曲線和曲面設(shè)計(jì)教學(xué)講義

1、第10章 曲線和曲面設(shè)計(jì)【教學(xué)提示】 在飛機(jī)、汽車、輪船等涉及復(fù)雜曲面的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，經(jīng)常會(huì)用到曲線、曲面造型技術(shù)，solidworks提供的曲線功能包括投影曲線、螺旋線、組合曲線、通過(guò)參考點(diǎn)的曲線和通過(guò)xyz點(diǎn)的曲線等。曲線可以用來(lái)建立實(shí)體特征或曲面特征。solidworks提供了曲面建模技術(shù)，能夠完成絕大部分工業(yè)產(chǎn)品的曲面造型設(shè)計(jì)需求，可以生成拉伸曲面、旋轉(zhuǎn)曲面、掃描曲面、放樣曲面、平面區(qū)域、等距曲面和中間曲面等特征，還可以對(duì)已經(jīng)生成的曲面進(jìn)行剪裁、延伸或倒角等操作。利用填充曲面，不僅可以對(duì)輸入有缺陷的曲面進(jìn)行修復(fù)，而且可以建立復(fù)雜的曲面。曲面建立后，還可以利用其指定的厚度建立凸臺(tái)和切除特征

2、，從而建立零件的實(shí)體模型。【教學(xué)要求】 熟練掌握曲線建立的方法和曲線的應(yīng)用 熟練掌握曲面的建立方法 熟練掌握曲面的編輯方法 能夠利用曲面建立實(shí)體特征10.1 曲線solidworks提供了多種生成曲線的方法，如投影曲線、螺旋線/渦狀線，通過(guò)參考點(diǎn)的曲線和通過(guò)xyz點(diǎn)的曲線等。曲線的工具欄如圖10-1所示。圖10-1曲線工具欄10.1.1 投影曲線將繪制的曲線投影到模型面上來(lái)生成一條 3d 曲線。也可以用另一種方法生成曲線，首先在兩個(gè)相交的基準(zhǔn)面上分別繪制草圖，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)將每一個(gè)草圖沿所在平面的垂直方向投影得到一個(gè)曲面，最后這兩個(gè)曲面在空間中相交而生成一條 3d 曲線。1. 創(chuàng)建【投影曲線】的操

3、作步驟如下：(1) 單擊【曲線】工具欄上的【投影曲線】按鈕，或選擇下拉菜單【插入】【曲線】【投影曲線】命令，出現(xiàn)【投影曲線】屬性管理器，如圖10-2所示。 圖10-2【投影曲線】屬性管理器(2) 在【選擇】下，將【投影類型】設(shè)定到以下之一： 草圖到面 草圖到草圖(3) 選取要投影的草圖或面，就會(huì)出現(xiàn)投影曲線的預(yù)覽。(4) 單擊【確定】按鈕，生成投影曲線2. 【投影曲線】應(yīng)用(1) 草圖到面打開(kāi)“草圖到面投影曲線.sldprt”。單擊【曲線】工具欄上的【投影曲線】按鈕，出現(xiàn)【投影曲線】屬性管理器，在【選擇】下拉列表中選擇【草圖到面】選項(xiàng)，激活【要投影的草圖】列表框，在圖形區(qū)選擇“草圖2”，激活【

4、投影面】列表框，在圖形區(qū)選擇“面”，選中【反轉(zhuǎn)投影】復(fù)選框，單擊【確定】按鈕，生成投影曲線。如圖10-3所示。 圖10-3草圖到面投影曲線(2) 草圖到草圖打開(kāi)“草圖到草圖投影曲線.sldprt”，單擊【曲線】工具欄上的【投影曲線】按鈕，出現(xiàn)【投影曲線】屬性管理器，在【選擇】下拉列表中選擇【草圖到草圖】選項(xiàng)，激活【要投影的一些草圖】列表框，在圖形區(qū)選擇“草圖1”、“草圖2”，單擊【確定】按鈕，生成投影曲線，如圖10-4所示。 圖10-4 草圖到草圖投影曲線10.1.2 分割線將草圖投影到曲面或平面。可以將所選的面分割為多個(gè)分離的面，從而允許選取每一個(gè)面。也可將草圖投影到曲面實(shí)體。分割線可以進(jìn)行

