創(chuàng)成式曲面設(shè)計(jì)catia

1、第三章 創(chuàng)成式外形風(fēng)格造型設(shè)計(jì)（GSD）CATIA V5的創(chuàng)成式外形風(fēng)格造型設(shè)計(jì)模塊包括（GSD）是線框和曲面造型功能的組合，它為用戶提供了一整套應(yīng)用廣泛、一系列功能強(qiáng)大、使用方便的工具集，以建立和修改用于復(fù)雜外形設(shè)計(jì)所需的各種曲面。同時(shí)，創(chuàng)成式外形風(fēng)格造型設(shè)計(jì)是一種基于特征的設(shè)計(jì)方法，并采用了基于特征的設(shè)計(jì)方法和全相關(guān)技術(shù)，而且在設(shè)計(jì)過程中還能有效地捕捉設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖，因此，極大地提高了設(shè)計(jì)者的質(zhì)量與效率，并為后續(xù)設(shè)計(jì)更改提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。3.1 相關(guān)的圖像菜單CATIA V5的創(chuàng)成式外形風(fēng)格造型設(shè)計(jì)模塊有由如下圖標(biāo)幾組圖像菜單組成：線框造型圖像菜單（Wireframe）、曲面造型圖

2、像菜單（Surfaces）、幾何操作圖像菜單（Operations）、分析圖像菜單（Analysis）、約束圖像菜單（Constraints）、規(guī)則圖像菜單（Law）、工具圖像菜單（Tools）和復(fù)制圖像菜單（Replication）。 線框造型圖像菜單（Wireframe）線框造型是構(gòu)造曲面的基礎(chǔ)，其功能的好壞直接影響曲面造型的能力。CATIA V5為用戶提供了豐富的線框造型功能。 Point 創(chuàng)建點(diǎn) Point & Planes Repetition創(chuàng)建多點(diǎn)/平面 Extremum創(chuàng)建極值元素 Polar Extremum創(chuàng)建極坐標(biāo)極值元素 Line 創(chuàng)建直線 Polyline創(chuàng)建折線 P

3、lane創(chuàng)建平面 Planes between在兩平面之間創(chuàng)建多個(gè)平面 Circle創(chuàng)建圓 Conic創(chuàng)建圓錐線 Spiral創(chuàng)建平面螺旋線 Spline創(chuàng)建樣條線 Helix創(chuàng)建螺旋線 Spine創(chuàng)建脊骨曲線 Corner創(chuàng)建拐角 Connect curve創(chuàng)建橋接線 Parallel curve創(chuàng)建平行線 Projection創(chuàng)建投影線 Combine創(chuàng)建組合投影線 Reflect lines創(chuàng)建反射線 Intersection創(chuàng)建交線3.1.2 曲面造型圖像菜單（Surfaces）曲面造型功能的強(qiáng)弱是軟件造型功能強(qiáng)弱的重要標(biāo)志，它被廣泛應(yīng)用于汽車外形、模具型面等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上。CATIA

4、V5為用戶提供了豐富而實(shí)用的曲面造型功能（如下所示）。 Extrude 創(chuàng)建延伸曲面 Revolution 創(chuàng)建回轉(zhuǎn)曲面 Sphere創(chuàng)建球曲面 Offset 創(chuàng)建偏置曲面 Sweep 創(chuàng)建掃描曲面 Adaptative sweep 創(chuàng)建自適應(yīng)掃描曲面 Fill 創(chuàng)建填充曲面 Loft 創(chuàng)建放樣曲面 Blend 創(chuàng)建過渡曲面 幾何操作圖像菜單（Operations）幾何操作功能是幾何造型功能的重要補(bǔ)充與拓廣，其功能強(qiáng)弱會(huì)直接影響曲面造型功能的使用效果。CATIA V5為用戶提供了大量的曲線曲面的修改、編輯功能（如下所示），極大地提高了曲面造型效率。 Join合并幾何元素（線、面） Healin

5、g 縫合曲面 Curve smooth 曲線光順 Untrim 恢復(fù)被剪切曲面 Disassemble 取消組合 Split 切割曲面或線框元素 Trim 修剪曲面或線框元素 Boundary 提取曲面邊界線 Extract 提取幾何體 Multiple edge extract從草圖中提取部分幾何體 Shape Fillet 兩曲面倒圓 Edge Fillet曲面棱線倒圓 Variable Fillet 變半徑倒圓 Face-Face Fillet 面面倒圓 Tritangent Fillet三面相切倒圓 Translate移動(dòng)幾何體 Rotate轉(zhuǎn)動(dòng)幾何體 Symmetry對(duì)稱幾何體 Sc

6、aling縮放幾何體 Affinity仿射變形 Axis to Axis將幾何體移動(dòng)到另一坐標(biāo)系中 Extrapolate延長(zhǎng)曲線/曲面 Invert Orientation曲線/曲面反向 Near從組合體中提取與參考對(duì)象最近部分的元素 Law創(chuàng)建規(guī)則3.1.4 分析圖像菜單（Analysis）CATIA V5為用戶提供了豐富的曲線、曲面分析功能來檢驗(yàn)所生成曲線、曲面的質(zhì)量。Connect Checker 曲面連接性檢查Curve Connect Checker 曲線連接性檢查Draft Analysis拔模角分析Mapping Analysis曲面曲率映射分析Curvature Analys

7、is曲線曲率分析3.1.5 約束圖像菜單（Constraints）CATIA V5為用戶提供的設(shè)置約束的功能如下所示。Constraint對(duì)單個(gè)幾何元素施加約束Constraint Defined in a Dialog Box 對(duì)幾何元素間施加約束3.1.6 注解圖像菜單（Annotations）CATIA V5為用戶提供的注解功能子菜單如下所示。Text with Leader創(chuàng)建帶引出箭頭的標(biāo)注Flag Note創(chuàng)建超級(jí)鏈接3.1.7 高級(jí)復(fù)制工具圖像菜單（Advanced Replication Tools）CATIA V5為用戶提供的高級(jí)復(fù)制工具如下所示。 Object Repeti

