solidworks第5章-曲线曲面设计

随着现代制造业对外观、功能、实用设计等角度的要求的提高，曲线曲面造型越来越被广大工业领域的产品设计所引用，这些行业主要包括电子产品外形设计行业、航空航天领域以及汽车零部件业等等。在本章中以介绍曲线、曲面的基本功能为主，其中曲线部分主要介绍常用的几种曲线的生成方法。在SolidWorks2006中，可以使用以下方法来生成3D曲线：投影曲线、组合曲线、螺旋线和涡状线、分割线、通过模型点的样条曲线、通过XYZ点的曲线等。曲面是一种可用来生成实体特征的几何体。本章主要介绍在曲面工具栏上常用到的曲面工具，以及对曲面的修改方法，如延伸曲面、剪裁、解除剪裁曲面、圆角曲面、填充曲面、移动/复制缝合曲面等。在学习曲线造型之前，需要先掌握三维草图绘制的方法，它是生成曲线、曲面造型的基础。5.1三维草图概述SolidWorks2006中可以直接绘制三维草图，绘制的三维草图可以作为扫描路径、扫描引线、放样路径或放样的中心线等。所有的2D绘图工具都可以用来生成2D草图，不同的是，有些工具如曲面上的样条曲线只有在3D中可用。在绘制三维草图时，建立自定义坐标系是不可或缺的，下面先来介绍自定义坐标系的生成方法，然后介绍三位草图的生成步骤。5.1.1自定义坐标系除了系统默认的坐标系外，SolidWorks2006还允许用户自定义坐标系。此坐标系将同测量、质量特性等工具一起使用。要建立自定义的坐标系，可以采用下面的操作步骤：（1）单击“参考几何体”工具栏上的（坐标系）按钮，或选择菜单栏中的“插入”|“参考几何体”|“坐标系”命令，会出现如图5-1所示的“坐标系”PropertyManager设计树。（2）在“坐标系”PropertyManager设计树中，单击图标右侧的“原点”显示框，然后在零件或装配体中选择一个点或系统默认的原点，实体的名称便会显示在“原点”显示框中。（3）在X、Y、Z轴的显示框中单击按钮，然后选定以下实体作为所选轴的方向，此时所选的项目将显示在对应的方框中。在实际操作过程中，可以使用下面实体中的特征作为临时轴：“顶点”：临时轴与所选的点对齐。“直边线或草图直线”：临时轴与所选的边线或直线平行。“曲线边线或草图实体”：临时轴与选择的实体所选位置对齐。图5-1“坐标系”设计树（4）如果要反转轴的方向，单击（反向）按钮即可。（5）如果在步骤（3）中没有选择轴的方向，则系统会使用默认的方向作为坐标轴的方向。（6）定义好坐标系后，单击（确定）按钮关闭“坐标系”PropertyManager设计树，此时新定义的坐标系将显示在模型上。5.1.2绘制步骤绘制三维草图可按下面的操作步骤进行：（1）在开始绘制三维草图之前，单击“视图”工具栏上的（标准视图）按钮，在其下拉列表中选择（等轴测）按钮，如图5-2所示。图5-2“视图”工具栏提示：在等轴测视图下X、Y、Z方向均可见，可以方便的生成三维草图。或者单击绘图区域左下角的按钮，在其上拉列表中选择（等轴测）按钮，如图5-3所示，亦可将视图的X、Y、Z方向可见。（2）单击“草图绘制”工具栏上的（三维草图）按钮，系统默认地打开一张三维草图。或者选择一个基准面，然后单击“草图”工具栏中的3D草图命令，或者选择菜单栏中的“插入”|“基准面上的3D草图”命令，在正视于视图中添加一个3D草图。图5-3“视图”工具栏3D草图与2D草图的不同之处在于：在3D中绘制草图时，可以捕捉主要方向（X、Y或Z），并且、沿Y和沿Z，这些是对整体坐标系的约束。在基准面上绘制草图时，可以捕捉到基准面的水平或垂直方向，并且约束将应用于水平和垂直。这些是对基准面、平面等的约束。在2D草图中，可绘制一条平行于模型边线的线，并添加几何关系。但是，平行和重合指的是投影边线，而不是实际边线，直线的端点与实际模型边线不重合，也不是其平行线。而在3D草图绘制中，没有这种投影。如果您添加平行关系到红色的3D草图中，则它在3D空间中平行，如图5-4所示。