。该模模块中提供了中提供了线框、曲面以及框、曲面以及对曲面曲面进行
4、修行修饰变换等功能的工具。等功能的工具。1-58.2 创建建线框框【线框】工具框】工具栏是是创成式外形成式外形设计平台的基平台的基础工具工具栏，通，通过该工具工具栏生成所生成所设计曲面的曲面的线和点，然后利用曲面工具生和点，然后利用曲面工具生成所要的曲面。下面通成所要的曲面。下面通过简单实例和操作步例和操作步骤地叙述，地叙述，详细介介绍每各工具的使用方法。每各工具的使用方法。1-68.2.1 创建点建点【线框】工具框】工具栏上的【点】工具按上的【点】工具按钮用于用于绘制点，制点，单击【点【点】工具按】工具按钮右下的黑色三角，展开【点】工具右下的黑色三角，展开【点】工具栏，其中【，其中【点】工具
5、使用方法与点】工具使用方法与实体零件体零件设计模模块中的【点】工具使中的【点】工具使用方法完全相同，用方法完全相同，这里就不再累里就不再累赘，下面介，下面介绍其它几个点其它几个点工具。工具。1点面复制点面复制2极极值3极极值点极坐点极坐标1-78.2.2 创建直建直线【线框】工具框】工具栏上的【直上的【直线-轴线】工具用于】工具用于绘制直制直线、轴线和折和折线，单击【直【直线-轴线】工具按】工具按钮右下角黑色三角，右下角黑色三角，展开【直展开【直线-轴线】工具】工具栏，如，如图 所示，所示，该工具工具栏包含直包含直线、轴线和折和折线三种三种绘制制线的工具，其中【直的工具，其中【直线】工具的】工
6、具的使用方法与使用方法与实体零件体零件设计中的【中的【线】工具完全相同，】工具完全相同，这里里不再累不再累赘。下面。下面详细介介绍轴线和折和折线的使用方法。的使用方法。1轴线2折折线1-88.2.3 投影（投影（Projection）【线框】工具框】工具栏上的【投影】工具是根据曲上的【投影】工具是根据曲线投影或投影或连接来接来创建曲建曲线，单击【投影】工具右下黑色三角，展开【投影【投影】工具右下黑色三角，展开【投影-混合】工具混合】工具栏，如，如图所示，所示，该工具工具栏包含投影、混合、包含投影、混合、反射反射线三个工具。三个工具。1投影（投影（Projection）2混合（混合（Combin
7、e）3反射反射线（Reflect line）1-98.2.4 相交相交【相交】工具，是多个相交元素【相交】工具，是多个相交元素间创建新的相交元素，可以是曲建新的相交元素，可以是曲线、曲面或、曲面或实体。体。下面以下面以创建两个曲面相交建两个曲面相交线为例，例，讲解【相交】工具的使用方法，具体操作步解【相交】工具的使用方法，具体操作步骤如如下所示：下所示：（1）单击【线框】工具框】工具栏上的【相交】工具按上的【相交】工具按钮，系，系统弹出相交定出相交定义对话框框。第一元素和第二元素文本框：第一元素和第二元素文本框：单击文本框，文本框，选择相交元素，都可以相交元素，都可以选择多个元素，多个元素，选
8、择的元素可以是的元素可以是线、面和、面和实体，要求第一元素与第二元素不能相切；体，要求第一元素与第二元素不能相切；具有共同区域的曲具有共同区域的曲线相交相交选项：用于：用于设置曲置曲线间相交且又重叠区域相交且又重叠区域时的的处理方法，理方法，曲曲线表示把重叠区表示把重叠区创建建为曲曲线，点表示在重叠区两端，点表示在重叠区两端创建两个点；建两个点；曲面部分相交：用于曲面部分相交：用于设置曲面与置曲面与实体相交体相交时的的处理方法，理方法，轮廓表示把重叠区域廓表示把重叠区域创建建为草草图轮廓，平面表示把重叠区域廓，平面表示把重叠区域创建建为面；面；扩展相交的展相交的现行支持面：行支持面：选择的相交
