创成式外形设计演示文档

第8章 创成式外形设计,创成式外形设计，也被称为常规曲面设计，是利用Catia进行三维曲面设计的主要模块之一，也是曲面设计的基础模块，可以使用线框和表面特征快速创建简单和复杂外形。该模块提供了大量的表面设计和表面创建工具，与其它模块配合使用，可以满足给予实体的混合造型功能。掌握本章内容后，其它曲面设计模块就很容易掌握。本书将在下两章讲解自由曲面设计和数字曲面设计两大曲面设计模块。,8.1 创成式外形设计模块介绍,创成式外形设计模块是曲面设计模块中最重要的设计模块之一，也是常见的曲面设计模式。操作者可以创建点、线和曲线，然后利用创建的点线通过曲面工具生成曲面。该模块提供了线框、曲面、操作、体积等9组工具栏。本章讲详细讲解创成式外形设计工具的使用方法。,8.1.1 进入创成式外形设计工作台,选择下拉菜单【开始】（Start）|【形状】（Shape）|【创成式外形设计】（Generative Shap Design）命令，在系统弹出的新建零部件对话框中键入所要创建零件的编号，单击【确定】按钮进入创成式外形设计平台，如图所示。,8.1.2 创成式外形设计工具栏介绍,在创成式外形设计模块中提供了9组外形设计工具栏，利用该工具栏可以完成各种形状的曲面设计。该模块中提供了线框、曲面以及对曲面进行修饰变换等功能的工具。,8.2 创建线框,【线框】工具栏是创成式外形设计平台的基础工具栏，通过该工具栏生成所设计曲面的线和点，然后利用曲面工具生成所要的曲面。下面通过简单实例和操作步骤地叙述，详细介绍每各工具的使用方法。,8.2.1 创建点,【线框】工具栏上的【点】工具按钮用于绘制点，单击【点】工具按钮右下的黑色三角，展开【点】工具栏，其中【点】工具使用方法与实体零件设计模块中的【点】工具使用方法完全相同，这里就不再累赘，下面介绍其它几个点工具。1点面复制2极值3极值点极坐标,8.2.2 创建直线,【线框】工具栏上的【直线-轴线】工具用于绘制直线、轴线和折线，单击【直线-轴线】工具按钮右下角黑色三角，展开【直线-轴线】工具栏，如图 所示，该工具栏包含直线、轴线和折线三种绘制线的工具，其中【直线】工具的使用方法与实体零件设计中的【线】工具完全相同，这里不再累赘。下面详细介绍轴线和折线的使用方法。1轴线2折线,8.2.3 投影（Projection）,【线框】工具栏上的【投影】工具是根据曲线投影或连接来创建曲线，单击【投影】工具右下黑色三角，展开【投影-混合】工具栏，如图所示，该工具栏包含投影、混合、反射线三个工具。1投影（Projection）2混合（Combine）3反射线（Reflect line）,8.2.4 相交,【相交】工具，是多个相交元素间创建新的相交元素，可以是曲线、曲面或实体。下面以创建两个曲面相交线为例，讲解【相交】工具的使用方法，具体操作步骤如下所示：（1）单击【线框】工具栏上的【相交】工具按钮，系统弹出相交定义对话框。第一元素和第二元素文本框：单击文本框，选择相交元素，都可以选择多个元素，选择的元素可以是线、面和实体，要求第一元素与第二元素不能相切；具有共同区域的曲线相交选项：用于设置曲线间相交且又重叠区域时的处理方法，曲线表示把重叠区创建为曲线，点表示在重叠区两端创建两个点；曲面部分相交：用于设置曲面与实体相交时的处理方法，轮廓表示把重叠区域创建为草图轮廓，平面表示把重叠区域创建为面；扩展相交的现行支持面：选择的相交元素没有实际相交时，延伸对象。（2）分别单击相交对话框中的第一元素和第二元素文本框，选择曲面一和曲面二；（3）其它选项为默认值，单击【确定】按钮，两曲面相交线创建完成。,8.2.5 偏移,单击【平行曲线】工具按钮黑色三角，展开【偏移】工具栏，如图所示，该工具栏用于偏移曲线操作，包含平行曲线（Parallel Curve）和三维曲线偏（3D Curve Offset）移两个工具。1平行曲线（Parallel Curve）23D曲线偏移（3D Curve Offset）,8.2.6 二次曲线,单击【线框】工具栏上的【圆】工具黑色三角，展开【圆圆锥】工具栏，如图所示，该工具栏包含圆、圆角、连接曲线和圆锥4个工具用来创建圆和二次曲线。