CATIA初级入门教学7.ppt

1、第7章曲面设计,7.1 概述7.2 生成线框元素的工具7.3生成曲面7.4 曲面编辑和修改7.5 曲线、曲面分析功能简介7.6 曲线曲面设计工具和混合设计7.7 曲面设计实例习题,7.1 概述 CATIA机械设计配置MD2中包括线框和曲面模块WFS(Wireframe and Surface)，混合设计配置HD2(Hybrid Design)中除包括WFS模块外，还包括创成式外形设计模块GSD（Generative Shape Design）。两个模块均提供了完备的曲线和曲面生成、修改和分析工具。与WFS模块相比，GSD增加了曲面倒圆角以及曲面拔模角、曲率分析工具，并且在某些功能上有所加强。,

2、择择菜单【Start】【Shape】【General Shape Design】，进入外形设计模块；或者择择菜单【Start】【Mechanical DesignShape】【Wireframe and Surface】，进入线框和曲面模块；也可以从图7-1所示Workbench中选择Wireframe and Surface或General Shape Design图标，进入线框和曲面或外形设计模块。两模块产生的文件后缀是“.CATPart”。图7-1,7.2 生成线框元素的工具 图7-2所示为生成线框元素工具的【Wireframe】及其下级工具栏。图7-2【Wireframe】及其下级工具

3、栏,7.2.1 生成点 该图标的功能是生成点。可以通过输入点的坐标、在曲线、平面或曲面上取点、获取圆心点、与曲线相切的点以及两点之间据距比例系数等方式生成点。单击该图标，弹出如图7-3所示定义点的对话框。通过Point type下拉列表可以选择生成点的方法。图7-3生成点的对话框,1.通过坐标确定点 选择图7-3所示对话框Point type域的Coordinates项，对话框改变为图7-4的形式。分别在对话框的X、Y、Z域输入相对于参考点（Reference Point）的X、Y、Z坐标值，单击OK按钮，即可得到该点。参考点可以是坐标原点或已有对象的点，默认的参考点是坐标原点。图7-4 通过

4、坐标确定点的对话,2.在曲线上取点 选择图7-3所示对话框Point type域的On curve项，对话框改变为图7-5的形式。该对话框各项的含义如下：图7-5在曲线上取点的对话框,（1）Curve：单击该域，选择曲线。（2）Distance on curve：若该按钮为开，根据距离确定点。（3）Ratio of curve length 若该按钮为开，根据长度比例系数确定点。（4）Length/Ratio：若根据距离方式取点，该项为长度，若据距长度比例系数取点，该项为系数。（5）Geodesic：若该按钮为开，距离为曲线距离（弧长）。（6）Euclidean：若该按钮为开，距离为直线距离。

5、（7）Nearest extremity：单击该按钮，距离参考点最近的那个端点为生成的点。（8）Middle point：单击该按钮，曲线的中点为生成的点。（9）Reference Point：单击该域，输入距离的参考点，默认的参考点是曲线的端点。（10）Reverse Direction：单击该按钮，另一个端点为参考点（11）Repeat object after OK：若该按钮为开，可以在此命令结束后多次重复生成点的命令。重复的次数在弹出的对话框中输入，参数作相应调整。例如在Length域输入30，单击Apply按钮，结果见图7-5。,3在平面上取点 选择图7-3所示对话框Point ty

6、pe域的On plane项，对话框改变为图7-6的形式。分别在对话框的Plane、H、V、Reference Point域输入平面、H、V坐标值以及参考点，单击OK按钮，即可得到该点，也可以直接用鼠标在平面上取点。参考点可以是平面上的任意点，默认的参考点是坐标原点。图7-6 在平面上取点的对话框,4.在曲面上取点 选择图7-3所示对话框Point type域的On surface项，对话框改变为图7-7的形式。图7-7在曲面上曲点的对话框 分别在对话框的Surface、Direction、Distance、Reference Point域输入曲面、方向、距离值以及参考点，单击OK按钮，即可得到

7、该点，也可以直接用鼠标在曲面上取点。参考点可以是曲面上的任意点，默认的参考点是曲面中心。,5.生成圆心点 选择图7-3所示对话框Point type域的Circle center项，对话框改变为图7-8的形式。在对话框的Circle域输入圆或圆弧，单击OK按钮，即可得到该园或圆弧的圆心点。图7-8 生成点对话框-Circle center选项,6生成给定切线方向的曲线上的切点 选择图7-3所示对话框Point type域的Tangent on curve项，对话框改变为图7-9的形式。在对话框的Circle、Direction域输入曲线和方向，单击OK按钮，即可得到给定切线方向的该曲线上的切点