图5-42D与3D草绘图中的区别（3）在绘制三维草图时，系统会以模型中默认的坐标系进行绘制。如果要改变三维草图的坐标系，单击所需的草图绘制工具，按住Ctrl键，然后单击一个基准面或一个用户自定义的坐标系即可。（4）在使用三维草图绘制工具在基准面上绘图时，系统会提供一个图形化的助手（即空间控标）帮助保持方向。（5）在空间绘制直线或样条曲线时，空间控标就会显示出来。使用空间控标也可以沿坐标轴的方向进行绘制，如果要更改空间控标的坐标系，按Tab键即可。（6）再次单击“草图”绘制工具栏上的（三维草图）按钮，即可关闭三维草图，三维草图在特征管理器设计树中以图标的形式来表示，如图5-5所示。图5-53D草图在特征管理器中的显示5.1.3三维草图三维草图的生成比较抽象，为了清楚的描述其绘制方法步骤，简单介绍如下：（1）选择菜单栏中的“插入”|“参考几何”|“基准轴”命令，或者单击“参考几何体”工具栏中的（基准轴）按钮，此时会弹出“基准轴”FeatureManager设计树。（2）在设计树中的选择右视基准面和前视基准面，通过这两个平面的交线建立基准轴，如图5-6所示，点击（确定）按钮，即可生成基准轴。图5-6建立基准轴（3）在“参考几何体”工具栏中选择（基准面）按钮，此时会出现“基准面”FeatureManager设计树，在中选择基准轴及右视基准面，定义夹角为30度，如图5-7所示。图5-7定义基准面提示：生成的参考平面可以根据自己的需要定义其名称，以便于以后区分。（4）下面来建立3D草图，选择菜单栏中的“插入”|“3D草图”命令，或者单击“草图”工具栏中的（3D草图）按钮。（5）选择“基准面1”在其上绘制直线，然后单击“视图”工具栏中的（正视于）按钮，使视图正视，便于绘制3D草图。（6）沿记号方向拖动直线，使其保持与基准轴平行，或者绘制完直线后，单击鼠标右键，在弹出如图5-8所示的快捷菜单中选择“几何关系”中的“延Y”选项，也可使绘制的直线与基准轴平行。图5-8生成三维草图（7）按住Ctrl键在FeatureManager设计树中选择基准面，切换草图平面，再按上述操作步骤绘制草图，即可得到如图5-9所示的三维草图特征。图5-9生成三维草图（8）单击“草图”工具栏中的（基准面）按钮，或者选择菜单栏中的“插入”|“基准面上的3D草图”命令，在弹出的“草图绘制平面”FeatureManager设计树中设置各参数如图5-10所示。图5-10“基准面上的3D草图”设计树（8）单击（确定）按钮，即可生成一条通过顶部直线且与基准面1平行的基准面，如图5-11所示，重复上面的步骤可以在新生成的基准面上绘制草图，这里不再赘述。图5-11生成草图平面5.2曲线造型曲线造型是曲面造型的基础，本节主要介绍常用的几种生成曲线的方法，包括投影曲线、组合曲线、螺旋和涡状线、分割线以及样条曲线等。5.2.1投影曲线将所绘制的曲线投影到曲面上，可以生成一个三维曲线。SolidWorks2006有两种方式可以生成投影曲线：利用两个相交基准面上的曲线草图抽影而成曲线（草图到草图）。是将图曲线设影到模型面上得到曲线（草图到面）。如图5-12所示为“投影曲线”PropertyManager设计树，投影曲线在特征管理器设计树中以图标表示。图5-12“投影曲线”设计树1．草图到面下面首先来介绍利用两个相交基准面上的曲线投影得到曲线。（1）在两个相交的基准面上各绘制一个草图，这两个草图轮廓所隐含的拉伸曲面必须相交，才能生成投影曲线，完成后关闭每个草图。（2）按住Ctrl键选取这两个草图。（3）单击“曲线”工具栏上的（投影曲线）按钮，或选择菜单栏中的“插入”|“曲线”|“投影曲线”命令。提示：如果“曲线”工具栏没有打开，可以选择菜单栏中的“视图”|“工具栏”|“曲线”命令将其打开。（4）在“投影曲线”PropertyManager设计树中的显示框中显示要投影的两个草图名称，同时在图形区域中显示所得到的设影曲线。