下面介绍各工具的使用方法。1圆（Circle）2圆角（Corner）3连接曲线（Connect Curve）4二次曲线（Conic）,8.2.7 创建曲线,曲线工具栏是用来创建曲线的工具。单击【线框】工具栏上的【样条线】工具按钮黑色三角，展开曲线工具栏，该工具栏包含样条线、螺旋线、螺线、脊线和等参数曲线五个曲线创建工具。1创建样条线（Spline）2创建螺旋线（Helix）3创建螺线（Spiral）4创建脊线（Spine）5创建等参数曲线（Isoparametric Curve）,8.3 创建曲面,曲面设计是本章核心部分，Caita V5提供了许多曲面设计工具，本节主要介绍通过对轮廓线进行拉伸、旋转生成曲面以及曲面的操作与编辑。,8.3.1 创建拉伸曲面,单击【拉伸】工具右下黑色三角展开【拉伸旋转】工具栏，如图所示，该工具栏包含【拉伸】、【旋转】、【球面】和【圆柱面】4个工具。1创建拉伸面2创建旋转曲面3创建球面4创建圆柱面,8.3.2 创建偏移曲面,偏移曲面是根据现有曲面进行偏移一定距离生成的曲面。单击【曲面】工具栏上的【偏移】工具右下黑色三角，展开【偏移】工具栏，如图所示，该工具栏包含【偏移】、【可变偏移】和【粗略偏移】3个工具。1创建偏移曲面2创建可变偏移曲面3创建粗略偏移曲面,8.3.3 创建扫掠曲面,利用轮廓线和导线两个基本要素，并附加其它限制条件，通过扫描生成各种曲面。使用扫描法生成曲面具有较强的灵活性和适应性，因此该方法是很重要的一种曲面设计方法。单击【曲面】工具栏上的【扫掠】工具右下黑色三角，展开【扫掠】工具栏，该工具栏包含【扫掠】和【适应性扫掠】2个工具。1创建扫描曲面2创建使用性扫掠曲面,8.3.4 创建填充曲面,【填充】工具，是若干条边界线段之间创建填充曲面的工具。下面以如图所示图形创建填充曲面为例，讲解【填充】工具的使用方法，具体操作步骤如下所示：（1）使用草图和【样条线】工具创建如图所示图形；（2）单击【曲面】工具栏上的【填充】工具按钮，系统弹出填充曲面定义对话框；（3）选择刚才创建的曲线；（4）其它选项为默认值，单击【确定】按钮，填充曲面创建完成。,8.3.5 创建多截面扫掠曲面,【多截面曲面】工具，是通过几个已知的截面曲线扫描曲面的工具。下面以如图所示图形创建多截面扫描曲面为例，讲解【多截面曲面】工具的使用方法，具体操作步骤如下所示：（1）使用【圆】工具创建如图所示图形；（2）单击【曲面】工具栏上的【多截面曲面】工具按钮，系统弹出多截面曲面定义对话框（该对话框的内容和4.2.9小节中多界面实体定义对话框的内容相同）；（3）选择刚才创建的圆弧；（4）其它选项为默认值，单击【确定】按钮，完成多截面曲面的创建。,8.3.6 创建桥接曲面,【桥接曲面】工具，是在两个线框元素之间扫描生成曲面的工具。单击该工具按钮，系统弹出桥接曲面定义对话框，该对话框的内容如下所述：【第一曲线】文本框定义第一条桥接曲线，可以封闭也可以开放；【第一支持面】文本框定义第一条曲线所在的平面；【第二曲线】文本框定义第二条桥接曲线，可以封闭也可以开放；【第二支持面】文本框定义第二条曲线所在的平面；【基本】选项卡用于设置连续点和修剪支持面【张度】选项卡用于设置桥接曲面与两个支持面的张度；【闭合点】选项卡用于设置两条曲线闭合的点；【耦合/脊线】选项卡用于定义桥接曲线的耦合曲线和脊线；【光顺参数】选项组用于设置桥接曲面质量，包括角度修正和偏差。,8.3.7 创建高级曲面,高级曲面是对曲面进行变形生成新的曲面。本小节将通过实例来讲解高级曲面的使用方法。1创建突起曲面2使用包裹曲线变形曲面3使用包裹曲面变形曲面4改变曲面形状,8.4 编辑曲面,前面讲解了创成式外形设计方法。但一个做好的曲面不是孤立的，往往会与其几何元素发生关系，而且曲面本身也需要不断地修改以满足下一步造型的需要，这就需要对曲面进行编辑。本节将介绍几种常见的曲面编辑方法：合并、拆分、剪切、复制以及倒角等。,8.4.1 合并曲面,在建模过程中，常常把一个复杂的曲面划分成几个相对简单的曲面，然后再利用“合并”功能把它们连起来，这是曲面编辑中经常用到的一种方法。