CATIA实用教程第7章曲面设计一ppt课件

1、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 G S DGenerative 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

2、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【Wirefr

3、ame】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

4、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 （1Curve： 单击该域，选择曲线。（2Distance on curve：若该按钮为开，根据距离确定点。（3Ratio of curve length 若该按钮为开，根据长度比例系数确定点。（4Length /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。（5Geodesic：若该按钮为开，距离为

5、曲线距离弧长）。（6Euclidean：若该按钮为开，距离为直线距离。（7Nearest extremity：单击该按钮，距离参考点最近的那个端点为生成的点。（8Middle point：单击该按钮，曲线的中点为生成的点。（9Reference 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。（10Reverse Direction：单击该按钮，另一个端点为参考点（11Repeat 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-

6、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 P l a n e 、 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、Di

7、stance、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

8、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

9、对话框。对话框各项的含义如下：（1Element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。（2Direction：输入一个方向。（3Max：单击控制钮，在指定方向上生成最上的点或元素。（4Min：单击控制钮，选择了在前面输入方向上最下的点或元素。 （5Direction2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

10、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：（1Type域：选择搜寻的种类，可以是以下四种类型之一： Min Radius：与参

11、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。（2Contour：输入平面轮廓曲线，注意曲线须闭合，不允许分叉。（3Support：输入平面轮廓曲线所在的基础平面。（4Origin：输入参考原点。（5Reference direction：输入参考方向。（6Analysis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

12、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

13、：（1Point1：输入直线的起点。（2Point2：输入直线的终点。（3Support：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。（4Start：输入起点的外延长值(从Point1点开始)。（5End：输入终点的外延长值(从Point2点开始)。（6Mirrored 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Po

14、int、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：（1Point：输入直线的起点。（2Direction：输入直线的方向，可以选择直线或平面。（3Reverse 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 cu

15、rve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：（1Curve：输入一条曲线。（2Angle：输入一个角度值。（3Geometry on support：单击此按钮，则生成的是空间直线在支撑面上的投影。 （4Normal to Curve：单击此按钮，则生成的线是曲线的

16、法线，即Angle值为90度。（5Repeat 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。其余各项的含义同前。 图7-18生成与给定曲线的切线成一定角度的直线或曲线的法线 4生成曲线上一点与曲线相切的直线、曲线外一点与曲线相切的直线或作两曲线的公切线。 选择图7-15所示对话框Line type域的Tangent to curve项，对话框改变为图7-19的形式。对话框各项的含义如下：（1Element 2域：选择一个对象，对象可以是点或曲线。 选择一个点生成曲线上过

17、该点的切线，见图7-19，或过曲线外的一点与曲线相切的直线，见图7-20。 选择另一个参考曲线生成两曲线的公切线，见图7-21。 （2Type：切线的类型，有两种选择： Mono-Tangent：确定了直线方向为曲线的一个切线方向，如图7-19所示。 BiTangent：经过此点作曲线的切线，必须指定Support支撑面，见图7-20。如图7-20所示。Element 2：输入起始点，若它在上面选择的曲线上，则生成曲线在此点的切线。（3Next solution：在生成的两条切线中选择一条切线。 其余各项的含义同前。 图7-19 生成曲线上一点与曲线相切的直线 图7-20生成曲线外一点与曲线相

18、切的直线 图7-21 生成两曲线的公切线 5生成曲面某点的法线 选择图7-15所示对话框Line type域的Normal to surface项，对话框改变为图7-22的形式。对话框各项的含义同前。分别在对话框的Surface、Point、Start、End域输入一个曲面、起始点、两个外延距离值，单击OK按钮，即可得到一个线段。 图7-22生成曲面某点的法线 6生成两相交直线的角平分线 选择图7-15所示对话框Line type域的Bisecting项，对话框改变为图7-23的形式。对话框中各项的含义如下：（1Line 1：输入一条直线。（2Line 2：输入另一条直线。其余各项的含义同前。

19、 图7-23 生成两相交直线的角平分线 7.2.3 生成平面 该功能是生成平面。可以通过偏移平面、过点平行平面、和平面成一定角度、经过三点、通过两条直线、通过点和直线、通过平面曲线、曲线的法平面、曲面的切平面、线性方程以及最小二乘等方式生成平面。 单击该图标，弹出如图7-24所示定义平面的对话框。通过Plane type下拉列表可以选择生成点的方法。 图7-24 生成平面对话框 1 生成与给定平面一定距离的平面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Offset from plane项，对话框改变为图7-25的形式。对话框各项的含义如下：（1Reference：输入一个参考平面。（2