8、。图7-9 生成给定方向的曲线切点的对话框,7据距比例系数生成两点（连线）之间的一个点选择图7-3所示对话框Point type域的Between项，对话框改变为图7-10的形式。在对话框的Point1、Point 2、Ratio域分别输入两个点和一个系数值，单击OK按钮，即可得到两点之间据距比例系数确定一个点。图7-10生成两点之间一个点的对话框,8.生成极点 按照给定的方向，根据最大或最小距离规则在曲线、曲面或形体上搜寻出极大或极小元素（点、边或表面）。单击该图标，弹出图7-11所示对话框。对话框各项的含义如下：（1）Element域：输入曲线、曲面或形体，输入元素的种类不同，需要输入方向

9、的数量就可能不同。（2）Direction：输入一个方向。（3）Max：单击控制钮，在指定方向上生成最上的点或元素。（4）Min：单击控制钮，选择了在前面输入方向上最下的点或元素。（5）Direction2和 Direction3：曲面或形体在一个方向的极值可能是一条线，此时需要再输入一个或两个方向才能求出极值点。,例如，Element域选择了一条曲线，Direction域选择了zx平面，即y轴方向，单击Max控制按钮，则在曲线上产生沿着y轴方向极大值点，如图7-11所示。图7-11生成曲线在某方向的极大值点,又如图7-12所示，Element域选择了一个曲面，Direction域选择了zx平

10、面，即y轴方向（竖直向上），单击Max控制按钮，则搜寻到曲面的上表面为y方向的极大值面，此时再在Direction 2域和Direction 3域选择了另外两个方向，单击Max控制按钮，则搜寻到如图7-12所示的顶点为极值点。图7-12生成曲面在给定方向的极值点,9.生成极坐标下的极点 在平面轮廓曲线上搜寻出相对于参考点和轴线的半径，角度极大或极小值点。单击该图标，弹出图7-13所示对话框。对话框各项的含义如下：（1）Type域：选择搜寻的种类，可以是以下四种类型之一：Min Radius：与参考原点距离最近的点。Max Radius：与参考原点距离最远的点。Min Angle：与参考方向角度

11、最小的点。Max Angle：与参考方向角度最 大的点。图7-13 生成曲线极值点的对话框,上述四种情况参考图7-14所示。（2）Contour：输入平面轮廓曲线，注意曲线须闭合，不允许分叉。（3）Support：输入平面轮廓曲线所在的基础平面。（4）Origin：输入参考原点。（5）Reference direction：输入参考方向。（6）Analysis域：显示分析参数类型和结果。图7-14生成曲线的极坐标极值点类型,7.2.2 生成直线 该功能是生成直线。可以通过输入直线的端点、起点和直线方向、与给定曲线的切线成一定角度、曲线的切线、曲面的法线以及角平分线等方式生成直线。单击该图标，弹

12、出如图7-15所示定义直线的对话框。通过Line type下拉列表可以选择生成直线的方法。图7-15 生成直线对话框,1通过两个点生成直线 选择图7-15所示对话框Line type域的Point-Point项，对话框改变为图7-16的形式。分别在对话框的Point1、Point2、Support、Start、End域输入两点、一个支撑平面或曲面、两个外延距离值，单击OK按钮，即可得到一个线段。支撑面可以不选，默认的支撑面是经过起始点的平面。图7-16通过两个点生成直线,对话框中各项的含义如下：（1）Point1：输入直线的起点。（2）Point2：输入直线的终点。（3）Support：输入支

13、撑面（曲面或平面），生成的线是起始点连线在支撑面上的投影，如果支撑面是平面，投影为直线，如果支撑面是曲面，投影线可能是曲线。（4）Start：输入起点的外延长值(从Point1点开始)。（5）End：输入终点的外延长值(从Point2点开始)。（6）Mirrored extent：单击此按钮，则Start输入域变成灰色，其值等于End 域值。2通过一个点、方向以及起始界限生成直线 选择图7-15所示对话框Line type域的Point-Direction项，对话框改变为图7-17的形式。分别在对话框的Point、Direction、Support、Start、End域输入起始点、一个方向、一