5、分割線放樣、分割線拔模等操作。1. 創(chuàng)建【分割線】的操作步驟如下：(1) 單擊【曲線】工具欄上的【分割線】按鈕，或選擇下拉菜單【插入】【曲線】【分割線】命令，出現(xiàn)【分割線】屬性管理器，如圖10-5所示。 圖10-5【分割線】屬性管理器(2) 在【分割類型】下，設(shè)定到以下之一： 輪廓 投影 交叉點(diǎn)(3) 設(shè)置參數(shù)，就會(huì)出現(xiàn)分割曲線的預(yù)覽。(4) 單擊【確定】按鈕，生成分割曲線2. 【分割線】應(yīng)用(1) 輪廓打開(kāi)“使用輪廓建立分割線.sldprt”。單擊【曲線】工具欄上的【分割線】按鈕，出現(xiàn)【分割線】屬性管理器，在【分割類型】中選擇【輪廓】單選按鈕，激活【拔模方向】列表框，在 featureman

6、ager 設(shè)計(jì)樹(shù)中選擇“上視基準(zhǔn)面”，激活【要分割的面】列表框，在圖形區(qū)選擇“面”，單擊【確定】按鈕，生成分割線。如圖10-6所示。 圖10-6 使用輪廓建立分割線(2) 投影打開(kāi)“使用投影建立分割線.sldprt”。單擊【曲線】工具欄上的【分割線】按鈕，出現(xiàn)【分割線】屬性管理器，在【分割類型】中選擇【投影】單選按鈕，激活【要投影的草圖】列表框，在 featuremanager 設(shè)計(jì)樹(shù)中選擇“草圖2”，激活【要分割的面】列表框，在圖形區(qū)選擇“面”，“面”，“面”，“面”，單擊【確定】按鈕，生成分割線，如圖10-7所示。 圖10-7 使用投影建立分割線(3) 交叉點(diǎn)打開(kāi)“使用交叉點(diǎn)建立分割線.s

7、ldprt”，在【分割類型】中選擇【交叉點(diǎn)】單選按鈕，激活【分割實(shí)體/面/基準(zhǔn)面】列表框，在 featuremanager 設(shè)計(jì)樹(shù)中選擇“前視基準(zhǔn)面”和“右視基準(zhǔn)面”，激活【要分割的面/實(shí)體】列表框，在圖形區(qū)選擇“面”，單擊【確定】按鈕，生成分割線。如圖10-8所示。 圖10-8使用交叉點(diǎn)建立分割線10.1.3 組合曲線通過(guò)組合曲線的命令可以將首尾相連的曲線、草圖線和模型的邊線組合為單一的曲線，以便作為掃描或放樣操作的路徑、中心線或引導(dǎo)線。1. 創(chuàng)建【組合線】的操作步驟如下：(1) 單擊【曲線】工具欄上的【組合曲線】按鈕，或選擇下拉菜單【插入】【曲線】【組合曲線】命令，出現(xiàn)【組合曲線】屬性管理

8、器，如圖10-9所示。 圖10-9 【組合曲線】屬性管理器(2) 在圖形區(qū)選取要組合的曲線。(3) 單擊【確定】按鈕，生成組合曲線2. 【組合曲線】應(yīng)用打開(kāi)“組合曲線.sldprt”。單擊【曲線】工具欄上的【組合曲線】按鈕，出現(xiàn)【組合曲線】屬性管理器，激活【要連接的草圖、邊線以及曲線】列表框，在圖形區(qū)選擇“邊線”，“邊線”，“邊線”，“邊線”，“邊線”，單擊【確定】按鈕，生成組合曲線。如圖10-10所示。 圖10-10 使用組合曲線10.1.4 通過(guò)xyz點(diǎn)的曲線通過(guò)xyz點(diǎn)的曲線是根據(jù)系統(tǒng)坐標(biāo)系，分別給定曲線上若干點(diǎn)的坐標(biāo)系，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行平滑過(guò)渡而形成的曲線。坐標(biāo)點(diǎn)可以通過(guò)手工輸入，

