第7章曲面设计,7.1 概述 7.2 生成线框元素的工具 7.3生成曲面 7.4 曲面编辑和修改 7.5 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 7.7 曲面设计实例 习题,7.1 概述 CATIA机械设计配置MD2中包括线框和曲面模块WFS (Wireframe and Surface)，混合设计配置HD2 (Hybrid Design)中除包括WFS模块外，还包括创成式外形设计模块GSD（Generative Shape Design）。两个模块均提供了完备的曲线和曲面生成、修改和分析工具。与WFS模块相比，GSD增加了曲面倒圆角以及曲面拔模角、曲率分析工具，并且在某些功能上有所加强。,择择菜单【Start】【Shape】【General Shape Design】，进入外形设计模块；或者择择菜单【Start】【Mechanical DesignShape】【Wireframe and Surface】，进入线框和曲面模块；也可以从图7-1所示Workbench中选择Wireframe and Surface或 General Shape Design图标， 进入线框和曲面或外形设计 模块。两模块产生的文件后 缀是“.CATPart”。 图7-1,7.2 生成线框元素的工具 图7-2所示为生成线框元素工具的【Wireframe】及其下级工具栏。 图7-2【Wireframe】及其下级工具栏,7.2.1 生成点 该图标的功能是生成点。可以通过输入点的坐标、在曲线、平面或曲面上取点、获取圆心点、与曲线相切的点以及两点之间据距比例系数等方式生成点。 单击该图标，弹出如图7-3所 示定义点的对话框。通过Point type 下拉列表可以选择生成点的方法。 图7-3生成点的对话框,1. 通过坐标确定点 选择图7-3所示对话框Point type域的Coordinates项，对话框改变为图7-4的形式。分别在对话框的X、Y、Z域输入相对于参考点（Reference Point）的X、Y、Z坐标值，单击OK按钮，即可得到该点。 参考点可以是坐标原点 或已有对象的点，默认的参 考点是坐标原点。 图7-4 通过坐标确定点的对话,2. 在曲线上取点 选择图7-3所示对话框Point type域的On curve项，对话框改变为图7-5的形式。 该对话框各项的含义如下： 图7-5在曲线上取点的对话框,（1）Curve： 单击该域，选择曲线。 （2）Distance on curve：若该按钮为开，根据距离确定点。 （3）Ratio of curve length 若该按钮为开，根据长度比例系数确定点。 （4）Length /Ratio：若根据距离方式取点，该项为长度，若据距长度比例系数取点，该项为系数。 （5）Geodesic：若该按钮为开，距离为曲线距离（弧长）。 （6）Euclidean：若该按钮为开，距离为直线距离。 （7）Nearest extremity：单击该按钮，距离参考点最近的那个端点为生成的点。 （8）Middle point：单击该按钮，曲线的中点为生成的点。 （9）Reference Point：单击该域，输入距离的参考点，默认的参考点是曲线的端点。 （10）Reverse Direction：单击该按钮，另一个端点为参考点 （11）Repeat object after OK：若该按钮为开，可以在此命令结束后多次重复生成点的命令。重复的次数在弹出的对话框中输入，参数作相应调整。 例如在Length域输入30，单击Apply按钮，结果见图7-5。,3在平面上取点 选择图7-3所示对话框Point type域的On plane项，对话框改变为图7-6的形式。 分别在对话框的Plane、H、V、Reference Point域输入平面、H、V坐标值 以及参考点，单击OK 按钮，即可得到该点， 也可以直接用鼠标在 平面上取点。参考点 可以是平面上的任意 点，默认的参考点是 坐标原点。 图7-6 在平面上取点的对话框,4 . 在曲面上取点 选择图7-3所示对话框Point type域的On surface项，对话框改变为图7-7的形式。 图7-7在曲面上曲点的对话框 分别在对话框的Surface、Direction、Distance、Reference Point域输入曲面、方向、距离值以及参考点，单击OK按钮，即可得到该点，也可以直接用鼠标在曲面上取点。参考点可以是曲面上的任意点，默认的参考点是曲面中心。,5. 生成圆心点 选择图7-3所示对话框Point type域的Circle center项，对话框改变为图7-8的形式。在对话框的Circle域输入圆或圆弧，单击OK按钮，即可得到该园或圆弧的圆心点。 图7-8 生成点对话框-Circle center选项,6生成给定切线方向的曲线上的切点 选择图7-3所示对话框Point type域的Tangent on curve项，对话框改变为图7-9的形式。在对话框的Circle、Direction域输入曲线和方向，单击OK按钮，即可得到给定切线方向的该曲线上的切点。 图7-9 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（连线）之间的一个点 选择图7-3所示对话框Point type域的Between项，对话框改变为图7-10的形式。在对话框的Point1、Point 2、Ratio域分别输入两个点和一个系数值，单击OK按钮，即可得到两点之间据距比例系数确定一个点。 图7-10生成两点之间一个点的对话框,8. 