8、tion 對(duì)象復(fù)制 Rectangle Pattern 矩形隊(duì)列 Circle Pattern圓形隊(duì)列 Duplicate Open Body復(fù)制Open Body PowerCopy Creation 生成高級(jí)復(fù)制 Save in Catalog 將高級(jí)復(fù)制存入目錄3.1.8 用戶特征圖像菜單（UserFeature）CATIA V5為用戶提供的用戶特征功能如下所示。UserFeature Creation創(chuàng)建用戶特征Save in Catalog將用戶特征存入目錄3.1.9 高級(jí)曲面造型圖像菜單（Advanced Surfaces）CATIA V5不僅提供了普通曲面造型功能，而且還針對(duì)某些

9、特殊行業(yè)（如汽車等）的特殊需求，開發(fā)了針對(duì)性強(qiáng)，造型能力強(qiáng)的高級(jí)曲面造型功能，如下所示。這些功能只有在安裝了“創(chuàng)成式曲面優(yōu)化器”（Generative Shape Optimizer）后，才能使用。Develop將曲線顯影到旋轉(zhuǎn)面上Junction創(chuàng)建連接面Bump創(chuàng)建隆起面Wrap Curve按曲線包裝變形曲面3.1.10 與創(chuàng)成式外形風(fēng)格造型設(shè)計(jì)有關(guān)的工具CATIA V5提供了可進(jìn)行產(chǎn)品刷新，檢查結(jié)構(gòu)樹，建立基準(zhǔn)等功能（如下圖所示）。 Update 更新模型 Axis System 生成坐標(biāo)系 Show Historical Graph顯示歷史樹 Work on Support創(chuàng)建支撐面

10、Snap to point捕捉點(diǎn) Create a new Grid Set創(chuàng)建笛卡爾格柵組，即在指定方向上的一組平面 Create Datum生成沒有歷史記錄的幾何體 Insert Element創(chuàng)建一幾何體，并在特征樹中將其特征插入到其主父元素旁邊。 Select Current Tool實(shí)體選擇器Group組的操作（創(chuàng)建、編輯、移動(dòng)等）3.2 繪圖環(huán)境參數(shù)設(shè)定為了充分發(fā)揮CATIA V5的曲面設(shè)計(jì)能力，必須根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象的特點(diǎn)，合理地設(shè)定繪圖環(huán)境參數(shù)。用下拉菜單Tools-Option-Shape打開GSD的環(huán)境參數(shù)設(shè)定界面，在此窗口中有三個(gè)標(biāo)簽，分別對(duì)應(yīng)不同的參數(shù)設(shè)定。 一般環(huán)境參數(shù)設(shè)定

11、（General標(biāo)簽）一般環(huán)境參數(shù)設(shè)定包括外部參考（External References）、更新刷新（Update）、刪除操作（Delete Operation）參數(shù)的設(shè)定，其界面如圖3-1所示。在外部參考（External Referneces）項(xiàng)中有以下設(shè)定選擇：1) 與所選擇對(duì)象保持鏈接關(guān)系（Keep link with selected object）：選中該選項(xiàng)，則保持與外部參考的鏈接關(guān)系，當(dāng)外部參考變化后，與之有鏈接關(guān)系的幾何對(duì)象會(huì)作相應(yīng)自動(dòng)變化更新。用分離（Isolate）命令可以斷開兩者之間的鏈接。2) 在顯示模式下創(chuàng)建外部參考（Create external referen

12、ces in Show mode）：在定義元素過程中定義其顯示模式。3) 在創(chuàng)建鏈接是需要確認(rèn)（Confirm when creating a link with selected object）。4) 只能選擇發(fā)布對(duì)象作為外部參考（Only use published elements for external selection）。所謂發(fā)布對(duì)象，是指為該對(duì)象賦于一個(gè)別名，其它對(duì)象可以通過別名引用它。在刷新項(xiàng)（Update）有以下選擇：1) 自動(dòng)刷新（Automatic）或手動(dòng)刷新（Manual）。2) 在刷新過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)停止刷新（Stop update on first error）。

13、3) 同步刷新所有的外部參考（Synchronize all external references for update）。4) 激活分步刷新顯示（Active local visualization），即按操作步驟，分步刷新。在刪除操作（Delete Operation）中有以下選項(xiàng)：1) 顯示刪除對(duì)話框（Display the Delete dialog box）：如果想用刪除過濾器可以選擇該選項(xiàng)。2) 刪除參考草圖（Delete referenced sketches）：刪除特征時(shí)，也刪除與該特征相關(guān)的草圖。如果相關(guān)草圖還與其它特征相關(guān)，則不刪除。圖3-1 一般參數(shù)設(shè)置界面3.2.2

14、顯示環(huán)境參數(shù)設(shè)定（Display標(biāo)簽）顯示環(huán)境參數(shù)設(shè)定包括特征樹（Specification tree）和幾何體（Geometry）的顯示參數(shù)的設(shè)定，其界面如圖3-2所示。圖3-2顯示參數(shù)設(shè)置界面在特征樹項(xiàng)中可以設(shè)定在特征樹中是否顯示以下對(duì)象：外部參考（External References）、約束（Constraints）、參數(shù)（Parameters）、關(guān)系（Relations）、正在操作的實(shí)體（Bodies under operations）、草圖（Sketches）。在幾何體項(xiàng)可以設(shè)定是否只顯示當(dāng)前操作的實(shí)體（Only the current operated solid），該選項(xiàng)只適用

15、于零件設(shè)計(jì)（Part Design）。3.2.3 零件文檔參數(shù)設(shè)定（Part Document標(biāo)簽）零件文檔參數(shù)設(shè)定包括新零件設(shè)定（New part），其界面如圖3-3所示。圖3-3 零件文檔參數(shù)設(shè)置界面在新零件設(shè)定（New part）中只有一個(gè)選項(xiàng)：在生成新零件時(shí)創(chuàng)建坐標(biāo)系（Create an Axis System when creating a new part）。該坐標(biāo)系的原點(diǎn)為三個(gè)缺省平面（XY平面、YZ平面、XZ平面）的交點(diǎn)，三個(gè)坐標(biāo)軸方向同系統(tǒng)坐標(biāo)方向一致。3.3 創(chuàng)成式外形風(fēng)格造型相關(guān)功能介紹本節(jié)將詳細(xì)地介紹創(chuàng)成式外形風(fēng)格造型相關(guān)的功能及各功能在實(shí)際造型中的應(yīng)用。 線框造型功能

