CATIA V5第四章 创成式外形风格造型设计

CATIA V5第四章 创成式外形风格造型设计 1 产品介绍 .................................................................................................................................................... 5 2 图标功能介绍(基本概念、基本界面介绍) ..................................................................................................... 5 2.1 线框造型（Wireframe）图标 ....................................................................................................... 5 2.2 曲面造型（Surfaces） ................................................................................................................ 6 2.3 几何操作（Operations） ............................................................................................................. 6 2.4 分析（Analysis） ........................................................................................................................ 7 2.5 约束（Constraints）.................................................................................................................... 8 2.6 注解（Annotations） ................................................................................................................... 8 2.7 高级复制工具（Advanced Replication Tools） ............................................................................ 8 2.8 用户特征（UserFeature） ........................................................................................................... 8 2.9 高级曲面造型（Advanced Surfaces） ......................................................................................... 9 2.10 与创成式外形设计有关的工具 ...................................................................................................... 9 3 软件环境设定(Customizing Settings) ........................................................................................................ 10 3.1 一般环境参数设定（General选项） ........................................................................................... 10 3.2 显示环境参数设定（Display选项） ............................................................................................ 11 3.3 零件文档参数设定（Part Document选项） ................................................................................ 11 4 功能详细介绍 ........................................................................................................................................... 12 4.1 线框造型功能（Wireframes） ................................................................................................... 12 4.1.1 点的生成（Point）详解 ...................................................................................................... 12 4.1.2 创建多点/平面（Points and Planes Repetition）详解 ......................................................... 12 4.1.3 创建极值元素（Extremum）详解 ....................................................................................... 13 4.1.4 创建极坐标极值元素（Polar Extremum）详解 .................................................................... 14 4.1.5 直线的生成（Line）详解 .................................................................................................... 16 4.1.6 折线的生成（Polyline）详解 .............................................................................................. 16 4.1.7 平面的生成（Plane）详解 .................................................................................................. 16 4.1.8 在两平面间创建多平面（Planes Between）详解 ................................................................ 17 4.1.9 圆的生成（Circle）详解 ..................................................................................................... 17 4.1.10 拐角的生成（Corner）详解 ................................................................................................ 18 4.1.11 桥接曲线（Connect Curve）详解 ....................................................................................... 18 1 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4.1.12 圆锥线（Conic）详解 .........................................................................................................19 4.1.13 样条线（Spline）详解 .........................................................................................................20 4.1.14 螺旋线（Helix）详解 ...........................................................................................................21 4.1.15 平面螺旋线（Spiral）详解...................................................................................................21 4.1.16 脊骨曲线（Spine）详解 ......................................................................................................22 4.1.17 平行线（Parallel Curve）详解.............................................................................................23 4.1.18 投影线（Projection）详解 ...................................................................................................24 4.1.19 组合投影线（Combine）详解 .............................................................................................24 4.1.20 反射曲线（Reflect Curve）详解 ..........................................................................................24 4.1.21 相交元素（Intersection）详解 .............................................................................................25 4.2 曲面造型功能（Surfaces） ........................................................................................................26 4.2.1 拉伸面（Extrude）详解 ......................................................................................................26 4.2.2 回转面（Revolution）详解 ..................................................................................................26 4.2.3 球面（Sphere）详解 ...........................................................................................................27 4.2.4 偏移曲面（Offset）详解 ......................................................................................................27 4.2.5 扫描曲面（Sweep）详解 ....................................................................................................28 4.2.6 自适应扫描曲面（Adaptative Sweep）详解 ........................................................................34 4.2.7 填充曲面（Fill）详解 ..........................................................................................................35 4.2.8 放样曲面（Loft）详解 .........................................................................................................37 4.2.9 过渡曲面（Blend）详解 ......................................................................................................39 4.3 几何操作功能（Operations） .....................................................................................................40 4.3.1 合并几何体（Join）详解 .....................................................................................................40 4.3.2 修补曲面（Healing）详解 ...................................................................................................41 4.3.3 光顺曲线（Curve smooth）详解 .........................................................................................42 4.3.4 恢复被剪切的曲面或曲线（Untrim）详解 ............................................................................43 4.3.5 分解几何元素（Disassemble）详解 ....................................................................................43 4.3.6 切割元素（Split）详解 ........................................................................................................43 4.3.7 修剪元素（Trim）详解 ........................................................................................................44 4.3.8 提取边界线（Boundary）详解.............................................................................................45 4.3.9 提取几何体（Extract）详解.................................................................................................46 4.3.10 提取多边界（Multiple Edge Extraction）详解 ......................................................................46 4.3.11 两曲面倒圆（Shape Fillet）详解 .........................................................................................46 4.3.12 棱线倒圆（Edge Fillet）详解 ..............................................................................................47 4.3.13 变半径倒圆（Variable Radius Fillet）详解 ...........................................................................48 4.3.14 面－面倒圆（Face-Face Fillet）详解 ..................................................................................49 4.3.15 三面相切倒圆（Tritangent Fillet）详解 ................................................................................49 2 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4.3.16 平移几何体（Translate）详解 ............................................................................................ 50 4.3.17 旋转几何体（Rotate）详解 ................................................................................................ 50 4.3.18 对称几何体（Symmetry）详解 ........................................................................................... 50 4.3.19 缩放几何体（Scaling）详解 ............................................................................................... 50 4.3.20 仿射对象（Affinity）详解.................................................................................................... 51 4.3.21 将几何体移动到另一坐标系上（Axis to Axis）详解 ............................................................. 51 4.3.22 延长曲线/曲面（Extrapolate）详解 .................................................................................... 51 4.3.23 曲线/曲面反向（Invert Orientation）详解 ........................................................................... 52 4.3.24 提取最近部分几何体（Near）详解 ..................................................................................... 52 4.3.25 创建规则（Law）详解........................................................................................................ 52 4.4 分析功能（Analysis） ............................................................................................................... 