CAXA曲线曲面造型.doc

CAXA 实体设计 曲线曲面造型第5章 曲线曲面造型CAXA实体设计提供了丰富的曲面造型手段，构造曲面的关键是搭建线架构，在线架构的基础上选用各种曲面的生成方法，构造所需定义的曲面来描述零件的外表面。在CAXA实体设计中构造曲面的基础是线架构，搭建线架构的基础是3D曲线，而生成3D曲线的基础是建构3D空间点，所以在介绍曲线曲面之前，先介绍一下3D空间点。5.1 3D空间点在CAXA实体设计中3D空间点是造型中最小的单元，通常在造型时可将3D空间点作为参考来搭建线架，在造型设计中起到重要的作用。因此，下面将涉及到点的功能。5.1.1 生成点CAXA实体设计3D点是作为3D曲线下的一种几何单元，提供了以下几种生成点的方式。1读入点数据文件读入点数据文件。点数据文件是指按照一定格式输入点的文本文件。文件的格式为每行是X、Y、Z三个坐标值的*.txt文件，坐标值用逗号、TAB键或空格分隔。使用时选择左上角三维曲线下拉菜单中的“导入参考点”，在弹出的“导入参考点”对话框中输入点数据文件所在的路径，即可读入点数据文件并生成3D点。如图5-1所示。 图5-1 导入参考点2坐标点根据输入的3D坐标值约束点的精确位置。输入坐标值的格式为：“X坐标，Y坐标，Z坐标”如：30 40 50或30,40,50 坐标值之间用空格或逗号隔开不可加入其字符，坐标值不可省略。3任意点及相关点CAXA实体设计提供了在3D空间任意绘制点的方式，再加上其强大的智能捕捉及三维球变换的功能可绘制出通常3D软件所提供的：曲线上点、平面上点、曲面上点、圆心点、交点、中点、等分点等生成点的方式。5.1.2 编辑点一般设计中会出现很多反复设计的过程，当绘制完成的几何元素需要更改时，希望通过编辑的方式进行修改后重新生成。CAXA实体设计提供了三种编辑点的方式：1右键菜单编辑在曲线编辑状态下，选中点在右键编辑菜单中，可修改点的坐标值。如图5-2所示。图5-2 右键菜单编辑点坐标值2利用三维球编辑选3D中点,按“F10”或单击三维球按钮激活三维球，右击鼠标三维球中心点，在弹出的菜单上选择编辑位置，可修改点的坐标值。如图5-3所示。 图5-3三维球编辑点坐标值33D曲线属性表编辑CAXA实体设计的3D点属于3D曲线中的几何元素，可通过3D曲线属性表对其进行位置的编辑。如图5-4所示。图5-4通过3D曲线属性表编辑点位置5.1.3 变换点CAXA实体设计的3D点可利用三维球对其进行移动、复制、链接、线性阵列、矩形阵列、圆周阵列、沿3D曲线阵列(沿曲线拷贝/链接)等变换特征。由于在前面的章节中着重介绍过三维球，这里只介绍沿3D曲线阵列的功能。操作步骤：1、定义一个3D空间点2、定义一条要沿其阵列的3D曲线3、选中要阵列的3D点4、激活三维球（按“F10”）5、沿3D曲线右键拖动三维球中心点6、选择沿3D曲线Copy或链接7、在弹出的对话框中输入参数后确定。如图5-5所示。图5-5 沿3D曲线阵列点5.1.4 捕捉点前面提到CAXA实体设计的智能捕捉的功能非常强大，不仅提供了通常的捕捉点功能（如：曲线上点、平面上点、曲面上点、中心点、交点、中点等）。而且还提供了点捕捉选项工具，在几何元素比较复杂的情况下，智能捕捉不能很好的捕捉时，可使用捕捉工具强行对几何元素进行正确的捕捉。如图5-6所示。 图5-6 捕捉点5.2 3D曲线在CAXA实体设计中曲线的设计分为二大类：二维曲线和3D曲线。二维曲线的绘制在第3章中已经做了介绍。在上节中讲过“构造曲面的基础是线架构，搭建线架构的基础是3D曲线”，所以在介绍曲面之前，先介绍一下3D曲线。5.2.1 3D曲线设计工具在CAXA实体设计中可以通过二种途径来进入3D曲线的设计：1选择“3D曲线”工具条。在这个工具条上有5种生成3D曲线的方法供来选择：三维曲线、等参数线、曲面交线、投影线、公式曲线。如果在屏幕上看不到“3D曲线”工具条，那么在“显示”下拉菜单中选中选择“工具条”，在弹出的自定义对话框中把3D曲线复选框选中并单击“关闭”，“3D曲线”工具条即可出现。如图5-7所示。图5-7 “3D曲线”工具条2选择“生成”下拉菜单中的“曲线”，同样出现上述3D曲线的5个选项。如图5-8所示。图5-8 3D曲线相关工具对以上5种生成3D曲线及两种编辑3D曲线的方法，下面将分别予以介绍。5.2.2 生成3D曲线在CAXA实体设计中提供了多种生成3D曲线的方式：1绘制3D曲线在“3D曲线”工具条上，单击“三维曲线”按钮，屏幕出现如下选项，同时在屏幕的左上角出现三维曲线下拉菜单按钮。如图5-9所示。图5-9进入3D曲线菜单过程（1）插入样条曲线单击插入样条曲线按钮进入样条曲线输入状态。插入样条曲线有四种方法可以选择。方法：捕捉3D空间点绘制样条曲线利用3D空间点作为参考点，以捕捉参考点的方式生成样条曲线。3D空间点可以是绘制的3D点、实体和曲面上能捕捉到的点、曲线上的点等。