14、个支撑平面或曲面、两个外延距离值，单击OK按钮，即可得到一个线段。支撑面可以不选，默认的支撑面是经过起始点的平面。,对话框中各项的含义如下：（1）Point：输入直线的起点。（2）Direction：输入直线的方向，可以选择直线或平面。（3）Reverse Direction：单击此按钮，线段改变为相反的方向。其余各项的含义同前。图7-17 通过一个点、方向以及起始界限生成直线,3生成与给定曲线的切线成一定角度的直线或曲线的法线 选择图7-15所示对话框Line type域的Angle/Normal to curve项，对话框改变为图7-18的形式。分别在对话框的Curve、Support、P

15、oint、Angle、Start、End域输入一条参考曲线、一个支撑平面或曲面、起始点、一个角度值、两个外延距离值，单击OK按钮即可。如果参考曲线在支撑面上，起始点在参考曲线上，则生成的直线是和参考曲线在起始点的切线成给定角度的直线，并且处于支撑面在起始点处的切平面上。对话框中各项的含义如下：（1）Curve：输入一条曲线。（2）Angle：输入一个角度值。（3）Geometry on support：单击此按钮，则生成的是空间直线在支撑面上的投影。,（4）Normal to Curve：单击此按钮，则生成的线是曲线的法线，即Angle值为90度。（5）Repeat object after

16、OK：单击此按钮，则应用上面的输入参数（除角度Angle外）再生成多条直线，数目由弹出的对话框输入，Angle值分别等于第一个输入角度值乘以倍数。其余各项的含义同前。图7-18生成与给定曲线的切线成一定角度的直线或曲线的法线,4生成曲线上一点与曲线相切的直线、曲线外一点与曲线相切的直线或作两曲线的公切线。选择图7-15所示对话框Line type域的Tangent to curve项，对话框改变为图7-19的形式。对话框各项的含义如下：（1）Element 2域：选择一个对象，对象可以是点或曲线。选择一个点生成曲线上过该点的切线，见图7-19，或过曲线外的一点与曲线相切的直线，见图7-20。选

17、择另一个参考曲线生成两曲线的公切线，见图7-21。,（2）Type：切线的类型，有两种选择：Mono-Tangent：确定了直线方向为曲线的一个切线方向，如图7-19所示。BiTangent：经过此点作曲线的切线，必须指定Support支撑面，见图7-20。如图7-20所示。Element 2：输入起始点，若它在上面选择的曲线上，则生成曲线在此点的切线。（3）Next solution：在生成的两条切线中选择一条切线。其余各项的含义同前。,图7-19 生成曲线上一点与曲线相切的直线,图7-20生成曲线外一点与曲线相切的直线,图7-21 生成两曲线的公切线,5生成曲面某点的法线 选择图7-15所

18、示对话框Line type域的Normal to surface项，对话框改变为图7-22的形式。对话框各项的含义同前。分别在对话框的Surface、Point、Start、End域输入一个曲面、起始点、两个外延距离值，单击OK按钮，即可得到一个线段。图7-22生成曲面某点的法线,6生成两相交直线的角平分线 选择图7-15所示对话框Line type域的Bisecting项，对话框改变为图7-23的形式。对话框中各项的含义如下：（1）Line 1：输入一条直线。（2）Line 2：输入另一条直线。其余各项的含义同前。图7-23 生成两相交直线的角平分线,7.2.3 生成平面 该功能是生成平面。

19、可以通过偏移平面、过点平行平面、和平面成一定角度、经过三点、通过两条直线、通过点和直线、通过平面曲线、曲线的法平面、曲面的切平面、线性方程以及最小二乘等方式生成平面。单击该图标，弹出如图7-24所示定义平面的对话框。通过Plane type下拉列表可以选择生成点的方法。图7-24 生成平面对话框,1 生成与给定平面一定距离的平面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Offset from plane项，对话框改变为图7-25的形式。对话框各项的含义如下：（1）Reference：输入一个参考平面。（2）Offset：与参考平面的偏移距离。其余各项的含义同前。在对话框的Referen

20、ce、Offset域输入一个参考平面和偏移距离值，单击OK按钮，即可得到一个平面。图7-25生成与给定平面一定距离的平面,2生成过一个点与给定平面的平行平面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Parallel through point项，对话框改变为图7-26的形式。分别在对话框的Reference、Point域输入一个参考平面和一个点，单击OK按钮，即可得到一个平面，经过输入点并且平行于输入参考平面。图7-26 生成过一个点与给定平面的平行平面,3生成过一条直线与给定平面成一定角度的平面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Angle/Normal to plan