52 4.4.1 曲面连接性检查（Connect Checker）详解 ......................................................................... 52 4.4.2 曲线连接性检查（Curve Connect Checker）详解 .............................................................. 53 4.4.3 拔模角分析（Draft Analysis）详解 ..................................................................................... 53 4.4.4 曲面曲率映射分析（Mapping Analysis）详解 ..................................................................... 53 4.4.5 曲线曲率分析（Curvature Analysis）详解 .......................................................................... 53 4.5 约束功能（Constraints）........................................................................................................... 54 4.5.1 对单个几何元素施加约束（Constraint）详解 ...................................................................... 54 4.5.2 在几何元素间施加约束（Constraint defined in dialog box）详解 ........................................ 54 4.6 注解功能（Annotations） .......................................................................................................... 54 4.6.1 创建带引出箭头的注解（Text with Leader）详解 ............................................................... 54 4.6.2 创建超级链接（Flag Note）详解 ........................................................................................ 54 4.7 高级复制功能（Advanced Replication Tools） .......................................................................... 55 4.7.1 对象复制（Object Repetition）详解 ................................................................................... 55 4.7.2 矩行阵列（Rectangle Pattern）详解 .................................................................................. 55 4.7.3 圆形阵列（Circular Pattern）详解 ...................................................................................... 56 4.7.4 复制Open Body（Duplicate OpenBody）详解 .................................................................... 57 4.7.5 创建高级复制（PowerCopy Creation）详解 ....................................................................... 57 4.7.6 将高级复制存入目录（PowerCopy Save In Catalog）详解 ................................................. 58 4.7.7 实例化高级复制（Instantiate PowerCopy）详解 ................................................................. 58 4.8 用户特征功能（UserFeature） .................................................................................................. 59 4.8.1 创建用户特征（UserFeature Creation）详解 ...................................................................... 59 4.8.2 将用户特征存入目录中（UserFeature Save In Catalog）详解 ............................................ 59 4.8.3 实例化用户特征（Instantiate UserFeature）详解 ............................................................... 59 4.9 高级曲面造型功能（Advanced Surfaces） ................................................................................ 59 4.9.1 线与点的展开（Developing wire and points）详解 ............................................................. 59 3 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4.9.2 交汇曲面（Junction）详解 ..................................................................................................61 4.9.3 曲面凸起（Bump）详解 ......................................................................................................62 4.9.4 根据曲线替换变形曲面（Wrap Curve）详解........................................................................62 4.10 与创成式外形设计有关的工具 .....................................................................................................65 4.10.1 更新模型（Update）详解 ....................................................................................................65 4.10.2 生成新坐标系（Axis System）详解 .....................................................................................65 4.10.3 显示历史树（Show Historical Graph）详解 .........................................................................65 4.10.4 在支撑面上工作（Work On Support）详解 ..........................................................................65 4.10.5 捕捉点（Snap to Point）详解 .............................................................................................65 4.10.6 创建笛卡尔格栅组（Create a New Set）详解......................................................................66 4.10.7 生成带或不带历史的几何体（Create Datum）详解.......................................................66 4.10.8 插入元素详解 ......................................................................................................................66 4.10.9 实体选择器（Select Current Tool）详解 .............................................................................66 5 应用实例 ...................................................................................................................................................67 5.1 实例一 筋类曲面 ........................................................................................................................67 5.2 实例二 三倒圆曲面交汇处的曲面处理方法 ...................................................................71 5.2.1 三角边曲面补丁法 ...............................................................................................................71 5.2.2 变半径倒圆法 ......................................................................................................................72 5.2.3 四边曲面补丁法 ..................................................................................................................73 5.3 实例三 六倒圆曲面交汇处的曲面处理方法 ...................................................................75 5.4 实例四 多倒圆曲面交汇处的曲面处理方法 ...................................................................77 5.5 实例五 瓶子曲面.................................................................................................................80 5.6 实例六 旋钮 .........................................................................................................................82 4 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 1 CATIA V5的创成式外形设计（GSD）模块包括线框和曲面造型功能，它为用户提供了一系列应用广泛、 功能强大、使用方便的工具集，以建立和修改用于复杂外形设计所需的各种曲面。同时，创成式外形设计方法 采用了基于特征的设计方法和全相关技术，在设计过程中能有效地捕捉设计者的设计意图，因此极大地提高了 设计者的质量与效率，并为后续设计更改提供了强有力的技术支持。 2 () CATIA V5的创成式外形设计模块由如下几组图标菜单组成：线框造型图标（Wireframe）、曲面造型图标 （Surfaces）、几何操作图标（Operations）、分析图标（Analysis）、约束图标（Constraints）、规则图标 （Law）、工具图标（Tools）和复制图标（Replication）。 2.1 Wireframe Point 创建点 Point & Planes Repetition 创建多点/平面 Extremum 创建极值元素 Polar Extremum 创建极坐标极值元素 Line 创建直线 Polyline 创建折线 Plane 创建平面 Planes between 在两平面之间创建多个平面 Circle 创建圆 Conic 创建圆锥线 Spiral 创建平面螺旋线 Spline 创建样条线 Helix 创建螺旋线 Spine 创建脊骨曲线 Corner 创建拐角 5 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 Connect curve 创建桥接线 Parallel curve 创建平行线 Projection 创建投影线 Combine 创建组合投影线 Reflect lines 创建反射线 Intersection 创建交线 2.2 Surfaces 曲面造型功能的强弱是软件造型功能强弱的重要标志，它被广泛应用于汽车外形、模具型面等产品的设计 上。CATIA V5为用户提供了丰富而实用的曲面造型功能（如下所示）。 Extrude 创建拉伸曲面 Revolution 创建回转曲面 Sphere 创建球曲面 Offset 创建偏移曲面 Sweep 创建扫描曲面 Adaptative sweep 创建自适应扫描曲面 Fill 创建填充曲面 Loft 创建放样曲面 Blend 创建过渡曲面 2.3 Operations 几何操作功能是几何造型功能的重要补充与拓广，其功能强弱会直接影响曲面造型功能的使用效果。 CATIA V5为用户提供了大量的曲线曲面的修改、编辑功能（如下所示），极大地提高了曲面造型效率。 Join合并几何元素（线、面） Healing 缝补曲面 Curve smooth 曲线光顺 6 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 Untrim 恢复被剪切曲面 Disassemble 分解几何元素 Split 切割曲面或线框元素 Trim 修剪曲面或线框元素 Boundary 提取曲面边界线 Extract 提取几何体 Multiple edge extract 从草图中提取部分几何体 Shape Fillet 两曲面倒圆 Edge Fillet 曲面棱线倒圆 Variable Fillet 变半径倒圆 Face-Face Fillet 面－面倒圆 Tritangent Fillet 三面相切倒圆 Translate 平移几何体 Rotate 转动几何体 Symmetry 对称几何体 Scaling 缩放几何体 Affinity 仿射变形 Axis to Axis 将几何体移动到另一坐标系中 Extrapolate 延长曲线/曲面 Invert Orientation 曲线/曲面反向 Near 从组合体中提取与参考对象最近部分的元素 Law 创建规则 2.4 Analysis CATIA V5为用户提供了丰富的曲面分析功能来检验曲线、曲面质量。 7 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 Connect Checker 曲面连接性检查 Curve Connect Checker 曲线连接性检查 Draft Analysis 拔模角分析 Mapping Analysis 曲面曲率映射分析 Curvature Analysis 曲线曲率分析 2.5 Constraints CATIA V5为用户提供的设置约束的功能如下所示。 Constraint 对单个几何元素施加约束 Constraint Defined in a Dialog Box 对几何元素间施加约束 2.6 Annotations CATIA V5为用户提供的注解功能子菜单见下所示。 Text with Leader 创建带引出箭头的标注 Flag Note 创建超级链接 2.7 Advanced Replication Tools CATIA V5为用户提供的高级复制工具如下所示。 Object Repetition 对象复制 Rectangle Pattern 矩形队列 Circle Pattern 圆形队列 Duplicate Open Body 复制Open Body PowerCopy Creation 生成高级复制 Save in Catalog 将高级复制存入目录 2.8 UserFeature CATIA V5为用户提供的用户特征功能如下所示。 UserFeature Creation 创建用户特征 8 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 Save in Catalog 将用户特征存入目录 2.9 Advanced Surfaces CATIA V5不仅提供了普通曲面造型功能，而且还针对某些特殊行业（如汽车等）的特殊需求，开发了高 级曲面造型功能。这些功能在安装了创成式曲面优化器（Generative Shape Optimizer）后才能使用。 Develop 将曲线影射到旋转面上 Junction 创建连接交汇面 Bump 创建隆起面 Wrap Curve 按曲线包装变形曲面 2.10 CATIA V5提供了可进行产品更新，检查结构树，建立基准等功能（如图3-17所示）。 Update 更新模型 Axis System 生成坐标系 Show Historical Graph 显示历史树 Work on Support 创建支撑面 Snap to point 捕捉点 Create a new Grid Set 创建笛卡尔格栅组，即在指定方向上的一组平面 Create Datum 生成带或不带历史记录的几何体 Insert Element 创建一几何体，并在特征树中将其特征插入到其主父元素旁边。 Select Current Tool 打开实体 Group 组的操作（创建、编辑、移动等） 9 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 3 (Customizing Settings) 为了充分发挥CATIA V5的曲面设计能力，必须根据设计对象的特点，合理地设定绘图环境参数。用 Tools->Option->Shape打开GSD的环境参数设定界面，在此窗口中有三个选项，分别对应不同的参数设定。 图3-1 一般参数设置界面 3.1 General 一般环境参数设定包括External References、Update、Delete Operation参数的设定，其界面如图3-1所示。 在External Referneces项中有以下设定选择： 1) 与所选择对象保持链接关系（Keep link with selected object）：选中该选项，则保持与外部参考的链接 关系，当外部参考变化后，自动变化。用隔离（Isolate）命令可以断开两者之间的链接。 2) 在显示模式下创建外部参考（Create external references in Show mode）：在定义元素过程中定义其显 示模式。 3) 在创建链接是需要确认（Confirm when creating a link with selected object）。 4) 只能选择发布对象作为外部参考（Only use published elements for external selection）。所谓发布对象， 是指为该对象赋于一个别名，其它对象可以通过别名引用它。 在Update有以下选择： 1) 自动更新（Automatic）或手动更新（Manual）。 2) 在更新过程中出现错误时停止更新（Stop update on first error）。 