9、元素没有的相交元素没有实际相交相交时，延伸，延伸对象。象。（2）分）分别单击相交相交对话框中的第一元素和第二元素文本框，框中的第一元素和第二元素文本框，选择曲面一和曲面二；曲面一和曲面二；（3）其它）其它选项为默默认值，单击【确定】按【确定】按钮，两曲面相交，两曲面相交线创建完成。建完成。1-108.2.5 偏移偏移单击【平行曲【平行曲线】工具按】工具按钮黑色三角，展开【偏移】工具黑色三角，展开【偏移】工具栏，如如图所示，所示，该工具工具栏用于偏移曲用于偏移曲线操作，包含平行曲操作，包含平行曲线（Parallel Curve）和三和三维曲曲线偏（偏（3D Curve Offset）移两个工具。
10、移两个工具。1平行曲平行曲线（Parallel Curve）23D曲曲线偏移（偏移（3D Curve Offset）1-118.2.6 二次曲二次曲线单击【线框】工具框】工具栏上的【上的【圆】工具黑色三角，展开【】工具黑色三角，展开【圆圆锥】工具】工具栏，如，如图所示，所示，该工具工具栏包含包含圆、圆角、角、连接接曲曲线和和圆锥4个工具用来个工具用来创建建圆和二次曲和二次曲线。下面介。下面介绍各各工具的使用方法。工具的使用方法。1圆（Circle）2圆角（角（Corner）3连接曲接曲线（Connect Curve）4二次曲二次曲线（Conic）1-128.2.7 创建曲建曲线曲曲线工具工具栏
11、是用来是用来创建曲建曲线的工具。的工具。单击【线框】工具框】工具栏上上的【的【样条条线】工具按】工具按钮黑色三角，展开曲黑色三角，展开曲线工具工具栏，该工工具具栏包含包含样条条线、螺旋、螺旋线、螺、螺线、脊、脊线和等参数曲和等参数曲线五个五个曲曲线创建工具。建工具。1创建建样条条线（Spline）2创建螺旋建螺旋线（Helix）3创建螺建螺线（Spiral）4创建脊建脊线（Spine）5创建等参数曲建等参数曲线（Isoparametric Curve）1-138.3 创建曲面建曲面曲面曲面设计是本章核心部分，是本章核心部分，Caita V5提供了提供了许多曲面多曲面设计工工具，本具，本节主要介
12、主要介绍通通过对轮廓廓线进行拉伸、旋行拉伸、旋转生成曲面生成曲面以及曲面的操作与以及曲面的操作与编辑。1-148.3.1 创建拉伸曲面建拉伸曲面单击【拉伸】工具右下黑色三角展开【拉伸旋【拉伸】工具右下黑色三角展开【拉伸旋转】工具】工具栏，如如图所示，所示，该工具工具栏包含【拉伸】、【旋包含【拉伸】、【旋转】、【球面】、【球面】和【和【圆柱面】柱面】4个工具。个工具。1创建拉伸面建拉伸面2创建旋建旋转曲面曲面3创建球面建球面4创建建圆柱面柱面1-158.3.2 创建偏移曲面建偏移曲面偏移曲面是根据偏移曲面是根据现有曲面有曲面进行偏移一定距离生成的曲面。行偏移一定距离生成的曲面。单击【曲面】工具【
13、曲面】工具栏上的【偏移】工具右下黑色三角，展开上的【偏移】工具右下黑色三角，展开【偏移】工具【偏移】工具栏，如，如图所示，所示，该工具工具栏包含【偏移】、【包含【偏移】、【可可变偏移】和【粗略偏移】偏移】和【粗略偏移】3个工具。个工具。1创建偏移曲面建偏移曲面2创建可建可变偏移曲面偏移曲面3创建粗略偏移曲面建粗略偏移曲面1-168.3.3 创建建扫掠曲面掠曲面利用利用轮廓廓线和和导线两个基本要素，并附加其它限制条件，通两个基本要素，并附加其它限制条件，通过扫描生成各种曲面。使用描生成各种曲面。使用扫描法生成曲面具有描法生成曲面具有较强的灵的灵活性和适活性和适应性，因此性，因此该方法是很重要的一