16、（Wireframes）線框造型是指點(diǎn)、直線、圓、曲線等線框幾何元素的生成與編輯。 .1點(diǎn)的生成（Point）在CATIA V5中，生成點(diǎn)的步驟為：選擇生成點(diǎn)的類型（Point type）；輸入相應(yīng)參數(shù)；點(diǎn)擊OK按鈕，生成點(diǎn)。其中，點(diǎn)的類型有以下幾種：1) 坐標(biāo)點(diǎn)（Coordinates）：它用于生成相對(duì)參考點(diǎn)（Reference point）的指定x、y、z坐標(biāo)值的點(diǎn)。系統(tǒng)默認(rèn)參考點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，也可以自行指定參考點(diǎn)。2) 曲線上的點(diǎn)（On curve）：它用于生成位于指定曲線（Curve）上，并距離參考點(diǎn)（Reference point）為指定距離值（Distance to referenc

17、e）的點(diǎn)。系統(tǒng)默認(rèn)參考點(diǎn)為曲線端點(diǎn)，也可以自行指定參考點(diǎn)。系統(tǒng)提供了兩種指定距離的方法：一是指定在曲線上的距離（Distance on Curve）；二是指定相對(duì)曲線長(zhǎng)度的比例（Ratio of Curve Length）。另外，測(cè)地距（Geodesic Distance）是指沿曲線從參考點(diǎn)到生成點(diǎn)之間的距離，而歐氏距離（Euclidean Distance）是指從參考點(diǎn)到生成點(diǎn)之間的最短距離。3) 平面上的點(diǎn)（On plane）：它用于生成位于指定平面（Plane）上，并相對(duì)參考點(diǎn)（Reference point）為指定H、V坐標(biāo)值的點(diǎn)。4) 曲面上的點(diǎn)（On surface）：它用于生成位

18、于指定曲面（Surface）上，并在指定方向（Direction）上與參考點(diǎn)相距指定距離（Distance）的點(diǎn)。5) 圓心點(diǎn)（Circle center）：它用于生成所選擇圓（Circle）的圓心點(diǎn)。6) 曲線的切點(diǎn)（Tangent on curve）：它用于生成指定曲線（Curve）在指定方向（Direction）上的切點(diǎn)。7) 中間點(diǎn)（Between）：它用于生成位于指定兩點(diǎn)（Point1、Point2）之間，在指定比例上（Ratio）的點(diǎn)。其中，比例值（Ratio）為第一點(diǎn)到生成點(diǎn)之間的距離除以第一點(diǎn)到第二點(diǎn)之間距離。 3.3.1.2創(chuàng)建多點(diǎn)/平面（Points and Planes

19、Repetition）該功能用于一次生成多個(gè)點(diǎn)，如果選中Create normal planes also選項(xiàng)，還可一次生成多個(gè)平面。其操作步驟為：1) 點(diǎn)擊Points and Planes Repetition工具條或菜單，出現(xiàn)對(duì)話框（見圖3-4）。圖3-4創(chuàng)建多點(diǎn)對(duì)話框2) 選擇一條曲線或曲線上一點(diǎn)。3) 輸入要?jiǎng)?chuàng)建的點(diǎn)數(shù)（Instances）。如果選中With end points選項(xiàng)，則兩個(gè)邊界點(diǎn)分別是第一個(gè)實(shí)例和最后一個(gè)實(shí)例。4) 如果在第二步中選擇的是一條曲線，則生成曲線的等距點(diǎn)。如果在第二步中選擇的是曲線上一點(diǎn)，則顯示一個(gè)箭頭，表示生成從指定點(diǎn)到箭頭對(duì)應(yīng)的曲線端點(diǎn)間的等距點(diǎn)，可

20、以編輯箭頭的方向。5) 如果在第二步中選擇的是曲線上一點(diǎn)，還可以選擇第二點(diǎn)（Second point），以生成兩點(diǎn)間的等距點(diǎn)。6) 如果在第二步中選擇的是曲線上一點(diǎn)，則可以選擇“參數(shù)（Parameters）”選項(xiàng)中的“Instances & spacing”項(xiàng)，這樣就可以輸入兩點(diǎn)的間距（Spacing），用點(diǎn)數(shù)（Instances）和間距（Spacing）來生成點(diǎn)組。7) 可以選中Create normal planes also選項(xiàng)，以生成曲線所在點(diǎn)處的法平面。8) 如果選中Create in a new Open Body選項(xiàng)，則生成的元素放到一個(gè)新的Open Body中。9) 點(diǎn)擊OK按

21、鈕，完成操作。3.3.1.3創(chuàng)建極值元素（Extremum）該功能用于在一個(gè)曲線、曲面或凸臺(tái)上，在指定方向的最大或最小距離的位置上創(chuàng)建一個(gè)極值元素，它可以是一個(gè)點(diǎn)、一條邊界，也可以是一個(gè)面。圖3-5為該功能的對(duì)話框,，圖3-6為一個(gè)實(shí)例。如果選擇的元素（Element）是一條曲線，則在指定方向上生成極值點(diǎn)，即在曲線上，指定方向上的最大或最小坐標(biāo)點(diǎn)。如果選擇的元素為一個(gè)曲面，則根據(jù)指定的方向（可以指定其它兩個(gè)方向），可能會(huì)生成一個(gè)點(diǎn)或一條邊界線。如果選擇的元素為一個(gè)實(shí)體，則根據(jù)指定的方向（可以指定其它兩個(gè)方向），可能會(huì)生成一個(gè)點(diǎn)、一條邊界線、或一個(gè)面。圖3-5創(chuàng)建極值元素的對(duì)話框圖3-6創(chuàng)建極值