3) 同步更新所有的外部参考（Synchronize all external references for update）。 4) 激活分步更新显示（Active local visualization），即按操作步骤，分步更新。 10 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 在Delete Operation中有以下选项： 1) 显示删除对话框（Display the Delete dialog box）：如果想用删除过滤器可以选择该选项。 2) 删除参考草图（Delete referenced sketches）：删除特征时，也删除与该特征相关的草图。如果相关草 图还与其它特征相关，则不删除。 3.2 Display 显示环境参数设定包括Specification tree和Geometry的显示参数的设定，其界面如图3-2所示。 图3-2 显示参数设置界面 在特征树项可以设定在特征树中是否显示以下对象：外部参考（External References）、约束（Constraints）、参数（Parameters）、关系（Relations）、正在操作的实体（Bodies under operations）、草图（Sketches）。 在几何体项可以设定是否只显示当前操作的实体（Only the current operated solid），该选项只适用于零件设计（Part Design）。 3.3 Part Document 零件文档参数设定包括New part，其界面如图3-3所示。 图3-3 零件文档参数设置界面 在新零件设定（New part）中只有一个选项：在生成新零件时创建坐标系（Create an Axis System when creating a new part）。该坐标系的原点为三个缺省平面（XY平面、YZ平面、XZ平面）的交点，三个坐标轴方向同系统坐标轴方向一致。 11 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4 本节将详细地介绍创成式外形设计相关的功能及各功能在实际造型中的应用。 4.1 Wireframes 4.1.1 Point 在CATIA V5中，生成点的步骤为：选择生成点的类型（Point type）；输入相应参数；点击OK按 钮，生成点。其中，点的类型有以下几种： 1) 坐标点（Coordinates）：它用于生成相对于参考点（Reference point）来指定x、y、z坐标值的点。系统 默认参考点为坐标原点，也可以自行指定参考点。 2) 曲线上的点（On curve）：它用于生成位于指定曲线（Curve）上，并离参考点（Reference point）为指 定距离值（Distance to reference）的点。系统默认参考点为曲线的端点，也可以自行指定参考点。系统 提供了两种指定距离的方法：一是指定在曲线上的距离（Distance on Curve）；二是指定相对曲线长度 的比例（Ratio of Curve Length）。另外，测地距（Geodesic Distance）是指沿曲线从参考点到生成点 之间的距离，而欧氏距离（Euclidean Distance）是指从参考点到生成点之间的最短距离。 3) 平面上的点（On plane）：它用于生成位于指定平面（Plane）上，并相对参考点（Reference point）为 指定H、V坐标值的点。 4) 曲面上的点（On surface）：它用于生成位于指定曲面（Surface）上，并在指定方向（Direction）上与 参考点相距指定距离（Distance）的点。 5) 圆心点（Circle center）：它用于生成所选择圆（Circle）的圆心点。 6) 曲线的切点（Tangent on curve）：它用于生成指定曲线（Curve）在指定方向（Direction）上的切点。 7) 中间点（Between）：它用于生成位于指定两点（Point1、Point2）之间，在指定比例上（Ratio）的点。 其中，比例值（Ratio）为第一点到生成点之间的距离除以第一点到第二点之间距离。 4.1.2 /Points and Planes Repetition 该功能用于一次生成多个点，如果选中Create normal planes also选项，还可一次生成多个平面。其 操作步骤为： 1) 点击Points and Planes Repetition工具条或菜单，出现对话框（见图3-4）。 12 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-4 创建多点对话框 2) 选择一条曲线或曲线上一点。 3) 输入要创建的点数（Instances）。如果选中With end points选项，则两个边界点分别是第一个实例和最 后一个实例。 4) 如果在第二步中选择的是一条曲线，则生成曲线的等距点。如果在第二步中选择的是曲线上一点，则显 示一个箭头，表示生成从指定点到箭头对应的曲线端点间的等距点，可以编辑箭头的方向。 5) 如果在第二步中选择的是曲线上一点，还可以选择第二点（Second point），以生成两点间的等距点。 6) 如果在第二步中选择的是曲线上一点，则可以选择“参数（Parameters）”选项中的“Instances & spacing” 项，这样就可以输入两点的间距（Spacing），用点数（Instances）和间距（Spacing）来生成点组。 7) 可以选中Create normal planes also选项，以生成曲线所在点处的法平面。 8) 如果选中Create in a new Open Body选项，则生成的元素放到一个新的Open Body中。 9) 点击OK按钮，完成操作。 4.1.3 Extremum 该功能用于在一个曲线、曲面或凸台上，在指定方向的最大或最小距离的位置上创建一个极值元素， 它可以是一个点、一条边界，也可以是一个面。图3-5为该功能的对话框,，图3-6为一个实例。 如果选择的元素（Element）是一条曲线，则在指定方向上生成极值点，即在曲线上，指定方向上的最大或最 小坐标点。 如果选择的元素为一个曲面，则根据指定的方向（可以指定其它两个方向），可能会生成一个点或一条边界线。 如果选择的元素为一个实体，则根据指定的方向（可以指定其它两个方向），可能会生成一个点、一条边界线、 或一个面。 13 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-5 创建极值元素的对话框 图3-6 创建极值元素的实例图 4.1.4 Polar Extremum 极坐标极值元素（Polar extremum）是平面曲线上的一个在指定方向上的极坐标的极值点。图3-7为其对话框，其中Contour是指极值元素所在的曲线，Support是指Contour所在的面，在Axis部分用来指定极坐标的坐标原点（Origin）及参考方向（Reference direction）。用些功能可以创建以下四种类型（Type）的极坐标极值元素（如图3-8所示）： 1) 最小半径（Min Radius） 2) 最大半径（Max Radius） 3) 最小角度（Min Angle） 4) 最大角度（Max Angle） 14 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-7 创建极坐标极值元素的对话框 最小半径 最大半径 最小角度 最大角度 图3-8 极坐标极值元素的类型 15 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4.1.5 Line 在CATIA V5中提供了多种生成直线的方法。如果指定支撑面，最后生成的直线会被投影到支撑面上。 1) 通过两点生成直线（Point-Point）：该方法用于生成两点（Point1、Point2）间的直线。 2) 通过点和方向生成直线（Point-Direction）：该方法用于生成通过一点（Point）并与指定方向（Direction） 平行的直线。 3) 生成与一曲线成一定角度的直线（Angle/Normal to Curve）：该方法用于生成通过一点（Point），并与 一指定曲线（Curve）成一定角度（Angle）的直线。当指定角度为90度时，所生成的直线垂直于指定的 曲线。 4) 曲线的切线（Tangent to Curve）：该方法用于生成曲线（Curve）的切线。其中，如果所选的Element2 为一点，则所生成的切线通过该点；如果Element2为一曲线，则所生成的切线还与该曲线相切。 5) 曲面法线（Normal to Surface）：该方法用于生成过曲面上一点（Point），并与曲面（Surface）垂直的 直线。 6) 角分线（Bisecting）：该方法用于生成两直线（Line1、Line2）之间的角分线。其中，Point为所生成的 角分线上一点。 4.1.6 Polyline 所谓折线是指由多条首尾相连的直线组成的直线段组，在相邻两直线之间可以倒角。它对创建管道之 类的柱圆很有帮助。其创建步骤为： 1) 点击Polyline工具条或菜单Insert->Wireframe->Polyline。 2) 选择组成折线的点，可以通过对话框右侧的按钮编辑点。 3) 可以对除端点外的所有点添加倒角半径，方法是在列表中选择要添加倒角的点，在Radius域中输入倒角半径。 4) 可以按Apply按钮，预览结果。 5) 按OK按钮，生成折线。 4.1.7 Plane 在CATIA V5中提供了以下几种生成平面的方法： 1) 创建偏移平面（Offset from Plane）：该方法用于生成一个与参考平面（Reference）平行，并相距一定 距离（Offset）的平面。 2) 创建过点且平行与参考平面的平面（Parallel through Point）：该方法用于生成通过一点（Point），并与 参考平面（Reference）平行的平面。 3) 创建与参考平面成一定角度的平面（Angle/Normal to Plane）：该方法用于生成过某一转动轴（Rotation Axis）且与参考平面（Reference）成指定角度（Angle）的平面。如指定角度为零度，则待生成平面与 参考平面平行；如指定角度为90度，则待生成平面与参考平面垂直。 16 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4) 过三点创建平面（Through Three Points）：该方法用于生成同时通过不在一条直线上的三个点（Point1、 Point2、Point3）的平面。 5) 过两共面直线创建平面（Through two lines）：该方法用于生成同时通过两条共面直线（Line1、Line2） 的平面。 6) 过一点和一直线创建平面（Through point and line）：该方法用于生成同时通过一点（Point）和一条直 线（Line）的平面。所选的点必须不能位于所选直线或直线的延长线上，否则无解。 7) 创建平面曲线所在的平面（Through planar curve）：该方法用于生成平面曲线（Curve）所在的平面。 8) 创建垂直于曲线的平面（Normal to Curve）：该方法用于生成通过一点（Point），并垂直于所选曲线（Curve） 的平面。 9) 创建曲面的切平面（Tangent to Surface）：该方法用于生成通过一点（Point），并与所选曲面（Surface） 相切的平面。 10) 利用公式创建平面：该方法用于生成公式为AX+BY+CZ=D的平面。其中公式中的A、B、C、D四个参数 的数值由用户输入。 11) 创建一组点的拟合平面（Mean through Points）：该方法生成一组点（Points）的拟合平面。所生成平面 是按如下算法完成的：已知点与所生成平面之间距离值的总和为最小。 4.1.8 Planes Between 该功能用于在两个已有平面间创建指定数量的平面。其操作比较简单，首先选择两个平面（Plane1、Plane2），然后输入要生成的平面数（Instances），最后点击OK按钮键，就一次生成多个平面。如果选择 了“Create in a new Open Body”选项，则在特征树中，生成的平面组放于一个新的Open Body中 4.1.9 Circle 用此功能，既可以生成平面圆，也可以在曲面支撑面（Support）上生成圆在该支撑面上的投影。它 提供了以下几种定义圆的方法： 1) 定义圆心和圆的半径（Center and Radius）：该方法是通过定义圆心（Center）、半径（Radius）和支 撑面（Support）的方法来定义圆的。 2) 定义圆心和圆上一点（Center and point）：该方法是通过定义圆心（Center）、圆周上一点（point）以 及支撑面（support）的方法来定义圆的。 3) 定义圆上两点和圆的半径（Two Points and Radius）：该方法用于生成已知圆上两点（Point1、Point2） 及半径（Radius）的圆。所选择的点应位于支撑面（Support）上，且两点间距必须小于、等于二倍的半 径值。 4) 三点圆（three points）：该方法用于生成通过指定三点（Point1、Point2、Point3）的圆。 5) 双切、半径定义圆（Bi-tangent and Radius）：该方法用于生成与所选择的两个元素（点或曲线）（Element1、 Element2）相切的，指定半径值（Radius）的圆。多时，可以在所想生成圆的位置点击左键，以生 成所需的圆。 17 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 6) 双切、点定义圆（Bi-tangent and Point）：该方法用于生成通过一点（Point），并与所选择的两个元素 （点或曲线）（Element1、Element2）相切的圆。 7) 三切圆（Tri-tangent）：该方法用于生成与指定三元素（点或曲线）（Element1、Element2、Element3）相切的圆。 4.1.10 Corner 拐角是指在两个线框元素之间生成一个定半径的圆弧段，并与这两个线框元素相切，即在两个线框元 素之间倒圆角。生成拐角元素的步骤如下： 1) 点击Corner工具条或菜单Insert->Wireframe->Corner。 2) 选择曲线或点作为第一个元素（Element1）。 3) 选择曲线作为第二个元素（Element2）。 4) 选择支撑面（Support）。 5) 输入半径值（Radius）。 6) 当有多个可能的结果存在时，选“另一结果（Next Solution）”按钮，以生成所需拐角。 7) 可以选择“Trim elements”选项，将拐角元素的多余部分剪切掉。 8) 按OK按钮，生成拐角。 4.1.11 Connect Curve 桥接曲线是指在两个线框元素之间生成满足指定几何约束条件（点连续、切矢连续、曲率连续）的 中间曲线。其生成步骤为： 1) 点击Connect Curve工具条或菜单Insert->Wireframe->Connect Curve。 2) 选择第一条曲线及桥接曲线在该曲线上的边界点（First Curve->Curve、Point），可以用鼠标动态移动边 界点； 3) 选择第二条曲线及桥接曲线在该曲线上的边界点（Second Curve->Curve、Point）； 4) 指定连续性类型（Continuity）：点连续（Point）、切矢连续（Tangent）、 曲率连续（Curvature）； 5) 如果必要的话，指定张量值（Tension），该值表示所选曲线对所生成的曲线贡献率的大小，其值越大， 表示所选曲线对所生成的桥接曲线的贡献越大，即所生成的曲线越逼近于所选曲线。 6) 在曲线的每一个端点上都显示一个箭头，它表示曲线在端点的方向。可以点击箭头，以改变其方向。 7) 可以选择“Trim elements”选项，将拐角元素的多余部分剪切掉。 8) 按OK按钮，生成桥接线。 18 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4.1.12 Conic 圆锥线是指圆锥体与平面相交所获得的曲线，包括椭圆、抛物线和双曲线。这些曲线可通过五个条件 来定义。创建圆锥线的对话框如图3-9所示。它提供了以下几种定义圆锥曲线的方法。 图3-9 圆锥线的创建对话框 1) 两点（Start、End）、端点切矢（Start）、终点切矢（End）、一参数值（Parameter）； 2) 两点（Start、End）、端点切矢（Start）、终点切矢（End）、一通过点（Point1）； 3) 两点（Start、End）、端点与终点的切矢交点（Point）、一参数值（Parameter）； 4) 两点（Start、End）、端点与终点的切矢交点（Point）、一通过点（Point1）； 5) 四点（Start、End、Point1、Point2）、一个切矢（Start/End）； 6) 五点（Start、End、Point1、Point2、Point3）。 其中，参数（Parameter）的取值范围是0-1。如果参数值小于0.5，则所生成的曲线为椭圆；如果参数值 等于0.5，则生成的曲线为抛物线；如果参数值大于0.5，则生成的曲线为双曲线。 19 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-10 样条线的创建对话框 4.1.13 Spline 样条线是由一系列点拟合而成的光滑曲线（对话框如图3-10所示）。其操作步骤为： 1) 点击Spline工具条或菜单Insert->Wireframe->Spline。 2) 选择样条线所通过的点（Points）。 3) 如选择“支撑几何体（Geometry on Support）”选择项，则待生成的样条线被投影到所选择的支撑面上。 4) 在样条线的点上，可设置切矢方向（Tangent Dir），使样条线在该点的切矢方向与设定切矢方向平行， 其方法是：在对话框上侧列表中选择要设置切矢方向的点，在对话框上侧的Tangent Dir.输入框中选择一 条直线或一个平面来指定一个方向，或在该输入框用弹出菜单来指定一个方向。 5) 如有必要，可对要生成的样条线进行修改、编辑处理： , 在所选点后加点（Add Point After）； , 在所选点前加点（Add Point Before）； , 移去所选点（Remove Point）； , 用另一点替代所选点（Replace Point）。 6) 也可在所选点上进行以下信息的编辑处理： , 切矢方向Tangent Dir , 切矢张量Tangent Tension , 曲率方向Curvature Dir 20 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 , 曲率张量Curvature Tension 7) 如要生成封闭样条线，点选封闭样条（Close Spline）选项。 8) 按OK按钮，生成样条线。 4.1.14 Helix 该功能用于生成螺旋状曲线，例如线圈、弹簧等。生成螺旋线的步骤为： 1) 点击Helix工具条或菜单Insert->Wireframe->Helix。 2) 选择开始点（Start Point）与轴线（Axis）；开始点与轴线之间的距离为螺旋线的起始半径，所以所选择 的开始点不能在所选择的轴线上。 3) 设置螺旋参数：螺距（Pitch）、高度（Height）、旋向（Oritation）、开始旋角（Start Angle）。 4) 如果要生成锥螺旋，则设置螺旋的锥度（Taper Angle）、锥向（Way）参数。 5) 如果要生成复杂形状的螺旋线，需指定螺旋轮廓线。螺旋轮廓线用于指定螺旋的半径，如图3-11所示， 其中，红色曲线为轮廓线。 6) 按OK按钮，生成螺旋线。 图3-11 螺旋线轮廓线示例图 4.1.15 Spiral 该功能用于创建平面内的螺旋状曲线，其生成步骤为： 1) 点击Spiral工具条或菜单Insert->Wireframe->Spiral。 2) 选择支撑平面（Support）和平面螺旋线的中心点（Center Point）。 3) 选择一个参考方向（Reference direction），用以测量平面螺旋线的起始半径值（Start Radius）和平面 螺旋线的角度； 4) 输入起始半径值（Start Radius），它是指从中心，点沿参考方向到平面螺旋线开始点的距离； 5) 选择螺旋线的旋向：顺时针方向（Clockwise）或逆时针方向（Counterclockwise）。 21 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 6) 选择平面螺旋线的创建方式，并输入相应的参数值。有以下几种创建方式： , 角度和节距（Angle & Pitch）：平面螺旋线由相对参考方向的结束角度（End angle）和节距（相邻 两圈的距离）来定义。 , 半径和节距（Radius & Pitch）：平面螺旋线由结束半径值（End Radius）（最后一圈的半径值）和 节距来定义。 7) 按OK按钮，生成平面螺旋线。各参数值的含义见图3-12所示。 图3-12 平面螺旋线的形状及其参数的意义 4.1.16 Spine 脊骨曲线是一条与一系列平面或平面曲线垂直的曲线。脊骨曲线在扫描曲面（Sweep）、放样曲面（Loft）等造型时特别有用。CATIA V5提供了两种生成脊骨曲线的方法： 1) 利用一组平面生成脊骨曲线（如图3-13所示）。选择一组平面（Section/Plane），系统会生成一条与所 有平面垂直的脊骨曲线。也可以指定一个开始点（Start Point），如果所选择的开始点不在所选择的平面 上，系统会自动将其投影到第一个平面上作为脊骨曲线的开始点。 2) 利用引导线生成脊骨曲线（如图3-13所示）。