14、种曲面方法是很重要的一种曲面设计方法。方法。单击【曲面】工具【曲面】工具栏上的【上的【扫掠】工具右下黑色三角，展掠】工具右下黑色三角，展开【开【扫掠】工具掠】工具栏，该工具工具栏包含【包含【扫掠】和【适掠】和【适应性性扫掠】掠】2个工具。个工具。1创建建扫描曲面描曲面2创建使用性建使用性扫掠曲面掠曲面1-178.3.4 创建填充曲面建填充曲面【填充】工具，是【填充】工具，是若干条若干条边界界线段之段之间创建填充曲面的工具。建填充曲面的工具。下面以如下面以如图所示所示图形形创建填充曲面建填充曲面为例，例，讲解【填充】工具解【填充】工具的使用方法，具体操作步的使用方法，具体操作步骤如下所示：如下所
15、示：（1）使用草）使用草图和【和【样条条线】工具】工具创建如建如图所示所示图形；形；（2）单击【曲面】工具【曲面】工具栏上的【填充】工具按上的【填充】工具按钮，系，系统弹出填充曲面定出填充曲面定义对话框；框；（3）选择刚才才创建的曲建的曲线；（4）其它）其它选项为默默认值，单击【确定】按【确定】按钮，填充曲面，填充曲面创建完成。建完成。1-188.3.5 创建多截面建多截面扫掠曲面掠曲面【多截面曲面】工具，是通【多截面曲面】工具，是通过几个已知的截面曲几个已知的截面曲线扫描曲面描曲面的工具。的工具。下面以如下面以如图所示所示图形形创建多截面建多截面扫描曲面描曲面为例，例，讲解【多截解【多截面曲
16、面】工具的使用方法，具体操作步面曲面】工具的使用方法，具体操作步骤如下所示：如下所示：（1）使用【）使用【圆】工具】工具创建如建如图所示所示图形；形；（2）单击【曲面】工具【曲面】工具栏上的【多截面曲面】工具按上的【多截面曲面】工具按钮，系系统弹出多截面曲面定出多截面曲面定义对话框（框（该对话框的内容和框的内容和4.2.9小小节中多界面中多界面实体定体定义对话框的内容相同）；框的内容相同）；（3）选择刚才才创建的建的圆弧；弧；（4）其它）其它选项为默默认值，单击【确定】按【确定】按钮，完成多截面，完成多截面曲面的曲面的创建。建。1-198.3.6 创建建桥接曲面接曲面【桥接曲面】工具，是在两个
17、接曲面】工具，是在两个线框元素之框元素之间扫描生成曲面的工具。描生成曲面的工具。单击该工具按工具按钮，系，系统弹出出桥接曲面定接曲面定义对话框，框，该对话框的框的内容如下所述：内容如下所述：【第一曲【第一曲线】文本框定】文本框定义第一条第一条桥接曲接曲线，可以封，可以封闭也可以开放；也可以开放；【第一支持面】文本框定【第一支持面】文本框定义第一条曲第一条曲线所在的平面；所在的平面；【第二曲【第二曲线】文本框定】文本框定义第二条第二条桥接曲接曲线，可以封，可以封闭也可以开放；也可以开放；【第二支持面】文本框定【第二支持面】文本框定义第二条曲第二条曲线所在的平面；所在的平面；【基本】【基本】选项卡
