CATIA实用教程-第7章曲面设计(三)课件.ppt

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1、 对话框各项的含义如下:(1)First Curve:输入第一曲线。(2)First Support:输入第一条曲线的支撑面,它包含第一曲线。(3)Second Curve:输入第二曲线。(4)Second Support:输入第二条曲线的支撑面,它包含第二曲线。(5)Basic页First Continuity:选择第一曲线和支撑面的连续性,包括Point(点连续)、Tangent(切线连续)和Curvature(曲率连续)三种形式。Trim First Support:单击此按钮,用混合曲面剪切支撑面。First Tangent Borders:选择混合曲面和支撑面是否连续、在何处相切连续

2、,可以选择Both Extremities(在第一曲线的两个端点)、None(不相切、Start Extremity Only(起点相切和End Extremity Only(终点相切)。第二曲线选项的含义和第一曲线选项相同。张度Tension、闭合点Closing Points以及耦合Coupling控制页请参考放样曲面类似的选项。在对话框的First Curve、First Support、Second Curve、Second Support域分别输入两条截面线和两个支撑曲面,确定后生成混合曲面,如图7-66所示。7.4 曲面编辑和修改 有关曲面编辑和修改的图标,见图7-67所示【Ope

3、rations】工具栏及其下级工具栏。图7-67【Operations】工具栏及其下级工具栏 7.4.1 合并 该功能是将两个以上曲面或曲线合并成一个曲面或曲线。单击该图标,弹出图7-70所示对话框,分别在“Elements To Join”输入框中输入需要合并的曲线或曲面,确定后可合并成一个曲线或曲面。对话框中各项含义如下:(1)Elements To Join:输入要合并的元素。(2)Check connexity:检查输入元素的连接性,如果合并元素不是连接的,检查后产生错误警告。(3)Merging distance:输入距离阈值,在Check connexity检查中使用,小于阈值的间

4、隙忽略,认为连续。图7-70 曲面合并对话框 7.4.2 修复 该功能是填充曲面间的间隙,在曲面连接检查后或曲面合并后存在微小缝隙的情况下使用。单击该图标,弹出图7-71所示对话框。对话框中各项意义如下:(1)Elements To Heal:输入要修复的元素。(2)Parameters页中:(3)Continuity:选择连续性的类型,可以选择Point(点连续)或Tangent(相切连续)。(4)Merging distance:输入距离阈值,小于阈值的间隙被修复。(5)Distance objective:输入距离目标值,修复结果一般小于此值。(6)Tangency angle:输入角度

5、阈值,小于阈值的切线不连续被修复。(7)Tangency objective:输入角度目标值,修复结果一般小于此值。此项和上面选项只在相切连续时才起作用。7.4.3 平滑曲线 图标 的功能是光顺曲线,去掉曲线上的间隙,减小曲线的切线和曲率不连续性,从而提高曲线的质量。单击该图标,弹出图7-72所示对话框。对话框中各项意义如下:(1)Curve to smooth:选择要平滑的曲线。(2)Parameters选项卡:设置参数。Tangency threshol:输入切线角度变化的阀值,小于阀值进行光顺,大于阀值改善光顺性。Curvature threshold:输入曲率变化阀值,小于此值进行光顺

6、,大于阀值改善光顺性。Maximum deviation:输入光顺前后曲线偏离最大允许值。(3)Visualization选项卡设置显示状态。Shown solution(s):选择显示的内容,可以单击All按钮,显示所有光顺结果。Not corrected按钮,只显示没有光顺成功的位置。None按钮,不显示结果。Display information interactively:若此切换开关为打开状态,交互式显示结果,显示光标处的光顺结果。Display information sequentially:若此切换开关为打开状态,用前后键顺序只显示一个结果。图7-72曲线光顺对话框 (4)Su

