第8章创成式外形设计

1、1-1第第8章章 创成式外形设计创成式外形设计创成式外形设计，也被称为常规曲面设计，是利用创成式外形设计，也被称为常规曲面设计，是利用Catia进进行三维曲面设计的主要模块之一，也是曲面设计的基础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。掌握本章内容后，其它

2、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。曲面设计模块。1-28.1 创成式外形设计模块介绍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。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、体积等该模块提供了线框、曲面、操作、体积等9组工具栏。本组工具栏。

3、本章讲详细讲解创成式外形设计工具的使用方法。章讲详细讲解创成式外形设计工具的使用方法。1-38.1.1 进入创成式外形设计工作台进入创成式外形设计工作台选择下拉菜单选择下拉菜单【开始开始】（Start）|【形状形状】（Shape）|【创创成式外形设计成式外形设计】（Generative Shap Design）命令，在）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，单击号，单击【确定确定】按钮进入创成式外形设计平台，如图按钮进入创成式外形设计平台，如图所示。所示。1-48.1.2 创成式外形设计工具栏介绍创成式外形设计工具栏介绍在创

4、成式外形设计模块中提供了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。了线框、曲面以及对曲面进行修饰变换等功能的工具。1-58.2 创建线框创建线框【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生成所要的曲面。下面通过简单实例和操

5、作步骤地叙述，详细介绍每各工具的使用方法。，详细介绍每各工具的使用方法。1-68.2.1 创建点创建点【线框线框】工具栏上的工具栏上的【点点】工具按钮用于绘制点，单击工具按钮用于绘制点，单击【点点】工具按钮右下的黑色三角，展开工具按钮右下的黑色三角，展开【点点】工具栏，其中工具栏，其中【点点】工具使用方法与实体零件设计模块中的工具使用方法与实体零件设计模块中的【点点】工工具使用方法完全相同，这里就不再累赘，下面介绍其它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。几个点工具。1点面复制点面复制2极值极值3极值点极坐标极值点极坐标1-78.2.2 创建直线创建直线【线框线框】工具栏

6、上的工具栏上的【直线直线-轴线轴线】工具用于绘制直线、轴工具用于绘制直线、轴线和折线，单击线和折线，单击【直线直线-轴线轴线】工具按钮右下角黑色三角工具按钮右下角黑色三角，展开，展开【直线直线-轴线轴线】工具栏，如图工具栏，如图 所示，该工具栏包含所示，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、轴线和折线三种绘制线的工具，其中【直线直线】工工具的使用方法与实体零件设计中的具的使用方法与实体零件设计中的【线线】工具完全相同工具完全相同，这里不再累赘。下面详细介绍轴线和折线的使用方法，这里不再累赘。下面详细介绍轴线和折线的使用方法。1轴线轴线2折线折线1-88.2.3 投影（投影（P

7、rojection）【线框线框】工具栏上的工具栏上的【投影投影】工具是根据曲线投影或连接来工具是根据曲线投影或连接来创建曲线，单击创建曲线，单击【投影投影】工具右下黑色三角，展开工具右下黑色三角，展开【投投影影-混合混合】工具栏，如图所示，该工具栏包含投影、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。、反射线三个工具。1投影（投影（Projection）2混合（混合（Combine）3反射线（反射线（Reflect line）1-98.2.4 相交相交【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、曲面或实体工具，是多个相交元素间创建新的相交元素，可以是曲线、

8、曲面或实体。下面以创建两个曲面相交线为例，讲解下面以创建两个曲面相交线为例，讲解【相交相交】工具的使用方法，具体操作步骤工具的使用方法，具体操作步骤如下所示：如下所示：（1）单击）单击【线框线框】工具栏上的工具栏上的【相交相交】工具按钮，系统弹出相交定义对话框。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；，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

9、曲线间相交且又重叠区域时的处理方法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；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。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