18、用于卡用于设置置连续点和修剪支持面点和修剪支持面【张度】度】选项卡用于卡用于设置置桥接曲面与两个支持面的接曲面与两个支持面的张度；度；【闭合点】合点】选项卡用于卡用于设置两条曲置两条曲线闭合的点；合的点；【耦合【耦合/脊脊线】选项卡用于定卡用于定义桥接曲接曲线的耦合曲的耦合曲线和脊和脊线；【光【光顺参数】参数】选项组用于用于设置置桥接曲面接曲面质量，包括角度修正和偏量，包括角度修正和偏差。差。1-208.3.7 创建高建高级曲面曲面高高级曲面是曲面是对曲面曲面进行行变形生成新的曲面。本小形生成新的曲面。本小节将通将通过实例来例来讲解高解高级曲面的使用方法。曲面的使用方法。1创建突起曲面建突起曲
19、面2使用包裹曲使用包裹曲线变形曲面形曲面3使用包裹曲面使用包裹曲面变形曲面形曲面4改改变曲面形状曲面形状1-218.4 编辑曲面曲面前面前面讲解了解了创成式外形成式外形设计方法。但一个做好的曲面不是孤方法。但一个做好的曲面不是孤立的，往往会与其几何元素立的，往往会与其几何元素发生关系，而且曲面本身也需生关系，而且曲面本身也需要不断地修改以要不断地修改以满足下一步造型的需要，足下一步造型的需要，这就需要就需要对曲面曲面进行行编辑。本。本节将介将介绍几种常几种常见的曲面的曲面编辑方法：合并、方法：合并、拆分、剪切、复制以及倒角等。拆分、剪切、复制以及倒角等。1-228.4.1 合并曲面合并曲面在建
20、模在建模过程中，常常把一个复程中，常常把一个复杂的曲面划分成几个相的曲面划分成几个相对简单的曲面，然后再利用的曲面，然后再利用“合并合并”功能把它功能把它们连起来，起来，这是曲面是曲面编辑中中经常用到的一种方法。常用到的一种方法。单击【操作】工具【操作】工具栏上的【上的【合并】工具按合并】工具按钮，展开【接合修复】工具，展开【接合修复】工具栏，如，如图所示，所示，该工具工具栏包含【接合】、【修复】、【曲包含【接合】、【修复】、【曲线光光顺】、【取】、【取消修剪】和【拆解】消修剪】和【拆解】5个工具。个工具。1创建接合曲面或曲建接合曲面或曲线2修复几何修复几何图形形3曲曲线光光顺4取消修剪取消修
21、剪5拆解拆解1-238.4.2 曲面的分割与修剪曲面的分割与修剪单击【操作】工具【操作】工具栏上的【分割】工具按上的【分割】工具按钮右下黑色三角按右下黑色三角按钮，展开【修剪】工具，展开【修剪】工具栏，如，如图所示，所示，该工具工具栏包含分割、包含分割、修剪修剪2个工具。个工具。1分割曲面分割曲面2修剪曲面修剪曲面1-248.4.3 提取曲面提取曲面单击【操作】工具【操作】工具栏上的【上的【边界】工具按界】工具按钮右下黑色三角，右下黑色三角，展开【提取】工具展开【提取】工具栏，如，如图所示，所示，该工具工具栏包含包含边界、提界、提取、多重提取取、多重提取3个工具。个工具。1提取曲面或曲提取曲面
22、或曲线边界界2提取几何元素提取几何元素3多重提取多重提取1-258.4.4 曲面倒角曲面倒角单击【简单圆角】工具按角】工具按钮右下黑色三角，展开【右下黑色三角，展开【圆角】工角】工具具栏，该工具工具栏包含包含简单圆角、倒角、倒圆角、可角、可变圆角、可角、可变弦弦长圆角、填充角、填充圆角曲面、面与面的角曲面、面与面的圆角和三切角和三切线内内圆角角5个工具。个工具。1创建建简单圆角曲面角曲面2创建建圆角曲面角曲面3创建可建可变半径半径圆角曲面角曲面4可可变弦弦长圆角角5创建填充建填充圆角曲面角曲面6创建面与面建面与面圆角曲面角曲面7创建三切建三切线内内圆角曲面角曲面1-268.4.5 曲面曲面转换