7、pport Surface:输入指定的支撑曲面,光顺后的曲线保证在此曲面上。图7-73是一条曲线光顺结果的显示信息,左上第一点相切连续性改善,第二点光顺成点连续,第三四点曲率连续性没有得到光顺。图7-73曲线光顺实例 7.4.4 分解 该功能是分解线框或曲面。此功能是合并的逆操作,把合并的结果拆成合并前的元素,拆成的结果有All Cells(拆成最小单位)和Domains Only(部分拆开)两个方式。7.4.5 分割 该功能是分割(Split)曲线或曲面。可分为曲线被点、曲线或曲面分割。曲面被曲线或曲面分割。分割对话框见图7-74,输入的选项有:(1)Element to cut:输入被分割

8、对象。(2)Cutting elements:选择分割的元素,可以是多个元素。(3)Remove/replace:去掉或替换分割元素。(4)Other Side:单击此按钮,切换保留部分。(5)Support:选择基础面,基础面用来影响被切割曲线的保留结果,见图7-76。(6)Keep both sides:单击此按钮,可以把分割的两部分均保留。(7)Intersections computation:单击此按钮,可以计算出分割和被分割元素的公共部分。图7-74用线去切曲面对话框和实例 当Cutting elements切割元素没有贯穿整个被切曲面时,那末工具曲线将在两端沿切线外延伸,进行切割

9、,如图7-75所示。图7-75 用线去切曲面实例-曲线延伸至曲面边界 没有选择Support 面 选择了被切元素所在平面为Support图7-76 分割实例-选择Support 面的区别 7.4.6 剪切 图标 的功能是在两个元素之间进行切割(Trim),如图7-77所示。对话框中选项说明如下:(1)Element 1:此域用来输入剪切的第一个元素。(2)Element 2:此域用来输入剪切的第二个元素。(3)Other side of e.ement 1:切换第一元素保留的部分。(4)Other side of e.ement 2:切换第二元素保留的部分。图7-77两曲面剪切对话框和实例 7

10、.4.7恢复 图标 的功能是分割和剪切的逆操作,即恢复到分割和剪切操作前的状态。7.4.8 提取曲面边界 图标 的功能是提取曲面的边界。单击该图标,弹出图7-78所示对话框,其中选项意义为:图 7-78 提取边界曲线对话框 (1)Propagation type:控制边界延伸的类型,可以选择Complete Boundary(完整边界)、Point Continuity(点连续)、Tangent Continuity(相切连续)和No Propagation(无延伸)四种。见图7-79所示。Point Continuity点连续 Complete Boundary完整边界Tangent Con

11、tinuity 相切连续 No Propagation无延伸图 7-79 提取边界曲线连续性四种情况(2)Surface edge:选择曲面的边界线。(3)Limit 1:选择边界上一点作为提取结果的界限,可不选。(4)Limit 2:选择边界上另一点作为结果边界的界限,可不选。7.4.9 提取元素 该功能是从多个元素中提取出一个或几个元素。可以提取点、线、面等类型元素。例如从形体抽出表面、从多个曲面中抽出单个曲面、从曲线上提取端点等。单击该图标,弹出图7-80所示对话框。Propagation type域用于选择延续的方式。可以选择Point Continuity(点连续,只要边界相连,则向

12、下延续)、Tangent Continuity(相切连续,只有相切,才向下延续)、No Propagation(无延续性)三种。图7-80是从形体中提取曲线棱边并选择点连续的实例。图7-80从形体提取棱边 7.4.10 倒两曲面的圆角 该功能是倒两曲面的圆角。单击该图标,弹出图7-81所示对话框。对话框各项的含义如下:图7-81曲面倒圆角对话框 (1)Support 1:第一个曲面或平面。(2)Trim support 1:控制是否剪切第一曲面。(3)Support 2:选择第二个曲面或平面。(4)Trim support 2:控制是否剪切第二曲面。(5)Radius:输入连接圆弧面的半径。(