21、e项，对话框改变为图7-27的形式。对话框各项的含义如下：（1）Normal to plane：单击此按钮，平面和参考平面垂直。（2）Rotation axis：输入一个旋转轴线（轴线必须在参考平面上）。（3）Angle：输入一个旋转角。其余各项的含义同前。分别相应域输入旋转轴线、参考平面和一个角度值，单击OK按钮，即可得到一个平平面。图7-27,4通过不在同一直线的三点生成平面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Through three points项，对话框改变为图7-28的形式。分别在对话框的Point1、Point2、Point3域输入三个点，单击OK按钮，即可得到过这

22、三个点的平面。图7-28 通过不在同一直线的三点生成平面,5过两条直线生成平面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Through two lines项，对话框改变为图7-29的形式。分别在对话框的Line 1、Line 2域输入两条直线，单击OK按钮，即可得到一个平面，经过上述两条直线。图7-29 过两条直线生成平面,6通过一个点和一条直线生成平面。选择图7-24所示对话框Plane type域的Through point and line项，对话框改变为图7-30的形式。分别在对话框的Point、Line域输入一个点和一条直线，单击OK按钮，即可得到一个平面，经过上述输入点和直

23、线。图7-30 通过一个点和一条直线生成平面,7通过一条平面曲线生成平面。选择图7-24所示对话框Plane type域的Through plannar curve项，对话框改变为图7-31的形式。在对话框的Curve域输入一条平面曲线，单击OK按钮，即可得到经过给定平面曲线的一个平面。图7-31 通过一条平面曲线生成平面,8生成一条曲线某点的法面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Normal to curve项，对话框改变为图7-32的形式。分别在对话框的Curve、Point域输入一条曲线和一个点，单击OK按钮，即可得到一个平面，经过上述输入点，并且垂直于曲线在此点的切线。

24、图7-32 生成一条曲线某点的法面,9生成曲面在某点的切面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Tangent to surface项，对话框改变为图7-33的形式。分别在对话框的Surface、Point域输入一个曲面和一个点，单击OK按钮，即可得到一个平面，经过输入的点，并与曲面在此点相切。图7-33 生成曲面在某点的切面,10通过平面方程Ax+By+Cz=D确定平面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Equation项，对话框改变为图7-34的形式。分别在对话框的A、B、C、D域输入四个参数，单击OK按钮，即可得到一个平面，是由方程Ax+By+Cz=D确定的平面

25、。图7-34通过方程Ax+By+Cz=D确定平面对话框中以下两项的含义如下：（1）Normal to compass：单击此按钮，生成z=20的平面。（2）Parallel to screen：单击此按钮，生成的平面和屏幕平行的平面。,11通过最小二乘法生成平面 选择图7-24所示对话框Plane type域的Mean throuth points项，对话框改变为图7-35的形式。分别在对话框的Points输入域输入多个点参数，单击OK按钮，即可得到一个平面，所有点到此平面距离的平方和最小。图7-35通过最小二乘法生成平面对话框中以下两项的含义如下：（1）Remove：从点的列表框中去掉一些点

26、。（2）Replace：在点的列表框中替换一些点。,12.在给定的两个平行平面之间插入平面 在给定的两个平行平面之间插入一组等距平面，使之平分两给定平面之间的距离。该图标在【Repetitions】工具栏。单击该图标，出现图7-36所示对话框。分别在对话框的Plane 1、Plane 2、Instance(s)域输入两个平行平面和一个插入数量，单击OK按钮，即可插入一组平面，平分两个输入平面之间的距离。图7-36 在给定的两个平行平面之间插入平面 Create in a new Open Body按钮的功能是：单击此按钮，使得生成的平面特征放在一个新的Open Body下。,7.2.4 投影

27、该功能是生成一个元素（点、直线或曲线的集合）在另一个元素（曲线、平面或曲面）上的投影。一般分为以下两种情况：（1）一个点投影到直线、曲线或曲面上。（2）点和线框混合元素投影到平面或曲面上。单击该图标，出现图7-37所示投影定义对话框。对话框各项的含义如下：图7-37投影线定义对话框,（1）Projection type：投影方向，可以选择 Along Direction(沿指定方向)和Normal(沿基础面中心的法线方向)两种类型。（2）Projected：输入被投影元素。（3）Support：输入作为投影面的基础元素。（4）Nearest solution：若此按钮为打开状态，当投影结果为不