23、第第4章中章中详细讲解了解了实体零部件的体零部件的转换，读者已者已经对实体体转换有了有了很深的了解。曲面的很深的了解。曲面的转换与与实体零部件的体零部件的转换的操作方法相同，的操作方法相同，本小本小节主要主要讲解各工具解各工具对话框的内容，使用方法框的内容，使用方法请参照第参照第4章中章中相相应的工具操作方法。的工具操作方法。单击【操作】工具【操作】工具栏上的【平移】工具上的【平移】工具按按钮右下黑色三角，展开【交右下黑色三角，展开【交换】工具】工具栏，该工具工具栏包含平移、包含平移、旋旋转、对称、称、缩放、仿射和定位放、仿射和定位变换6个工具。个工具。1创建平移建平移对象象2旋旋转几何几何图
24、形形3创建建对称几何称几何图形形4创建建缩放几何放几何图形形5仿射（仿射（Affinity）6定位定位变换1-278.4.6 外延延伸外延延伸【外插延伸】工具，是向原始曲面或曲【外插延伸】工具，是向原始曲面或曲线添加一个附加曲面或曲添加一个附加曲面或曲线的工具。的工具。单击该工具按工具按钮，系，系统弹出外插延伸定出外插延伸定义对话框，框，该对话框的内容如下所述：框的内容如下所述：【边界】文本框用于定界】文本框用于定义附加曲面或曲附加曲面或曲线依附的依附的边线或点；或点；【外插延伸的】文本框用于定【外插延伸的】文本框用于定义延伸的曲面或曲延伸的曲面或曲线；【限制】【限制】选项组用于定用于定义附加
25、曲面或曲附加曲面或曲线的范的范围；【连续】下拉列表框用于】下拉列表框用于设置置连接接类型：切型：切线和曲率；和曲率；【端点】下拉列表框用于【端点】下拉列表框用于设置附加几何置附加几何图形与原几何形与原几何图形在形在连接接点点处的的连接方式：切接方式：切线和法和法线；【拓展模式】下拉列表框用于【拓展模式】下拉列表框用于设置置选择边界元素的界元素的扩展型式：无、展型式：无、点点连接和相切接和相切连接；接；【装配【装配结果】复果】复选框用于定框用于定义是否将外插延伸几何元素与原始几是否将外插延伸几何元素与原始几何元素装配到一起；何元素装配到一起；【内部【内部边缘】文本框用于确定外插延伸的】文本框用于
26、确定外插延伸的优先方向，可以先方向，可以选择一一条或多条条或多条边线进行相切外插延伸，行相切外插延伸，选择一条一条边线后，后，还可以可以选择一个一个顶点以便点以便给定外插延伸的方向。定外插延伸的方向。1-288.4.7 创建复制建复制对象象复制是复制是Catia提供的有一个功能提供的有一个功能强大的命令。在大的命令。在创成式外形成式外形设计模模块中，提供了点、中，提供了点、线、面、几何、面、几何图形等几何特征的形等几何特征的复制工具。下面复制工具。下面详细介介绍创成式外形成式外形设计中复制的各种工中复制的各种工具。具。1对象复制象复制2对象象阵列列3复制几何复制几何图形集形集4创建超建超级副本
27、副本5创建用建用户特征特征1-298.5 曲面展开曲面展开前面前面讲解了曲面的解了曲面的创建和建和编辑。有。有时在曲面很在曲面很难完成完成设计任任务，需要在展开曲面上，需要在展开曲面上进行行设计，才能完成，才能完成设计任任务，这就需要曲曲面就需要曲曲面进行展开操作。本小行展开操作。本小节主要介主要介绍曲面的展开，曲面的展开，Catia V5R18提供了展开（提供了展开（Unfold）、）、转移和展开移和展开（Develop）3个工具，下面个工具，下面详细介介绍各工具的使用方法。各工具的使用方法。1展开曲面（展开曲面（Unfold）2转移几何移几何图形形3展开（展开（Develop）1-308.