单击【操作】工具栏上的【合并】工具按钮，展开【接合修复】工具栏，如图所示，该工具栏包含【接合】、【修复】、【曲线光顺】、【取消修剪】和【拆解】5个工具。1创建接合曲面或曲线2修复几何图形3曲线光顺4取消修剪5拆解,8.4.2 曲面的分割与修剪,单击【操作】工具栏上的【分割】工具按钮右下黑色三角按钮，展开【修剪】工具栏，如图所示，该工具栏包含分割、修剪2个工具。1分割曲面2修剪曲面,8.4.3 提取曲面,单击【操作】工具栏上的【边界】工具按钮右下黑色三角，展开【提取】工具栏，如图所示，该工具栏包含边界、提取、多重提取3个工具。1提取曲面或曲线边界2提取几何元素3多重提取,8.4.4 曲面倒角,单击【简单圆角】工具按钮右下黑色三角，展开【圆角】工具栏，该工具栏包含简单圆角、倒圆角、可变圆角、可变弦长圆角、填充圆角曲面、面与面的圆角和三切线内圆角5个工具。1创建简单圆角曲面2创建圆角曲面3创建可变半径圆角曲面4可变弦长圆角5创建填充圆角曲面6创建面与面圆角曲面7创建三切线内圆角曲面,8.4.5 曲面转换,第4章中详细讲解了实体零部件的转换，读者已经对实体转换有了很深的了解。曲面的转换与实体零部件的转换的操作方法相同，本小节主要讲解各工具对话框的内容，使用方法请参照第4章中相应的工具操作方法。单击【操作】工具栏上的【平移】工具按钮右下黑色三角，展开【交换】工具栏，该工具栏包含平移、旋转、对称、缩放、仿射和定位变换6个工具。1创建平移对象2旋转几何图形3创建对称几何图形4创建缩放几何图形5仿射（Affinity）6定位变换,8.4.6 外延延伸,【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线的工具。单击该工具按钮，系统弹出外插延伸定义对话框，该对话框的内容如下所述：【边界】文本框用于定义附加曲面或曲线依附的边线或点；【外插延伸的】文本框用于定义延伸的曲面或曲线；【限制】选项组用于定义附加曲面或曲线的范围；【连续】下拉列表框用于设置连接类型：切线和曲率；【端点】下拉列表框用于设置附加几何图形与原几何图形在连接点处的连接方式：切线和法线；【拓展模式】下拉列表框用于设置选择边界元素的扩展型式：无、点连接和相切连接；【装配结果】复选框用于定义是否将外插延伸几何元素与原始几何元素装配到一起；【内部边缘】文本框用于确定外插延伸的优先方向，可以选择一条或多条边线进行相切外插延伸，选择一条边线后，还可以选择一个顶点以便给定外插延伸的方向。,8.4.7 创建复制对象,复制是Catia提供的有一个功能强大的命令。在创成式外形设计模块中，提供了点、线、面、几何图形等几何特征的复制工具。下面详细介绍创成式外形设计中复制的各种工具。1对象复制2对象阵列3复制几何图形集4创建超级副本5创建用户特征,8.5 曲面展开,前面讲解了曲面的创建和编辑。有时在曲面很难完成设计任务，需要在展开曲面上进行设计，才能完成设计任务，这就需要曲曲面进行展开操作。本小节主要介绍曲面的展开，Catia V5R18提供了展开（Unfold）、转移和展开（Develop）3个工具，下面详细介绍各工具的使用方法。1展开曲面（Unfold）2转移几何图形3展开（Develop）,8.6 创建BiW模板,BiW模板是针对曲面设计中特殊曲面设计提供的模板，减少设计工作量，提高工作效率。该模板包含联接、拔模凹面、孔、对应轮缘和滴面5个工具。1创建曲面之间联接曲面2创建拔模凹面3创建孔特征4创建对应轮缘5创建滴面,8.7 体积,【体积】工具栏仅适用于创成式曲面优化产品。体积特征及其相应的图标在3D几何图形中都显示为紫色。在几何图形集和有序几何图形集环境中均可创建体积特征，并将其视为创建特征。各工具的使用方法与第4章中相应的工具使用方法相同，这里不作详细介绍，只作简单叙述。,8.8 OX酒瓶外形设计,通常外形设计是先创建外形框架，然后利用曲面工具生成外形曲面。下面详细讲解OX酒瓶的外形建模，如图所示，了解创成式外形设计的方法和步骤，进一步学习多截面曲面生成的方法与技巧。,8.8.1 创建OX酒瓶线框,线框的设计是创成式外形设计的关键，通过对OX酒瓶线框的设计，使读者了解点、线、面的生成与草图模块中相应点、线、面生成的不同。OX酒瓶线框设计的具体步骤如下所述：1