选择两条引导线（Guide），系统会自动生成相对应的脊骨 曲线。这种脊骨曲线在创建扫描面时非常有用。 由一组平面生成脊骨曲线 用两条引导线生成脊骨曲线 图3-13 生成脊骨曲线的两种方法 22 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4.1.17 Parallel Curve 该功能用于生成参考曲线的平行线。其生成步骤为： 1) 点击Parallel Curve工具条或菜单Insert->Wireframe->Parallel Curve。 2) 选择平行线的平行模式（Parallel Mode），如图3-14所示。 , 欧氏模式（Euclidean）：在此模式下，平行线之间的距离是指两线的最短距离。 , 测地距模式（Geodesic）：在此模式下，平行线之间的距离是指平行线与参考曲线在支撑面上的距 离。 图3-14 两平行模式间的区别 3) 选择拐角类型（Parallel Corner Type），该选项对曲线出现尖角时有用（如图3-15所示）。 , 尖拐角（Sharp）：平行线考虑到原始参考曲线的角度。 , 圆拐角（Round）：在原始曲线的尖角处，平行曲线加倒角。 Sharp Round 图3-15 两拐角类型间的区别 4) 选择要平行处理的参考曲线（Curve）。 5) 选择参考曲线所在的支撑面（Support）。 6) 指定偏移类型，并输入相应的参数。 ,常量偏移（Constant），输入偏距值（Constant）。 ,规则偏移（Law），指定规则（Law）。 7) 选择Both sides选项，则生成以参考曲线为对称线的两条平行线。如需一次生成多条间距一致的平行线， 可以选择Repeat object after OK选项。 8) 按OK按钮，生成平行线。 23 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4.1.18 Projection 该功能用于把几何元素投影到支撑面上，生成投影元素。能够投影的元素有： 1) 点，投影到曲面或线框元素上； 2) 曲线，投影到曲面上。 3) 多点或多个线框元素投影到曲面上。 生成投影线的具体步骤为： 1) 点击Projection工具条或菜单Insert->Wireframe->Projection 2) 选择投影类型（Projection Type） , 法向投影（Normal）：沿支撑元素的法矢方向进行投影。 , 沿矢量方向（Along direction）：沿所指定的矢量方向进行投影。 3) 选择要投影的元素（点或线框元素）（Projected）。可以一次投影多个元素，其中可以在“被投影元素 （Projected）”输入框中，用弹出菜单对其进行编辑； 4) 选择支撑元素（Support）； 5) 如果选择沿矢量方向投影，则选择投影矢量（Direction）； 6) 如果有多个可能的结果，选择Nearest Solution选项，以保留最近的投影。 7) 按OK按钮，生成投影元素。 4.1.19 Combine 该功能是通过将两条曲线分别在指定的方向上拉伸而得到的交线。生成组合投影线的具体步骤为： 1) 点击Combine工具条或菜单Insert->Wireframe->Combine。 2) 选择组合曲线的类型（Combine type）； , 法向（Normal）：沿曲线所在平面的法向进行拉伸而得到的交线； , 沿矢量方向（Along direction）：按指定的方向对曲线进行拉伸而得到的交线。 3) 选择两条参考曲线（Curve1、Curve2）； 4) 如果选择沿矢量方向组合方式，则要连续选择两个拉伸方向（Direction1、Direction2）。 5) 如果有多个可能的结果，选择Nearest Solution选项，以保留最靠近于第一条参考曲线的结果。 6) 生成组合曲线。 4.1.20 Reflect Curve 该功能用于生成曲面的反射曲线，它是由曲面上法矢方向与指定的方向成一定角度的点所构成的曲线。 其具体的生成步骤为： 1) 点击Reflect Curve工具条或菜单Insert->Wireframe->Reflect Curve。 2) 连续选择支撑面与指定的方向（Support、Direction）； 3) 输入角度值（Angle），也可以用鼠标动态修改角度值。 24 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 其中，Normal选项用于指定是否应该计算角度： , 如果选择了Normal选项，该角度为所选矢量方向与曲面法矢方向之间的夹角。 , 如果不选择Normal选项，该角度为所选矢量方向与曲面切平面之间的夹角。 4) 按OK按钮，生成反射曲线。 4.1.21 Intersection 该功能用于生成两相交几何体的相交点或相交线。相交几何体可以是线框或曲面。其具体的生成步骤为： 1) 点击Intersection工具条或菜单Insert->Wireframe->Intersection。 2) 连续选择两个几何体（线框或曲面）（Element1、Element2），可以多选Elements1，但只能单选Element2。 3) 选择所生成相交元素的类型（如图3-16所示）： , 曲线（Curve）：当一曲线与另一曲线或一曲面相交时，可以选此项。 , 点（Points）：当一曲线与另一曲线或一曲面相交时，可以选此项。 , 轮廓线（Contour）：当一曲面与另一曲面或实体相交时，可以选此项。 , 面（Face）：当一曲面与另一曲面或实体相交时，可以选此项。 Curve Points Contour Face 图3-16 相交元素的类型 4) 点击OK按钮，生成所选两几何体的交点或交线。 25 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4.2 Surfaces 本节将介绍各种曲面的造型方法，尤其对曲面造型中的难点：扫描曲面（Sweep）、放样曲面（Loft）的造型方法进行较为详细的讨论。 4.2.1 Extrude 拉伸面是将一轮廓线（Profile）沿一指定方向拉伸一定距离而得到的曲面（如图3-17所示）。其具体的生成步骤为： 图3-17 拉伸面 1) 点击Extrude工具条或菜单Insert->Surfaces->Extrude。 2) 选择轮廓线（Profile）； 3) 选择拉伸方向（Direction）。拉伸方向可以是坐标轴x/y/z、定义的直线段或平面元素。如选择平面元素， 则曲线拉伸方向为所选平面的法矢方向。 4) 输入确定拉伸范围的参数：L imit1、Limit2，或把操作箭头定位在LIM1、LIM2字符上，按住左键，随鼠 标动态修改其值大小； 5) 可以点击Reverse Direction选项，反向曲面拉伸方向； 6) 点击OK按钮，生成拉伸面。 4.2.2 Revolution 回转面是指将一轮廓线（Profile）绕一轴线（Axis）转动一定角度而生成的曲面（如图3-18所示）。其具体的生成步骤为： 1) 点击Revolution工具条或菜单Insert->Surfaces->Revolution。 2) 选择轮廓线（Profile）。 3) 选择转动轴（Axis）。轮廓线和转动轴不能相交。 4) 输入确定旋转面的旋转范围的参数：Angle1,Angle2，或把操作箭头定位在Angle1,Angle2字符上，按住 左键，随鼠标动态修改其值大小； 5) 点击OK按钮，生成回转面。 26 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-18 回转面 4.2.3 Sphere 该功能用于生成球面。其具体的生成步骤为： 1) 点击Sphere工具条或菜单Insert->Surfaces->Sphere。 2) 选择球心（Center）。 3) 选择球轴（Sphere Axis），它决定球的方位。 4) 输入球半径（Sphere radius）。 5) 修改所需球面的范围：平行线的起始角度（Parallel Start Angle）和终止角度（Parallel End Angle），及 子午线的起始角度（Meridian Start Angle）和终止角度（Meridian End Angle）。既可以输入相应的数值， 也可以通过鼠标动态修改。 6) 点击OK按钮，生成球面。如图3-19所示，其中Par代表平行线，Mer代表子午线。 图3-19 球面 4.2.4 Offset 该功能用于生成参考曲面的偏移曲面（如图3-20所示）。其具体的生成步骤为： 1) 点击Offset工具条或菜单Insert->Surfaces->Offset。 2) 选择要偏移的曲面（Surface）。 3) 输入偏移距离值（Offset）。 4) 可以通过点击偏移方向箭头或按“反向（Reverse Direction）”按钮反置偏移方向。 5) 如要多次偏移，可以点选“重复偏移（Repeat object after OK）”选项； 27 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 6) 可以选择Both sides选项，生成以参考曲面为对称面的两个对称偏置曲面。 7) 点击OK按钮，生成偏移曲面。如点选了“重复偏移（Repeat object after OK）”选项，则需输入重复次 数（Instances）。 图3-20 偏移曲面 4.2.5 Sweep 该功能用于生成扫描曲面，它是通过平面轮廓线（Profile），沿用户定义的参数（如引导曲线或参考元 素）运动，在轮廓线运动、变化过程中，轮廓线所在的平面始终与脊骨曲线垂直，而生成的曲面。 图3-21 用显式轮廓线生成扫描曲面的对话框 在创建扫描曲面时，对所用元素的要求为： , 在构造扫描曲面时，轮廓线（Profile）只能有一条，且必须是平面曲线； , 用一条或两条引导曲线（Guide Curve）控制扫描曲面的生成。引导曲线必须满足至少切矢连续要求；它 可以是平面曲线或空间曲线。 , 可定义一个参考曲面来引导和控制扫描曲面； , 可定义一条脊骨曲线（Spine）来控制轮廓线的运动方位，在生成扫描曲面过程中，引导曲线所在的平面 始终与脊骨曲线垂直。脊骨曲线必须至少满足切矢连续要求。 用此功能，可以生成四种轮廓类型（Profile type）的扫描曲面： 1) 显式轮廓类型（Explicit）（对话框见图3-21） 该类型要求明确指定扫描曲面的轮廓线。其中，轮廓线不能呈现H型或T型形状。其创建的具体步骤为： 28 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 A. 点击Sweep工具条或菜单Insert->Surfaces->Sweep。 B. 选择显式轮廓线扫描方式（Explicit）。 C. 选择平面轮廓线（Profile）。 D. 选择引导线（Guide Curve）。 E. 如有必要，选择脊骨曲线（Spine）。如果没有选择脊骨曲线，系统就自动将引导线作为脊骨曲线。 F. 如果造型需要，可选择第2条引导线（Second Guide）或参考曲面（Reference）。在Second Guide选项 中，可以为每条引导线指定一个定位点（Anchor Point），它是引导线与轮廓线或轮廓线所在平面的交点。 引导线将通过该定位点。如果选择参考曲面，则引导线必须完全位于参考曲面上。 G. 如果需手动定位轮廓线，就选择Position profile选项。然后，就可以直接操纵轮廓线或用参数定位轮廓线 （如图3-22所示） 图3-22 轮廓线的定位参数 H. 选择Smooth sweeping选项，以生成光顺的扫描曲面。 I. 点击OK按钮，生成所需的扫描曲面（如图3-23所示）。 图3-23 显式轮廓线扫描 2) 用直线轮廓线（Implicit Line）生成扫描曲面（对话框见图3-24所示） 29 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-24 用直线轮廓生成扫描曲面的对话框 该功能用来生成扫描直纹面。用于构造扫描曲面的轮廓线为直线段。其创建的具体步骤为： A. 直线轮廓类型（Implicit Line）。它有以下五种类型（如图3-25所示）： , 二条限制线（Two Limits） 在这种情况下，用户需指定两条引导线（Guide curve1、Guide curve2），可以指定一个或两个数值（Length1、Length2）来控制轮廓线的尺寸，其中第一个尺寸（Length1）指轮廓线相对第一条引导线伸出的长度，第二个尺寸（Length2）指轮廓线相对第二条引导线伸出的长度。各参数的意义可以参见对话 框左侧的示意图。 二条限制线类型 限制线与中间线类型 参考线类型 参考曲面类型 30 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 相切曲面类型 图3-25 直线轮廓类型示例 , 一条限制线和一条中间线（Limit and Middle） 在这种情况下，用户需指定两条引导线（Guide curve1、Guide curve2），系统将第二条引导线作为扫描曲面的中间曲线。 , 采用参考曲线 , 选择一条引导线，一条参考线和输入角度值； , 输入一个或两个值来定义待生成扫描曲面的宽度。 这种扫描曲面按如下方式生成：以选择的引导线和参考线构成一个参考直纹面，以引导线为基准线，且与 参考直纹面成输入角度值来构成扫描直纹面，扫描直纹面的宽度由输入的一个或两个值来决定。如输入一个值， 则生成的扫描直纹面以引导线为曲面的边界线，曲面的宽度值为输入值；如输入二个值，则生成的扫描直纹面 以引导线为曲面的中间线，以引导线为基准进行计量，曲面两侧的宽度分别为输入的两个值。 , 采用参考曲面 , 选择引导线、参考面和输入角度值。引导线必须完全在参考面内。 , 输入一个或两个值来定义待生成扫描直纹面的宽度。 这种扫描直纹面按如下方式生成：以选择的引导线为基准，生成的扫描直纹面与参考面的法矢方向成 指定的角度值来构造直纹扫描面。如输入一个值，则生成的扫描直纹面以引导线为曲面的边界线，曲面的 宽度为输入值；如输入二个值，则生成的扫描直纹面以引导线为曲面的中间线，以引导线为基准进行计量， 曲面两侧的宽度分别为输入的两个值。 , 采用相切曲面 , 选择引导线和相切参考曲面 , 根据引导线和参考面的相互位置关系，有可能有多种答案，可以使用Next Solution按键来选择所 要的曲面。 B. 点击OK按钮，生成所需的扫描直纹面。 3) 圆弧轮廓线类型（Implicit Circular）（对话框见图3-26所示） 31 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-26 圆弧轮廓型扫描曲面的对话框 该功能用于生成圆弧型轮廓扫描曲面，其生成曲面的具体步骤为： A. 选择圆弧型轮廓扫描方式（Implicit Circular），它有以下五种方式（如图3-27所示）： , 三条引导线（Three guides）：用户需指定用于确定圆弧轮廓形状的三条引导线。 , 二条引导线和一个半径值（Two guides and radius）：用户需输入用于确定圆弧轮廓 形状的二条引导线及圆弧半径值。在这种情况下，有可能有多个答案，可以使用Other Solution按键 来选择所需的曲面。 ,一条中心线和一个半径值（Center and radius）：用户指定一条中心线和一个半径值来确定圆弧轮廓形 状。 ,一条中心线和两个角度（Center and two angles）：用户需指定一条中心线和一条参考线，以及两个角 度值。其中参考线与中心线各点之间的距离确定圆弧轮廓的半径值，两个角度值确定圆弧轮廓曲面的 大小。 ,二条引导线和一个相切参考面（Two guides and tangency surface）：用户需指定两条引导线和一个相 切曲面，生成扫描曲面在其中一条引导线（Limit curve with tangency）上与参考曲面相切。这种情 况下，有可能有两种答案，可以从中选择所需曲面。 ,一条引导线和一个相切参考面（One guide and tangency surface）：用户需指定一条引导线，一个相 切参考面，及圆弧轮廓的半径值，以确定圆弧轮廓形状。 三条引导线类型 二条引导线类型 中心线加半径值类型 中心线加参考线类型 32 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 两条引导线加相切参考面类型 一条引导线加相切参考面类型 图3-27 圆弧轮廓线类型的示例 B. 点击OK按钮，生成所需的扫描面。 4) 圆锥轮廓线类型（Implicit Conical）（对话框见图3-28） 图3-28 用圆锥型轮廓生成扫描曲面的对话框 该功能用于生成圆锥型轮廓扫描面，如椭圆型扫描面、抛物线型扫描面和双曲线型扫描面。这些曲面是通 过引导曲线（Guide Curve）、相切条件（Tangency）、角度（Angle）、和参数（Parameters）来定义的。其生成曲面的具体步骤为： A. 选择圆锥型轮廓扫描方式（Implicit Conical），它有下列四种方式（见图3-29所示）： , 二条引导线（Two guide curves）：在该方式下，用户需指定二条引导线及各自的相切面，并相对于 相切面定义角度值，另外，用户可以通过给定参数值（Parameter）来确定通过点的位置和圆锥曲面 的类型，其取值范围为0-1。 , 三条引导线（Three guide curves）：在该方式下，用户需指定三条引导线和第一条及最后一条引导 线的相切面，和相对于相切面定义角度值。 , 四条引导线（Four guide curves）：在该方式下，用户需指定四条引导线和第一条引导线的相切面， 并相对于相切面定义角度值。 , 五条引导线（Five guide curves）：在该方式下，用户需指定五条引导曲线，系统用这五条曲线确 定圆锥轮廓线的形状。 33 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 二条引导线类型 三条引导线类型 四条引导线类型五条引导线类型 图3-29 圆锥轮廓线类型的示例 点击OK按钮，生成所需的曲面。 4.2.6 Adaptative Sweep 该功能用于生成自适应扫描曲面（图3-30为其对话框）。这种扫描曲面的轮廓线不明确指定，且沿引导 线方向有约束条件，其生成步骤为： 1) 选择引导线（Guiding Curve）。如果还不存在引导线，可以用弹出菜单创建一条直线或边界线作为引导 线。系统默认引导线为脊骨曲线。 2) 如有必要，可选择参考曲面（Reference Surface）。引导线必须完全位于参考曲面上，系统用该曲面确 定扫描曲面的局部坐标系。如果所选择的引导线是一个曲面的边界线，则系统自动选择该边界所属的曲面 为参考曲面。可以用弹出菜单项“Clear Selection”，取消参考曲面的选择。 3) 选择草绘曲线（Sketch），作为扫描曲面的一条轮廓线。这时显示一个坐标系用以表示第一个断面线所在 的平面。草绘曲线所在的平面必须与脊骨曲线相垂直。 4) 选择引导曲线的终点，以生成另一断面线，在该断面线上显示一个坐标系。 断面列表（Sections选项）自动涮新为： ,第一个断面线位于所选草绘曲线和引导线相交的位置上； ,第二个断面位于所选引导线的所选点位置上。 可以利用关联式菜单，对断面线进行编辑处理。 5) 按Apply键，预览扫描曲面。 6) 在Parents选项窗口中，显示组成扫描曲面的元素，可以编辑这些元素。 7) 在Parameters选项窗口中，显示和重新定义指定断面线的约束条件。 34 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 8) 在Moving Frame选项窗口中，可以指定脊骨曲线和离散步长。步长越大，就越精确，但操作速度就越慢。 9) 点击OK按钮，生成自适应扫描曲面。 图3-30 自适应扫描曲面对话框 ：在生成自适应扫描曲面的草图时，虽然草图形状相同，但如果对草图的约束方式不同，最后生成 的自适应扫描曲面的形状也不同，如图3-31所示。 （一） （二） （三） 图3-31 草图约束的不同对自适应扫描曲面的形状的影响 上面三图所用的草图形状及引导线都相同，不同之处是各个草图的约束方法不同：图（一）中的草图的绿 色端点近似在引导线上，没有施加约束；图（二）中的草图的绿色端点约束到草图平面与引导线的交点上；图 （三）中的草图的绿色端点约束到引导线在草图的投影点上。由图3-31可以看出：虽然它们的草图形状基本一致，但所生成的自适应扫描曲面都相差很多。 4.2.7 Fill 该功能用于生成填充曲面，它是由N个边界所组成的曲面，待生成的曲面与周围曲面相切（对话框见图 3-32所示）。其生成步骤为： 35 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-32 生成填充面的对话框 1) 选择曲线或曲面的边界形成封闭边界。也可以为每条曲线选择支撑曲面，这样能保证待生成填充面与支 撑面相切。 2) 指定选择支撑面与待生成填充面之间的连接类型（Continuity）： , 点连续（Point） , 切矢连续（Tangent） 图3-33 填充曲面的实例 3) 如有必要，可对所选择的边界曲线进行编辑处理，以获得所需要的边界。编辑类型包括： ,在当前选择边界之后增加新边界（AddAfter）； ,用另一曲线替代所选曲线（Replace）； ,移去所选元素（Remove）； ,在当前选择边界之前增加新边界（AddBefore）； ,用另一支撑面替代所选支撑面（ReplaceSupport）； ,移去所选支撑面（RemoveSupport）。 4) 选择通过点（Passing Point）选项，选择一点，使待生成的填充面通过该点。 5) 点击OK按钮键，生成所需的填充面。图3-33为填充曲面的一个实例。 