22、元素的實(shí)例圖3.3.1.4創(chuàng)建極坐標(biāo)極值元素（Polar Extremum）極坐標(biāo)極值元素（Polar extremum）是平面曲線上的一個(gè)在指定方向上的極坐標(biāo)的極值點(diǎn)。圖3-7為其對(duì)話框，其中Contour是指極值元素所在的曲線，Support是指Contour所在的面，在Axis部分用來指定極坐標(biāo)的坐標(biāo)原點(diǎn)（Origin）及參考方向（Reference direction）。用些功能可以創(chuàng)建以下四種類型（Type）的極坐標(biāo)極值元素（如圖3-8所示）：1) 最小半徑（Min Radius）2) 最大半徑（Max Radius）3) 最小角度（Min Angle）4) 最大角度（Max Ang

23、le）圖3-7創(chuàng)建極坐標(biāo)極值元素的對(duì)話框最小半徑最大半徑最小角度最大角度圖3-8極坐標(biāo)極值元素的類型.5直線的生成（Line）在CATIA V5中提供了多種生成直線的方法。如果指定支撐面，最后生成的直線會(huì)被投影到支撐面上。1) 通過兩點(diǎn)生成直線（Point-Point）：該方法用于生成兩點(diǎn)（Point1、Point2）間的直線。2) 通過點(diǎn)和方向生成直線（Point-Direction）：該方法用于生成通過一點(diǎn)（Point）并與指定方向（Direction）平行的直線。3) 生成與一曲線成一定角度的直線（Angle/Normal to Curve）：該方法用于生成通過一點(diǎn)（Point），并與一

24、指定曲線（Curve）成一定角度（Angle）的直線。當(dāng)指定角度為90度時(shí)，所生成的直線垂直于指定的曲線。4) 曲線的切線（Tangent to Curve）：該方法用于生成曲線（Curve）的切線。其中，如果所選的Element2為一點(diǎn)，則所生成的切線通過該點(diǎn)；如果Element2為一曲線，則所生成的切線還與該曲線相切。5) 曲面法線（Normal to Surface）：該方法用于生成過曲面上一點(diǎn)（Point），并與曲面（Surface）垂直的直線。6) 角分線（Bisecting）：該方法用于生成兩直線（Line1、Line2）之間的角分線。其中，Point為所生成的角分線上一點(diǎn)。3.3

25、.1.6 折線的生成（Polyline）所謂折線是指由多條首尾相連的直線組成的直線段組，在相鄰兩直線之間可以倒角。它對(duì)創(chuàng)建管道之類的柱圓很有幫助。其創(chuàng)建步驟為：1) 點(diǎn)擊Polyline工具條或菜單Insert-Wireframe-Polyline。2) 選擇組成折線的點(diǎn)，可以通過對(duì)話框右側(cè)的按鈕編輯點(diǎn)。3) 可以對(duì)除端點(diǎn)外的所有點(diǎn)添加倒角半徑，方法是在列表中選擇要添加倒角的點(diǎn)，在Radius域中輸入倒角半徑。4) 可以按Apply按鈕，預(yù)覽結(jié)果。5) 按OK按鈕，生成折線。.7 平面的生成（Plane）在CATIA V5中提供了以下幾種生成平面的方法：1) 創(chuàng)建偏移平面（Offset fro

26、m Plane）：該方法用于生成一個(gè)與參考平面（Reference）平行，并相距一定距離（Offset）的平面。2) 創(chuàng)建過點(diǎn)且平行與參考平面的平面（Parallel through Point：該方法用于生成通過一點(diǎn)（Point），并與參考平面（Reference）平行的平面。3) 創(chuàng)建與參考平面成一定角度的平面（Angle/Normal to Plane）：該方法用于生成過某一轉(zhuǎn)動(dòng)軸（Rotation Axis）且與參考平面（Reference）成指定角度（Angle）的平面。如指定角度為零度，則待生成平面與參考平面平行；如指定角度為90度，則待生成平面與參考平面垂直。4) 過三點(diǎn)創(chuàng)建平面

27、（Through Three Points）：該方法用于生成同時(shí)通過不在一條直線上的三個(gè)點(diǎn)（Point1、Point2、Point3）的平面。5) 過兩共面直線創(chuàng)建平面（Through two lines）：該方法用于生成同時(shí)通過兩條共面直線（Line1、Line2）的平面。6) 過一點(diǎn)和一直線創(chuàng)建平面（Through point and line）：該方法用于生成同時(shí)通過一點(diǎn)（Point）和一條直線（Line）的平面。所選的點(diǎn)必須不能位于所選直線或直線的延長(zhǎng)線上，否則無解。7) 創(chuàng)建平面曲線所在的平面（Through planar curve）：該方法用于生成平面曲線（Curve）所在的平面

28、。8) 創(chuàng)建垂直于曲線的平面（Normal to Curve）：該方法用于生成通過一點(diǎn)（Point），并垂直于所選曲線（Curve）的平面。9) 創(chuàng)建曲面的切平面（Tangent to Surface）：該方法用于生成通過一點(diǎn)（Point），并與所選曲面（Surface）相切的平面。10) 利用公式創(chuàng)建平面：該方法用于生成公式為AX+BY+CZ=D的平面。其中公式中的A、B、C、D四個(gè)參數(shù)的數(shù)值由用戶輸入。11) 創(chuàng)建一組點(diǎn)的擬合平面（Mean through Points）：該方法生成一組點(diǎn)（Points）的擬合平面。所生成平面是按如下算法完成的：已知點(diǎn)與所生成平面之間距離值的總和為最小。.