28、6 创建建BiW模板模板BiW模板是模板是针对曲面曲面设计中特殊曲面中特殊曲面设计提供的模板，减少提供的模板，减少设计工作量，提高工作效率。工作量，提高工作效率。该模板包含模板包含联接、拔模凹面、接、拔模凹面、孔、孔、对应轮缘和滴面和滴面5个工具。个工具。1创建曲面之建曲面之间联接曲面接曲面2创建拔模凹面建拔模凹面3创建孔特征建孔特征4创建建对应轮缘5创建滴面建滴面1-318.7 体体积【体【体积】工具】工具栏仅适用于适用于创成式曲面成式曲面优化化产品。体品。体积特征及特征及其相其相应的的图标在在3D几何几何图形中都形中都显示示为紫色。在几何紫色。在几何图形集和有序几何形集和有序几何图形集形集
29、环境中均可境中均可创建体建体积特征，并将其特征，并将其视为创建特征。各工具的使用方法与第建特征。各工具的使用方法与第4章中相章中相应的工具的工具使用方法相同，使用方法相同，这里不作里不作详细介介绍，只作，只作简单叙述叙述。1-328.8 OX酒瓶外形酒瓶外形设计通常外形通常外形设计是先是先创建外形框架，然后利用曲面工具生成外建外形框架，然后利用曲面工具生成外形曲面。下面形曲面。下面详细讲解解OX酒瓶的外形建模，如酒瓶的外形建模，如图所示，所示，了解了解创成式外形成式外形设计的方法和步的方法和步骤，进一步学一步学习多截面曲多截面曲面生成的方法与技巧。面生成的方法与技巧。1-338.8.1 创建建
30、OX酒瓶酒瓶线框框线框的框的设计是是创成式外形成式外形设计的关的关键，通，通过对OX酒瓶酒瓶线框框的的设计，使，使读者了解点、者了解点、线、面的生成与草、面的生成与草图模模块中相中相应点、点、线、面生成的不同。、面生成的不同。OX酒瓶酒瓶线框框设计的具体步的具体步骤如如下所述：下所述：1创建底截面建底截面2创建中截面建中截面3创建瓶口截面建瓶口截面4创建建轮廓廓边线1-348.8.2 创建建OX酒瓶外形曲面酒瓶外形曲面曲面的生成是曲面的生成是创成式外形成式外形设计最最难的步的步骤，有，有时需要需要进行行调整多次才能达到整多次才能达到预期目的。期目的。为力方便曲面的生成，在本例力方便曲面的生成，
31、在本例中，将使用一个提取命令将所需要的曲面中，将使用一个提取命令将所需要的曲面进行提取合并，行提取合并，生成一条曲生成一条曲线。具体操作步。具体操作步骤如下所述：如下所述：1提取元素提取元素2创建外形曲面建外形曲面1-358.9 小小结本章介本章介绍了常了常规曲面的曲面的设计思路和方法，包括思路和方法，包括线框的框的创建、建、曲面的曲面的创建、曲面的建、曲面的编辑以及曲面的操作。以及曲面的操作。实际曲面曲面设计中，常中，常规曲面曲面毕竟占多数，熟悉掌握并灵活运用竟占多数，熟悉掌握并灵活运用这些方法些方法是提高曲面是提高曲面设计效率的捷径。效率的捷径。对于非于非规则曲面，将在第曲面，将在第9章章“自由曲面造型自由曲面造型设计”中中详细介介绍。