13、6)Extremities:选择圆弧面的过度方式。可以选择Smooth(平滑过度)、Straight(直线过度)、Maximum(最大状态过度)和Minimum(最小状态过度),见图7-82。Smooth平滑过度Straight直线过度 Maximum最大状态过度Minimum最小状态过度图7-82圆角过度的类型 7.4.11 倒棱边的圆角该功能是倒棱边的圆角。单击该图标,选择曲面或曲面上的棱边,弹出图7-83所示对话框,对话框各项的含义如下:(1)Support:自动输入了预选棱边的曲面。(2)Extremities:与上节所述相同。(3)Radius:连接圆弧半径。(4)Object(s)

14、to fillet:选择倒成圆弧面棱边。(5)Propagation:选择棱边的延续特性。可以选择Tanqency(相切连续)、Minimal(只倒选中的棱边)。(6)Trim support:控制是否剪切基础曲面。图图7-83将棱边倒圆角的对话框将棱边倒圆角的对话框 7.4.12 变半径倒圆角 该功能是变半径倒圆角。单击该图标,选择曲面的棱边,弹出图7-84所示对话框。该对话框比图7-83所示将棱边倒圆角的对话框多出以下两项:(1)Points:控制倒角半径的位置,先单击Points输入框,再在棱边上某处按左键,棱边上产生点和半径值,双击半径值可以修改它的数值。(2)Variation:控制

15、半径变化的规律,可以选择Cubic(呈立方曲线变化)和Linear(呈线性变化)。图图7-84 7.4.13 平移、旋转、对称、缩放、变形和阵列 平移 、旋转 、对称 、缩放 、变形 和阵列 的操作与三维形体的操作基本相同,详见第四章。缩放 和变形 的不同之处是:前者XYZ方向的比例系数相同,后者XYZ方向的比例系数可以不同。7.4.14 反向 该功能是反向(Invert Orientation)操作。有些命令允许通过反向操作改变生成的结果,例如调用等距命令生成等距面时,改变等距方向可以在原曲面的另一侧生成等距面。选择菜单【Insert】【Operations】【Invert Orientat

16、ion】调用进行反向操作。7.5 曲线、曲面分析功能简介 有关曲线、曲面分析功能的工具栏见图7-85。图7-85【Analysis】工具栏7.5.1连接分析 该功能是对两个相邻的曲面进行连接特性的分析。有以下分析种类:(1)距离分析distance(mm)。(2)切线连续分析tangency(以角度差表示deg)。(3)曲率连续分析Curvature(以比率表示%)。分析的结果用颜色图谱形式显示出来,例如可以用不同的颜色表示不同的距离,也可以用梳状线显示。还提供了快速分析的功能,通过给定距离、角度或曲率的阀值,分析结果只显示大于阀值的位置。若切线分析结果和曲率分析结果均大于阀值,则只显示切线结

17、果。图7-86所示为两曲面连接性分析,梳状线显示分析结果。图7-86两曲面连接性分析-连接距离梳状线显示 7.5.2 拔模角度分析 该功能是拔模角度分析。拔模角度分析用于模具设计中,确定曲面的拔模特性。在NC加工中,找出是否有负拔模角,可以确定是否用5轴加工。在铸造毛坯设计中也经常用到拔模分析。用罗盘指定拔模方向,选择分析曲面,单击该图标,即可进入拔模分析。其中的On the fly 功能可以使用鼠标放在曲面上,显示出拔模方向、法线方向及其角度值,如图7-87所示。注意,显示模式要选择 ,才能显示出效果。图7-87 曲面拔模角度分 7.5.3曲线曲率分析 该功能是曲线曲率分析。此功能可以分析曲