29、8在兩平面間創(chuàng)建多平面（Planes Between）該功能用于在兩個(gè)已有平面間創(chuàng)建指定數(shù)量的平面。其操作比較簡(jiǎn)單，首先選擇兩個(gè)平面（Plane1、Plane2），然后輸入要生成的平面數(shù)（Instances），最后點(diǎn)擊OK按鈕鍵，就一次生成多個(gè)平面。如果選擇了“Create in a new Open Body”選項(xiàng)，則在特征樹中，生成的平面組放于一個(gè)新的Open Body中3.3.1.9圓的生成（Circle）用此功能，既可以生成平面圓，也可以在曲面支撐面（Support）上生成圓在該支撐面上的投影。它提供了以下幾種定義圓的方法：1) 定義圓心和圓的半徑（Center and Radius）

30、：該方法是通過定義圓心（Center）、半徑（Radius）和支撐面（Support）的方法來定義圓的。2) 定義圓心和圓上一點(diǎn)（Center and point）：該方法是通過定義圓心（Center）、圓周上一點(diǎn)（point）以及支撐面（support）的方法來定義圓的。3) 定義圓上兩點(diǎn)和圓的半徑（Two Points and Radius）：該方法用于生成已知圓上兩點(diǎn)（Point1、Point2）及半徑（Radius）的圓。所選擇的點(diǎn)應(yīng)位于支撐面（Support）上，且兩點(diǎn)間距必須小于、等于二倍的半徑值。4) 三點(diǎn)圓（three points）：該方法用于生成通過指定三點(diǎn)（Point1、

31、Point2、Point3）的圓。5) 雙切、半徑定義圓（Bi-tangent and Radius）：該方法用于生成與所選擇的兩個(gè)元素（點(diǎn)或曲線）（Element1、Element2）相切的，指定半徑值（Radius）的圓。多答案時(shí)，可以在所想生成圓的位置點(diǎn)擊左鍵，以生成所需的圓。6) 雙切、點(diǎn)定義圓（Bi-tangent and Point）：該方法用于生成通過一點(diǎn)（Point），并與所選擇的兩個(gè)元素（點(diǎn)或曲線）（Element1、Element2）相切的圓。7) 三切圓（Tri-tangent）：該方法用于生成與指定三元素（點(diǎn)或曲線）（Element1、Element2、Element3

32、）相切的圓。.10拐角的生成（Corner）拐角是指在兩個(gè)線框元素之間生成一個(gè)定半徑的圓弧段，并與這兩個(gè)線框元素相切，即在兩個(gè)線框元素之間倒角。生成拐角元素的步驟如下：1) 點(diǎn)擊Corner工具條或菜單Insert-Wireframe-Corner。2) 選擇曲線或點(diǎn)作為第一個(gè)元素（Element1）。3) 選擇曲線作為第二個(gè)元素（Element2）。4) 選擇支撐面（Support）。5) 輸入半徑值（Radius）。6) 當(dāng)有多個(gè)可能的結(jié)果存在時(shí)，選“另一結(jié)果（Next Solution）”按鈕，以生成所需拐角。7) 可以選擇“Trim elements”選項(xiàng)，將拐角元素的多余部分剪切掉。

33、8) 按OK按鈕，生成拐角。.11橋接曲線（Connect Curve）橋接曲線是指在兩個(gè)線框元素之間生成滿足指定幾何約束條件（點(diǎn)連續(xù)、切矢連續(xù)、曲率連續(xù)）的中間曲線。其生成步驟為：1) 點(diǎn)擊Connect Curve工具條或菜單Insert-Wireframe-Connect Curve。2) 選擇第一條曲線及橋接曲線在該曲線上的邊界點(diǎn)（First Curve-Curve、Point），可以用鼠標(biāo)動(dòng)態(tài)移動(dòng)邊界點(diǎn)；3) 選擇第二條曲線及橋接曲線在該曲線上的邊界點(diǎn)（Second Curve-Curve、Point）；4) 指定連續(xù)類型（Continuity）：點(diǎn)連續(xù)（Point）、切矢連續(xù)（Ta

34、ngent）、 曲率連續(xù)（Curvature）；5) 如果必要的話，指定張量值（Tension），該值表示所選曲線對(duì)所生成的曲線貢獻(xiàn)率的大小，其值越大，表示所選曲線對(duì)所生成的橋接曲線的貢獻(xiàn)越大，即所生成的曲線越逼近于所選曲線。6) 在曲線的每一個(gè)端點(diǎn)上都顯示一個(gè)箭頭，它表示曲線在端點(diǎn)的方向?？梢渣c(diǎn)擊箭頭，以改變其方向。7) 可以選擇“Trim elements”選項(xiàng)，將拐角元素的多余部分剪切掉。8) 按OK按鈕，生成橋接線。.12 圓錐線（Conic）圓錐線是指圓錐體與平面相交所獲得的曲線，包括橢圓、拋物線和雙曲線。這些曲線可通過五個(gè)條件來定義。創(chuàng)建圓錐線的對(duì)話框如圖3-9所示。它提供了以下幾

35、種定義圓錐曲線的方法。圖3-9 圓錐線的創(chuàng)建對(duì)話框1) 兩點(diǎn)（Start、End）、端點(diǎn)切矢（Start）、終點(diǎn)切矢（End）、一參數(shù)值（Parameter）；2) 兩點(diǎn)（Start、End）、端點(diǎn)切矢（Start）、終點(diǎn)切矢（End）、一通過點(diǎn)（Point1）；3) 兩點(diǎn)（Start、End）、端點(diǎn)與終點(diǎn)的切矢交點(diǎn)（Point）、一參數(shù)值（Parameter）；4) 兩點(diǎn)（Start、End）、端點(diǎn)與終點(diǎn)的切矢交點(diǎn)（Point）、一通過點(diǎn)（Point1）；5) 四點(diǎn)（Start、End、Point1、Point2）、一個(gè)切矢（Start/End）；6) 五點(diǎn)（Start、End、Point1

36、、Point2、Point3）。其中，參數(shù)（Parameter）的取值范圍是0-1。如果參數(shù)值小于0.5，則所生成的曲線為橢圓；如果參數(shù)值等于0.5，則生成的曲線為拋物線；如果參數(shù)值大于0.5，則生成的曲線為雙曲線。圖3-10樣條線的創(chuàng)建對(duì)話框.13 樣條線（Spline）樣條線是由一系列點(diǎn)擬合而成的光滑曲線（對(duì)話框如圖3-10所示）。其操作步驟為：1) 點(diǎn)擊Spline工具條或菜單Insert-Wireframe-Spline。2) 選擇樣條線所通過的點(diǎn)（Points）。3) 如選擇“支撐幾何體（Geometry on Support）”選擇項(xiàng)，則待生成的樣條線被投影到所選擇的支撐面上。4)