20、Offset：与参考平面的偏移距离。其余各项的含义同前。 在对话框的Reference、Offset域输入一个参考平面和偏移距离值，单击OK按钮，即可得到一个平面。 图7-25生成与给定平面一定距离的平面 2生成过一个点与给定平面的平行平面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Parallel through point项，对话框改变为图7-26的形式。分别在对话框的Reference、Point域输入一个参考平面和一个点，单击OK按钮，即可得到一个平面，经过输入点并且平行于输入参考平面。 图7-26 生成过一个点与给定平面的平行平面 3生成过一条直线与给定平面成一定角度的平面 选

21、择图7-24所示对话框Plane type域的Angle/Normal to plane项，对话框改变为图7-27的形式。对话框各项的含义如下：（1Normal to plane：单击此按钮，平面和参考平面垂直。（2Rotation axis：输入一个旋转轴线轴线必须在参考平面上）。（3Angle：输入一个旋转角。其余各项的含义同前。 分别相应域输入旋转轴线、参考平面和一个角度值，单击OK按钮，即可得到一个平平面。 图7-27 4通过不在同一直线的三点生成平面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Through three points项，对话框改变为图7-28的形式。分别在对话框

22、的Point1、Point2、Point3域输入三个点，单击OK按钮，即可得到过这三个点的平面。 图7-28 通过不在同一直线的三点生成平面 5过两条直线生成平面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Through two lines项，对话框改变为图7-29的形式。分别在对话框的Line 1、Line 2域输入两条直线，单击OK按钮，即可得到一个平面，经过上述两条直线。 图7-29 过两条直线生成平面 6通过一个点和一条直线生成平面。 选择图7-24所示对话框Plane type域的Through point and line项，对话框改变为图7-30的形式。分别在对话框的Poi

23、nt、Line域输入一个点和一条直线，单击OK按钮，即可得到一个平面，经过上述输入点和直线。 图7-30 通过一个点和一条直线生成平面 7通过一条平面曲线生成平面。 选择图7-24所示对话框Plane type域的Through plannar curve项，对话框改变为图7-31的形式。在对话框的Curve域输入一条平面曲线，单击OK按钮，即可得到经过给定平面曲线的一个平面。 图7-31 通过一条平面曲线生成平面 8生成一条曲线某点的法面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Normal to curve项，对话框改变为图7-32的形式。分别在对话框的Curve、Point域输入

24、一条曲线和一个点，单击OK按钮，即可得到一个平面，经过上述输入点，并且垂直于曲线在此点的切线。 图7-32 生成一条曲线某点的法面 9生成曲面在某点的切面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Tangent to surface项，对话框改变为图7-33的形式。分别在对话框的Surface、Point域输入一个曲面和一个点，单击OK按钮，即可得到一个平面，经过输入的点，并与曲面在此点相切。 图7-33 生成曲面在某点的切面 10通过平面方程Ax+By+Cz=D确定平面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Equation项，对话框改变为图7-34的形式。分别在对话框的A

25、、B、C、D域输入四个 参 数 ， 单 击 O K 按 钮 ， 即 可 得 到 一 个 平 面 ， 是 由 方 程Ax+By+Cz=D确定的平面。 图7-34通过方程Ax+By+Cz=D确定平面对话框中以下两项的含义如下：（1Normal to compass：单击此按钮，生成z=20的平面。 （2Parallel to screen：单击此按钮，生成的平面和屏幕平行的平面。 11通过最小二乘法生成平面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Mean throuth points项，对话框改变为图7-35的形式。分别在对话框的Points输入域输入多个点参数，单击OK按钮，即可得到一

26、个平面，所有点到此平面距离的平方和最小。 图7-35通过最小二乘法生成平面对话框中以下两项的含义如下：（1Remove：从点的列表框中去掉一些点。 （2Replace：在点的列表框中替换一些点。 12. 在给定的两个平行平面之间插入平面 在给定的两个平行平面之间插入一组等距平面，使之平分两给定平面之间的距离。该图标在【Repetitions】工具栏。单击该图标，出现图7-36所示对话框。分别在对话框的Plane 1、Plane 2、Instance(s)域输入两个平行平面和一个插入数量，单击OK按钮，即可插入一组平面，平分两个输入平面之间的距离。 图7-36 在给定的两个平行平面之间插入平面 Create in a new Open Body按钮的功能是：单击此按钮，使得生成的平面特征放在一个新的Open Body下。 7.2.4 投影 该功能是生成一个元素点、直线或曲线的集合在另一个元素曲线、平面或曲面上的投影。一般分为以下两种情况：（1一个点投影到直线、曲线或曲面上。（2点和线框混合元素投影到平面或曲面上。单击该图标，出现图7-37所示投影定义对话