18、线或者曲面边界的曲率和曲率半径分布。分析结果可以用梳状线显示出来,见图7-88。图7-88曲线曲率分析 7.5.4 曲面曲率分析 该功能是曲面曲率分析,主要用于高质量的曲面设计,利用此功能可以找到曲率突变点,见图7-89。图7-89曲面曲率分析(颜色代表曲率大小)7.6 曲线曲面设计工具和混合设计7.6.1 选择开放形体 在特征树上,除了基本的X、Y、Z三个平面外,其余的数据存放在形体(Body)和开放形体(OpenBody)中。非用来构造形体的平面、曲面、曲线等都属于开放形体。如果一个作业中包含多个开放形体,可以通过工具栏实现它们之间的切换。如图7-90所示,工具图标的选择框中有所有的Ope

19、nBody项,可以从中选择目标。图7-90通过【Tools】工具栏选择Openbody 7.6.2 填加材质 材料特征也可以应用于曲面。单击应用材料图标 ,出现材质对话框,选择要加材料的特征,再单击确定或应用按钮,表面将附着材 质。注 意 显 示 模 式 要 选 择 A p p l i e d Customized View 方式,才能显示出材质效果。7.6.3 曲面和形体的混合设计 通常,一个模型中同时包含形体和曲面两部分内容,这时涉及到曲面和形体的混合设计。它包括两个方面:(1)从曲面到形体设计 在形体设计模块中 Split 、Thick Surface 、Sew、Close surfac

20、e 四个功能提供了由曲面生成形体的操作,详细内容可以参考第四章零件的三维建模。(2)从形体到曲面 从形体到曲面的操作必须在曲面设计模块完成,而不能在形体设计模块完成。一般地,形体边界被曲面模块认为是普通曲线,形体表面被曲面模块认为是普通曲面。因此可以利用形体边界和表面作为生成曲线曲面的输入元素。例如,下面的功能完全可以选择形体表面和棱边作为输入元素。Offset :选形体表面生成等距面。Fill :选形体边界填充曲面。Join :选形体边界合并成一条曲线,或形体表面合并成一个曲面。Blend :选形体表面作为混合的基础面。Extract :选形体表面或棱边提取。通常,可以利用Extract 命

21、令,把形体的表面和棱边提取出来,变成曲线和曲面元素,在对其进行修改编辑操作,可以当作一般的曲线曲面特征来使用。7.7曲面设计实例例7-1设计图7-91所示电话筒。图7-91电话筒表面 1入曲面设计模块。选择菜单【File】【New】,选择【Part】类型,生成新形体文件。选择菜单【Start】【Shape】【Generative Shape Design】,进入曲面设计模块。2绘制草图1。单击草图图标 ,再选择YZ平面,进入草图设计模块,绘制一段圆弧,半径为500,包角30度,中点在原点,如图7-92所示。图7-92在YZ平面绘制草图1 3生成拉伸面1。单击拉伸图标 ,拉伸草图1,双向拉伸,l

22、im1=lim2=45mm,单击OK按钮,得到拉伸面1,见图7-93。图7-93 生成拉伸曲面1 4单击草图图标 ,选择ZX平面,进入草图设计模块,绘制草图2,见图7-94。图7-94 在ZX平面上绘制草图2 5单击投影图标 ,选择草图2和拉伸曲面,将草图2投影到拉伸曲面1上,见图7-95。单击OK按钮,得到投影线1。图7-95将草图2投影到拉伸曲面1上 6单击剪切图标 ,选择拉伸曲面1和投影线1,用投影线1裁掉拉伸曲面的外部,如图7-96所示。单击OK按钮,投影线1剪掉了拉伸曲面1的外部。图7-96用投影线1剪掉拉伸曲面1的外部 7单击拉伸图标 ,拉伸上面的投影线Project.1,方向为Y