37、 在樣條線的點(diǎn)上，可設(shè)置切矢方向（Tangent Dir），使樣條線在該點(diǎn)的切矢方向與設(shè)定切矢方向平行，其方法是：在對(duì)話框上側(cè)列表中選擇要設(shè)置切矢方向的點(diǎn)，在對(duì)話框上側(cè)的Tangent Dir.輸入框中選擇一條直線或一個(gè)平面來指定一個(gè)方向，或在該輸入框用彈出菜單來指定一個(gè)方向。5) 如有必要，可對(duì)要生成的樣條線進(jìn)行修改、編輯處理：l 在所選點(diǎn)后加點(diǎn)（Add Point After）；l 在所選點(diǎn)前加點(diǎn)（Add Point Before）；l 移去所選點(diǎn)（Remove Point）；l 用另一點(diǎn)替代所選點(diǎn)（Replace Point）。6) 也可在所選點(diǎn)上進(jìn)行以下信息的編輯處理：l 切矢方向Ta

38、ngent Dirl 切矢張量Tangent Tensionl 曲率方向Curvature Dirl 曲率張量Curvature Tension7) 如要生成封閉樣條線，點(diǎn)選封閉樣條（Close Spline）選項(xiàng)。8) 按OK按鈕，生成樣條線。.14 螺旋線（Helix）該功能用于生成螺旋狀曲線，例如線圈、彈簧等。生成螺旋線的步驟為：1) 點(diǎn)擊Helix工具條或菜單Insert-Wireframe-Helix。2) 選擇開始點(diǎn)（Start Point）與軸線（Axis）；開始點(diǎn)與軸線之間的距離為螺旋線的起始半徑，所以所選擇的開始點(diǎn)不能在所選擇的軸線上。3) 設(shè)置螺旋參數(shù)：螺距（Pitch）、

39、高度（Height）、旋向（Oritation）、開始旋角（Start Angle）。4) 如果要生成錐螺旋，則設(shè)置螺旋的錐度（Taper Angle）、錐向（Way）參數(shù)。5) 如果要生成復(fù)雜形狀的螺旋線，需指定螺旋輪廓線。螺旋輪廓線用于指定螺旋的半徑，如圖3-11所示，其中，紅色曲線為輪廓線。6) 按OK按鈕，生成螺旋線。圖3-11螺旋線輪廓線示例圖3.3.1.15平面螺旋線（Spiral）該功能用于創(chuàng)建平面內(nèi)的螺旋狀曲線，其生成步驟為：1) 點(diǎn)擊Spiral工具條或菜單Insert-Wireframe-Spiral。2) 選擇支撐平面（Support）和平面螺旋線的中心點(diǎn)（Center

40、Point）。3) 選擇一個(gè)參考方向（Reference direction），用以測(cè)量平面螺旋線的起始半徑值（Start Radius）和平面螺旋線的角度；4) 輸入起始半徑值（Start Radius），它是指從中心，點(diǎn)沿參考方向到平面螺旋線開始點(diǎn)的距離；5) 選擇螺旋線的旋向：順時(shí)針方向（Clockwise）或逆時(shí)針方向（Counterclockwise）。6) 選擇平面螺旋線的創(chuàng)建方式，并輸入相應(yīng)的參數(shù)值。有以下幾種創(chuàng)建方式：l 角度和節(jié)距（Angle & Pitch）：平面螺旋線由相對(duì)參考方向的結(jié)束角度（End angle）和節(jié)距（相鄰兩圈的距離）來定義。l 半徑和節(jié)距（Radius

41、 & Pitch）：平面螺旋線由結(jié)束半徑值（End Radius）（最后一圈的半徑值）和節(jié)距來定義。7) 按OK按鈕，生成平面螺旋線。各參數(shù)值的含義見圖3-12所示。圖3-12平面螺旋線的形狀及其參數(shù)的意義.16脊骨曲線（Spine）脊骨曲線是一條與一系列平面或平面曲線垂直的曲線。脊骨曲線在掃描曲面（Sweep）、放樣曲面（Loft）等造型時(shí)特別有用。CATIA V5提供了兩種生成脊骨曲線的方法：1) 利用一組平面生成脊骨曲線（如圖3-13所示）。選擇一組平面（Section/Plane），系統(tǒng)會(huì)生成一條與所有平面垂直的脊骨曲線。也可以指定一個(gè)開始點(diǎn)（Start Point），如果所選擇的開始

42、點(diǎn)不在所選擇的平面上，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將其投影到第一個(gè)平面上作為脊骨曲線的開始點(diǎn)。2) 利用引導(dǎo)線生成脊骨曲線（如圖3-13所示）。選擇兩條引導(dǎo)線（Guide），系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成相對(duì)應(yīng)的脊骨曲線。這種脊骨曲線在創(chuàng)建掃描面時(shí)非常有用。由一組平面生成脊骨曲線用兩條引導(dǎo)線生成脊骨曲線圖3-13生成脊骨曲線的兩種方法 .17平行線（Parallel Curve）該功能用于生成參考曲線的平行線。其生成步驟為：1) 點(diǎn)擊Parallel Curve工具條或菜單Insert-Wireframe-Parallel Curve。2) 選擇平行線的平行模式（Parallel Mode），如圖3-14所示。l 歐氏模式（E

43、uclidean）：在此模式下，平行線之間的距離是指兩線的最短距離。l 測(cè)地距模式（Geodesic）：在此模式下，平行線之間的距離是指平行線與參考曲線在支撐面上的距離。圖3-14兩平行模式間的區(qū)別3) 選擇拐角類型（Parallel Corner Type），該選項(xiàng)對(duì)曲線出現(xiàn)尖角時(shí)有用（如圖3-15所示）。1) 尖拐角（Sharp）：平行線考慮到原始參考曲線的角度。2) 圓拐角（Round）：在原始曲線的尖角處，平行曲線加倒角。SharpRound圖3-15兩拐角類型間的區(qū)別4) 選擇要平行處理的參考曲線（Curve）。5) 選擇參考曲線所在的支撐面（Support）。6) 指定偏移類型，并

