第1章創(chuàng)成式曲面設(shè)計(jì)

1、第1章 創(chuàng)成式曲面設(shè)計(jì)創(chuàng)成式曲面設(shè)計(jì)（Generative Shape Design）幫助設(shè)計(jì)者在線架、多種曲面特征的基礎(chǔ)上，進(jìn)行機(jī)械零部件外形設(shè)計(jì)。它提供了一系列全面的工具集，用于創(chuàng)建和修改復(fù)雜外形設(shè)計(jì)或混合零件造型中的機(jī)械零部件外形。它帶有智能化的工具，如用于管理特征重用的超級(jí)復(fù)制（Powercopy）功能。以特征為基礎(chǔ)的方法提供了直觀和高效的設(shè)計(jì)環(huán)境，系統(tǒng)可以捕捉和重用設(shè)計(jì)方法及規(guī)范。創(chuàng)成式曲面設(shè)計(jì)模塊擁有強(qiáng)大的曲面整體修改技術(shù)，擴(kuò)展了CATIA創(chuàng)成式曲面設(shè)計(jì)創(chuàng)建線框和多種曲面特征的功能。該模塊基于高級(jí)的智能化工具，允許用戶進(jìn)行快速的外形修改操作，減少他們的設(shè)計(jì)時(shí)間。其窗口如圖1-1所示

2、。圖 1-11.1 基 本 元 素基本元素功能是建立點(diǎn)、直線、平面等基本幾何元素，并將它們作為其他幾何體建構(gòu)時(shí)的基礎(chǔ)和參照物。1.1.1 點(diǎn)繪制點(diǎn)可以通過(guò)很多方式，包括坐標(biāo)點(diǎn)、曲線上的點(diǎn)、曲面上的點(diǎn)、圓心、曲線切點(diǎn)、中間點(diǎn)等。打開(kāi)附帶光盤中“第1章創(chuàng)成式曲面設(shè)計(jì)”目錄下的文件Point.CATPart，如圖1-2所示。圖 1-21.1.1.1 坐標(biāo)點(diǎn)（1）在Wireframe工具欄中單擊“點(diǎn)”（Point）按鈕，彈出Point Definition對(duì)話框，在Point type下拉列表框中選擇Coordinates，如圖1-3所示。圖 1-3（2）選擇一點(diǎn)填入Reference中的Point文

3、本框中，作為參考點(diǎn)，默認(rèn)是原點(diǎn)（Origin）。這里選擇作為參考點(diǎn)。（3）在對(duì)話框中填寫坐標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于參考點(diǎn)的X、Y、Z分量，如圖1-4所示。1.1.1.2 曲線上的點(diǎn)（1）在Point Definition對(duì)話框中，在Point type下拉列表框中選擇On curve，對(duì)話框如圖1-5所示。圖 1-4（2）選擇曲線填入Curve文本框中，作為參考曲線。這里選擇。（3）選擇一種生成的點(diǎn)與參考點(diǎn)的相對(duì)位置的方式，一種是Distance on curve，通過(guò)在Length文本框中設(shè)置需要生成的點(diǎn)與參考點(diǎn)在曲線上的距離，來(lái)確定點(diǎn)的位置。Ratio of curve length是兩點(diǎn)之間的距離與曲

4、線總長(zhǎng)的比例。Geodesic（幾何的）指兩點(diǎn)間的距離是沿著曲線來(lái)計(jì)算的，Euclidean指兩點(diǎn)間的距離相對(duì)于參考點(diǎn)的絕對(duì)距離，如圖1-6所示是采用Geodesic方式，尺寸是兩點(diǎn)之間的絕對(duì)距離，155.599是兩點(diǎn)沿著曲線的距離。 圖 1-5 圖 1-6（4）可以選擇一點(diǎn)填入Reference中的Point文本框，作為參考點(diǎn)的位置，默認(rèn)是端點(diǎn)。也可以在Point文本框中右擊，在彈出的快捷菜單中選擇相關(guān)項(xiàng)目，如圖1-7所示是用作為參考點(diǎn)的情況。（5）單擊 按鈕，把離鼠標(biāo)最近的曲線端點(diǎn)作為生成的點(diǎn)。單擊按鈕，把曲線的中點(diǎn)作為生成點(diǎn)。圖 1-7（6）在圖形中單擊紅色箭頭，或者在對(duì)話框中單擊 按鈕