23、轴,拉伸长度为lim1=8mm,单击OK按钮,得到拉伸面2,见图7-97。图7-97 得到拉伸曲面2 8单击合并图标 ,选择拉伸面1和拉伸面2,将二者合并起来,见图7-98。图7-98 合并剪裁曲面和拉伸曲面 9单击倒棱边圆角图标,选择顶部的两个尖角,输入圆角半径20mm,见图7-99。图7-99 倒两棱边的圆角 10单击倒棱边圆角图标 ,选择顶面的棱边,输入圆角半径3mm,见图9-100。图7-100 倒顶面棱边的圆角 11单击提取边界图标 ,选择曲面的任意边界,提取曲面的整个边界,见图7-101。图7-101 提取曲面边界 12单击填充曲面图标 ,选择提取的边界,填充成图7-102所示曲面

24、。图7-102 在提取边界内填充曲面 13单击生成点图标 ,选择填充曲面边界,系数域输入0.2,在边界上生产一点;在另一边界上生成0.2系数的点,如图7-103所示。图7-103 在填充曲面边界上生成两点 14单击提取边界图标 ,选择填充曲面的上表面,选择上述两点作为边界的界限,提取部分上表面的边界,见图7-104。图7-104 提取填充曲面上边界 15单击扫描图标 ,在Profile type域选择图标 ,Subtype域选择With reference surface,Guide Curve 1域选择第14步生成的边界,Reference surface域选择第12步填充的曲面,Angle

25、域输入75deg,Length 2域输入16mm,生成扫描曲面1,图7-105。图7-105 生成扫描曲面1 16单击画直线图标 ,选择第13步生成的两个点,选择填充面为基础面,生成直线,见图7-106。图7-106 生成直线 17单击剪切图标 ,依次选择填充曲面和第16步的直线,剪掉上部。图7-107 剪切部分表面 18单击画直线图标 ,选择扫描曲面的两个尖点,连线如图7-108所示。图7-108 两尖点连线 19单击填充曲面图标 ,依次选择下图所示的边界,填充成图7-109所示的曲面。图7-109 填充曲面 20单击填充曲面图标 ,依次选择下图所示的边界,填充图7-110所示的曲面。图7-

26、110 填充曲面 21单击等距曲面图标 ,在特征树上选择第20步生成的填充曲面,向下生成偏移2mm的等距曲面,然后隐藏第20步生成的填充曲面,见图7-111。图7-111 生成等距曲面 22单击生成点图标 ,选择等距曲面,Distance输入0,生成曲面的中心点,见图7-112。图7-112 生成等距曲面的中心点 23单击生成圆图标 ,圆心为第22步生成的点,半径为12mm,基础面选择等距曲面,击活Geometry on support项,见图7-113。图7-113 在等距曲面上生成半径为12mm的圆 24单击剪切图标 ,依次选择等距曲面和上面的圆,剪掉圆的外部,见图7-114。图7-114

27、 剪切圆的外部 25类似第15步,单击扫描图标 ,在Profile type域选择图标 ,Subtype域选择With reference surface,Guide Curve 1域选择圆,Reference surface域选择第24步剪切的曲面,Angle域输入45deg,Length 1域输入10mm,见图7-115。图7-115 扫描生成锥面 26单击隐藏图标 ,选择第21步隐藏的填充曲面,重新显示该曲面。单击剪切图标 ,选择填充曲面和第25步生成的扫描曲面,用Other Side切换去掉和保留的部分。生成如图7-116所示的曲面。图7-116 剪切曲面 27单击生成平面图标 ,选择

28、Tangent to surface类型,选择第24步生成的剪切面,第22步生成的中心点为参考点,生成一个平面,见图7-117。图7-117 生成切平面 28选择第27步生成的平面,单击图标 ,进入草图模块,画出7个半径为1mm的圆,其中6个在等边六边形(边长为8mm)的角点上,另外一个在中心点,见图27-118,退出草图模块。图7-118 绘制草图3 29单击投影图标 ,顺序选择草图3和凹槽底的平面,将草图3投影到剪切曲面上,见图7-119。图7-119 将草图3投影到底面上 30单击剪切图标 ,依次选择底面和第29步的投影,剪切底面,见图7-120。图7-120 剪切听筒的小孔 31单击提