44、輸入相應(yīng)的參數(shù)。8) 常量偏移（Constant），輸入偏距值（Constant）。9) 規(guī)則偏移（Law），指定規(guī)則（Law）。7) 選擇Both sides選項(xiàng)，則生成以參考曲線為對(duì)稱線的兩條平行線。如需一次生成多條間距一致的平行線，可以選擇Repeat object after OK選項(xiàng)。8) 按OK按鈕，生成平行線。.18投影線（Projection）該功能用于把幾何元素投影到支撐面上，生成投影元素。能夠投影的元素有：1) 點(diǎn)，投影到曲面或線框元素上；2) 曲線，投影到曲面上。3) 多點(diǎn)或多個(gè)線框元素投影到曲面上。生成投影線的具體步驟為：1) 點(diǎn)擊Projection工具條或菜單Ins

45、ert-Wireframe-Projection2) 選擇投影類型（Projection Type）l 法向投影（Normal）：沿支撐元素的法矢方向進(jìn)行投影。l 沿矢量方向（Along direction）：沿所指定的矢量方向進(jìn)行投影。3) 選擇要投影的元素（點(diǎn)或線框元素）（Projected）?？梢砸淮瓮队岸鄠€(gè)元素，其中可以在“被投影元素（Projected）”輸入框中，用彈出菜單對(duì)其進(jìn)行編輯；4) 選擇支撐元素（Support）；5) 如果選擇沿矢量方向投影，則選擇投影矢量（Direction）；6) 如果有多個(gè)可能的結(jié)果，選擇Nearest Solution選項(xiàng)，以保留最近的投影。7)

46、 按OK按鈕，生成投影元素。.19組合投影線（Combine）該功能是通過將兩條曲線分別在指定的方向上拉伸而得到的交線。生成組合投影線的具體步驟為：1) 點(diǎn)擊Combine工具條或菜單Insert-Wireframe-Combine。2) 選擇組合曲線的類型（Combine type）；l 法向（Normal）：沿曲線所在平面的法向進(jìn)行拉伸而得到的交線；l 沿矢量方向（Along direction）：按指定的方向?qū)η€進(jìn)行拉伸而得到的交線。3) 選擇兩條參考曲線（Curve1、Curve2）；4) 如果選擇沿矢量方向組合方式，則要連續(xù)選擇兩個(gè)拉伸方向（Direction1、Direction

47、2）。5) 如果有多個(gè)可能的結(jié)果，選擇Nearest Solution選項(xiàng)，以保留最靠近于第一條參考曲線的結(jié)果。6) 生成組合曲線。.20 反射曲線（Reflect Curve）該功能用于生成曲面的反射曲線，它是由曲面上法矢方向與指定的方向成一定角度的點(diǎn)所構(gòu)成的曲線。其具體的生成步驟為：1) 點(diǎn)擊Reflect Curve工具條或菜單Insert-Wireframe-Reflect Curve。2) 連續(xù)選擇支撐面與指定的方向（Support、Direction）；3) 輸入角度值（Angle），也可以用鼠標(biāo)動(dòng)態(tài)修改角度值。其中，Normal選項(xiàng)用于指定是否應(yīng)該計(jì)算角度：l 如果選擇了Norm

48、al選項(xiàng)，該角度為所選矢量方向與曲面法矢方向之間的夾角。l 如果不選擇Normal選項(xiàng)，該角度為所選矢量方向與曲面切平面之間的夾角。4) 按OK按鈕，生成反射曲線。.21 相交元素（Intersection）該功能用于生成兩相交幾何體的相交點(diǎn)或相交線。相交幾何體可以是線框或曲面。其具體的生成步驟為：1) 點(diǎn)擊Intersection工具條或菜單Insert-Wireframe-Intersection。2) 連續(xù)選擇兩個(gè)幾何體（線框或曲面）（Element1、Element2），可以多選Elements1，但只能單選Element2。3) 選擇所生成相交元素的類型（如圖3-16所示）：l 曲線

49、（Curve）：當(dāng)一曲線與另一曲線或一曲面相交時(shí)，可以選此項(xiàng)。l 點(diǎn)（Points）：當(dāng)一曲線與另一曲線或一曲面相交時(shí)，可以選此項(xiàng)。l 輪廓線（Contour）：當(dāng)一曲面與另一曲面或?qū)嶓w相交時(shí)，可以選此項(xiàng)。l 面（Face）：當(dāng)一曲面與另一曲面或?qū)嶓w相交時(shí)，可以選此項(xiàng)。CurvePointsContourFace圖3-16相交元素的類型4) 點(diǎn)擊OK按鈕，生成所選兩幾何體的交點(diǎn)或交線。3.3.2 曲面造型功能（Surfaces）本節(jié)將介紹各種曲面的造型方法，尤其對(duì)曲面造型中的難點(diǎn)：掃描曲面（Sweep）、放樣曲面（Loft）的造型方法進(jìn)行較為詳細(xì)的討論。.1拉伸面（Extrude）拉伸面是將一

50、輪廓線（Profile）沿一指定方向拉伸一定距離而得到的曲面（如圖3-17所示）。其具體的生成步驟為：圖3-17拉伸面1) 點(diǎn)擊Extrude工具條或菜單Insert-Surfaces-Extrude。2) 選擇輪廓線（Profile）；3) 選擇拉伸方向（Direction）。拉伸方向可以是坐標(biāo)軸x/y/z、定義的直線段或平面元素。如選擇平面元素，則曲線拉伸方向?yàn)樗x平面的法矢方向。4) 輸入確定拉伸范圍的參數(shù)：Limit1、Limit2，或把操作箭頭定位在LIM1、LIM2字符上，按住左鍵，隨鼠標(biāo)動(dòng)態(tài)修改其值大小；5) 可以點(diǎn)擊Reverse Direction選項(xiàng)，反向曲面拉伸方向；6)