方法：借助三维球绘制样条曲线利用三维球在三维空间可以灵活、方便并直观的连续绘制三维曲线，且提供了任意绘制及精确绘制的两种方式，成为实体设计独有的一种绘制样条曲线的方式。这里只做简单的介绍，后面将涉及到这种绘制的方式。方法：输入坐标点绘制样条曲线根据输入的三维坐标点自动生成一条光滑的曲线。输入坐标值的格式为：“X坐标，Y坐标，Z坐标”如：30 40 50 坐标值之间用空格隔开不可加入其字符，坐标值不可省略。方法：读入文本文件绘制样条曲线读入样条数据文件。样条数据文件是指身包含形成三维B样条的拟合点的文件。文件的格式为每行是X、Y、Z三个坐标值的文本文件，坐标值用逗号、TAB键或空格分隔。使用时选择左上角三维曲线下拉菜单中的“输入样条曲线”，在弹出的“输入3D样条曲线”对话框中输入样条数据文件所在的路径，即可读入样条数据文件并生成样条曲线。如图5-10所示。图5-10读入样条数据文件应用技巧：在绝对坐标系与局部坐标系之间切换图5-11在绝对坐标系与局部坐标系之间切换如图5-11所示，在这个按钮被按下状态为绝对坐标输入，抬起状态为局部坐标输入。一般情况下是以绝对坐标输入，但有时为了设计的方便，也会采用局部坐标系。局部坐标系是指哪一个坐标系呢？以下内容将会讲到在输入3D曲线时，系统总会提示输入一个定位点，这个点就是前面讲过的锚点，这一点也是局部坐标系的原点。这里要注意的是局部坐标系的坐标轴方向与绝对坐标系有所不同：X轴与绝对坐标系保持一致，Y轴与Z轴都与绝对坐标轴的相应轴相差180度，输入时得注意。（2）插入直线单击“三维曲线”工具条上的插入直线按钮输入空间直线的二个端点。这二个点可以输入精确的坐标值，可以拾取绘制的3D点、实体和其它曲线上的点。通常情况下，当绘制管道时，需要在将其导动曲线绘制出来，通过扫描的方式完成管道的绘制。为了灵活、方便、直观并精确地绘制管道的空间导动曲线，可以借助三维球在空间连续绘制。如图5-12所示。 图5-12 利用三维球绘制曲线应用技巧：1）当借助三维球在空间连续绘制3D曲线时，必须配合延伸曲线点按钮使用。该按钮在借助三维球绘制曲线的状态下能够被激活。例如：选择插入直线命令，激活三维球，这时按钮处于激活状态，当确认三维球所处的点是将要插入的点时，可通过双击按钮或双敲快捷键“P”的方式确认插入点，这样就可实现空间曲线的连续绘制。当绘制完成注意单击绿色圆点按钮确认完成。同样上面提到的样条曲线也可通过这样的方式来实现，并可应用于布线设计中。2）单击插入直线命令按住Shift键选择曲面上任意一点或曲面上线的交点，即可做出曲面上该点的法线。 图5-13 插入法线（3）插入圆弧单击“三维曲线”工具条上的插入圆弧按钮，进入插入圆弧状态。首先输入圆的二个端点，再输入圆弧上的任意一点来建立一个空间圆弧。圆弧半径的大小是由输入的这三点来确定的。这三个点可以输入精确的坐标值，可以拾取绘制的3D点、实体和其它曲线上的点。（4）插入连接单击“三维曲线”工具条上的插入圆弧按钮进入插入连接状态。在互不相连的二曲线间插入光滑的连接，这给互不相连的二曲线的光滑连接提供了一个很好的工具。插入光滑的连接功能根据二曲线自身的情况和相对位置的不同和给定的插入条件的不同会由若干段曲线组成。连接分为二种情况：平面连接和非平面连接。系统会根据二曲线情况的不同自动进行处理并弹出不同的对话框，由设计者进行选择。1）平面连接：二曲线均为在同一平面内的二条平面曲线。根据左下方提示区的提示拾取第一个顶点和第二个顶点，二点之间会自动连上一根直线并弹出“平面连接选项”对话框。如图5-14所示。生成连接：弹出对话框后的默认选项是生成连接。系统会自动给出生成连接的过渡半径范围。可以在系统给出的范围内自由输入，结果会在二曲线间插入二段圆弧和一段直线并光滑连接。如果使用最大过渡半径，那么选中“使用最大半径”复选框。生成过渡：二曲线在保证各自完整性的情况下进行过渡。系统会自动给出过渡半径的范围，可以在半径范围内自由输入。如果给出过渡半径后曲线的长度不够，系统会自动给曲线加一段切线。如果使用最大过渡半径，那么选中“使用最大半径”复选框，一般情况下生成的结果是二曲线间插入了一段圆和一段直线并光滑连接。使用最大半径：如上所述，生成连接和生成过渡时如果使用最大半径，选中这一项。图5-14平面连接对话框2）非平面连接：无论二曲线是否是平面曲线，只要二曲线不在同一平面上系统会自动执行非平面连接。根据左下方提示区的提示拾取第一个顶点和第二个顶点，二点之间会自动连上一根折线并弹出“非平面连接选项”对话框。如图5-15所示。增加连接圆弧：系统默认为选中此项，并给出连接圆弧的半径值范围，可以在给定的范围内自由输入。如果使用系统给出的最大半径值，选中“使用最大半径”复选框，结果在二曲线间插入了一段光滑的连接曲线。如果半径值给0或者不选中此“增加连接圆弧”项，那么二曲线间将以折线连接。使用最大半径：如上所述，如使用系统给出的最大半径值，选中此项。