29、取边界图标 ,选择填充曲面的下边界半圆弧,如图7-121所示;图7-121 提取圆弧 32单击生成点图标 ,在剪切底面上取一点,如图7-122所示。图7-122 曲面上提取一点 33选择生成圆弧图标 ,选择提取边界端点和上述生成的点,生成三点圆弧,见图7-123。图7-123 生成三点圆弧 34单击合并图标 ,选择第33步的圆弧和第31步的边界,将二者合并,见图7-124。图7-124 合并曲线 35单击生成点图标 ,生成坐标原点:X=Y=Z=0,见图7-125。图7-125 生成坐标原点 36单击画直线图标 ,生成从原点开始,沿X方向,长度20mm线段,见图7-126。图7-126 生成线段

30、 37单击生成平面图标 ,生成以第36步生成的直线为轴,和XZ平面夹角为-15度的平面,见图7-127。图7-127 生成平面 38单击生成平面图标 ,生成和第37步平面距离为10mm的等距平面,见图7-128。图7-128 生成等距平面 39.选择第38步的平面,进入草图模块,绘制图7-129所示的草图4。图7-129 生成草图4 40单击放样图标 ,选择草图4和第34步的合并曲线,结果见图7-120。图7-130 放样台阶面 41.单击剪切图标 ,依次选择第17步生成的剪切面和第34步生成的合并曲线,使用Other side切换去掉和保留的部分,剪掉曲线内部,见图7-131。图7-131

31、剪切台阶面内部 42单击填充图标 ,选择放样上部边界曲线,填充图7-132所示的曲面。图7-132 填充台面上表面 43选择第42步的平面,进入草图模块,绘制图7-133所示草图5:三个平行长槽:宽度为2mm,长度为8mm,间距4mm,75度倾斜角度。图7-133 草图5 44单击剪切图标 ,依次选择第42步生成的填充面和第43步生成草图5,用Other side切换去掉和保留的部分,剪切三个长槽,见图7-134。图7-134剪切拾音槽 45单击合并图标 ,选择上述生成的所有外表面,将它们合并在一起,见图7-135。图7-135 合并所有的外表曲面 46单击倒棱边圆角图标 ,选择图7-136所

32、示棱线,输入圆角半径R=10mm。图7-136 倒棱边圆角 47单击变半径倒棱边圆角标 ,选择图7-137所示棱边,在圆弧两端点分别点击鼠标,输入圆角半径R=0mm;在圆弧中点单击鼠标,输入圆角半径R=10mm。图7-137变半径倒圆角 48单击倒棱边圆角图标 ,选择图7-138所示棱边,输入圆角半径R=2mm。图7-138 倒上表面棱边的圆角 49单击施加材料图标 ,选择上述生成的曲面,在图7-139(a)材料属性对话框中选择Bright Plastic。选择菜单【View】【Render style】【Customized view】,按图7-139(b)对话框所示设置,粘贴表面材质纹理,

33、即可得到图7-91所示的电话筒。图7-139 施加材料特性对话框和显示材质纹理 习 题7.1用直线、二次曲线、填充面作图7-140所示达索(DASSAULT)公司徽标。图7-140达索公司徽标 7.2 用拉伸(EXTRUDE)和剪切(TRIM)命令作图7-141所示管接头。图7-141管接头 7.3 用螺旋线和扫描面作图7-142所示螺旋管。图7-142螺旋管 7.4 用拉伸、旋转、剪切和倒圆角命令作图7-143所示灯罩。图7-143灯罩 7.5 用阵列命令作图7-144所示叶片,每个叶片是直纹扫描面(SWEEPLINE),导线是螺旋线,其螺距为136,高度为36,基圆半径为100;扫描素线长100。图7-144叶片 7.6 放样图7-145所示马鞍面。图7-145马鞍面 7.7 放样图7-146所示通风管道。图7-146通风管道 祝您成功!

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