36 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4.2.8 Loft 在介绍放样曲面造型方法之前，有必要先介绍一下与此相关的几个概念。 1) Section在利用放样曲面构造曲面时，其中某一方向的曲线一定为平面曲线，这一平面曲 线称为断面曲线。对断面曲线的要求是必须满足位置连续要求，所有的断面曲线必须同为封闭曲线或开 放曲线。 2) Section Plane包含断面曲线的平面被称为断平面。在曲面生成过程中，断平面始终与称为 脊骨曲线的曲线相垂直。 3) Spine在曲面生成过程中，始终与断平面垂直的曲线称为脊骨曲线。脊骨曲线必须满足切 矢连续要求。由于脊骨曲线控制断面曲线的走势，对生成曲面的形状及等参数曲线的分布规律影响很大， 因此，在生成曲面时，要慎重选择脊骨曲线。选择脊骨曲线的一般原则为：脊骨曲线应为比较光顺的曲 线、直线或某一坐标轴，为了使生成的曲面具有较少的曲面片数量，最好选择某条比较光顺的引导线作 为脊骨曲线。 4) Guide引导线是指在曲面生成过程中，控制断面曲线运动方位的曲线，它类似于导轨的作用。 引导线可以是平面或空间曲线，但必须为切矢连续曲线。 5) 在定义放样曲面时，在首尾两个断面曲线处，可定义相切支撑面，这两个支撑面与待 生成的放样曲面相切。 6) 在定义放样曲面时，在每条引导线处，可定义相切支撑面，这个支撑面与待生成的放样 曲面相切。 7) Coupling我们知道，在利用相同的断面曲线生成曲面时，由于曲面的 生成方法不同，会生成形状各异的曲面，即曲面的V向等参数曲线的分布规律有所不同，这种曲面特有的 等参数分布规律就是曲面的参数对应性。CATIA V5为用户提供了如下四种参数对应性方法： , 比率法（Ratio）：比率法是指曲线的参数值，按曲线弧长比例的大小进行计算，即曲线上任意一点 的参数值与始点到该点的弧长的绝对值除以始点到终点的整条曲线弧长的绝对值的比率相关。生成 曲面的V向等参数曲线是所定义的各断面曲线的弧长等参数点所构成的曲线，图3-34是采用比率法， 由三条折线所构成曲面的V向等参数曲线的分布规律。从等参数曲线的分布规律，我们可以看出：在 各断面曲线的中间折点处，有三条V向等参数曲线，从而使曲面的这些区域出现了扭曲，而影响曲面 的造型质量。因此，我们应采用其它方法来构造。 图3-34 比率法参数对应实例 图3-35 切矢不连续参数对应实例 , 切矢不连续分布规律（Tangency）：该方法是按如下方法生成曲面的V向等参数曲线的：定义构成 曲面的断面曲线与方向，使这些曲线方向一致，搜索每条断面曲线上的切矢不连续点，并对其排序， 把每条断面曲线上排序号相同的切矢不连续点，连成一条样条曲线，该样条曲线就是生成曲面的V 向等参数曲线。该方法要求构成曲面的每条断面曲线具有相同数量的切矢不连续点。图3-35所示是 采用切矢不连续分布规律法，由三条折线所构成曲面的V向等参数曲线的分布规律。 , 曲率不连续分布规律（Tangency then curvature）：该方法是按如下方法生成曲面的V向等参数曲线 的：定义构成曲面的断面曲线与方向，使这些曲线的方向一致，搜索每条断面曲线上的曲率不连续 37 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 点，并作排序，把每条断面曲线上排序号相同的曲率不连续点连成一条样条曲线，该样条曲线就是 生成曲面的V向等参数曲线。该方法要求构成曲面的每条断面曲线具有相同数量的曲率不连续点。如 图3-36所示是采用曲率不连续分布规律法，由三条曲线所构成曲面的V向等参数曲线的分布规律。 图3-36 曲率不连续参数对应实例 图3-37 手工定义对应点对应实例 , 手工定义对应点（Vertices）：该方法是按如下方法生成曲面的V向等参数曲线的。定义构成曲面的 断面曲线与方向，使这些曲线的方向一致，在每一条断面曲线上定义对应点，把各断面曲线的对应 点连接成一条样条曲线，该样条曲线就是生成曲面的V向等参数曲线。图3-37所示采用定义对应点方 法，由三条曲线所构成曲面的V向等参数曲线的分布规律。 8) Closing point当构成放样曲面的所有断面曲线为封闭曲线时，为了使生成 的曲面不发生扭曲变形，必须定义好每条封闭曲线的方向和封闭点。封闭点既是曲线的始点，又是曲线 的终点。 9) 放样曲面提供了曲面在引导曲线方向的曲面生成范围的控制。当第一个或最 后一个断面曲线不通过引导曲线的始点或终点时，该选项起作用。该选项是一个开关量，当开关量处于 开通状态时，所生成的曲面以第一个和最后一个断面曲线作为生成曲面的边界曲线，当开关量处于关闭 状态时，所生成的曲面的边界曲线通过引导线的两个端点。 从以上分析我们可以看出：放样曲面是一种功能非常强大的曲面造型功能，它是通过断面曲线沿引导曲线 运动变化而产生的曲面。在断面曲线运动、变化过程中，断平面始终与脊骨曲线相垂直。它还可以定义与周围 曲面的相切关系和每个断面曲线之间的参数对应关系等。生成放样曲面的具体步骤为（对话框见图3-38所示）： 图3-36 创建放样曲面对话框 1) 连续选择断面曲线（Sections），可以为第一个或最后一个断面曲线定义相切曲面，如果是封闭断面曲线， 则选择封闭点。 2) 如有必要，选择一条或多条引导线（Guides），引导线必须与每个断面曲线相交。也可以为每条引导曲 线施加切矢连续条件。 3) 选择脊骨曲线（Spine），脊骨曲线必须与每个断平面垂直。 38 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-39 放样曲面实例 4) 如有必要，对构造放样曲面的参考元素（断面曲线、引导曲线）进行编辑处理，如移去所选曲线；用其 它曲线替代所选曲线；增加另一曲线。 5) 如有必要，选择曲面参数对应性类型（Coupling）和曲面在引导曲线方向的限制范围选项（Relimitation）。 点击OK按钮，生成所需的曲面（图3-39为一个放样曲面的实例）。 4.2.9 Blend 该功能用于生成两元素之间的过渡曲面（对话框见图3-40所示），其生成步骤为： 图3-40 生成过渡面的对话框 1) 连续选择第一条曲线（First Curve）、第一个支撑面（First Support）、第二条曲线（Second Curve）、 第二个支撑面（Second Support）。所选曲线可以是曲面边界或任意其它曲线。 2) 使用“基本（Basic）选项”设定连续性类型（First continuity、Second continuity），它表示待生成曲面 与支撑曲面之间的连续性。连续性类型有：点连续（Point）、切矢连续（Tangency）、曲率连续（Curvature）。 3) 激活Trim first support（修剪第一支撑面）和Trim second support（修剪第二支撑面）选项，支撑面可被 它所在的曲线所修剪，并且生成的过渡面与原支撑面合并成一个曲面。如果不选择这两个选项，则生成 的过渡面为一个单独的特征。 可以在待生成过渡面与支撑曲面的边界端点上施加切矢连续约束（First tangent borders、Second tangent 39 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 borders）（图3-41为双端点约束的例子，图3-42为无约束的例子）： 图3-41 两端点约束的实例 图3-42 无约束的实例 ,双端点相切（Both extremities）：在边界的两个端点上都施加切矢连续约束； ,不相切（None）：在边界的两个端点上都不施加切矢连续约束； ,开始点相切（Start extremities）：仅在边界的始端点施加切矢连续约束。 ,终止点相切（End extremities）：仅在边界的末端点施加切矢连续约束。 4) 使用“张量（Tension）选项”设定张量类型（First tension、Second tension），它定义待生成过渡曲面 的张量类型：常量（Constant）或线性（Linear）。如果是常量类型，则设置T1值；如果是线性类型， 则设置T1、T2值。 如果选择的曲线为两条封闭曲线，则有必要选择封闭点（Closing points），它既是曲线的起点，也是曲线的终点。借助于封闭点及曲线的方向，可以防止使生成的过渡曲面发生扭曲变形。 如有必要，可选择曲线参数对应性选项（Coupling）来生成满足参数对应性关系的曲面。参数对应性方法 有：比率法（Ratio）、切矢不连续法（Tangency）、曲率不连续法（Tangency then curvature）和手工定义对应法（Vertices），详见3.3.2.7中的说明。 点击OK按钮键，生成所需的过渡曲面。 4.3 Operations 几何操作是指对已有的几何体进行各种编辑处理，以获得所需的几何体，如修剪、延伸、倒圆等处理方式。 4.3.1 Join 该功能用于合并曲线或曲面（对话框见图3-43所示），其操作步骤为： 1) 点击Join工具条或菜单Insert->Operations->Join。 2) 选择要合并的曲线或曲面。 该命令提供了三种选择几何体的模式： , 模式（不按任何按钮）：如果所选几何体已存在于列表中，就将其从列表中删除；如果所选几 何体还没在列表中出现，就将其添加到列表中。 , 添加模式（按下Add Mode按钮）：如果所选几何体还没在列表中出现，就将其添加到列表中；否则 也不将其从列表中删除。 , 删除模式（按下Remove Modc按钮）：如果所选几何体已在列表中出现，就将其从列表中删除，否则 40 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 不起作用。 也可以从列表中选择要编辑的几何体对象，点击右键，选择快捷菜单中的Remove/Replace子菜单。 3) 按Apply按钮，预览合并结果，并显示合并面的定位。左键点击定位箭头，会使定位方向反向。 4) 在Parameters选项中，可以完成以下操作： , 如果点选了选项Check connexity，会检查要合并的几何体是否首尾相连，如果不是，会出现错误信 息。 , 如果点选了选项Simplify the result，系统会尽可能地减少合并面的数量。 , 如果点选了选项Ignore erroneous elements，在合并过程中系统会自动忽略不能合并的几何体。 , 对话框中的Merging distance是指合并间距限定值，即系统认为间距小于该值的两部分可以合并。 , 如果选中Angle Tolerance选项，可以输入角度合并限定值，即系统认为两相邻部分在边界线上的角 度小于该值的，可以合并。 5) 在Sub-Elements To Remove选项中显示合并的子元素列表。所谓子元素是指构成要合并元素的元素。在 此选项中，用户可以选择那些子元素不参与合并。如果选中了Create join with sub-elements选项，会 用这些子元素生成一个新的合并元素，该合并元素是独立的。 6) 在Federation选项中，可以重新组织要合并的元素。 7) 点击OK按钮键，完成几何体的合并。 图3-43 合并操作对话框 4.3.2 Healing 该功能用于修补曲面，即填充两面之间的间隙（对话框见图3-44所示），其具体的操作步骤为： 1) 点击Healing工具条或菜单Insert->Operations->Healing。 2) 选择要修补的曲面。 3) 可以编辑要修补的曲面列表，详见3.3.3.1中的说明。 4) 在Parameters选项中，完成以下工作： , 选择连续类型（Continuity）：点连续（Point）、切矢连续（Tangent）。 41 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 , 输入合并距离（Merging distance）用来指定要修补的最大距离，即只修补间距小于该距离的元素。 , 输入间距目标值（Distance objective），它用于指定修补后曲面间可允许的最大距离。 , 如果连续条件为切矢连续（Tangent），则切矢夹角和切矢夹角目标值可用，它们分别用来设定要修 补的最大切矢夹角和修补后曲面的允许最大切矢夹角。 5) 在Freeze选项中，可以设定那些元素不受该操作的影响。 6) 在Sharpness选项中，可以设定那些边界不受该操作的影响。其中Sharpness angle用来界定尖角与平角。 7) 点击OK按钮，完成操作。 图3-44 修补曲面的对话框 4.3.3 Curve smooth 该功能用于曲线的光顺处理，以生成高质量的几何体（其对话框见图3-45所示），其具体的操作步骤为： 图3-45 光顺曲线的对话框 1) 点击Smooth Curve工具条或菜单Insert->Operations->Smooth Curve。 2) 选择要光顺的曲线，在曲线上会显示关于该曲线的不连续信息（不连续类型及其数值） 3) 在参数（Parameters）选项中，输入连续限定值（Tangency threshold、Curvature threshold、Maximum deviation）。系统会光顺小于限定值的不连续区域。 4) 如果点选Topology simplification选项，系统会自动删除曲率连续的顶点，或两个相距很近的顶点中的一 个，以减少曲线段的段数。如果该选项发挥了作用，会出现提示信息。 42 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 5) 进入可视化选项（Visualization），设置信息的显示方式。可以将信息的显示设置成以下方式： , 显示所有信息：点选All选项。其中，改正后的不连续信息以绿色显示，改善后的不连续信息以黄色 显示，没有变化的不连续信息以红色显示。 , 仅显示没有改变的不连续信息：点选Not corrected选项。 , 不显示任何信息：点选None选项。 , 仅在曲线上显示箭头，当鼠标移到箭头上时，才显示不连续信息：点选Display information interactively选项。 , 仅显示一个不连续信息，用前进/后退按钮依次显示其它信息：点选Display information sequentily 选项。 6) 点击OK按钮键，完成操作。 4.3.4 Untrim 该功能用于恢复被剪切过的曲面或曲线。如果曲面或曲线被多次剪切，它将裁剪曲面或曲线恢复到其原 始状态。 对于被多次剪切的曲线或曲面，要想将其恢复到上一次剪切的状态，只能用Undo命令来实现。 4.3.5 Disassemble 该功能用于将多单元（Multi-cell）实体分解成多个单单元（Mono-cell）实体。 在该功能中提供了二种分解元素的模式： 1) 分解所有单元（All Cells）：将所选择多单元实体中的所有单元分解出来。 2) 按区域来分解单元（Domains Only）：即部分分解元素，将首尾相连的元素分解为一个实体。 该操作的具体步骤为： 1) 点击Disassemble工具条或菜单Insert->Operations->Disassemble。 2) 选择要分解的元素； 3) 选择分解模式：分解所有单元（All Cells）或按区域分解单元（Domains Only） 点击OK按钮键，完成操作。 4.3.6 Split 该功能用一个或几个几何元素（Cutting elements）去切割另一个几何元素（Element to cut）（对话框见图3-46）。可以用此功能来完成以下操作： 1) 用一点、一线框元素或一面去切割一线框元素； 2) 用一线框元素或另一面去切割另一面。 完成切割的具体步骤为： 1) 点击Split工具条或菜单Insert->Operations->Split。 2) 选择被切割元素（Element to cut）。所选位置将被默认为保留部分的位置。 43 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 3) 选择切割元素（Cutting elements）。此时会显示切割结果的预览，可以通过点击要保留部分或通过按Other side按钮，来改变要保留的部分。 可以选择多个切割元素，但要注意其选择次序。 图3-46 切割元素的对话框 如果切割元素不足以完全切割被切割元素，系统会自动延伸切割元素以完成切割。 4) 如果选中了Keep both sides选项，则将同时保留切割后的两部分。 5) 如果选中了Intersection computation选项，则在完成切割的同时，还创建一个独立的相交元素。 6) 如果用一个线框元素切割另一线框元素，可以选择一支撑元素（Support）来指定切割后要保留的部分。 它由支撑元素的法矢量与切割元素的切矢量的矢积决定。 7) 可以将切割元素合并成一个元素。方法是在Cutting elements中用弹出菜单中的Creat Join项。 8) 点击OK按钮键，完成操作。 4.3.7 Trim 该功能用于实现两个曲面或两个线框元素之间的相互剪切（对话框如图3-47所示），其具体操作步骤为： 1) 点击Trim工具条或菜单Insert->Operations->Trim。 图3-47 剪切元素对话框 2) 选择要剪切的两面或两个线框元素（Element1、Element2）。 44 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 此时会显示剪切结果的预览，可以通过点击要保留部分或通过按Other side of element1和Other side of element2按钮，来改变要保留的部分。 如果两元素不能相互完全切割，系统会自动延伸两元素以完成切割。 3) 在剪切两个线框元素时，可以指定一个支撑面（Support），来确定剪切后的保留部分。它由支撑面的法 矢与剪切元素的切矢的矢积来确定。 4) 如果选择了Result simplification选项，则系统会尽量减少最后生成剪切面的数量。 5) 如果选择了Intersection computation选项，会生成两相剪切元素的相交元素。 点击OK按钮键，完成操作。 4.3.8 Boundary 该功能用于提取曲面的边界线（对话框见图3-48），其具体操作步骤为： 图3-48 提取边界线的对话框 1) 点击Boundary工具条或菜单Insert->Operations->Boundary。 2) 选择曲面边界（Surface edge）。 3) 选择边界外衍类型（Propagation type）： , 全边界提取（Complete boundary）：提取曲面的所有边界。 , 点连续外衍提取（Point continuity）：沿所选边界点连续外衍提取边界。 , 切矢连续外衍提取（Tangent continuity）：沿所选边界切矢连续外衍提取边界。 , 无外衍提取（No propagation）：仅提取选定的边界线。 , 可以用两个元素限制所提取边界线的范围（Limit1、Limit2）。 , 点击OK键，生成边界线，它在特征树中显示为Boundary.xxx。 注意： , 如果直接选择曲面，则不能选择边界外衍类型，系统自动提取曲面的整个边界线。 , 用此方法提取的曲线不能直接用于拷贝、粘贴，只能先将曲面拷贝、粘贴后再提取边界。 45 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4.3.9 Extract 该方法用于从几何元素（点、曲线、实体等）中提取几何体（对话框见图3-49）。其具体操作步骤如下： 图3-49 提取几何体的对话框 1) 选中一个几何元素的边界或面。 2) 点击Extract工具条或菜单。 3) 选择提取外衍类型（Propagation type）：有四种选择（详见3.3.3.8）。 4) 如果系统无法确定外衍方向，系统会发出警告信息，并要求输入支撑面（Support）。 5) 可以用Complementary mode选项，反选对象，即只选择原来没有被选中的对象。 6) 如果选中Federation选项，则提取出的元素会被组成几组元素。 7) 点击OK键，完成操作。在特征树中显示为Extract.xxx。 4.3.10 Multiple Edge Extraction 该功能用于从多元素草图中提取一部分元素，这样就可以用这个提取出来的元素生成几何体。所提取的 元素在特征树中显示为Extract.xxx，它的操作与其它元素一样。 4.3.11 Shape Fillet 该功能用于在两曲面间生成倒圆面，倒圆面是一球体在两面间滚动而生成的曲面（图3-50为其对话框）。其操作步骤为： 46 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-50 两曲面倒圆对话框 1) 点击Shape Fillet工具条或菜单Insert->Operations->Shape Fillet。面的 2) 分别选择两个曲面（Support1、Support2）。 3) 输入倒圆半径（Radius）。 4) 确定倒圆面位置。在选择的两个曲面上分别出现一个箭头，指向待生成倒圆曲面的圆心位置，可以将箭 头反向来确定倒圆面的位置。 5) 选择倒圆面端点约束条件（Extrimities）。该命令提供了以下选项（见图3-51）： , 无切矢约束（Straight）：在倒圆面的端点不添加切矢约束。 , 切矢约束（Smooth）：在倒圆面的端点添加切矢约束。 , 最大（Maximum）：倒圆面的端点位置受最大支撑面限制。 , 最小（Minimum）：倒圆面的端点位置受最小支撑面限制。 6) 可以选择Trim support elements选项，将支撑面的多余部分剪切掉，并与倒圆面合并成一个元素。 7) 借助于Hold Curve和Spine选项，可以实现变半径倒圆。其中，Hold Curve位于一个支撑面上，由它来确 定倒圆面的半径；由Spine线来确定倒圆面的走向。最后生成的倒圆面与两支撑面相切，并以Hold Curve 为它的一条边界线。 