图5-15非平面连接对话框（5）插入过渡单击“三维曲线”工具条上的插入圆弧按钮进入插入过渡状态。插入过渡时要求二曲线是具有公共端点的二条直线。选择二直线的公共端点拖动即可生成二直线的过渡。如要对过渡的半径值进行精确的控制，在退出“插入过渡”后，用鼠标选中过渡圆弧，当圆变为黄色后，右击鼠标。在右键菜单中选择编辑半径，在弹出的对话框中输入正确的值即可完成。注意：当两直线分别作为两个零件存在时，需要将两直线组合到一个零件下才进行过渡。目前版本只支持直线之间的过渡。（6）插入螺旋线单击“三维曲线”工具条上的插入螺旋线按钮，在设计环境中选择一点作为螺旋线的中心。在弹出对话框中设置螺旋线的参数并单击“确定”，即可生成螺旋线。拖动螺旋线的中心可以改变螺旋线的位置，拖动起始处的方向手柄可以改变螺旋线旋转方向。选择螺旋线并在中心点的手柄上右击鼠标，可以根据右键弹出菜单编辑螺旋线的方向。选中状态下在螺旋线上右击鼠标或双击左键，可以进入生成螺旋线的编辑对话框，在这里可以对已生成的螺旋线进行修改。图5-16生成三维螺旋线（7）插入延伸曲线点“三维曲线”工具条上的延伸曲线点按钮，是在借助三维球绘制曲线的状态下能够被激活使用。它能够配合三维球实现空间布线的功能。（详细见插入直线功能中的应用技巧）（8）插入偏移曲线“三维曲线”工具条上的偏置，是借助于实体和曲面的边界，当需要在实体和曲面的边界上绘制偏置一定距离的轮廓时使用。当绘制时拾取实体的边界即可偏置出距离为5的轮廓线，单击绿色圆点按钮即可完成偏置轮廓的绘制。图5-17 生成偏移曲线（9）插入光滑连接曲线“三维曲线”工具条上的“光滑连接曲线”在通常的三维CAD软件中叫“曲线光滑搭接”，当断开的两段空间曲线需要光滑搭接时，可双击需要搭接的曲线进入曲线编辑状态下，单击“光滑连接曲线”按钮 ，利用样条曲线可自动连接成光滑搭接的曲线。单击绿色圆点按钮即可完成。该功能也可以用于曲线的切失延伸和直线的延长中。应用技巧：当断开的两段空间曲线是分别的两个零件时，在搭接时最好先把其生成到同一零件下，这样可以实现自动的光滑搭接曲线。例如：下图5-18所示为鼠标的两段轮廓线架的光滑搭接过程。图5-18自动生成光滑搭接曲线注意：当进行自动光滑搭接时，当系统默认的切失张力很大时，可单击搭接曲线，拖拉曲线张力手柄，可将曲线调整到合适的位置。这个调整的过程曲线始终是光滑连接的。如图5-19所示。 图5-19 调整曲线曲率2由曲面及实体边界生成3D曲线“由曲面及实体边界生成”3D曲线实际上就是“提取曲面和实体边界的功能”。当需要借用曲面及实体的边界来创建3D轮廓时，可以通过该功能来实现。为了提高设计的效率CAXA实体设计将该功能提供在右键菜单下，不需要滑动鼠标去单击按钮，操作直接面向对象。这种提取曲面及实体边界来创建3D轮廓来搭建线架的方式是CAXA实体设计的一大特色。提取曲面和实体的边界线能够提取一条、多条及整个边界。具体操作方式如下图所示：（1）当需要提取曲面的一条边界线时，先将选择工具条中的筛选方式选择为“边”选中曲面边界右击鼠标生成3D曲线。如图5-20所示。（2）当需要提取曲面上的多个边界时，可利用同样的方式，同时选中多条曲面边界线（3）右击鼠标生成3D曲线。同时选中多条曲面边界的方式：先选中一条曲面边界线按住Shift健拾取其余曲面边界。如图5-20所示。图5-20 由实体边界生成3D曲线（4）当需要提取曲面整个边界时，先将选择工具条中的筛选方式选择为“面”选中整张曲面选中右击鼠标在弹出的菜单中选择生成3D曲线。（5）实体设计的图素库中提供了丰富的特征类型，可采用拖放的形式进行灵活、反复地进行存储及调用，这就是知识重用的一种设计方式。当需要在空间建立一些3D轮廓的类型时（六边形、椭圆等），可从图素库中将这样的特征类型拖出来，利用提取实体边界线的功能即可实现。这个建构3D轮廓类型的方式正是实体设计的一大特色。图5-21 由曲面整个边界生成曲线3生成拟和曲线在3D曲线工具条上提供了曲线拟合的功能，如下图5-22所示：图5-22 3D曲线工具条操作方法：选择曲线拟合功能进入曲线组合操作工具条该功能可将多个首尾相接的空间曲线以及模型边界线拟和为一条曲线。以便后续操作中进行选取及目录树的查询并提供两种组合的方式：（1）当多个首尾相接的曲线是光滑连接时，使用拟合曲线功能的结果是不改变曲线的状态，只是把多个曲线拟和为一条曲线。如图5-24所示。图5-23 沿曲线阵列（2）由于是多段的光滑连接曲线，阵列前需将其拟和为一条曲线。阵列结果如图5-25所示。图5-24 光滑连接的情况下拟和结果不改变曲线形状图5-25 阵列结果（3）当多段首尾相接的曲线不是光滑连接时，使用拟合曲线功能的结果将改变曲线的形状，将多段曲线拟和为一条曲线并保证光滑连续。当做导动曲面和扫描特征时，由于导动曲线必须是光滑连接的。假设曲线在设计过程中没能光滑连接，在曲线很多不好处理的情况下，可采用该功能将曲线处理光顺，这也是曲线光顺的一种处理方式。