28、连续的多元素时，会弹出对话框，询问是否选择其中之一。,7.2.5 相贯线 该功能是生成相贯线。相贯线定义为：两条曲线分别沿着两个给定方向（默认的方向为曲线的法线方向）拉伸，拉伸的两个曲面(实际上不生成曲面的几何图形)在空间的交线。单击该图标，出现图7-38所示对话框。对话框各项的含义如下：图 7-38 相贯线定义对话框,（1）Combine type：曲线的拉伸方向，有Along direction(沿指定方向)或Normal(沿基础面中心的法线方向)两种类型。（2）Curve 1：输入第一条曲线。（3）Curve 2：输入第二条曲线。（4）Direction 1：当Combine type

29、选择了Along directions时，需要在此域输入曲线1的拉伸方向。（5）Direction 2:当Combine type 选择了Along directions时，需要在此域输入曲线2的拉伸方向。（3）Nearest solution：若此按钮为打开状态，当相贯线为不连续的多元素时，会弹出对话框，询问是否选择其中之一。,7.2.6 反射线 该功能是生成反射线。反射线定义为：光线由特定的方向射向一个给定曲面，反射角等于给定角度的光线即为反射线。反射线是所有在给定曲面上的法线方向与给定方向夹角是给定角度值的点的集合。单击该图标，出现图7-39所示对话框。对话框各项的含义如下：图7-39反

30、射线（1）Support：输入基础曲面。（2）Direction：输入一个方向。（3）Angle：输入一个角度值。（4）Normal：若该按钮为打开状态，则反射线定义为曲面的切线和给定方向成给定角度的点的集合。,7.2.7 相交线 该功能是生成两个元素之间的相交部分。例如两条相交直线生成一个交点，两个相交平面(曲面)生成一条直线(曲线)等。相交元素大致包括：线框元素之间；曲面之间；线框元素和一个曲面之间；曲面和拉伸实体之间四种情况。单击该图标，出现图7-40所示对话框。对话框各项的含义如下：（1）Element 1:参与相交的元素1。（2）Element 2:参与相交的元素2。（3）Curve

31、s Intersections With Common Area Result：当被选的是两线框元素并且有重合线时，生成的结果即重合部分是曲线（Curve 还是点（Points）。（4）Surface-Part Intersection：当被选的是曲面和实体，生成的结果是轮廓线（Contour）还是曲面（Surface）。图7-40 相交对话框,7.2.8 平行曲线 该功能是在基础面上生成一条或多条与给定曲线平行（等距离）的曲线。单击该图标，弹出图7-41所示对话框。对话框各项的含义如下：（1）Parallel mode：选择距离的类型，有Euclidean（直线距离）和Geodesic（沿基

32、础曲面的最短距离）两种类型。前者既可以是常数，也可以是函数，后者只能是常数。（2）Parallel Corner Type：线平行线的拐角类型，有Sharp（尖角）和Round（圆角）两种类型，见图7-42。（3）Curve：输入待等距平行的参考曲线。（4）Support：输入曲线的支承曲面。（5）Offset：偏移距离的模式，有两个输入框。Mode：距离模式，可以选择Constant（常数距离）和Law（由函数定义的规则）两者之一。Constant：常数距离。,（6）Reverse Direction：单击此按键，偏移的方向反向。（7）Both Sides：曲线的两侧都生成平行曲线。（8）R

33、epeat object after OK：单击此钮，以生成的曲线为参考曲线重复生成等距曲线，个数由弹出的对话框输入。图 7-41 平行曲线图例和对话框-等距,双向的平行曲线,图 7-42 平行曲线图例-尖角(Sharp)和圆角(Round)选项,7.2.9 二次曲线1.圆和圆弧 该功能生成圆或圆弧。单击该图标，出现图7-43所示对话框。对话框各项的含义如下：图 7-43 生成圆或圆弧对话框（1）Circle Type：生成圆或圆弧的方式，有以下7种选择：Center and radius：圆心和半径。Center and point：圆心和圆上点。,Three Points：三点圆。Two Points and Radius：两点和半径值。Bitangent and Radius：两相切元素和半径值。Bitangent and Point：两相切元素和圆上点。Tritangent：三个相