10、第一元素和第二元素文本框，选择曲面一和曲面二）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）其它选项为默认值，单击【确定确定】按钮，两曲面相交线创建完成。按钮，两曲面相交线创建完成。1-108.2.5 偏移偏移单击单击【平行曲线平行曲线】工具按钮黑色三角，展开工具按钮黑色三角，展开【偏移偏移】工具栏工具栏，如图所示，该工具栏用于偏移曲线操作，包含平行曲，如图所示，该工具栏用于偏移曲线操作，包含平行曲线（线（Parallel Curve）和三维曲线偏（）和三维曲线偏（3D Curve Offset）移两个工具。）移两个工具。1平行曲线（平行曲线

11、（Parallel Curve）23D曲线偏移（曲线偏移（3D Curve Offset）1-118.2.6 二次曲线二次曲线单击单击【线框线框】工具栏上的工具栏上的【圆圆】工具黑色三角，展开工具黑色三角，展开【圆圆圆锥圆锥】工具栏，如图所示，该工具栏包含圆、圆角、连工具栏，如图所示，该工具栏包含圆、圆角、连接曲线和圆锥接曲线和圆锥4个工具用来创建圆和二次曲线。下面介绍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。各工具的使用方法。1圆（圆（Circle）2圆角（圆角（Corner）3连接曲线（连接曲线（Connect Curve）4二次曲线（二次曲线（Conic）1-128.2.7

12、创建曲线创建曲线曲线工具栏是用来创建曲线的工具。单击曲线工具栏是用来创建曲线的工具。单击【线框线框】工具栏上工具栏上的的【样条线样条线】工具按钮黑色三角，展开曲线工具栏，该工具按钮黑色三角，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。五个曲线创建工具。1创建样条线（创建样条线（Spline）2创建螺旋线（创建螺旋线（Helix）3创建螺线（创建螺线（Spiral）4创建脊线（创建脊线（Spine）5创建等参数曲线（创建等参数曲线（Isoparametric Curve）1-138.3 创建曲面创建曲面曲面设

13、计是本章核心部分，曲面设计是本章核心部分，Caita V5提供了许多曲面设计工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。面以及曲面的操作与编辑。1-148.3.1 创建拉伸曲面创建拉伸曲面单击单击【拉伸拉伸】工具右下黑色三角展开工具右下黑色三角展开【拉伸旋转拉伸旋转】工具栏工具栏，如图所示，该工具栏包含，如图所示，该工具栏包含【拉伸拉伸】、【旋转旋转】、【球球面面】和和【圆柱面圆柱面】4个工具。个工具。1创建拉伸面创建拉伸面2创建旋转曲面创建旋转曲面3创建球面创建球面4创建圆柱面创建圆柱面1-15

14、8.3.2 创建偏移曲面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。单击击【曲面曲面】工具栏上的工具栏上的【偏移偏移】工具右下黑色三角，展工具右下黑色三角，展开开【偏移偏移】工具栏，如图所示，该工具栏包含工具栏，如图所示，该工具栏包含【偏移偏移】、【可变偏移可变偏移】和和【粗略偏移粗略偏移】3个工具。个工具。1创建偏移曲面创建偏移曲面2创建可变偏移曲面创建可变偏移曲面3创建粗略偏移曲面创建粗略偏移曲面1-168.3.3 创建扫掠曲面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，通利用轮廓线和导线两个基本要素，

15、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。单击方法。单击【曲面曲面】工具栏上的工具栏上的【扫掠扫掠】工具右下黑色工具右下黑色三角，展开三角，展开【扫掠扫掠】工具栏，该工具栏包含工具栏，该工具栏包含【扫掠扫掠】和和【适应性扫掠适应性扫掠】2个工具。个工具。1创建扫描曲面创建扫描曲面2创建使用性扫掠曲面创建使用性扫掠曲面1-178.3.4 创建填充曲面创建填充曲面【填充填充】工具，是若干条边界线段之间创建填充曲面的工具工具