如下图5-26所示：图5-26不光滑连接的情况下拟和结果不会改变曲线形状4生成等参数线在3D曲线工具条上提供了等参数线的功能，如图5-27所示：曲面都是以U、V二个方向的参数的形式建立的，对于U、V每一个确定的参数都有一条曲面上的确定的曲线与之对应。生成曲面等参数线的方式有过点和指定参数二种。在生成指定参数值的等参数线时，给定参数值后只需选取曲面即可。在生成曲面上给定点的等参数线时，先选取曲面再输入点即可。单击“3D曲线”工具条上的等参数线按钮，出现如下等参数线工具条。下图所示状态为输入点状态。在这种状态下可以输入曲面上的坐标点也可以直接拾取曲面上的点。操作时注意左下方提示区的提示，先拾取曲面，再拾取曲面上一点。作出的曲线是U和还是V向看曲面角点处的红色箭头，可以通过改变UV方向按钮来切换方向。完成操作按工具条上在大绿点的按钮，等参数线即可生成。如需要输入曲面参数值，可直接在输入框中输入比例参数值。曲面的参数值是以百分数的形式来输入，输入时百分号可以省略。图5-27 生成等参数线5生成曲面交线二曲面相交，求线出相交部分的交线。单击曲面交线按钮出现曲面交线工具条。在工具条的精度选项中输入需要的精度值。根据左下部提示区的提示，分别两曲面或实体的表面，完成按钮即由灰变为大绿色圆点按钮。单击它即可完成二曲面求交线的工作。图5-28生成曲面交线6生成投影线一条或多条空间曲线按给定的方向向曲面投影，投影的结果就是曲面的投影线。单击“3D曲线”工具条“投影线”按钮，出现如下工具条。根据屏幕左下方提示区的提示，拾取一张曲面，被拾取的曲面以边界加亮的方式显示。接下来系统提示拾取一条直线来确定曲线向曲面投影的方向（直线可以是实体的棱边或曲线的边界）。拾取完直线后，在直线的端点上会自动显示红色的箭头，如果方向不正确“切换方向”按钮来改变投影的方向。完成后拾取要投影的曲线。如果要投影的曲线是多条光滑连接的曲线，那么按下“拾取光滑连接的边界”按钮，多条光滑连接的曲线将会被一次拾取到。拾取完成后，完成按钮即由灰变为大绿色圆点按钮。单击它即可生成空间曲线按规定的方向投向曲面的投影线。如果需要改变投影线的精度，在精度输入区输入需要的数值。图5-29生成投影线7生成公式曲线公式曲线是用数学表达式表示的曲线图形，也就是根据数学公式（参表达式）绘制出相应的曲线，公式的给出既可以是直角坐标形式的，也可以是极坐标形式的。公式曲线提供了一种更方便、更精确的作图手段，以适应某些精确的形状、轨迹线形的作图设计。只要交互输入数学公式，给定参数，系统便会自动绘制出该公式描述的曲线。操作步骤：（1）单击“3D曲线”中的公式曲线按钮，弹出公式曲线对话框，如图5-30所示：图5-30公式曲线对话框（2）在对话框中可首先选择是在直角坐标系下还是在极坐标系下输入公式。（3）选择角度的单位是角度还是弧度，可以根据公式的需要来选择。（4）填写需要给定的参数：变量名、曲线的精度、起始值、终止值（指变量的起终值，既给定变量的取值范围）。（5）在表达式的输入框中输入公式的参数表达式。然后可以单击“预显”按钮，在上部的预览框中可以预显公式曲线的图形。在输入公式时CAXA实体设计支持Windows系统提供的拷贝、粘贴功能，使输入已有文本文件中的公式更加简便。（6）对话框中还有保存、调入、删除三个按钮。保存一项是针对当前的公式而言，如果公式输入完成并且预显正确，那么可以单击“保存”按钮，根据提示输入公式名称单击确定供以后再次使用。调入和删除都是对已存在的公式曲线进行操作。调入公式时可以在设置窗中进行选择，选定公式后单击“调入”按钮，公式就会出现在表达式的输入框中。如果删除公式，那么在选中公式后单击“删除”即可。（7）输入完公式并且预显正确后，单击“确定”，按照系统的提示“输入一点定位曲线”。这时可以输入精确的坐标值，也可以拾取曲线或实体上的点。最后单击公式曲线工具条上绿色完成按钮。公式曲线的输入全部完成。公式曲线可用的数学函数：元素定义时函数的使用格式与C语言中的用法相同，所有函数的参数须用括号括起来，且参数本身也可以是表达式。有：“sin”，“cos”，“tan”，“asin”，“acos”，“atan”，“sinh”，“cosh”，“tanh”，“sqrt”，“fabs”，“ceil”，“floor”，“exp”，“log”，“log10”，“sign”共17个函数。三角函数sin、cos、tan的参数单位采用角度，如sin(30) = 0.5，cos(45) = 0.707。反三角函数asin、acos、atan的返回值单位为角度，如acos(0.5) = 60，atan(1) = 45。sinh、cosh、tanh为双曲函数。sqrt(x)表示x的平方根，如sqrt(36) = 6。fabs(x)表示x的绝对值，如fabs(-18) = 18。ceil(x)表示大于等于x的最小整数，如ceil(5.4) = 6。floor(x)表示小于等于x的最大整数，如floor(3.7) = 3。