8) 点击OK键完成操作。 4.3.12 Edge Fillet 该功能用于沿一个曲面的内部棱线生成一个过渡曲面（对话框见图3-52所示）。其操作步骤为： 无约束 切矢约束 47 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 最小 最大 图3-51 倒圆面端点约束示例 图3-52 棱线倒圆对话框 1) 点击Edge Fillet工具条或菜单。 2) 选择要倒圆的棱线。也可以直接选择曲面，系统会自动寻找曲面上的棱线。 3) 选择过渡面端部类型（Extrimities）：有四种选择（详见3.3.3.11）。 4) 输入倒圆半径（Radius）。 5) 可以选择外衍类型： , Tangent：将倒圆面外衍到第一条切矢不连续的棱线处。 , Minimal：将倒圆面外衍到第一个几何约束处。 6) 在一些情况下，倒圆面有可能是重叠的，此时可选择Trim ribbons选项，以修剪掉倒圆的重叠部分。 7) 如果选择了Trim Support选项，则将支撑面的多余部分修剪掉，并将倒圆面与支撑面合并成一体。 8) 点击OK按钮，完成操作。 4.3.13 Variable Radius Fillet 该功能的操作基本上与棱线倒圆相同，不同之处是可以在所选倒圆棱线上添加点（Points）并指定不同的倒圆半径（如图3-53所示）。 48 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-53 变半径倒圆示例 4.3.14 Face-Face Fillet 该功能用于在两个不相交面间或在两个有二条以上的棱线面间倒圆，其中倒圆半径要大于两面间的距 离的二分之一（如图3-54所示）。其操作步骤为： 图3-54 面－面倒圆示例 1) 点击Face-Face Fillet工具条或菜单。 2) 选择要倒圆的两个面（Faces to fillet）。 3) 选择端部类型（Extrimities）。有四种类型选择（详见3.3.3.11）。 4) 输入倒圆半径（Radius）。 5) 按Preview按钮，预览结果。 6) 点击OK按钮，完成操作。 4.3.15 Tritangent Fillet 该功能用于生成一个倒圆面的同时，将其中的一个支撑面去掉。系统自动计算倒圆半径，以去掉其中 的一个面。其操作步骤为： 1) 点击Tritangent Fillet工具条或菜单。 2) 选择要倒圆的二个面（Faces to fillet）。 3) 选择端部类型（Extrimities）：有四种类型选项（详见3.3.3.11）。 4) 选择要去除的面（Face to remove）。 点击OK按钮，完成操作。 49 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4.3.16 Translate 该功能用于将一个或几个几何体沿指定方向移动一定的距离生成一个Translate.xxx特征。其操作步骤 为： 1) 点击Translate工具条或菜单。 2) 选择要移动的几何元素（Element）。 3) 指定移动的方向（Direction）。可以用以下几种方向来指定移动的方向： , 选择一直线来指定方向； , 选择一平面，用该平面的法线方向来指定移动方向； , 在Direction输入框中用弹出菜单输入矢量的x、y、z值。 4) 可以选中Repeat object after OK选项，一次生成多个移动几何体。 5) 可以通过点击Hide/Show original object来隐藏或显示原对象。 6) 点击OK键，完成操作。 4.3.17 Rotate 该功能用于将选定的几何体沿某轴旋转一定的角度值而得到的新几何体，其操作步骤为： 1) 点击Rotate工具条或菜单。 2) 选择要旋转的几何体（Element）。 3) 选择一直线作为旋转轴（Axis）。 4) 指定旋转角度（Angle）。 5) 点击OK按钮，完成操作。 4.3.18 Symmetry 该功能通过对称来移动几何体，其操作步骤为： 1) 点击Symmetry工具条或菜单。 2) 选择要对称的几何体（Element）。 3) 选择对称中心（Reference），可以选择一个点，一条直线或一个平面。 4) 点击OK按钮，完成操作。 4.3.19 Scaling 该功能用于改变几何体的大小，其操作步骤为： 1) 点击Scaling工具条或菜单。 2) 选择要缩放的几何体（Element）。 3) 选择参考对象（Reference），可以选择一个点，平面或平面型曲面。 4) 输入缩放比例（Ratio）。 50 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 5) 点击OK按钮，完成操作。 4.3.20 Affinity 该功能用于对选定的几何体沿三轴方向不均匀缩放，即仿射操作。其操作步骤为： 1) 点击Affinity工具条或菜单。 2) 选择要操作的几何体（Element）。 3) 指定参考坐标系（Axis system）：指定坐标原点（Origin）、XY平面（XY plane）和X轴（X axis）。 4) 指定仿射比例（X、Y、Z）。 5) 点击OK按钮，完成操作。 4.3.21 Axis to Axis 该功能用于将一个坐标系中的一个或多个几何体移动到另一坐标系中。其操作步骤为： 1) 点击Axis to Axis工具条或菜单。 2) 选择要移动的几何体（Element）。 3) 选择源坐标系（Preference），即几何体当前所在的坐标系。 4) 选择目标坐标系（Target）。 5) 按OK按钮，完成操作。 4.3.22 /Extrapolate 该功能用于将指定的曲线/曲面延长一定的长度，其操作步骤为： 1) 点击Extrapolate工具条或菜单。 2) 选择要延长对象的边界。对于曲面，选择要延长端的边界线；对于曲线，选择要延长端的端点。 3) 选择要延长的几何体。 4) 指定延长长度（Limit）。可以通过如下方式来指定要延长的长度： , 直接输入长度值； , 选择约束平面或曲面； , 使用几何体上的操作箭头。 5) 指定连续类型（Continuity）。 , 切矢连续（Tangent）； , 曲率连续（Curvature）。 6) 对于曲面延长，指定端部类型（Extremities）。 , 延长体与原对象相切（Tangent）； , 延长体与原对象垂直（Normal）。 对于曲线延长，可以指定其支撑面（Support）。这样延长曲线位于支撑面上，其长度受支撑面边界的限 51 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 制。 7) 如果想让延长体与原对象合并，可以选中Assemble Result选项。 8) 点击OK按钮，完成操作。 4.3.23 /Invert Orientation 该功能用于将曲线或曲面反向，对于已经反向的曲线或曲面，可以通过编辑其反向操作（Reset to initial） 来恢复其定位方向。 4.3.24 Near 该功能用于从多成份元素中提取与参考对象最近部分的几何体。 4.3.25 Law 该功能用于在零件文档中创建规则，以用其生成其它几何元素，例如扫描曲面或平行曲线等。一个规则 的定义需要两个元素：一个是参考对象，它一般是一条直线；另一个是定义曲线。所定义的规则为两元素间对 应点的距离（如图3-55所示）。如果不选定对话框中的X parameter on definition，用于定义规则的部分为参考 直线与定义曲线的公共区域；否则定义规则的部分取决于定义曲线。 图3-55 创建规则示例 当将定义的规则应用到一个几何元素上时，如果该几何元素的长度不等于参考直线的长度，则系统会自动 对规则值进行缩放。 4.4 Analysis 分析功能用于检测曲面质量、拔模角检查、曲线连接性等。 4.4.1 Connect Checker 在生成过渡面、填充面或完成曲面匹配操作后，可用此工具分析曲面是如何连接的。用此工具可以分析 曲面间的距离（Distance），切矢连续性（Tangent）和曲率连续性（Curvature） （见图3-56所示）。 对话框中的最大间隙（Maximum gap）用于输入指定检查的范围，当两面之间的距离大于指定值时，不对 其进行检查。离散项（Discretization）用于指定对两面边界线离散成点的离散密度，可以是低密度（Coarse）、 中密度（Medium）或高密度（Fine）。 对于分析结果可以以梳状显示（Comb）、包络线显示（Envelope）或信息显示（Information），显示比 52 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 例可以是由系统自动设定（Automatic），也可以由用户自行设定。 分析结果用不同的颜色来区别，每一种颜色对应于一个范围，可以由用户设定。 图3-56 曲面连接性检查对话框 4.4.2 Curve Connect Checker 用此检测工具，可以分析两相邻曲线的连接关系：距离（Distance）、切矢（Tangent）、曲率（Curvature）。 其中，距离的分析结果以毫米（Millimeter）为单位；切矢的分析结果以角度（Angle）为单位；曲率的分析结 果以百分比（Percentage）为单位。 4.4.3 Draft Analysis 该工具用于分析曲面的拔模角。在使用该工具时，必须将显示模式设定为添加材质的用户化视图模式 （Apply customized view）。将罗盘移到要分析的曲面上，并将罗盘的Z轴方向设置到拔模方向上。 分析结果用不同的颜色来显示，其中每种颜色所对应的拔模角可以由用户设定。 4.4.4 Mapping Analysis 该分析工具的原理是将周围影像投影到曲面上，以分析曲面的曲率。 4.4.5 Curvature Analysis 该工具用于分析曲线或曲面边界的曲率。它提供了两种分析类型：一种是曲率分析（Curvature），另 一种是曲率半径分析（Radius）。可以将曲线投影到一平面上分析其曲率（Project on Plane）。分析结果可 以显示为梳状线，也可以显示出包络线。显示比例可以自动调节，也可以手动调节。 53 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4.5 Constraints 该部分的功能用于对几何元素施加几何约束。 4.5.1 Constraint 该功能用于对单个几何元素施加几何约束，其操作非常简单，只需在选中要施加约束的几何对象后，点 击Constraint工具条或菜单，就对其施加了约束。 4.5.2 Constraint defined in dialog box 该功能用于在多个几何元素间施加几何约束。所施加的几何约束可以在约束列表中选择。其操作也非常 简单，首先选择多个几何元素，然后点击Constraint defined in dialog box工具条或菜单，系统给出一个几何约 束对话框，只需在对话框中选择所想施加的约束既可。 4.6 Annotations 该部分的功能用于向几何体或文档中添加注解性文字。 4.6.1 Text with Leader 该功能用于向几何体添加带引出箭头的注解。在添加完注解后，可以通过编辑其属性（Properties）来 改变注解的显示。其中可以改变注解的字体（Font）、文本框的形状（Text-Shape）、引出线的颜色（Text-Color）、 文本框和引出线的线宽及线型（Text-Thickness,Text-Linetype）、文本框及文本的位置（Text-Position）等。 4.6.2 Flag Note 该功能用于在文档（产品文档、零件文档等）中添加超级链接，以指向其它位置，如Excel电子表格、 局域网中的网面等。可以向一个对象添加多个超级链接。添加的所有链接都显示在列表中（Link to file or URL）， 可以选择其中的一个链接，将其删除，或进入所链接的位置，还可对其进行编辑。 54 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4.7 Advanced Replication Tools 4.7.1 Object Repetition 该功能用于在创建一个对象的同时，生成该对象的多个实例。它可用于以下几个命令中： 1) 创建位于曲线上的点（Points on a curve）； 2) 创建与曲线呈一定角度的直线（Lines at an angle or normal to a curve）； 3) 创建一定角度上的平面（Planes at an angle）； 4) 创建偏置平面（Offset Planes）； 5) 创建平行线（Parallel Curves）； 6) 创建偏置曲面（Offset Surfaces）； 7) 在移动（Translate）、转动（Rotation）、缩放（Scaling）几何体时。 4.7.2 Rectangle Pattern 该功能用于将线框元素或曲面元素在两指定轴向上生成矩形阵列，其生成步骤为： 1) 点击Rectangle Pattern工具条或菜单。 2) 选择要阵列的元素。此时出现对话框（如图3-57所示），在对话框中每个选项对应一个阵列方向。 3) 选择确定阵列方向的一个参考元素（Reference element），可以是一条直线，一个平行面或一个曲面边 界。 4) 选择参数类型（Parameters），并输入相应的参数（Instances、Space、Length）。参数类型有以下几 种选项： , Instances & Length：用户需输入实例数（Instances）及总长度（Length），系统自动用总长度和 实例数计算相邻实例之间的距离。 , Instances & Spacing：用户需输入实例数（Instances）和相邻实例之间的距离（Spacing）。 , Spacing & Length：用户需输入相邻实例间的距离（Spacing）和总长度（Length），系统自动用总 长度和相邻实例间的距离计算实例数。 5) 点击More按钮，在增加的对话框区域可以输入相应参数以确定原对象在阵列中的位置（行数、列数及角 度），从而控制阵列的位置。 6) 可以用Simplified representation选项去除阵列中的某个元素。其作法是选中Simplified representation选 项后，双击要消除的元素。 7) 点击OK按钮键，完成操作。 55 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-57 矩形阵列对话框 4.7.3 Circular Pattern 该功能是将原对象按圆形方式生成其它实例，其生成步骤为： 1) 点击Circular pattern工具条或菜单。 2) 选择原始对象（Object）。这时会出现对话框（如图3-58所示）。 图3-58 圆形阵列对话框 3) 在Axial Reference选项中，选择一个确定方向的参考元素（Reference element），它可以是一条直线、 一个平行面或一个曲面边界。 4) 在Axial Reference选项中，选择参数类型（Parameters），并输入相应的参数（Instances、Angular spacing、 Total angle）。参数类型有以下几种选项： , Instance & Total angle：需输入实例数和总角度，系统自动由总角度和实例数计算角间距。 56 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 , Instances & Angle spacing：需输入实例数和角间距。 , Angle spacing & Total angle：需输入角间距和总角度，系统自动由总角度和角间距计算实例数。 , Complete crown：需输入实例数，总角度为360度。 5) 进入Crown Definition选项，选择参数类型，并输入相应的参数（各个参数间的关系见图3-22所示）。参 数类型有以下几种： ,Circles & Crown thickness：需输入圆的数量和花冠的厚度，各个圆在花冠厚度范围内均匀分布。 ,Circles & Circle spacing：需输入圆的数量和圆的间距。 ,Circle spacing & Crown thickness：需输入圆的间距和花冠的厚度，系统自动计算圆的数量。 6） 点击OK按钮，完成操作。 4.7.4 Open BodyDuplicate OpenBody 该功能用于从特征树中复制一个OpenBody。OpenBody是一组点、线、曲面等线框和曲面元素的集合。 其操作步骤为： 1) 点击Duplicate OpenBody工具条或菜单。 2) 选择要复制的OpenBody。此时会出现Insert Objects对话框（如图3-59所示）。 图3-59 插入对象对话框 3) 在对话框的Inputs区域输入足够的元素作为复制时的参考对象。 4) 如果输入为重复多次的同一元素，可以有Use indentical name按钮，由系统自动搜索输入元素。 5) 点击OK按钮，完成操作。如果选中了Repeat按钮，Insert Objects对话框不会消失，还可以继续输入。 4.7.5 PowerCopy Creation 高级复制（PowerCopy）由一组元素（几何元素、约束、公式等）组成，当向不同的环境中粘贴时，能 根据环境重新定义。这样，它就抓住了设计意图和设计方法，从而提高了设计结果的可利用性和设计效率。 该功能用于创建高级复制，以备以后使用，其操作步骤为： 1) 点击创建高级复制（PowerCopy Creation）工具条或菜单，出现创建对话框。 57 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 2) 选择要包含到高级复制（PowerCopy）中的元素。在对话框的定义（Definition）选项框中会自动添加所 选元素的信息。 3) 在定义（Definition）选项中，可以命名要创建的高级复制（Name）。 4) 在输入（Inputs）选项中，可以对高级复制的参考对象重新命名。方法是选中参考对象后，在Name输入 框中输入其新名字。 5) 在参数（Parameters）选项中，可以定义高级复制中的那些参数可以在初始化时改变。方法是选中要定 义的参数后，选中发布（Published）选项，在名字（Name）输入框中输入其新名字。 6) 在图标（Icon）选项中，可以为要创建的高级复制指定一个在特征树中使用的图标。 7） 点击OK按钮，完成操作。 4.7.6 PowerCopy Save In Catalog 该功能用于将创建的高级复制存入一个目录文件中，以备以后使用。其操作步骤为： 1) 选择要操作的高级复制。 2) 点击PowerCopy Save In Catalog工具条或菜单。 3) 如果选中“生成新的目录（Create a new catalog）”选项，需要在“目录名（Catalog name）”输入框 中输入目录名及存放路径。 4) 如果不是第一次使用目录，可以选中“更新一个旧目录（Update an existing catalog）”选项，系统自动 将选择的高级复制存入最近一个使用的目录中。 5) 点击OK按钮，完成操作。 4.7.7 Instantiate PowerCopy 对于创建的高级复制有两种实例化方法： 1) 使用Instantiate from Document命令，其操作步骤为： , 点击从文档实例化（Instantiate from Document）工具条或菜单。 , 从对话框中选择包含要实例化的高级复制的零件文档，并点击“打开”按钮，出现“插入对象（Insert Object）”对话框。 , 在对话框中的“参考（Reference）”选择框中，选择要实例化的高级复制。 , 在对话框的“输入（Inputs）”框中选择高级复制的参考对象，也可以用Use identical name按钮由 系统自动选择。 , 点击“参数（Parameters）”按钮，输入可以编辑的参数。 , 点击OK按钮，完成实例化。也可以在点击OK按钮之前，用Preview按钮预览实例化的结果。 2) 使用目录（Catalog）实例化高级复制，其操作步骤为： , 点击“打开目录（Open Catalog）”工具条或菜单Tools->Open Catalog，显示目录浏览器窗口（Catalog Browser）。 , 选择包含要实例化的高级复制的目录文件，并从中选择要实例化的高级复制。 , 双击要实例化的高级复制，或将要实例化的高级复制拖拉到参考对象中，或使用其弹出菜单“实例 化对象（Instantiate Component）” 58 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 , 出现“插入对象（Insert Object）”对话框，对该对话框的操作详见上种方法中的说明。 4.8 UserFeature 用户特征功能用于生成用户自定义的一组特征，可以对这组特征中的一些参数指定参数名以利用编辑。对 于已创建的用户特征可以在其它文档中实例化。其操作与高级复制（PowerCopy）基本相同。 4.8.1 UserFeature Creation 该功能用于创建用户自定义特征。其操作步骤类似于创建高级复制的操作步骤，可以参考3.3.8.7中的说 明。 4.8.2 UserFeature Save In Catalog 该功能用于将创建的用户特征存入目录文件中，以备以后用目录浏览器实例化该用户特征。其操作方法 可参考3.3.8.8中的说明。 4.8.3 Instantiate UserFeature 对于创建的用户特征，可以实例化以提高效率及特征的再利用性。用户特征实例化的方法与高级复制实例 化方法完全相同，在此不再论述，可参考3.3.8.9中的说明。 