5、，可以改變曲線的方向。（7）選中復(fù)選框，可以在參考點(diǎn)和生成點(diǎn)中間生成若干等距點(diǎn)。單擊OK按鈕后，彈出Points & Planes Repetition對(duì)話框。在對(duì)話框中，在Instance文本框中輸入重復(fù)的點(diǎn)數(shù)，如圖1-8所示，Point所指的點(diǎn)是以曲線的一個(gè)端點(diǎn)為參考點(diǎn)生成的點(diǎn)，現(xiàn)在作為生成等距點(diǎn)的參考點(diǎn)，在Point所指的點(diǎn)和端點(diǎn)之間生成了5個(gè)等距的點(diǎn)。 圖 1-8（8）如果在Points & Planes Repetition對(duì)話框中，將參數(shù)Parameters選擇為Instance & spacing，在Spacing設(shè)置點(diǎn)的間距，那么等距點(diǎn)的起始位置將從在P

6、oint Definition對(duì)話框中生成的點(diǎn)開(kāi)始，如圖1-9所示。（9）如果在Points & Planes Repetition對(duì)話框中選中復(fù)選框，那么在生成點(diǎn)的同時(shí)，也生成了曲線在各點(diǎn)處的法平面，如圖1-10所示。1.1.1.3 圓心（1）在Point Definition對(duì)話框中，在Point type下拉列表框中選擇Circle center。（2）選擇圓或者圓弧填入Circle文本框中，可以是草圖上的圓，實(shí)體上的邊線圓，或者圓弧、圓，如圖1-11所示。 圖 1-9 圖 1-10圖 1-11（3）可以選擇橢圓或者橢圓邊線，也可以選擇圓弧，如圖1-12所示。圖 1-121.1.

7、1.4 曲線切點(diǎn)（1）在Point Definition對(duì)話框中，在Point type下拉列表框中選擇Tangent on curve，對(duì)話框如圖1-13所示。圖 1-13（2）選擇曲線填入Curve文本框中，選擇一條直線填入Direction文本框中作為曲線的切線。系統(tǒng)自動(dòng)求取曲線和直線的切點(diǎn)，切點(diǎn)位于曲線上，如圖1-14所示。圖 1-14（3）單擊OK按鈕，如果直線和曲線存在多個(gè)切點(diǎn)，那么系統(tǒng)會(huì)彈出如圖1-15所示的對(duì)話框，詢問(wèn)需要保留所有切點(diǎn)，還是只需保留一個(gè)合適的點(diǎn)。單擊No按鈕，保留所有切點(diǎn)，單擊Yes按鈕，系統(tǒng)彈出Near Definition對(duì)話框，如圖1-16所示，要求用戶選

8、擇一個(gè)存在的參考元素，讓系統(tǒng)判斷需要保留哪個(gè)切點(diǎn)。 圖 1-15 圖 1-161.1.1.5 中間點(diǎn)（1）在Point Definition對(duì)話框中，在Point type下拉列表框中選擇Between，對(duì)話框如圖1-17所示。圖 1-17（2）選擇兩點(diǎn)，分別填入Point 1、Point 2文本框中，并設(shè)置Ratio值，確定點(diǎn)相對(duì)于Point 1、Point 2的位置，如圖1-18所示。圖 1-18（3）Ratio的值是生成的點(diǎn)到Point 1的距離除以Point 1到Point 2之間的距離的值。如果Ratio>1，那么生成的點(diǎn)位于Point 2之外。如果Ratio<0，那么生

9、成的點(diǎn)位于Point 1之外，如圖1-19所示。 圖 1-19（4）單擊 按鈕可以改變起點(diǎn)，單擊 按鈕，生成中點(diǎn)，也就是Ratio0.5的情況。1.1.1.6 平面上的點(diǎn)（1）在Point Definition對(duì)話框中，在Point type下拉列表框中選擇On plane，對(duì)話框如圖1-20所示。圖 1-20（2）選擇一個(gè)平面填入Plane文本框中作為參考平面。（3）用鼠標(biāo)確定點(diǎn)的位置或者在H、V文本框中確定點(diǎn)的坐標(biāo)，如圖1-21所示。圖 1-21（4）默認(rèn)的參考點(diǎn)是所選平面的原點(diǎn)，可以選擇一點(diǎn)填入Reference選項(xiàng)區(qū)域中的 Point文本框中作為參考點(diǎn)，如圖1-22所示。（5）可以在P

10、rojection選項(xiàng)區(qū)域中的Surface文本框中填入一個(gè)曲面，使在平面上生成的點(diǎn)投影到曲面上，如圖1-23所示。 圖 1-22 圖 1-231.1.1.7 曲面上的點(diǎn)（1）在Point Definition對(duì)話框中，在Point type下拉列表框中選擇On surface，對(duì)話框如圖1-24所示。（2）選擇一個(gè)曲面填入Surface文本框中，用鼠標(biāo)在曲面上單擊確定一點(diǎn)，如圖1-25 所示。（3）可以指定一個(gè)方向填入Direction文本框中，如圖1-26所示。（4）可以選擇曲面上的一點(diǎn)作為參考點(diǎn)，默認(rèn)的參考點(diǎn)是曲面的中心。 圖 1-24 圖 1-251.1.1.8 等距點(diǎn)等距點(diǎn)功能，是在