exp(x)表示e的x次方。log(x)表示lnx(自然对数)，log10(x)表示以10为底的对数。sign(x)在x大于0时返回x，在x小于等于0时返回0。如sign(2.6) = 2.6，sign(-3.5) = 0。幂用表示，如x5表示x的5次方。求余运算用%表示，如18%4 = 2，2为18除以4后的余数。在表达式中，乘号用“*”表示，除号用“/”表示；表达式中没有中括号和大括号，只能用小括号。如下表达式是合法的表达式：5*h*sin(30)-2*d2/sqrt(fabs(3*t2-x*u*cos(2*alpha)。5.2.3 3D曲线编辑1曲线分割可以使用其它三维曲线和几何图形（实体表面、曲面）打断三维曲线。这样可以延伸曲线或者利用输入的曲线，然后利用分割曲线等功能进行修改，分割曲线后可以删除不需要的曲线段。 操作方法：选择三维曲线进入编辑状态，在“三维曲线”工具条上单击“分割曲线”。选择要修剪的曲线，然后选择作为剪刀的曲线或几何图形，这样就可以将曲线分成几段。图5-31 分割三维曲线注意：CAXA实体设计2007提供两种分割曲线的方式。为了方便实体设计在曲线编辑状态下也提供了曲线分割的工具。下面将会讲到另外一种分割曲线的功能。2曲线裁剪/分割通过曲线裁剪/分割工具对空间3D线架进行修剪，如图5-32所示。该功能提供了三种裁剪/分割的方式：图5-32 曲线裁剪/分割工具（1）任意裁剪/分割可利用与被裁剪曲线相交的实体表面、曲面、曲线来进行曲线的修剪。此功能支持多条曲线同时进行修剪。如图5-33所示。图5-33任意裁剪/分割（2）点裁剪/分割可以通过在曲线上选取任意点进行裁剪/分割。（3）投影裁剪/分割可利用并不相交空间曲线将其以投影到基准平面的方式对曲线进行修剪。投影基准面可以是创建的坐标系的基准面和实体表平面。如图5-34所示。图5-34 投影裁剪/分割3曲线延伸在CAXA实体设计中并没有提供专门的曲线延伸的功能，但由于实体设计三维球功能的强大，这样的功能完全可以在三维球上体现出来。操作方式直接面对对象，操作灵活自如。当需要任意快捷的延伸曲线时，实体同样提供了前面提到的生成光滑连接曲线的功能 ，可配合该功能来满足客户多方面的需求。（1）任意快捷延伸的方式：双击将要延伸的曲线进入曲线编辑状态单击插入直线按钮，同时将光滑连接曲线按钮按下捕捉要延伸曲线的一端拖动鼠标实现曲线的任意快捷的延伸。（2）利用三维球延伸的方式：该方式可实现两种延伸的情况，一种是拖动三维球操作手柄可实现任意的延伸。这里重点介绍利用三维球精确延伸的情况：当做设计时会遇到将三维空间曲线在空间延长一定的距离，可以利用三维球来实现这一过程。操作方法：双击将要延伸的曲线进入曲线的编辑状态单击插入直线按钮按“F10”或单击按钮激活三维球将三维球移到将要延伸的曲线的一端将三维球的任意一个手柄平行于曲线通过双击按钮或双击快捷键“P”的方式确认延伸点右键拖动三维球的操作手柄放开右键，在弹出的编辑距离对话框中输入要延伸的距离应用并单击确认，实现曲线精确延伸。如图5-35所示。图5-35利用三维球实现曲线精确延伸4编辑样条曲线控制点编辑样条曲线：用鼠选中样条曲线，样条由黄色变为蓝色右击鼠标，在右键菜单中选编辑，或者双击样条曲线进入样条曲线编辑状态。这里可以对样条曲线的控制点和端点的切矢量的长度和方向进行编辑。（1）编辑样条曲线控制点的方法有以下三种：1）把鼠标移到样条曲线的控制点处（小圆点处），这时光标变为小手形状。用小手可以直接拖动型值点到需要的位置，或捕捉实体和曲线上的点。2）把鼠标移到样条曲线的控制点处（小圆点处），这时光标变为小手形状。右击鼠标，弹出右键菜单，单击编辑弹出编辑绝对点位置对话框，输入正确的值，单击确定，完成这一点的编辑。如图5-36所示。同样方法编辑样条曲线上的其它点。图5-36 编辑绝对点位置对话框3）在生成三维曲线后，可以使用三维球确定点的精确位置。使用三维球可以精确移动点，确定三维曲线控制点的位置。这样并不需要确定点在绝对坐标系中的位置。操作方式：单击曲线控制点，按“F10”激活三维球，操作三维球可精确控制曲线的位置和状态。其中提供了多种方式用来编辑位置及捕捉。如图5-37所示。 图5-37 使用三维球确定点的精确位置（2）编辑样条曲线端点切矢量用鼠标再次单击样条曲线，这里在样条的二端点处出现二个带红色箭头的适量。把鼠标移动到红色箭头处，右击鼠标，弹出右键菜单，其中提供了多种方式用来编辑曲线端点切矢张力和方向。如图5-38所示图5-38 编辑样条曲线端点切矢量5曲线属性表的编辑及查询能够利用曲线属性表对曲线进行位置及方向的编辑，并且能够通过曲线属性查询曲线的长度。曲线长度的查询在布线设计中是必须的功能。如图5-39、5-40所示。图5-39曲线位置编辑图5-40曲线长度查询及曲线方向变换6曲线的渲染能够通过工具选项中的颜色设置对3D曲线进行颜色的设定。