4.9 Advanced Surfaces CATIA V5的高级曲面造型功能为特殊行业的特定外形设计提供了使用方便、功能强大的造型功能。 4.9.1 Developing wire and points 该功能把线和点影射到回转面上，即把平面上的线框元素通过坐标系的横、纵坐标的对应关系影射到回 转曲面上，生成新的影射元素，该影射元素与曲面的曲率相关。 有两种影射方法：影射－影射（Develop-Develop）；影射－投影（Develop-Project）。 图3-60中所示的图形说明了两种影射方法。图中的黑实线表示要影射的线段，两条虚直线段1、2表示在线 框坐标系中黑实线在两个坐标轴上的分量。 59 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-60 两种影射方法的说明 在影射－影射（Develop-Develop）方法中，线段的给定点（P）通过把它的第一个坐标分量影射到回转 面上，作为曲线的横坐标（1到1’）直至（P’）点。然后，从（P’）点开始，把点（P）的另一个坐标分量影射到回转面上，作为曲线的纵坐标（2到2’）。其结果是深兰色实曲线。 在影射－投影（Develop-Project）方法中，线段的给定点（P）通过把它的第一个坐标分量影射到回转面 上，作为圆柱面（圆柱面通过支撑曲面上的一个点）上的曲线的横坐标（1到1’）而产生点（P’），另一坐标分量平行于虚拟圆柱面的轴，然后，把在圆柱面上的曲线沿法矢方向投影到回转面上，结果是深绿色实曲线。 生成影射曲线的具体步骤为： 1) 点击Develop按钮，出现一个对话框（见图3-61所示）。 图3-61 投影定义的对话框 2) 选择要影射的曲线（Wire to develop）。缺省情况下，系统自动计算包含该曲线的平面（Wire plane）， 但当要影射曲线为直线时，则必须指定线平面（Wire plane）。 3) 选择回转面（Support surface）。 4) 按Apply按钮，在虚拟平面（Wire plane）和曲面（Support surface）上分别出现缺省坐标系。缺省情况 下，支撑面坐标轴的原点被定位在曲面的某一点上，曲面在该点上的切平面平行于虚拟平面。但是，通 常要明确地指定支撑面坐标轴的原点。 5) 点击Point选项，并在曲面上指定一点，作为支撑面坐标轴的原点（Point）。这时两坐标轴系统被修改： 支撑面坐标轴系统与所选点一致；线坐标轴系统的原点与支撑面坐标轴系统的原点之间的距离为最短。 6) 如果选择了Position 2D wire选项，然后点击Show parameters按钮扩展对话框，就可以修改线坐标系的 60 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 位置。如果线坐标系变绿，就表示可以对其进行编辑。 7) 按OK按钮，生成影射曲线。 4.9.2 Junction 该功能用于在分离曲面之间生成交汇曲面，这类曲面广泛应用于汽车车身的中立柱类零件的曲面造型 中。其具体操作步骤为： 图3-62 交汇曲面定义对话框 1) 点击Junction工具条，出现交汇曲面定义对话框（如图3-62所示）。 2) 连续选择两个断面线，可以是曲面的边界线或轮廓线。在这两个断面曲线之间显示待生成交汇曲面的等 参数曲线（藕合曲线）（Coupling curve）。 3) 选择其它断面线。显示新的等参数曲线（Coupling curve）。如果这些断面曲线之间的节点（Vertices）数不同，系统根据节点数最多的断面线，自动生成等参数曲线（如图3-63所示）。使用断面藕合（Sections Coupling）选项，指定等参数曲线与连接断面线的连接性关系：点连续（Point）、切矢连续（Tangent）、曲率连续（Curvature）。 图3-63 自动生成等参数曲线 图3-64 用户自定义一条等参数曲线（蓝色线） 4) 选择藕合点（Coupling point）选项，然后在每个断面上选择对应的藕合点，使这些点通过等参数曲线。 5) 按Apply按钮，预览交汇曲面。 6) 选择断面支撑面，确保待生成的交汇曲面与支撑面保持相切或曲率连续的要求。 7) 可以选择藕合曲线（Coupling curve）选项，然后指定一条曲线作为等参数曲线（如图3-64所示），所指定的曲线必须连接两个断面线。它或者替代一条自动生成的等参线，或者使一条等参线重新计算。 8) 按OK按钮，生成交汇曲面。 61 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4.9.3 Bump 该功能用于曲面的凸起变形，其生成步骤为： 1) 点击Bump工具条或菜单，出现凸起变形定义对话框（见图3-65所示）。 图3-65 凸起变形定义对话框 2) 选择要凸起变形的曲面（Surface to deform）。 3) 选择限制曲线（Limit curve），该曲线确定要变形的区域，它必须位于被变形的曲面上。如果不是，可以 用弹出菜单将其投影到曲面上。 4) 选择变形中心（Deformation center），它表示曲面的变形中心，即变形最大点处。 5) 选择一线段来指定变形方向（Deformation direction），缺省方向是曲面的法向。 6) 设置变形距离（Deformaiton distance），它沿变形方向进行计量。 7) 按Apply按钮，预览变形结果。 8) 按附加参数（Add Parameters）按钮，可以定义曲面变形区与曲面外部的连续性（Continuity）：点连续 （Point）、切矢连续（Tangent）、曲率连续（Curvature）。如果所选择的变形中心不在曲面上，则需 指定一投影方向（Projection direction）将其投影到原始曲面上。 9) 按OK按钮，完成变形。 4.9.4 Wrap Curve 该功能是根据曲线替换变形曲面。所谓曲线替换是指将每一条参考曲线匹配到目标曲线上。该曲面变 形是由参考曲线到目标曲线的变形来决定的。用于变形的曲线不必位于原始曲面上。 可以根据以下几种情况来变形曲面： 1) 基本曲线替换变形。 2) 用固定参考的曲线替换变形。 3) 编辑变形曲面。 4) 变形的计算方法。 首先，基本曲线替换变形的操作步骤为： 1) 点击Wrap Curve工具条或菜单，出现对话框（见图3-66所示）。 62 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-66 根据曲线替换变形曲面的对话框 2) 选择要变形的曲面（Surface to deform）。 3) 连续选择第一条参考曲线（Reference）和第一条目标曲线（Target）。 4) 重复上一步操作，选择多个参考曲线/目标曲线对。对话框中的曲线列表自动更新。 5) 按OK按钮，完成变形。 在操作过程中，必须注意以下几点： 1) 必须先选择参考曲线，再选择相对应的目标曲线，而不能先选择所有的参考曲线再选择所有的目标曲线。 2) 在用Apply按钮时，只需选择一对曲线（参考曲线与目标曲线）。 3) 曲线对的选择是有顺序的。选择的顺序不同，最后的变形效果也不同。 4) 参考曲线不能相互相交，目标曲线也不能相互相交。 5) 参考曲线和目标曲线必须是单一曲线，合并线（Joined curve）、桥接线（Blended curve）和匹配线（Matched curve）都不能用于参考曲线和目标曲线。 有时，需要相对于另一元素来变形曲面，例如匹配两个曲面。该工具允许固定一元素，确保在变形曲面时 还保持该曲面与另一元素的原有的几何关系。其具体操作步骤为： 1) 选择Wrap Curve工具条或菜单，出现对话框（见图3-66所示）。 2) 连续选择要变形的曲面（Surface to deform）和第一条参考曲线。 3) 在屏幕空间点击右键，弹出关联菜单，并选择固定参考曲线（Fixed reference curve）选项。这样前面选 择的参考曲线就被固定，对其不需选择目标曲线。 4) 选择其它参考曲线和目标曲线对。 5) 按OK按钮，完成变形。 由于第一条参考曲线被用作过渡曲面（Blended surface）的一个元素，所以两个曲面之间的连接性得到了 保留。 对用该工具生成的变形曲面，可以进行以下编辑处理： 1) 插入一对曲线； 2) 移去一对曲线； 63 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 3) 固定参考曲线； 4) 对第一对和最后一对曲线施加约束。 编辑变形曲面的具体操作方法为： 1) 双击变形后的曲面，出现一对话框，其中有该变形曲面的生成信息。 2) 在曲线列表中，选择一条曲线，并点击插入（Insert Before）按钮，当前曲线的参考区被激活。 3) 选择新的参考曲线和目标曲线，并点击Apply按钮。就生成了考虑新的参考曲线与目标曲线的变形曲面。 4) 选择要移去的参考曲线和目标曲线区域，并点击删除（Remove）按钮，将所选中的曲线对删除。点击Apply 按钮，就生成了删除一对曲线后的变形曲面。 5) 可以通过约束（Constraints）选项，对曲面变形施加约束条件。可以在第一对曲线和最后一对曲线处施 加约束，来保留与原始曲面的连接性关系（如图3-67所示）。 在最后的曲线对上保持曲率连续 在最后的曲线对上不保持曲率连续 图3-67 施加约束示例 图3-68将帮助理解怎样根据输入的参数（参考曲线和目标曲线和可能的脊骨曲线），计算曲面变形。 三维视图 二维视图 图3-68 变形计算说明图 其中，r1、r2为参考曲线；t1、t2为目标曲线；P是垂直于脊骨曲线的法平面；Ir1是P与r1的交点；Ir2是P与r2的交点；It1是P与t1的交点；It2是P与t2的交点。 变形在垂直于脊骨曲线的每个平面P内进行计算。脊骨曲线的缺省值是第一条参考曲线，但也可能指定一 条曲线作为脊骨曲线。 在每个平面P内，系统计算平面与每条曲线的交点。由参考曲线与各平面（P）的交点（Ir1到Irn）创建一条曲线（Cr）。由目标曲线与各平面（P）的交点（It1到Itn）创建一条曲线（Ct）。 64 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 然后，对于被变形曲面与平面（P）的交线上的每一个点（Q），沿投影方向（dir）被投影到曲线（Cr） 上，生成点（Qr）。其中，投影方向（dir）为矢量（Ispline,Ir2）与平面（P）的法矢量的矢量积。点（Qr） 在曲线（Cr）上的参数为v。 同理，在曲线（Ct）在生成一点（Qt），它的参数也为v。 最后，得到点（Q）的变换点（Qd），它为：Q+vector（Qr，Qt）。 4.10 在CATIA V5中提供了一些辅助完成创成式外形设计的工具。 4.10.1 Update 如果在系统设定中将模型更新设置为手动更新（Tools->Options->Shape->General-> Update->Manual），则对模型编辑完成后，模型会显示为红色，执行更新模型（Update）工具可以手动 更新模型，使模型重新显示为正常颜色。 4.10.2 Axis System 该工具用于定义一个局部坐标系。其操作步骤为： 1) 点击“坐标系（Axis System）”工具条或菜单Insert->Axis System。 2) 输入坐标系参数。一个标准坐标系由一个坐标原点（Origin），三个相互垂直的坐标方向（X、Y、Z）组 成。 3) 点击OK按钮，生成新坐标系。 4.10.3 Show Historical Graph 该工具用于显示指定元素的创建过程。方法是先选择要查看的元素，然后点击“显示历史树（Show Historical Graph）”工具条或菜单Tools->Show Historical Graph，就会出现一个窗口，在窗口内显示该元素 的创建历史。 4.10.4 Work On Support 该工具用于创建一个支撑面，这样在后续操作中就不用再显式指定支撑面了。如果定义了多个支撑面， 只能有一个支撑面为当前活动支撑面，它在特征树中显示为红色。可以通过弹出菜单切换当前活动支撑面，其 方法是将鼠标移动到要设置为当前活动支撑面的支撑面上，点击右键，选择其中的快捷菜单Set As Current。 可以用曲面或平面生成支撑面。如果用曲面生成支撑面，需选择一个曲面作为支撑面，选择曲面上一点作 为支撑面原点。如果用平面生成支撑面，除需选择一个支撑平面和一个支撑平面原点外，还可以设置支撑平面 的H方向及格栅线的尺寸。 4.10.5 Snap to Point 用此工具在创建几何元素时，系统会自动捕捉支撑面格栅上的交点。 65 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4.10.6 Create a New Set 所谓笛卡尔格栅组是指在一定方向上的一组平面。其创建步骤为： 1) 点击Create a New Set工具条，出现对话框（见图3-69）。 图3-69 创建笛卡尔格栅组对话框 2) 选择格栅组的方向（Direction），起始点（Origin），以及格栅步长（Step）。 3) 输入在起始点两个方向上要创建的平面数（Before origin、After origin） 4) 输入要生成特征名的前缀（Prefix）。 5) 按OK按钮，完成操作。 4.10.7 Create Datum 该工具图标菜单是个开关量，如果使该图标菜单变红，则后续创建的几何元素不带历史记录。 4.10.8 该工具用于创建一个几何元素，并将其插入到特征树中，紧靠在主父元素旁边。它可用于以下操作： 1) 两面倒圆； 2) 切割元素； 3) 修剪元素； 4) 延伸元素； 5) 合并元素； 其方向是在激活该工具的情况下，执行以上命令。 4.10.9 Select Current Tool 用此工具，可以从大型文档中选择实体（OpenBody或PartBody），并将其设置为当前实体，还可对当前实体重新命名。 66 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 5 本节将介绍创成式外形设计在各类行业实例中的应用。 5.1 图3-70中所示的型面经常出现在汽车车身结构设计中，如各类内外覆盖件的加强筋、各类门的窗口部分的 型面设计等。构造这类型面的关键是：先用扫描面构造出主曲面S1；然后，偏移主曲面生成偏移曲面S2；在坐标面上(如XY平面上)生成筋类型面的外形轮廓线，并将其投影到主曲面上；采用扫描曲面功能，生成筋类型 面的侧向曲面S3；最后，利用倒圆曲面功能，在主曲面与侧曲面之间，偏移曲面与侧曲面之间生成倒圆曲面。 该类型面生成的具体操作步骤如下： 1. S1 图3-70 实例一示图 1) 首先生成构造主曲面S1所需的曲线C1、C2； 利用草绘功能来完成这两条曲线的定义。 选择XZ平面作为草绘面，点击（Sketch）图标进入草绘工作台，选择圆定义图标的三点圆弧子菜单 （Three Points Arc Starting with Limits），在草绘屏幕上选择三个点来定义该圆弧（先选择圆弧的两个端点， 后选择圆弧的中间点），这样就在草绘平面上生成了圆弧段曲线C1，为了使该曲线具有实际所需的形状与尺 寸，我们可以选择约束图标（Constraint），对圆弧的两个端点和半径值进行尺寸标注（如图3-71所示），最后点击（Exit Workbench）图标退出草绘工作台。这样就生成了草图C1（如图3-71所示）。 选择YZ平面作为草绘面，进入草绘工作台，以上述同样的方法生成草图C2（如图3-72所示）。 图3-71 曲线C1 图3-72 曲线C2 67 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 2) 利用曲线C1和C2，生成扫描曲面S1。 选择扫描曲面图标（Sweep）；选择轮廓类型（Profile type）为显式（Explicit）；选择曲线C1为轮廓曲线（Profile）；选择曲线C2为引导曲线（Guide curve）；选Y轴为脊骨曲线（Spine）；按OK键，生成主曲面S1（对话框见图3-73）。 图3-73 主曲面S1生成对话框 2. S3 1) 首先生成构造侧向曲面所需的外形轮廓线C3； 选择XY平面为草绘面，点击（Sketch）图标进入草绘工作台；选择矩形定义图标（Rectangle），生成一矩形；选择创建拐角图标（Corner），在矩形的四个角上生成半径值为40mm的四个倒圆；矩形尺寸和位置如图3-74所示；最后点击（Exit Workbench）图标退出草绘工作台。这样就生成了曲线C3。 选择投影图标（Projection）；选择投影类型（Projection type）为Along a direction；选择上一步生成的曲线C3作为待投影线（Projected）；选择主曲面S1为投影支撑面（Support）；选择Z坐标轴或XY平面作为投影方向（Direction）；按OK键，生成构造侧向曲面S3所需的外形轮廓线（C4）。 68 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-74 外形轮廓线C3 2) 利用上一步生成的曲线C4，生成扫描曲面S3。 选择扫描曲面图标（Sweep）；选择轮廓类型（Profile type）为直线型（Line）；选择子类型为With reference surface；选择投影曲线C4为引导曲线1（Guide curve 1）；选择主曲面S1为参考曲面（Reference osurface）；输入角度值（Angle）为70，长度1（Length1）为25mm，长度2（Length2）为0mm；按OK键，生成侧向曲面S3。（对话框见图3-75）。 图3-75 生成曲面S3的对话框 3. 选择两曲面倒圆图标（Shape Fillet）；选择主曲面S1为支撑面1（Support1），并打开修剪支撑面开关（Trim support1）；选择侧向曲面S3为支撑面2（Support2），并打开修剪支撑面开关（Trim support2）；输入半径值（Radius）为5mm；选择端部延伸方式（Extremities）为光顺型（Smooth）；按OK键，生成倒圆曲面（对话框见图3-76所示）。 以上述方法，可生成侧向曲面S3和偏移曲面S2之间的倒圆曲面（其半径值也为5mm）。 69 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-76 倒圆曲面的生成对话框 70 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 5.2 本例将介绍三个不同半径值的倒圆曲面交汇在一起时，交汇区域的曲面生成方法。我们将采用三种方法来构造 这类曲面： , 三角边曲面补丁法； , 变半径倒圆法； , 四边曲面补丁法。 图3-77所示为一典型的三倒圆曲面的交汇曲面。在该模型中有曲面S1、S2、S3；曲面F1是与曲面S1、S2双切，半径为20mm的倒圆曲面；曲面F2是与曲面S1、S3双切，半径为15mm的倒圆曲面；曲面F3是与曲面S2、S3双切，半径为25mm的倒圆曲面；曲面J1为三个倒圆曲面F1、F2、F3的交汇曲面。 图3-77 三角交汇面示例 下面将以此模型为例，分别介绍这三种构造交汇曲面的方法。 5.2.1 三角边曲面补丁法的基本思路是：先生成三个倒圆曲面的共边界部分，再填补中间的交汇区域。该方法的 具体步骤为： 1. 选择曲面构造功能，生成曲面S1、S2、S3。这三个曲面可采用拉伸（Extruded）曲面构造方法来完成。 2. 选择倒圆曲面构造功能，生成倒圆曲面F1、F2、F3。 ：在生成这三个倒圆曲面时，在对话框中都不打开切割支撑曲面的开关（Trim support1、Trim support2），这样生成的倒圆曲面是一个独立曲面，不与支撑面合并。 3. 选择提取元素图标（Extract），生成倒角曲面F1、F2、F3的边界曲线C11、C12、C21、C22、C31、 C32。 71 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4. 选择相交图标（Intersection），生成上一步提取出的曲线的交点：C11与C21的交点P1、C12与C31 的交点P2、C22与C32的交点P3。 5. 选择直线图标（Line），生成点P1、P2间的直线段L1，点P2、P3间的直线段L2、点P1、P3间的直线 段L3。 6. 选择投影图标（Projection），选择投影类型（Projection type）为沿法向投影（Normal），选择要投 影的曲线L1和投影支撑面F1，生成投影曲线C1。以同样的方法生成投影曲线C2和C3。 7. 选择切割功能图标（Split），选择要切割的曲面F1和切割元素C1，切除曲面F1的多余部分。以同样的 方法切割曲面F2、F3。 8. 选择曲面填充图标（Fill），依次选择边界线C1、C2、C3和这些曲线对应的支撑面（F1、F2、F3的切 割面），并选择连接方式为切矢连续（Tangency），生成以曲线C1、C2、C3为边界，并与周围曲面相 切的填充曲面J1。 5.2.2 变半径倒圆法的思路是：如这三个倒圆曲面均为凸向倒圆曲面（如图3-78所示），则先生成半径值为最大 的倒圆曲面，修剪掉两原始曲面的多余部分，并把这三个面合并成一个复合曲面；利用修剪功能，把复合曲面 和第三个原始曲面合并成一个更大的复合曲面；利用变半径倒圆功能来完成交汇处的曲面造型。如果其中有二 个为凹向倒圆曲面（如图3-79所示），则先生成凸向倒圆曲面，修剪掉两原始曲面的多余部分，并把这三个面 合并成一个复合曲面；利用修剪功能，把复合曲面和第三个原始曲面合并成一个更大的复合曲面；利用变半径 倒圆功能来完成交汇处的曲面造型。其生成曲面的具体步骤为： 图3-78 凸向倒圆曲面示例 图3-78 凹向倒圆曲面示例 1. 生成曲面S1、S2、S3。方法与3.4.2.1中的相同。 2. 