9、也可以通過(guò)外部文本文件給定并讀入到當(dāng)前文件中。利用通過(guò)xyz點(diǎn)的曲線可以建立復(fù)雜的曲線，如函數(shù)曲線。1. 創(chuàng)建【通過(guò)xyz點(diǎn)的曲線】的操作步驟如下：(1) 單擊【曲線】工具欄上的【通過(guò)xyz點(diǎn)的曲線】按鈕，或選擇下拉菜單【插入】【曲線】【通過(guò)xyz點(diǎn)的曲線】命令，出現(xiàn)【曲線文件】對(duì)話框，如圖10-11所示。 圖10-11 【曲線文件】對(duì)話框(2) 單擊【瀏覽】按鈕指定需要輸入的數(shù)據(jù)文件的名稱，系統(tǒng)將文本文件中的數(shù)據(jù)讀入到設(shè)計(jì)環(huán)境。(3) 雙擊數(shù)據(jù)值，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行局部修改。(4) 單擊【保存】按鈕，保存數(shù)據(jù)文件。(5) 單擊【確定】按鈕，生成通過(guò)xyz點(diǎn)的曲線。2. 【組合曲線】應(yīng)用新建“通過(guò)

10、xyz點(diǎn)的曲線.sldprt”。單擊【曲線】工具欄上的【通過(guò)xyz點(diǎn)的曲線】按鈕，出現(xiàn)【曲線文件】對(duì)話框，單擊【瀏覽】按鈕，出現(xiàn)【打開(kāi)】對(duì)話框，選擇“螺旋線.txt”，單擊【確定】按鈕，生成通過(guò)xyz點(diǎn)的曲線。如圖10-12所示。 圖10-12 通過(guò)xyz點(diǎn)的曲線10.1.5 通過(guò)參考點(diǎn)的曲線生成一條通過(guò)位于一個(gè)或多個(gè)平面上的點(diǎn)的曲線，稱為通過(guò)參考點(diǎn)的曲線。1. 創(chuàng)建【通過(guò)參考點(diǎn)的曲線】的操作步驟如下：(1) 單擊【曲線】工具欄上的【通過(guò)參考點(diǎn)的曲線】按鈕，或選擇下拉菜單【插入】【曲線】【通過(guò)參考點(diǎn)的曲線】命令，出現(xiàn)【通過(guò)參考點(diǎn)的曲線】屬性管理器，如圖10-13所示。 圖10-13 【通過(guò)參考

11、點(diǎn)的曲線】屬性管理器(2) 在繪圖區(qū)選取參考點(diǎn)。(3) 單擊【確定】按鈕，生成通過(guò)參考點(diǎn)的曲線。2. 【通過(guò)參考點(diǎn)的曲線】應(yīng)用打開(kāi)“通過(guò)參考點(diǎn)的曲線.sldprt”。單擊【曲線】工具欄上的【通過(guò)參考點(diǎn)的曲線】按鈕，出現(xiàn)【通過(guò)參考點(diǎn)的曲線】屬性管理器，在圖形區(qū)選取，單擊【確定】按鈕，生成通過(guò)參考點(diǎn)的曲線。如圖10-14所示。 圖10-14 通過(guò)參考點(diǎn)的曲線10.1.6 螺旋線/渦狀線在零件中生成螺旋線和渦狀線曲線。此曲線可以被當(dāng)成一個(gè)路徑或引導(dǎo)曲線使用在掃描的特征上，或作為放樣特征的引導(dǎo)曲線。1. 創(chuàng)建【螺旋線/渦狀線】的操作步驟如下：(1) 單擊【曲線】工具欄上的【螺旋線/渦狀線】按鈕，或選擇