16、，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，讲解下面以如图所示图形创建填充曲面为例，讲解【填充填充】工具工具的使用方法，具体操作步骤如下所示：的使用方法，具体操作步骤如下所示：（1）使用草图和）使用草图和【样条线样条线】工具创建如图所示图形；工具创建如图所示图形；（2）单击）单击【曲面曲面】工具栏上的工具栏上的【填充填充】工具按钮，系统弹工具按钮，系统弹出填充曲面定义对话框；出填充曲面定义对话框；（3）选择刚才创建的曲线；）选择刚才创建的曲线；（4）其它选项为默认值，单击）其它选项为默认值，单击【确定确定】按钮，填充曲面创按钮，填充曲面创建完成。建完成。1-1

17、88.3.5 创建多截面扫掠曲面创建多截面扫掠曲面【多截面曲面多截面曲面】工具，是通过几个已知的截面曲线扫描曲面工具，是通过几个已知的截面曲线扫描曲面的工具。的工具。下面以如图所示图形创建多截面扫描曲面为例，讲解下面以如图所示图形创建多截面扫描曲面为例，讲解【多截多截面曲面面曲面】工具的使用方法，具体操作步骤如下所示：工具的使用方法，具体操作步骤如下所示：（1）使用）使用【圆圆】工具创建如图所示图形；工具创建如图所示图形；（2）单击）单击【曲面曲面】工具栏上的工具栏上的【多截面曲面多截面曲面】工具按钮，工具按钮，系统弹出多截面曲面定义对话框（该对话框的内容和系统弹出多截面曲面定义对话框（该对话

18、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）；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；）选择刚才创建的圆弧；（4）其它选项为默认值，单击）其它选项为默认值，单击【确定确定】按钮，完成多截面按钮，完成多截面曲面的创建。曲面的创建。1-198.3.6 创建桥接曲面创建桥接曲面【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。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：的内容如下所述：【第一曲线第一曲线】文本框定义第一条桥接

19、曲线，可以封闭也可以开放文本框定义第一条桥接曲线，可以封闭也可以开放；【第一支持面第一支持面】文本框定义第一条曲线所在的平面；文本框定义第一条曲线所在的平面；【第二曲线第二曲线】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；【第二支持面第二支持面】文本框定义第二条曲线所在的平面；文本框定义第二条曲线所在的平面；【基本基本】选项卡用于设置连续点和修剪支持面选项卡用于设置连续点和修剪支持面【张度张度】选项卡用于设置桥接曲面与两个支持面的张度；选项卡用于设置桥接曲面与两个支持面的张度；【闭合点闭合点】选项卡用于设置两条曲线闭合的点；选项卡用于设置两条曲线闭

20、合的点；【耦合耦合/脊线脊线】选项卡用于定义桥接曲线的耦合曲线和脊线；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，包括角度修正和偏选项组用于设置桥接曲面质量，包括角度修正和偏差。差。1-208.3.7 创建高级曲面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。例来讲解高级曲面的使用方法。1创建突起曲面创建突起曲面2使用包裹曲线变形曲面使用包裹曲线变形曲面3使用包裹曲面变形曲面使用包裹曲面变形曲面4改变曲面形状改变曲面形状1-218.4 编辑曲面编辑曲面前

21、面讲解了创成式外形设计方法。但一个做好的曲面不是孤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：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。合并、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模过程中，常常把一个复杂的曲面划分成几个相对简单在建模过程中，常常把一个复杂的曲面划分成几个相对简单的

22、曲面，然后再利用的曲面，然后再利用“合并合并”功能把它们连起来，这是功能把它们连起来，这是曲面编辑中经常用到的一种方法。单击曲面编辑中经常用到的一种方法。单击【操作操作】工具栏工具栏上的上的【合并合并】工具按钮，展开工具按钮，展开【接合修复接合修复】工具栏，工具栏，如图所示，该工具栏包含如图所示，该工具栏包含【接合接合】、【修复修复】、【曲线曲线光顺光顺】、【取消修剪取消修剪】和和【拆解拆解】5个工具。个工具。1创建接合曲面或曲线创建接合曲面或曲线2修复几何图形修复几何图形3曲线光顺曲线光顺4取消修剪取消修剪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单击【操作操作】工具