但如果使多个曲线存在不同颜色时，CAXA实体设计还提供了一个对不同曲线进行渲染的方式，可利用Catalog对曲线进行拖放式渲染，这与零件渲染的方式是一样的。图5-41在渲染模式中将线框设定为“应用零件颜色”在渲染模式中将线框设定为“应用零件颜色”，如图5-41所示。设定完成后，便可用渲染零件的方式对曲线进行渲染。如图5-42所示。图5-42 对曲线进行渲染5.2.4 3D曲线变换曲线的变换在做曲面线架的时候经常会用到，CAXA实体设计提供了以下变换的功能。1曲线移动/旋转/拷贝/链接在前面的章节中已经对三维球进行了详细的介绍，这里只对利用三维球进行曲线移动/旋转/拷贝/链接进行简单的介绍。（1）曲线移动：利用三维球在3D空间可将已有曲线任意或精确的移动到需要的位置上。图5-43 曲线移动（2）曲线旋转：利用三维球在3D空间可将已有曲线任意或精确的旋转到需要的位置上。图5-44 曲线旋转（3）曲线拷贝：利用三维球在3D空间可将已有曲线任意或精确的拷贝到需要的位置上，并能够实现一次多份拷贝方式。图5-45曲线拷贝（4）曲线链接：利用三维球在3D空间可将已有曲线任意或精确的链接拷贝到需要的位置上，并能够实现一次多份链接拷贝方式。这与曲线拷贝的方式有些相似，唯一的区别在于曲线链接有零件之间的关联，当其中一个曲线零件进行修改时，其余曲线零件则相应更改。这种链接也可通过选中零件右击鼠标选择打断链接，体现了CAXA实体设计灵活的一面。图5-46曲线链接2曲线镜像利用三维球可将复杂的对称线架通过镜像功能来实现，并能够镜像移动/拷贝/链接。图5-47曲线镜像3曲线阵列CAXA实体设计三维球提供了四种阵列的方式：线性阵列、矩形阵列、圆周阵列、沿3D曲线阵列。可根据具体的情况选中不同的阵列方式。 图5-48 曲线阵列4曲线反向可以通过右键菜单和曲线属性中对曲线进行反向，这种反向对扫描特征和选取方向线时可以用到。 图5-49 曲线反向5曲线替换利用曲线替换的功能可将一曲线替换为另一曲线，这种替换的方式可利用到布线设计中。应用技巧：由于CAXA实体设计的扫描特征编辑后与原有曲线失去关联，这样曲线的长度无法查询。而提供的曲线替换功能将能够解决这一问题。图5-50曲线替换5.3 曲面前面介绍了搭建线架的基础后，下面将涉及到曲面的功能。根据曲面特征线的不同组合方式，可以组织不同的曲面生成方式。因此，在CAXA实体设计中提供了多种曲面生成、编辑及变换的功能，将在下面的章节中一一介绍。5.3.1 曲面工具条曲面工具条上各个按钮的名称如下图所示。如果在屏幕上看不到“曲面”工具条，那么在“工具”下拉菜单中选择“工具条”在弹出的对话框中选中“曲面”复选框，然后选择“关闭”，曲面工具条即可出现在界面上。在“曲面”工具条上共有八个按扭，其中前六个系统提供的生成曲面的六种方式：网格面、放样面、直纹面、旋转面、边界面和导动面。另外二种是对已有的曲面进行编辑操作：二曲面间作“曲面过渡”，对单张曲面进行“延伸曲面”。下面将分别对这八种曲面的生成方法予以介绍。图5-51曲面工具条5.3.2 曲面生成1网格面以网格曲线为骨架，蒙上自由曲面生成的曲面称之为网格曲面。网格曲线是由特征线组成横竖相交线。网格面的生成思路：首先构造曲面的特征网格线确定曲面的初始骨架形状。然后用自由曲面插值特征网格线生成曲面。由于一组截面线只能反应一个方向的变化趋势，还可以引入另一组截面线来限定另一个方向的变化，这形成一个网格骨架，控制住两方向（U和V两个方向）的变化趋势如图，使特征网格线基本上反映出设计者想要的曲面形状，在此基础上插值网格骨架生成的曲面必然将满足设计者的要求。图5-52网格骨架操作步骤：（1）首先使用草图或3D曲线功能绘制好U向和V向网格曲线，注意U向和V向曲线必须有交点。图5-53 网格曲线（2）单击“曲面”工具条上的“网格面”按钮，屏幕上会出现如图5-54网格面工具条。如果屏幕上已经存在一个曲面并且需要把将要做的网格面与这个面作为一个零件来使用，那么选择这个曲面同时把“增加智能图素”按钮按下，系统会把这二个曲面作为一个零件来处理。图5-54 网格面工具条拾取U向曲线：可以把二个方向的曲线中的任何一方作为U向曲线。拾取时要求依次拾取，并且拾取的位置要靠曲线的同一头。拾取V向曲线：U向曲线拾取完成后，按下此按钮开始拾取V向曲线。拾取的原则同上。拾取光滑边境的边界：如果网格面的截面是由若干条光滑连接的二个以上的曲线组成，按下此钮，将成为链拾取状态，多个光滑连接曲线将被同时拾取到。增加智能图素：当把二个曲面合为一个零件时选用此项。（3）依次拾取U向空间曲线。二个方向的曲线任何一方向都可以首先作为U向曲线来拾取。拾取时U向线数显示框中会自动显示U向线数。U向曲线拾取完成后，单击“拾取V向曲线”按钮继续下一步。（4）依次拾取V向空间曲线。拾取V向曲线时V向曲线显示框中会自动显示V向线数。完成操作后，单击完成绿色按钮。曲面生成如下图5-55：图5-55 生成网格面注意：拾取的每条U向曲线与所有V向曲线都必须有交点。