51、 點(diǎn)擊OK按鈕，生成拉伸面。.2 回轉(zhuǎn)面（Revolution）回轉(zhuǎn)面是指將一輪廓線（Profile）繞一軸線（Axis）轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度而生成的曲面（如圖3-18所示）。其具體的生成步驟為：1) 點(diǎn)擊Revolution工具條或菜單Insert-Surfaces-Revolution。2) 選擇輪廓線（Profile）。3) 選擇轉(zhuǎn)動(dòng)軸（Axis）。輪廓線和轉(zhuǎn)動(dòng)軸不能相交。4) 輸入確定旋轉(zhuǎn)面的旋轉(zhuǎn)范圍的參數(shù)：Angle1,Angle2，或把操作箭頭定位在Angle1,Angle2字符上，按住左鍵，隨鼠標(biāo)動(dòng)態(tài)修改其值大??；5) 點(diǎn)擊OK按鈕，生成回轉(zhuǎn)面。圖3-18回轉(zhuǎn)面.3 球面（Sphere）

52、該功能用于生成球面。其具體的生成步驟為：1) 點(diǎn)擊Sphere工具條或菜單Insert-Surfaces-Sphere。2) 選擇球心（Center）。3) 選擇球軸（Sphere Axis），它決定球的方位。4) 輸入球半徑（Sphere radius）。5) 修改所需球面的范圍：平行線的起始角度（Parallel Start Angle）和終止角度（Parallel End Angle），及子午線的起始角度（Meridian Start Angle）和終止角度（Meridian End Angle）。既可以輸入相應(yīng)的數(shù)值，也可以通過鼠標(biāo)動(dòng)態(tài)修改。6) 點(diǎn)擊OK按鈕，生成球面。如圖3-19所

53、示，其中Par代表平行線，Mer代表子午線。圖3-19球面.4偏移曲面（Offset）該功能用于生成參考曲面的偏移曲面（如圖3-20所示）。其具體的生成步驟為：1) 點(diǎn)擊Offset工具條或菜單Insert-Surfaces-Offset。2) 選擇要偏移的曲面（Surface）。3) 輸入偏移距離值（Offset）。4) 可以通過點(diǎn)擊偏移方向箭頭或按“反向（Reverse Direction）”按鈕反置偏移方向。5) 如要多次偏移，可以點(diǎn)選“重復(fù)偏移（Repeat object after OK）”選項(xiàng)；6) 可以選擇Both sides選項(xiàng)，生成以參考曲面為對(duì)稱面的兩個(gè)對(duì)稱偏置曲面。7)

54、點(diǎn)擊OK按鈕，生成偏移曲面。如點(diǎn)選了“重復(fù)偏移（Repeat object after OK）”選項(xiàng)，則需輸入重復(fù)次數(shù)（Instances）。圖3-20偏移曲面.5 掃描曲面（Sweep）該功能用于生成掃描曲面，它是通過平面輪廓線（Profile），沿用戶定義的參數(shù)（如引導(dǎo)曲線或參考元素）運(yùn)動(dòng)，在輪廓線運(yùn)動(dòng)、變化過程中，輪廓線所在的平面始終與脊骨曲線垂直，而生成的曲面。圖3-21 用顯式輪廓線生成掃描曲面的對(duì)話框在創(chuàng)建掃描曲面時(shí)，對(duì)所用元素的要求為：l 在構(gòu)造掃描曲面時(shí)，輪廓線（Profile）只能有一條，且必須是平面曲線；l 用一條或兩條引導(dǎo)曲線（Guide Curve）控制掃描曲面的生成。

55、引導(dǎo)曲線必須滿足至少切矢連續(xù)要求；它可以是平面曲線或空間曲線。l 可定義一個(gè)參考曲面來引導(dǎo)和控制掃描曲面；l 可定義一條脊骨曲線（Spine）來控制輪廓線的運(yùn)動(dòng)方位，在生成掃描曲面過程中，引導(dǎo)曲線所在的平面始終與脊骨曲線垂直。脊骨曲線必須至少滿足切矢連續(xù)要求。用此功能，可以生成四種輪廓類型（Profile type）的掃描曲面：1) 顯式輪廓類型（Explicit）（對(duì)話框見圖3-21）該類型要求明確指定掃描曲面的輪廓線。其中，輪廓線不能呈現(xiàn)H型或T型形狀。其創(chuàng)建的具體步驟為：A. 點(diǎn)擊Sweep工具條或菜單Insert-Surfaces-Sweep。B. 選擇顯式輪廓線掃描方式（Explic

56、it）。C. 選擇平面輪廓線（Profile）。D. 選擇引導(dǎo)線（Guide Curve）。E. 如有必要，選擇脊骨曲線（Spine）。如果沒有選擇脊骨曲線，系統(tǒng)就自動(dòng)將引導(dǎo)線作為脊骨曲線。F. 如果造型需要，可選擇第2條引導(dǎo)線（Second Guide）或參考曲面（Reference）。在Second Guide標(biāo)簽中，可以為每條引導(dǎo)線指定一個(gè)定位點(diǎn)（Anchor Point），它是引導(dǎo)線與輪廓線或輪廓線所在平面的交點(diǎn)。引導(dǎo)線將通過該定位點(diǎn)。如果選擇參考曲面，則引導(dǎo)線必須完全位于參考曲面上。G. 如果需手動(dòng)定位輪廓線，就選擇Position profile選項(xiàng)。然后，就可以直接操縱輪廓線或用參數(shù)定位輪廓線（如圖3-22所示）圖3-22輪廓線的定位參數(shù)H. 選擇Smooth sweeping選項(xiàng)，以生成光順的掃描曲面。I. 點(diǎn)擊OK按鈕，生成所需的掃描曲面（如圖3-23所示）。圖3-23顯式輪廓線掃描2) 用直線輪廓線（Implicit Line）生成掃描曲面（對(duì)話框見圖3-24所示）圖3-24 用直線輪廓生成掃描曲面的對(duì)話