选择两曲面倒圆图标（Shape Fillet），分别选择曲面S2和S3，输入倒圆半径值25mm，打开修剪支撑 面的开关（Trim support1、Trim support2），选择端部延伸方式（Extremities）为光顺方式（Smooth）， 按OK键生成倒圆曲面F23，该曲面为复合倒圆面。 3. 选择修剪功能图标（Trim），分别选择上一步生成的曲面F23和曲面S1，选择修剪后的保留区域，按 OK键完成修剪。 4. 选择变半径倒圆图标（Variable Radius Fillet），选择上一步生成的复合曲面，选择曲面上的棱线C1， 72 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 在棱线的相应节点上赋于相应的半径值（如图3-80所示），选择端点延伸方式（Extremities）为光顺方 式（Smooth），按OK键生成变半径倒圆曲面。图3-81为本步操作的对话框。 图3-80 变半径倒圆示例 图3-81 变半径倒圆对话框 5.2.3 四边曲面补丁法的基本思路是（参见图3-82）：先生成倒圆曲面F1、F2、F3，然后生成倒圆曲面F3、F1的交点P1和倒圆曲面F3、F2的交点P2（其中，F3的倒圆半径最大），过点P1与原始曲面的交线I1垂直生成法平面PL1，过点P2与原始曲面的交线I2垂直生成法平面PL2，利用所生成的法平面PL1、PL2去切割倒圆曲面，生成切割曲面，提取切割曲面边界曲线C11、C12、C21、C22，在边界线C11、C21之间生成与两边界线相切的桥接曲线C1，在边界线C12、C22之间生成桥接曲线C2，把桥接曲线C1、C2分别投影到曲面S1、F3上生成投影曲线C1P、C2P，利用放样曲面结构功能，选择切割倒圆曲面的边界线为断面曲线，切割倒圆曲面为断面 支撑面，生成放样曲面。其具体操作步骤如下： 图3-82 四边曲面补丁法示意图 1. 选择曲面造型功能，生成曲面S1、S2、S3（同3.4.2.1一样）。 2. 选择倒圆功能，生成倒圆曲面F1、F2、F3。注意在生成倒圆时，不修剪两支撑平面。 3. 选择相交图标（Intersection），选择曲面F1、F3生成交点P1，选择曲面F2、F3生成交点P2。 4. 选择平面生成图标（Plane），生成过点P1，垂直于曲线I1的平面PL1，及过点P2，垂直于曲线I2的平 面PL2。 73 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 5. 选择切割曲面图标（Split），用平面PL1去切割倒圆曲面F1，及用平面PL2去切割倒圆曲面F2。 6. 选择提取图标（Extract），提取切割平面F1、F2的边界线，生成曲线C11、C12、C21、C22。 7. 选择桥接线图标（Connect Curve），生成曲线C11、C21的桥接线C1，及曲线C12、C22的桥接线C2。 8. 选择投影图标（Projection），生成曲线C1法向投影到曲面S1上的投影线C1p，和曲线C2法向投影到 曲面F3上的投影线C2p。 9. 选择切割曲面图标（Split），分别切割掉曲面S1、S2、S3中的多余部分，并用C2p切割掉曲面F3的多 余部分。 10. 选择放样曲面图标（Loft）；分别选择切割后的倒圆曲面F1、F2的边界线和切割后的曲面F1、F2作为 放样曲面的断面线和支撑面；分别选择桥接投影线C1p和C2p及其所在的曲面S1和F3作为放样曲面的引 导线和支撑面；按OK键，生成以所选四条曲线为生成曲面的边界，并与周围曲面相切的放样曲面（如图 3-83所示）。 图3-83 放样曲面生成示例 74 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 5.3 本例将介绍六个不同半径值的倒圆曲面交汇处的曲面处理方法。如图3-84所示，已知曲面S1、S2、S3、S4、S5、S6，F1是半径为20mm且与曲面S1、S2双切的倒圆曲面，F2是半径为25mm且与曲面S5、S6双切的倒圆曲面，F3是半径为28mm且与曲面S1、S3双切的倒圆曲面，F4是半径为30mm且与曲面S4、S6双切的倒圆曲面，F5是半径为22mm且与曲面S3、S5双切的倒圆曲面，F6是半径为26mm且与曲面S2、S4双切的倒圆曲面。现要构造倒圆曲面F1、F2、F3、F4、F5、F6交汇处的曲面。生成该曲面的步骤如下： 图3-84 六倒圆曲面交汇处的曲面示例 图3-85 六曲面示例 1. 生成曲面S1、S2、S3、S4、S5、S6（如图3-85所示），这些曲面均是50x50mm的有界平面。 2. 选择双曲面倒圆图标（Shape Fillet）生成倒圆曲面F1、F2、F3、F4、F5、F6。注意在生成这些倒圆 曲面时，不打开修剪支撑面开关（Trim support1、Trim support2）。 3. 选择提取图标（Extract），分别提取六个倒圆曲面在对应支撑面处的边界线C11、C12、C21、C22、 C31、C32、C41、C42、C51、C52、C61、C62。 4. 选择相交图标（Intersection），生成曲线C11与C31的交点P1，C12与C61的交点P2，C51与C32的交 点P3，C52与C21的交点P4，C41与C62的交点P5，C42与C22的交点P6。 5. 选择直线生成图标（Line），顺次连接P1、P2、P3、P4、P5、P6各点生成直线L1、L2、L3、L4、 L5、L6。 6. 选择投影图标（Projection），将上一步生成的各个直线，沿法线方向分别投影到其对应的倒圆曲面上， 生成投影曲线C1p、C2p、C3p、C4p、C5p、C6p。 7. 选择切割曲面图标（Split），用上一步生成的投影曲线分别切割其对应的倒圆曲面，去掉倒圆曲面的 多余部分。 8. 选择切割曲面图标（Split），用切割后的倒圆曲面的边界线切割对应的主曲面S1、S2、S3、S4、S5、 S6。生成如图3-86所示的形状。 75 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-86 实例的中间结果图 图3-87 填充面生成示意图 9. 选择曲面填充功能（Fill），依次选择六曲面交汇处的边界线（第6步中生成的投影线）和支撑面（切 割后的倒圆曲面），并选择连接方式为切矢连续（Tangency），这样就生成了以曲线C1p、C2p、C3p、C4p、C5p、C6p为边界，并与周围倒圆曲面相切的六边填充曲面J1（如图3-87所示）。 76 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 5.4 本例将介绍多个不同半径值的倒圆曲面交汇在一起时，交汇区域的曲面生成方法。 图3-88 多倒圆曲面交汇处的曲面处理 如图3-88所示，已知曲面S1、S2、S3、S4、S5，曲面F1是半径为20mm且与曲面S1、S2双切的倒圆曲面，曲面F2是半径为8mm且与曲面S2、S3双切的倒圆曲面，曲面F3是半径为7mm且与曲面S3、S4双切的倒圆曲面，曲面F4是半径为7.5mm且与曲面S4、S5双切的倒圆曲面，曲面F5是半径为10mm且与曲面S5、S1双切的倒圆曲面。现在构造倒圆曲面F1、F2、F3、F4、F5交汇处的曲面。其具体步骤为： 1. S1S2S3S4S5 1) 以YZ平面为草绘平面，进入草绘工作平台，生成如图3-89所示的草图。 图3-89 草图一 图3-90 草图二 图3-91 草图三 2) 选择平面图标（Plane），选择平面类型（Plane type）为偏移平面（Offset from plane），选择 YZ平面为参考平面（Reference），输入偏移量（Offset）为50mm，打开Repeat object after OK开 关，按OK键后输入数值1，这样就生成了两个平面（P1、P2），分别平行于YZ平面，平面P1距YZ 平面50mm，平面P2距YZ平面100mm。 3) 以平面P1为草绘平面，进入草绘工作平台，生成如图3-90所示的草图。 4) 以平面P2为草绘平面，进入草绘工作平台，生成如图3-91所示的草图。 5) 选择直线生成图标（Line），选择直线类型（Line type）为点到点（Point-Point），分别选择三 77 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 个草图上的端点，生成如图3-92所示的各段直线。 6) 选择提取图标（Extract），提取出草图一中的五个直线段。 图3-92 构成五曲面的线框图 图3-93 切割后的曲面形状 2. S1S2S3S4S5 1) 选择拉伸曲面图标，选择直线段L1为轮廓线（Profile），选择直线段L2为拉伸方向（Direction），拉 伸距离为100mm，按OK键生成曲面S1。 2) 选择放样曲面图标，分别选择直线段L3、L4为断面线，分别选择直线段L5、L6为引导线，按OK键生 成曲面S2。 3) 选择填充曲面图标，分别选择直线段L4、L7、L8，按OK键生成曲面S3。 4) 用同样的方法生成填充曲面S4、S5。 3. 1) 选择两曲面倒圆图标，分别选择曲面S2、S3作为支撑面（Support1、Support2），输入倒圆半径值 （Radius）为8mm，打开Trim support开关，选择端部条件（Extremities）为光顺型（Smooth），按OK 键生成复合曲面SS1。 2) 以同样的方法生成曲面S4与曲面S5的倒圆复合曲面SS2，倒圆半径为7.5mm。 3) 以同样的方法生成复合曲面SS1与SS2的倒圆复合曲面SS3，倒圆半径为7mm。 4) 选择提取图标，从复合曲面SS3中提取曲面S2的修剪部分S2’，和曲面S5的修剪部分S5’。 5) 选择两曲面倒圆图标，分别选择曲面S1和S2’作为支撑面（Support1、Support2），输入倒圆半径值 （Radius）为20mm，关闭Trim support开关，选择端部条件（Extremities）为最短（Minimum），生成 倒圆曲面F1。 6) 用同样的方法，生成曲面S1与S5’的倒圆曲面F5，倒圆半径为10mm。 4. 1) 选择提取图标，从倒圆曲面F1上提取两边界线C11、C12；从倒圆曲面F5上提取两边界曲线C51、C52。 2) 选择桥接线图标，选择曲线C11及其端点作为第一条曲线（First curve）及其桥接点（Point），选择 曲线C51及其端点作为第二条曲线（Second curve）及其桥接点（Point），选择两个连续方式（Continuity） 均为切矢连续（Tangency），调整好桥接点处的红色箭头，使其均指向桥接线方向，按OK键生成桥接曲 线C1。用同样的方法生成曲线C12与C52的桥接曲线C2 3) 选择投影图标，选择投影类型（Projection type）为沿法向投影（Normal），选择桥接线C1作为投影 元素（Projected），选择曲面S1为投影支撑面（Support）,按OK键生成投影线C1p。 78 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 4) 选择投影图标，选择投影类型（Projection type）为沿矢量投影（Along a direction），选择桥接线C2 作为投影元素（Projected），选择曲面SS3为投影支撑面（Support），选择XY平面的法向作为投影方 向（Direction），按OK键生成投影线C2p。 5) 选择合并图标，选择曲线C11、C1p、C51，按OK键生成三曲线的复合曲线C1j。用同样的方法生成曲 线C12、C2p、C52的复合曲线C2j。 6) 选择切割图标，选择曲面SS3为要切割元素（Element to cut），选择复合曲线C1j为切割元素（Cutting element），选择保留区域，按OK键完成切割。采用同样的方法，用复合曲线C2j切割曲面S1，生成如图 3-93所示的模型。 7) 选择放样曲面图标；选择倒圆曲面F1的边界线为断面线1，选择倒圆曲面F1为断面线1的支撑面，选择 倒圆曲面F5的边界线为断面线2，选择倒圆曲面F5为断面线2的支撑面；选择投影曲线C1p为引导线1，曲 面SS3的切割面为引导线1的支撑面，选择投影曲线C2p为引导线2，曲面S1为引导线的支撑面；按OK键， 生成交汇曲面J1（如图3-94所示）。 图3-94 交汇曲面生成示意图 79 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 5.5 本例将介绍瓶子曲面的构造方法。瓶子曲面由瓶颈曲面、过液体曲面、瓶身曲面、瓶底曲面及瓶身与瓶底 曲面之间的倒圆曲面组成（如图3-95所示）。 图3-95 瓶子实例 图3-96 瓶颈截面形状 图3-97 瓶身截面形状 生成瓶子曲面的具体步骤为： 1. 选择XY平面为草绘支撑平面，进入草绘工作平台，创建如图3-96所示的草图1。 2. 选择XY平面，选择平面生成图标（Plane），生成相对于XY平面的沿Z轴反向偏移量为50mm的偏移平 面P1。 3. 选择平面P1为草绘支撑平面，进入草绘工作平台，创建如图3-97所示的草图2。 4. 选择拉伸曲面图标（Extruded），选择草图2作为轮廓线（Profile），选择Z轴反向为拉伸方向（Direction）， 输入拉伸量为100mm。按OK键生成瓶身曲面S3。 5. 选择拉伸曲面图标（Extruded），选择草图1作为轮廓线（Profile），选择Z轴方向为拉伸方向（Direction）， 输入拉伸量为20mm。按OK键生成瓶颈曲面S1。 6. 选择相交图标（Intersection），分别生成YZ平面与瓶颈曲面S1的交线，YZ平面与瓶身曲面的交线， XZ平面与瓶颈平面的交线，XZ平面与瓶身平面的交线。 7. 选择取消组合图标（Disassemble），分别处理上一步所生成的相交线，生成如图3-98的8条直线段。 80 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 图3-98 连接线示意图 图3-99 过渡面生成示意图 8. 选择桥接线图标（Connect），分别生成与直线段L11与L21相切的桥接线C1，及其它桥接线C2、C3、 C4（如图3-98所示）。 9. 选择点生成图标（Point），生成桥接线C1的两个端点P1和P2。 10. 选择放样曲面图标（Loft）；选择草图1为放样曲面的断面线1，点P1为其闭合点（Closing Point）， 瓶颈曲面S1为其支撑面；选择草图2为放样曲面的断面线2，点P2为其闭合点，瓶身曲面S3为其支撑面； 依次选择桥接线C1、C2、C3、C4为放样曲面的引导线；按OK键生成过渡面S2（如图3-99所示）。 11. 选择填充曲面图标（Fill），分别选择瓶身曲面上边界线为填充曲面的边界线，选择连接方式（Continuity） 为点连续（Point），按OK键生成瓶底曲面S5。 12. 选择两面倒圆图标（Shape Fillet），分别选择瓶身曲面S3和瓶底曲面S5作为支撑面1（Support1）和 支撑面2（Support2），输入倒圆半径（Radius）为5mm，选择端部连接方式（Extremities）为光顺型 （Smooth），打开修剪支撑面的开关（Trim support elements），按OK键生成复合倒圆曲面。这时就完 成了整个瓶子模型的建立。 81 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 5.6 图3-100 旋钮实例模型 在本例中，将介绍旋钮曲面及实体的构建方法。以如图3-100所示的模型为实例，从零开始建立其曲面模 型，并分析所建旋钮曲面模型的拔模角，最后用CATIA中曲面与实体的混合建模技术，由旋钮的曲面模型生成 旋钮的实体模型。 , 旋钮曲面模型的建立步骤为： 1. 生成旋钮曲面模型所需的线框元素。 1) 用做圆的图标（Circle），以ZX平面为支撑面，创建如图3-101所示的圆弧C1，圆弧的中心位于 坐标原点，半径为64mm。 图3-101 圆弧C1 图3-102 圆弧C2 图3-103 草图1 2) 以同样的方法在YZ平面上做一个如图3-102所示的圆弧C2。 3) 以YZ平面为支撑平面，进入草图工作台，作一条如图3-103所示的草图1。 2. 生成构成旋钮的基本曲面 1)选择拉伸曲面图标（Extruded），选择圆弧C1为轮廓线（Profile），从拉伸方向（Direction）的弹 出菜单中选择Y轴作为拉伸方向，输入Limit1为70mm，Limit2为0mm，按OK键生成曲面S1。 2)选择拉伸曲面图标（Extruded），选择圆弧C2为轮廓线（Profile），从拉伸方向（Direction）的弹 出菜单中选择X轴作为拉伸方向，输入Limit1为70mm，Limit2为0mm，按OK键生成曲面S2。 3)选择回转曲面图标（Revolution）；选择草图1为轮廓线（Profile）；用旋转轴（Revolution axis）中 的弹出菜单（Create a line），生成一条过坐标原点且与Z轴平行的直线为旋转轴；输入第一旋转角 度（Angle1）为90度，第二旋转角度（Angle2）为0度；调整旋转方向；按OK键生成旋转面S3与曲 82 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 面S1、S2相交（如图3-104所示）。 图3-104 构成旋钮的基本曲面 图3-105 剪裁后的曲面 3. 生成旋钮的基本形状 1)选择修剪曲面图标（Trim），分别选择曲面S1、S3为修剪元素，选择修剪保留区域，按OK键生成 修剪曲面St。 2)选择切割曲面图标（Split），选择曲面S2为被切割元素（Element to cut），选择由上一步生成的修 剪曲面St为切割元素（Cutting element），调整切割保留区域，按OK键生成曲面S2的切割曲面Sp1 （参见图3-105）。 3)选择延伸曲面图标（Extropolate），选择切割曲面Sp1的一条边界作为延伸边界（Boundary），选 择切割曲面Sp1为延伸对象（Extropolated），将延伸的限制条件（Limit type）设为“到元素（Up to element）”，选择修剪曲面St为限制元素（Up to），选择端点延伸方式（Extremities）为光顺型 （Smooth），打开“结果集成（Assemble Result）”开关，按OK键完成操作；以同样的方法延伸 切割曲面Sp1的另一边界到修剪曲面St上。从而生成一复合曲面Sa。 4)选择切割曲面图标（Split），选择修剪曲面St为被切割元素（Element to cut），选择复合曲面Sa为 切割元素（Cutting element），调整切割保留区域，按OK键完成切割生成切割曲面Sp2（参见图3-106）。 5)选择合并几何体图标（Join），分别选择切割曲面Sp2和复合曲面Sa，按OK键生成合并曲面Sj（如 图3-106所示）。 图3-106 复合曲面Sj 图3-107 倒圆复合面Sf 图3-108 旋钮的曲面模型 4. 生成倒圆 1) 选择变半径倒圆图标（Variable Radius Fillet），选择合并曲面的棱线L1（如图3-106所示），编辑棱线左端点处的倒圆半径为20mm，右侧端点的倒圆半径为10mm，按OK键完成操作。 2) 选择棱线倒圆图标（Edge Fillet），选择棱线L2，输入倒圆半径（Radius）为5mm，按OK键完成操作， 83 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 生成如图3-107所示的曲面Sf。 5. 完成旋钮曲面模型的建立 1) 选择对称几何体图标（Symmetry），选择倒圆复合面Sf为对称对象（Element），选择YZ平面为参考 对称（Reference），按OK键生成其对称面Ss1。 2) 选择合并几何体图标（Join），分别选择倒圆复合面Sf和其对称面Ss1，按OK键生成合并曲面Sj1。 3) 选择对称几何体图标（Symmetry），选择合并曲面Sj1为对称对象（Element），选择XZ平面为参考 对称（Reference），按OK键生成其对称面Ss2。 4) 选择合并几何体图标（Join），分别选择合并曲面Sj1和其对称面Ss2，按OK键生成合并曲面Sj3，从 而完成旋钮曲面模型的建立（如图3-108所示）。 , 1. 分析旋钮模型的拔模角 1) 选择用户化视图图标（Apply Customized View）。只有在在用户化视图中才能查看拔模角 分析结果。 2) 选择旋钮的最终曲面并将罗盘移动到其上，点击拔模角分析图标（Draft Analysis）。罗盘的 W方向为拔模方向。 3) 将对话框设置为如图3-109所示，则曲面自动显示为如图3-110所示。 图3-109 拔模角分析对话框设置 图3-110 拔模角分析结果 由图3-110可知：旋钮下部的拔模角在0度到1度之间，需要编辑该部分模型以增大拔模角。 2. 编辑模型 1) 双击草图1，进入草图工作台，将角度90改为86度。 2) 退出草图工作台，模型自动涮新，拔模角分析结果自动涮新（见图3-111所示）。 图3-111 编辑后的分析结果 图3-112 添加材质后的视图 84 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002 , 1. 进入零件设计工作台（Part Design）。 2. 选择旋钮曲面模型Sj3；选择曲面加厚图标（Thick Surface）；调整加厚方向为曲面内侧；输入第一加 厚量（First offset）为4mm，第二加厚量（Second offset）为0mm；按OK键生成实体。 3. 隐藏曲面，使屏幕上只显示实体。 4. 选择切割实体图标（Split）；选择XY平面；调整屏幕中显示的箭头，使其指定Z轴正向；按OK键完成 切割，生成旋钮的最终实体模型。 5. 向实体添加材质为橡胶（Rubber），并将视图设置为用户化视图（如图3-112所示）。 85 第四章 CATIA V5创成式外形设计 迅利科技有限公司 版权所有? 2002