生成极点 按照给定的方向，根据最大或最小距离规则在曲线、曲面或形体上搜寻出极大或极小元素（点、边或表面）。 单击该图标，弹出图7-11所示对话框。对话框各项的含义如下： （1）Element域：输入曲线、曲面或形体，输入元素的种类不同，需要输入方向的数量就可能不同。 （2）Direction：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。 （4）Min：单击控制钮，选择了在前面输入方向上最下的点或元素。 （5）Direction2和 Direction3：曲面或形体在一个方向的极值可能是一条线，此时需要再输入一个或两个方向才能求出极值点。,例如，Element域选择了一条曲线，Direction域选择了zx平面，即y轴方向，单击Max控制按钮，则在曲线上产生沿着y轴方向极大值点，如图7-11所示。 图7-11生成曲线在某方向的极大值点,又如图7-12所示，Element域选择了一个曲面，Direction域选择了zx平面，即y轴方向（竖直向上），单击Max控制按钮，则搜寻到曲面的上表面为y方向的极大值面，此时再在Direction 2域和Direction 3域选择了另外两个方向，单击Max控制按钮，则搜寻到如图7-12所示的顶点为极值点。 图7-12生成曲面在给定方向的极值点,9. 生成极坐标下的极点 在平面轮廓曲线上搜寻出相对于参考点和轴线的半径，角度极大或极小值点。单击该图标，弹出图7-13所示对话框。对话框各项的含义如下： （1）Type域：选择搜寻 的种类，可以是以下四种类型之一： Min Radius：与参考原点距离最 近的点。 Max Radius：与参考原点距离最 远的点。 Min Angle：与参考方向角度最小 的点。 Max Angle：与参考方向角度最 大的点。 图7-13 生成曲线极值点的对话框,上述四种情况参考图7-14所示。 （2）Contour：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。 （4）Origin：输入参考原点。 （5）Reference direction：输入参考方向。 （6）Analysis域：显示分析参数类型和结果。 图7-14生成曲线的极坐标极值点类型,7.2.2 生成直线 该功能是生成直线。可以通过输入直线的端点、起点和直线方向、与给定曲线的切线成一定角度、曲线的切线、曲面的法线以及角平分线等方式生成直线。 单击该图标，弹出如图7-15所示定义直线的对话框。通过Line type下拉列表可以选择生成直线的方法。 图7-15 生成直线对话框,1通过两个点生成直线 选择图7-15所示对话框Line type域的Point-Point项，对话框改变为图7-16的形式。分别在对话框的Point1、Point2、Support、Start、End域输入两点、一个支撑平面或曲面、两个外延距离值，单击OK按钮，即可得到一个线段。支撑面可以不选，默认的支撑面是经过起始点的平面。 图7-16通过两个点生成直线,对话框中各项的含义如下： （1）Point1：输入直线的起点。 （2）Point2：输入直线的终点。 （3）Support：输入支撑面（曲面或平面），生成的线是起始点连线在支撑面上的投影，如果支撑面是平面，投影为直线，如果支撑面是曲面，投影线可能是曲线。 （4）Start：输入起点的外延长值(从Point1点开始)。 （5）End：输入终点的外延长值(从Point2点开始)。 （6）Mirrored extent：单击此按钮，则Start输入域变成灰色，其值等于End 域值。 2通过一个点、方向以及起始界限生成直线 选择图7-15所示对话框Line type域的Point-Direction项，对话框改变为图7-17的形式。分别在对话框的Point、Direction、Support、Start、End域输入起始点、一个方向、一个支撑平面或曲面、两个外延距离值，单击OK按钮，即可得到一个线段。支撑面可以不选，默认的支撑面是经过起始点的平面。,对话框中各项的含义如下： （1）Point：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。 （3）Reverse Direction：单击此按钮，线段改变为相反的方向。 其余各项的含义同前。 图7-17 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 选择图7-15所示对话框Line type域的Angle/Normal to curve项，对话框改变为图7-18的形式。分别在对话框的Curve、Support、Point、Angle、Start、End域输入一条参考曲线、一个支撑平面或曲面、起始点、一个角度值、两个外延距离值，单击OK按钮即可。如果参考曲线在支撑面上，起始点在参考曲线上，则生成的直线是和参考曲线在起始点的切线成给定角度的直线，并且处于支撑面在起始点处的切平面上。 对话框中各项的含义如下： （1）Curve：输入一条曲线。 （2）Angle：输入一个角度值。 （3）Geometry on support：单击此按钮，则生成的是空间直线在支撑面上的投影。,（4）Normal to Curve：单击此按钮，则生成的线是曲线的法线，即Angle值为90度。 （5）Repeat object after OK：单击此按钮，则应用上面的输入参数（除角度Angle外）再生成多条直线，数目由弹出的对话框输入，Angle值分别等于第一个输入角度值乘以倍数。 其余各项的含