12、下拉菜單【插入】【曲線】【螺旋線/渦狀線】命令，出現(xiàn)【螺旋線/渦狀線】屬性管理器，如圖10-15所示。 圖10-15 【螺旋線/渦狀線】屬性管理器(2) 在【螺旋線/渦狀線】屬性管理器，設(shè)定參數(shù)。(3) 單擊【確定】按鈕，生成螺旋線/渦狀線。2. 【螺旋線/渦狀線】應(yīng)用(1) 恒定螺距新建“恒定螺距螺旋線.sldprt”。在featuremanager 設(shè)計(jì)樹(shù)中選擇右視基準(zhǔn)面，單擊【草圖】工具欄上的【草圖繪制】按鈕，進(jìn)入草圖繪制，繪制30mm圓。單擊【曲線】工具欄上的【螺旋線/渦狀線】按鈕，出現(xiàn)【螺旋線/渦狀線】屬性管理器，在【定義方式】下拉列表中選擇【螺距和圈數(shù)】選項(xiàng)。在【參數(shù)】選項(xiàng)中選中【

13、恒定螺距】單選按鈕，在【螺距】文本框輸入“30mm”，在【圈數(shù)】文本框輸入“3”，在【起始角度】文本框輸入“0”，選擇【順時(shí)針】單選按鈕，單擊【確定】按鈕，生成螺旋線，如圖10-16所示。 圖10-16恒定螺距螺旋線 (2) 可變螺距新建“可變螺距螺旋線.sldprt”。在featuremanager 設(shè)計(jì)樹(shù)中選擇右視基準(zhǔn)面，單擊【草圖】工具欄上的【草圖繪制】按鈕，進(jìn)入草圖繪制，繪制30mm圓。單擊【曲線】工具欄上的【螺旋線/渦狀線】按鈕，出現(xiàn)【螺旋線/渦狀線】屬性管理器，在【定義方式】下拉列表中選擇【螺距和圈數(shù)】選項(xiàng)。在【參數(shù)】選項(xiàng)中選中【恒定螺距】單選按鈕，在【區(qū)域參數(shù)】列表框輸入?yún)?shù)，在

14、【起始角度】文本框輸入“0”，選擇【順時(shí)針】單選按鈕，單擊【確定】按鈕，生成可變螺旋線，如圖10-17所示。 圖10-17可變螺距螺旋線(3) 渦狀線新建“恒定螺距螺旋線.sldprt”。在featuremanager 設(shè)計(jì)樹(shù)中選擇右視基準(zhǔn)面，單擊【草圖】工具欄上的【草圖繪制】按鈕，進(jìn)入草圖繪制，繪制30mm圓。單擊【曲線】工具欄上的【螺旋線/渦狀線】按鈕，出現(xiàn)【螺旋線/渦狀線】屬性管理器，在【定義方式】下拉列表中選擇【渦狀線】選項(xiàng)。在【螺距】文本框輸入“30mm”，在【圈數(shù)】文本框輸入“3”，在【起始角度】文本框輸入“0”，選擇【順時(shí)針】單選按鈕，單擊【確定】按鈕，生成渦狀線，如圖10-18

15、所示。 圖10-16渦狀線10.1.7 曲線綜合應(yīng)用【例10-1】 應(yīng)用曲線建模掃描創(chuàng)建拉伸彈簧模型，如圖10-17所示。圖10-17 拉伸彈簧建模分析：支架是由兩端拉鉤和螺旋彈簧部分組成，此模型的建立將分為abcd4部分完成，如圖10-18所示。 圖10-18建模分析建模步驟如下：(1) 新建文件選擇下拉菜單【文件】【新建】命令，在新建對(duì)話框中單擊【零件】圖標(biāo)，單擊【確定】。(2) a部分在 featuremanager 設(shè)計(jì)樹(shù)中選擇“前視基準(zhǔn)面”，單擊【草圖】工具欄上的【草圖繪制】按鈕，進(jìn)入草圖繪制，以原點(diǎn)為中心，繪制30的圓，單擊【曲線】工具欄上的【螺旋線/渦狀線】按鈕，出現(xiàn)【螺旋線/渦