23、栏上的工具栏上的【分割分割】工具按钮右下黑色三角按工具按钮右下黑色三角按钮，展开钮，展开【修剪修剪】工具栏，如图所示，该工具栏包含分工具栏，如图所示，该工具栏包含分割、修剪割、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单击【操作操作】工具栏上的工具栏上的【边界边界】工具按钮右下黑色三角，工具按钮右下黑色三角，展开展开【提取提取】工具栏，如图所示，该工具栏包含边界、工具栏，如图所示，该工具栏包含边界、提取、多重提取提取、多重提取3个工具。个工具。1提取曲面或曲线边界提取曲面或曲线边界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

24、.4 曲面倒角曲面倒角单击单击【简单圆角简单圆角】工具按钮右下黑色三角，展开工具按钮右下黑色三角，展开【圆角圆角】工工具栏，该工具栏包含简单圆角、倒圆角、可变圆角、可具栏，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变弦长圆角、填充圆角曲面、面与面的圆角和三切线内圆角圆角5个工具。个工具。1创建简单圆角曲面创建简单圆角曲面2创建圆角曲面创建圆角曲面3创建可变半径圆角曲面创建可变半径圆角曲面4可变弦长圆角可变弦长圆角5创建填充圆角曲面创建填充圆角曲面6创建面与面圆角曲面创建面与面圆角曲面7创建三切线内圆角曲面创建三切线内圆角曲面1-268.4.5 曲

25、面转换曲面转换第第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，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。单击章中相应的工具操作方法。单击【操作操作】工具栏上的工具栏上的【平移平移】工具按钮右下黑色三角，展开工具按钮右下黑色三角，展开【交换交换】工具栏，该工具栏包含工具栏，该工具栏包含平移、旋转、对称、缩放、仿射和定位变换平移、旋转、对称

26、、缩放、仿射和定位变换6个工具。个工具。1创建平移对象创建平移对象2旋转几何图形旋转几何图形3创建对称几何图形创建对称几何图形4创建缩放几何图形创建缩放几何图形5仿射（仿射（Affinity）6定位变换定位变换1-278.4.6 外延延伸外延延伸【外插延伸外插延伸】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，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：该对话框的内容如下所述：【边界边界】文本框用于定义附加曲面或曲线依附的边线或点；文本框用于定义附加曲面或曲线依附的

27、边线或点；【外插延伸的外插延伸的】文本框用于定义延伸的曲面或曲线；文本框用于定义延伸的曲面或曲线；【限制限制】选项组用于定义附加曲面或曲线的范围；选项组用于定义附加曲面或曲线的范围；【连续连续】下拉列表框用于设置连接类型：切线和曲率；下拉列表框用于设置连接类型：切线和曲率；【端点端点】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；点处的连接方式：切线和法线；【拓展模式拓展模式】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；、点连接和相切连接；【装配结果装配

28、结果】复选框用于定义是否将外插延伸几何元素与原始几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；何元素装配到一起；【内部边缘内部边缘】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。择一个顶点以便给定外插延伸的方向。1-288.4.7 创建复制对象创建复制对象复制是复制是Catia提供的有一个功能强大的命令。在创成式外形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

29、几何特征设计模块中，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。种工具。1对象复制对象复制2对象阵列对象阵列3复制几何图形集复制几何图形集4创建超级副本创建超级副本5创建用户特征创建用户特征1-298.5 曲面展开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，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，展开，Catia V5R18提供了展开（提供了展开（Unfold）、转移和展开）、转移和展开（Develop）3个工具，下面详细介绍各工具的使用方法个工具，下面详细介绍各工具的使用方法。1展开曲面（展开曲面（Unfold）2转移几何图形转移几何图形3展开（展开（Develop）1-308.6 创建创建BiW模板模板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、对应轮缘和滴面面、孔