拾取的曲线应当是光滑曲线。曲面的边界线可以是实体的棱边。特征网格线有以下要求：网格曲线组成网状四边形网格，规则四边网格与不规则四边网格均可。插值区域由四条边界曲线围成(图a、b)，不许有三边域、五边域和多边域(图c)。 (a)规则四边网格 (b)不规则四边网格 (c)不规则网格（5）CAXA实体设计支持双向封闭的网格面,是实体网格面功能的一大特点。 图5-56 双向封闭的网格面建议在曲面建构时将内核切换成ACIS。2放样面以一组互不相交、方向相同、形状相似的特征线(或截面线)为骨架进行形状控制，过这些曲线蒙面生成的曲面称之为放样曲面。操作步骤：（1）首先使用草图或3D曲线功能绘制好放样面的各个截面曲线。图5-57放样面的各个截面曲线（2）单“曲面”工具条上的“放样面”按钮，屏幕上会出现如下网格面工具条。如果屏幕上已经存在一个曲面并且需要把将要做的放样面与这个面作为一个零件来使用，那么选择这个曲面同时把“增加智能图素”按钮按下，系统会把这二个曲面作为一个零件来处理。封闭放样面：把形成环状的若干截面生成一个封闭的放样面。如不按下此钮，生成的放样面是不封闭的。下图5-58为用同样的四个截面，生成不封闭放样面和封闭放样面的情况。图5-58不封闭放样面和封闭放样面拾取光滑边境的边界：如果放样面的截面是由若干条光滑连接的二个以上的曲线组成，按下此钮，将成为链拾取状态，多个光滑连接曲线将被同时拾取到。增加智能图素：当把二个曲面合为一个零件时选用此项。图5-59 放样面工具条（3）依次拾取各截面曲线。注意每条曲线拾取的位置要靠曲线的同一头，否则不能生成正确的曲面。（4）拾取完成后，单击完成按钮，生成结果如下图5-60：图5-60 生成放样面应用技巧：当需要在两断开的曲面之间进行光滑曲面搭接时，可利用“放样面”功能来实现。 图5-61利用放样面进行光滑曲面搭接注意：拾取的一组特征曲线互不相交，方向一致，形状相似，否则生成结果将发生扭曲，形状不可预料。截面线需保证其光滑性。需按截面线摆放的方位顺序拾取曲线。拾取曲线时需保证截面线方向的一致性。截面曲线可以是实体的棱边。3直纹面直纹面是由一根直线两端点分别在两曲线上匀速运动而形成的轨迹曲面。直纹面生成有三种方式：曲线曲线、曲线点和曲线曲面。图5-62直纹面工具条操作方法：（1）单击“曲面”工具条上的“直纹面”按钮，屏幕上会出现如下直纹面工具条。如果屏幕上已经存在一个曲面并且需要把将要做的放样面与这个面作为一个零件来使用，那么选择这个曲面同时把“增加智能图素”按钮按下，系统会把这二个曲面作为一个零件来处理。拾取光滑边境的边界：如果放样面的截面是由若干条光滑连接的二个以上的曲线组成，按下此钮，将成为链拾取状态，多个光滑连接曲线将被同时拾取到。增加智能图素：当把二个曲面合为一个零件时选用此项。（2）根据直纹面的生成条件，可分为三种生成的方式：曲线曲线、曲线点和曲线曲面。曲线曲线：在两条自由曲线之间生成直纹面图5-63两条曲线生成直纹面分别拾取二曲线。拾取时注意要拾取在二曲线的对应点，否则生成的曲面会发生扭曲。完成拾取后单击完成按钮。曲线点：在一个点和一条曲线之间生成直纹面图5-64点和曲线之间生成直纹面拾取空间曲线拾取空间点。完成拾取后单击绿色的完成按钮。曲线曲面：在一条曲线和一个曲面之间生成直纹面。曲线沿着一个方向向曲面投影，同时曲线与这个方向垂直的平面内上能以一定的锥度扩张或收缩，生成另外一条曲线，在这两条曲线之间生成直纹面。该功能类似于通常软件“拉伸到面”的功能。 图5-65曲线和曲面之间生成直纹面拾取空间曲线选择投影方向可选择输入锥度拾取投影到的曲面。完成拾取后单击绿色的完成按钮。投影方向： 以一个定义好的直线作为投影方向锥度： 是指锥体母线与中心线的夹角4旋转面按给定的起始角度、终止角度将曲线绕一旋转轴旋转而生成的轨迹曲面。图5-66 生成旋转面（1）首先使用草图或3D曲线功能绘制出直线作为旋转轴，并作出形成旋转面的曲线。（2）在“曲面”工具条上单击“旋转面”按钮。屏幕上会出现如下旋转面工具条。如果屏幕上已经存在一个曲面并且需要把将要做的放样面与这个面作为一个零件来使用，那么选择这个曲面同时把“增加智能图素”按钮按下，系统会把这二个曲面作为一个零件来处理。图5-67旋转面工具条起始角：是指生成曲面的起始位置与母线和旋转轴构成平面的夹角。终止角：是指生成曲面的终止位置与母线和旋转轴构成平面的夹角。切换旋转方向：当给定旋转的起始角和终止角后，确定旋转的方向是顺时针还是逆时针。如不合要求，选择此按钮。拾取光滑边境的边界：如果旋转面的截面是由若干条光滑连接的二个以上的曲线组成，按下此钮，将成为链拾取状态，多个光滑连接曲线将被同时拾取到。增加智能图素：当把二个曲面合为一个零件时选用此项。（3）输入起始角和终止角角度值。（4）拾取空间直线为旋转轴，并选择方向。（5）拾取空间曲线为母线，拾取完毕单击绿色完成按钮即可生成旋转面。