11、曲線上以其上的一點(diǎn)作為起始參考點(diǎn)，在曲線上生成若干等距的點(diǎn)，并可以過(guò)這些點(diǎn)生成垂直于曲線的平面。（1）在Wireframe工具欄中單擊“等距點(diǎn)”按鈕，彈出如圖1-27所示的對(duì)話框。 圖 1-26 圖 1-27（2）選擇一條曲線或者曲線上的一點(diǎn)。如果選擇曲線，那么生成的等距點(diǎn)是以曲線的兩個(gè)端點(diǎn)作為邊界的。這里選擇。（3）在Instance文本框中設(shè)置等距點(diǎn)的個(gè)數(shù)。如果選中復(fù)選框，設(shè)置的等距點(diǎn)個(gè)數(shù)包括曲線的兩個(gè)端點(diǎn)，如圖1-28所示。（4）如果不選擇曲線，而選擇一個(gè)用1.1.1.2節(jié)中所述方法建立的曲線上的點(diǎn)，那么可以在Parameters下拉列表框中選擇一種參數(shù)的設(shè)置方法：Instances是通

12、過(guò)設(shè)置從參考點(diǎn)到曲線的一個(gè)端點(diǎn)中等分的點(diǎn)數(shù)，如圖1-29所示；Instance & Spacing是通過(guò)設(shè)置從參考點(diǎn)開(kāi)始的等距點(diǎn)個(gè)數(shù)以及點(diǎn)的距離，如圖1-30所示。（5）如果需要在生成的等距點(diǎn)上建立曲線的垂直平面，那么在對(duì)話框中選中復(fù)選框。如果需要將生成的點(diǎn)以及平面放置在一個(gè)組中，選中復(fù)選框。 圖 1-28 圖 1-29圖 1-301.1.2 直線建立直線（Line）的方法有：兩點(diǎn)直線、起點(diǎn)和方向、與曲線成一定角度、曲線的切線、平面法線、角平分線等。打開(kāi)附帶光盤中“第1章創(chuàng)成式曲面設(shè)計(jì)”目錄下的文件Line.CATPart，如圖1-31所示。圖 1-311.1.2.1 兩點(diǎn)直線（1）在

13、Wireframe工具欄中單擊“直線”按鈕，彈出Line Definition對(duì)話框，選擇Point-Point方式，如圖1-32所示。圖 1-32（2）選擇兩點(diǎn)填入Point 1和Point 2文本框中，作為直線的起點(diǎn)和終點(diǎn)，構(gòu)成了直線的方向。如果選中單選按鈕，可以在Start和End文本框設(shè)置起點(diǎn)和終點(diǎn)向外延伸的距離。這里選擇和作為起點(diǎn)和終點(diǎn)，如圖1-33所示。圖 1-33（3）可以指定一個(gè)支持曲面填入Support文本框中，那么生成的“直線”將在曲面上。這里選擇填入Support文本框中，結(jié)果如圖1-34所示。（4）如果選中單選按鈕，那么直線將以起點(diǎn)向外無(wú)限延伸。如果選中單選按鈕，那么直

14、線將以終點(diǎn)向外無(wú)限延伸。如果選中單選按鈕，那么直線將以兩個(gè)端點(diǎn)向外無(wú)限延伸。（5）選中復(fù)選框，可以在端點(diǎn)兩側(cè)對(duì)稱延伸。1.1.2.2 起點(diǎn)和方向（1）在Line Definition對(duì)話框中選擇Point-Direction，對(duì)話框如圖1-35所示。 圖 1-34 圖 1-35（2）選擇一點(diǎn)填入Point文本框中，作為直線的起點(diǎn)。（3）選擇一個(gè)參考元素填入Direction文本框中，確定直線的方向，可以是直線或者平面。這里選擇作為直線的起點(diǎn)，選擇作為方向。（4） 在Start和End文本框中填入相應(yīng)數(shù)值，確定直線的起始位置和終止位置，如圖1-36所示。圖 1-36（5）可以指定直線的支持曲面。生成的直線將位于曲面上，實(shí)際上是曲線。這里選擇作為支持面，結(jié)果如圖1-37所示。圖 1-371.1.2.3 曲線的切線（1）在Line Definition對(duì)話框中，選擇Tangent to curve，對(duì)話框如圖1-38所示。（2）選擇一條曲線填入Curve文本框中，這里選擇。（3）選擇一點(diǎn)，作為切線的起點(diǎn)填入Element 2文本框中。這里選擇“”作為直線起點(diǎn)。（4）如果在Tangency options選項(xiàng)區(qū)域中，在Type下拉列表框中選擇Mono-Tangent，則表示以Element 2中所選擇的點(diǎn)為起點(diǎn)，以該點(diǎn)投影到曲線上的點(diǎn)所在