16、狀線】屬性管理器，在【定義方式】下拉列表框內(nèi)選擇【螺距和圈數(shù)】，選擇【恒定螺距】單選按鈕，在【螺距】文本框內(nèi)輸入“10”，在【圈數(shù)】文本框內(nèi)輸入“5”，在【起始角度】文本框內(nèi)輸入“0.00deg”，選擇【順時(shí)針】單選按鈕，單擊【確定】按鈕，生成螺旋線曲線，如圖10-19所示。 圖10-19 螺旋線曲線(3) b部分 按住鍵同時(shí)選擇“草圖1”和“前視基準(zhǔn)面”，選擇【插入】【派生草圖】命令，生成“草圖2 派生”，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入繪制草圖模式，如圖10-20所示。 圖10-20 派生草圖 在 featuremanager 設(shè)計(jì)樹(shù)中右擊“草圖2派生”，選擇【解除派生】命令，編輯“草圖2”為四分之一圓，單擊

17、【標(biāo)準(zhǔn)】工具欄上的【重新建?！?按鈕，如圖10-21所示。圖10-21 建立“投影曲線”草圖1 在 featuremanager 設(shè)計(jì)樹(shù)中選取上視基準(zhǔn)面，單擊【草圖】工具欄上的【草圖繪制】按鈕，進(jìn)入草圖繪制，繪制四分之一圓，單擊【標(biāo)準(zhǔn)】工具欄上的【重新建?！?按鈕，如圖10-22所示。圖10-22建立“投影曲線”草圖2 單擊【曲線】工具欄上的【投影曲線】按鈕，出現(xiàn)【投影曲線】屬性管理器，在【投影類型】下拉列表框內(nèi)選擇【草圖到草圖】選項(xiàng)，選擇“草圖2”，選擇“草圖3”，單擊【確定】按鈕，完成投影曲線，如圖10-23所示。 圖10-23 “投影曲線”特征 在 featuremanager 設(shè)計(jì)樹(shù)中

18、選擇右視基準(zhǔn)面，單擊【草圖】工具欄上的【草圖繪制】按鈕，進(jìn)入草圖繪制，繪制草圖，單擊【標(biāo)準(zhǔn)】工具欄上的【重新建?！堪粹o，結(jié)束“左拉鉤”草圖繪制，如圖10-24所示。 圖10-24 “左拉鉤”草圖(4) c部分 單擊【參考幾何體】工具欄上的【基準(zhǔn)面】按鈕，出現(xiàn)【基準(zhǔn)面】屬性管理器，選擇【點(diǎn)和平行面】按鈕，選取“點(diǎn)”及“前視基準(zhǔn)面”，如圖10-25所示，單擊【確定】按鈕，完成基準(zhǔn)面。圖10-25 建立基準(zhǔn)面 按住鍵同時(shí)選擇“草圖1”和“基準(zhǔn)面1”，選擇【插入】【派生草圖】命令，生成“草圖5 派生”，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入繪制草圖模式。在 featuremanager 設(shè)計(jì)樹(shù)中右擊“草圖5派生”，選擇【解除派

19、生】命令，編輯“草圖5”為四分之一圓，單擊【標(biāo)準(zhǔn)】工具欄上的【重新建模】 按鈕，如圖10-26所示。圖10-26 建立“投影曲線”草圖1 在 featuremanager 設(shè)計(jì)樹(shù)中選取上視基準(zhǔn)面，單擊【草圖】工具欄上的【草圖繪制】按鈕，進(jìn)入草圖繪制，繪制四分之一圓，單擊【標(biāo)準(zhǔn)】工具欄上的【重新建?！?按鈕，如圖10-27所示。圖10-27 建立“投影曲線”草圖2 單擊【曲線】工具欄上的【投影曲線】按鈕，出現(xiàn)【投影曲線】屬性管理器，在【投影類型】下拉列表框內(nèi)選擇【草圖到草圖】選項(xiàng)，選擇“草圖2”，選擇“草圖3”，單擊【確定】按鈕，完成投影曲線，如圖10-28所示。圖10-28 “投影曲線”特征 在 feat