下图5-68为起始角为60度，终止角为270度的情况。图5-68 生成的旋转面注意：选择方向时的箭头方向与曲面旋转方向两者遵循右手螺旋法则。5边界面在由已知曲线围成的边界区域上生成曲面。边界的曲线数目为4所以也称为四边面。四条边界曲线要求首尾相接围成一个封闭的区域。（1）首先使用草图或3D曲线功能作出四条边界曲线。如图5-69所示。（2）在“曲面”工具条上单击“边界面”按钮。屏幕上会出现如下边界面工具条。如图5-70所示。如果屏幕上已经存在一个曲面并且需要把将要做的放样面与这个面作为一个零件来使用，那么选择这个曲面同时把“增加智能图素”按钮按下，系统会把这二个曲面作为一个零件来处理。 图5-69边界曲线 图5-70 边界面工具条拾取的曲线数：当拾取边界曲线的时候，自动显示拾取的曲线数目。增加智能图素：当把二个曲面合为一个零件时选用此项。（3）依次拾取四条边界曲线。拾取完成后单击绿色的完成按钮，生成边界面如下：图5-71 生成的边界面注意：拾取的四条曲线必须首尾相连成封闭环，才能作出四边面；并且拾取的曲线应当是光滑曲线。6拉伸面拉伸曲面功能可以利用草图曲线拉伸出曲面，并且能够控制拉伸的长度。为了方便在不同的情况下使用一些功能，实体设计将拉伸面的功能作为实体拉伸功能的选项提供给，并可以右击鼠标操作方式进入拉伸功能。这样直接面向对象的操作方式可以提高设计的效率。操作步骤：（1）首先使用草图功能作出将拉伸的轮廓曲线。如图5-72所示。（2）单击拉伸功能按钮，接着单击拉伸轮廓，在弹出的拉伸功能对话框中可通过选择曲面的形式生成拉伸曲面。（具体有关拉伸功能对话框见第4章内容） 图5-72 轮廓曲线 图5-73拉伸对话框为了提高设计的效率，实体设计提供了一个直接面向对象的操作方式生成拉伸面。操作方式：选中拉伸轮廓右击鼠标选择生成拉伸。如图5-74所示。图5-74生成拉伸注意：实体在完成拉伸面后。如果设计需要更改，可以双击拉伸面，利用拖拽手柄任意改变拉伸长度或在手柄处右击鼠标精确编辑拉伸长度。图5-75 可视化和精确化编辑拉伸长度7导动面让特征截面线沿着特征轨迹线的某一方向扫动生成曲面。导动面生成方式有：平行导动、固接导动、导动线&边界线、双导动线。生成导动曲面的基本思想：选取截面曲线或轮廓线沿着另外一条轨迹线扫动生成曲面。为了满足不同形状的要求，可以在扫动过程中，对截面线和轨迹线施加不同的几何约束，让截面线和轨迹线之间保持不同的位置关系，就可以生成形状变化多样的导动曲面。如截面线沿轨迹线运动过程中，可以让截面线绕自身旋转，也可以绕轨迹线扭转，还可以进行变形处理，这样就产生各种方式的导动曲面。单击“曲面”工具条上的“导动面”按钮，屏幕上会出现如下导动面工具条。如果屏幕上已经存在一个曲面并且需要把将要做的导动面与这个面作为一个零件来使用，那么选择这个曲面同时把“增加智能图素”按钮按下，系统会把这二个曲面作为一个零件来处理。 图5-76导动面工具条导动类型：共分为四种，它们是平行导动（Parallel），固接导动(Fixed)，导动线&边界线(Guide&Bound)和双导动线(Two guides)。曲线方向：在导动方式“导动线&边界线(Guide&Bound)”和 “双导动线(Two guides)”又分等高（Fixed）和变高（Variable）二种形式。截面线数：在导动方式“导动线&边界线(Guide&Bound)”和“双导动线(Two guides)”分等高（Fixed）和变高（Variable）二种形式，在每一种形式中又分为单截面线和双截面线二种。拾取光滑连接的边界：如果旋转面的截面是由若干条光滑连接的二个以上的曲线组成，按下此钮，将成为链拾取状态，多个光滑连接曲线将被同时拾取到。切换第一条导动线方向：当拾取第一导动线时会自动有一个方向指示，当方向不正确时选择此按钮。切换第二条导动线方向：当拾取第二导动线时会自动有一个方向指示，当方向不正确时选择此按钮。增加智能图素：当把二个曲面合为一个零件时选用此项。（1）平行导动平行导动是指截面线沿导动线趋势始终平行它自身地移动而扫成生成曲面，截面线在运动过程中没有任何旋转。1）选择“平行导动”方式。2）拾取导动线，并选择方向。3）拾取截面曲线。拾取完成后单击完成按钮即可生成平行导动面。 图5-77平行导动（2）固接导动固接导动是指在导动过程中，截面线和导动线保持固接关系，即让截面线平面与导动线的切矢方向保持相对角度不变，而且截面线在自身相对坐标架中的位置关系保持不变，截面线沿导动线变化的趋势导动生成曲面。固接导动有单截面线和双截面线两种，也就是说截面线可以是一条或两条，如图。1）选择“固接导动”方式。2）选择单截面线或者双截面线。3）拾取导动线，并选择导动方向。4）拾取截面线。如果是双截面线导动，应拾取两条截面线。5）生成导动面。 图5-78固接导动（3）导动线边界线截面线按以下规则沿一条导动线扫动生成曲面（这条导动线可以与截面线不相交，可作为一条参考导动线），规