（5）单击按钮，生成投影曲线。如图5-13所示为两个草图（灰色）投影到相互之上形成的3D曲线（绿色）。投影到面的原始草图投影曲线用作扫描路径的投影曲线图5-13生成投影曲线2．草图到草图此外，SolidWorks2006还可以将草图曲线投影到模型面上得到曲线。（1）在基准面或模型面上，生成一个包含一条闭环或开环曲线的草图。（2）按住Ctrl键，选择草图和所要投影曲线的面。（3）单击“曲线”工具栏上的（投影曲线）按钮，或选择菜单栏中的“插入”|“曲线”|“投影曲线”命令。（4）在“投影曲线”PropertyManager设计树中会显示要投影曲线和投影面名称，同时在图形区域中显示所得到的设影曲线。（5）如果投影的方向错误，选择“反向投影”复选框改变投影方向。（6）单击（确定）按钮，即可生成投影曲线，如图5-14所示。图5-14生成投影曲线5.2.2分割线通过分割线可将草图投影到曲面或平面。它可以将所选的面分割为多个分离的面，也可将草图投影到曲面实体。另外也可以通过下述工具来生成分割线：投影：将一条草图直线投影到一表面上。侧影轮廓线：在一个圆柱形零件上生成一条分割线。交叉：以交叉实体、曲面、面、基准面、或曲面样条曲线分割面。如果要生成分割线，其具体操作步骤如下：（1）首先利用草图绘制工具绘制一条要投影为分割线的线。（2）单击“曲线”工具栏上的“分割线”按钮，或选择菜单栏中的“插入”|“曲线”|“分割线”命令，此时会出现如图5-15所示的“分割线”PropertyManager设计树，分割线一共有三种类型，现分别介绍如下：图5-15“分割线”设计树（3）如果选择“轮廓”会出现如图5-16所示的“选择”面板，在“拔模方向”下，通过在“分割线”FeatureManager设计树或图形区域内选择一个通过模型轮廓（外边线）投影的基准面。图5-16“选择”面板（4）在“要分割的面”下，选择一个或多个要分割的面。面不能是平面，得到效果如图5-17所示。图5-17生成轮廓分割线（5）选择“反向”复选框可以以相反方向反转拔模方向。设定角度可以从制造角度考虑生成拔模角度（通常用于热压成形包装）。（6）如果选择“投影”，会出现如图5-18所示的“选择”面板，单击“要投影的草图”框，然后在弹出的FeatureManager设计树中或图形区域内选择绘制的直线。图5-18“选择”面板（7）单击“要分割的面”方框，选择一个或多个要分割的面。注意面不能是平面。（8）选择“单向”复选框只以一个方向投影分割线。如果需要，可选择“反向”复选框以反向投影分割线，此时即可生成如图5-19所示的分割线。图5-19生成投影直线（9）如果选择“交叉点”，会出现如图5-20所示的“选择”面板与“曲面分割选项”面板，在“分割实体/面/基准面”中选择分割工具（交叉实体、曲面、面、基准面、或曲面样条曲线）。图5-20“选择”与“曲面分割选项”面板（10）在“要分割的面/实体”中单击选择要分割的目标面或实体。另外，对“曲面分割”选项说明如下：分割所有：即分割穿越曲面上的所有可能区域。自然：即分割遵循曲面的形状。线性：即分割遵循线性方向。（11）单击（确定）按钮，即可生成如图5-21所示的分割线。图5-21生成交叉分割线5.2.3组合曲线组合曲线就是指将所绘制的曲线、模型边线或者草图几何进行组合，使之成为单一的曲线。使用组合曲线可以作为生成放样或扫描的引导曲线。SolidWorks2006可将多段相互连接的曲线或模型边线组合成为一条曲线。要生成组合曲线可以采用下面的步骤进行：（1）单击“曲线”工具栏上的（组合曲线）按钮，或选择菜单栏中的“插入”|“曲线”|“给合曲线”命令，此时会出现如图5-22所示的“组合曲线”PropertyManager设计树。（2）在图形区域中选择要组合的曲线、直线或模型边线（这些线段必须连续），则所选项目在“组合曲线”PropertyManager设计树中的“要连接的实体”栏中显示出来。图5-