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第四章创成式曲面设计

第二节线框架构元素

4.2.4 投影-混合

该工具栏包括投影、混合、反射三个工具，用户使用该工具可以在空间内创建各种曲线特征，如图4-52所示。

图4-52 “投影-混合”工具栏

1．投影

该工具用于把几何元素投影到指定的支持面上，生成投影元素。可以进行投影的元素有如下几种。

将点投影到曲面上或线框支持面上。
将线框几何图形投影到曲面支持面上。
将点和线框的任意组合投影到曲面支持面上。

投影工具的操作步骤及相关说明如下。

1）单击“投影-混合”工具栏中的

按钮，弹出“投影定义”对话框。

2）从“投影类型”下拉列表框中选择投影的类型，系统提供了如下两种投影类型。

法向投影：沿支撑元素的法向进行投影。
沿某一方向：需要指定一个法向，沿此方向进行投影。

3）单击“投影的：”选项，然后在几何区域中选择要投影的元素（点或线框元素）。单击后面的 13按钮，可以选择多个元素。

4）如有需要，可以选择支撑面（投影元素所需要投影的目标）；如果选择沿某一方向的投影类型，还需要选择投影方向，相当于将投影元素拉伸至与支持面的相交位置；如果有多个可能的结果，选择“近接解法”复选框，可以保留最近的投影。完成设置后单击“确定”按钮，生成投影元素，如图4-53和图4-54所示。

5）相关说明如下。

投影元素：可以选择点和曲线。
支持面：可以是曲面也可以是曲线。
近接解法：出现多元素的时候使用，保留最近的解法，如图4-55所示。

图4-53 沿法线方向投影

图4-54 沿某一个方向投影

图4-55 近接解法

光顺：在投影元素和支持面有节点的时候，投影后的曲线同样会有节点，单击“光顺”选项组中的单选按钮可以对其进行光滑处理。

2．混合

该工具可以将两条曲线分别在指定的方向上拉伸后相交得到交线，操作步骤如下。

1）单击“投影-混合”工具栏中的

按钮，弹出“混合定义”对话框。

2）从“混合类型”下拉列表框中选择组合曲线的类型，系统提供了法向和沿矢量方向两种混合类型，分别说明如下。

法向：沿曲线所在平面的法向进行拉伸得到的交线。
沿矢量方向：按指定的方向对曲线进行拉伸得到的交线。

3）在“曲线1”和“曲线2”选项中设置两条参考曲线，如果选择沿矢量方向的混合类型，则要连续选择两个拉伸方向；如果有多个可能的结果，选择“近接解法”复选框，以保留最靠近于第一条参考曲线的结果。完成设置后单击“确定”按钮，生成混合曲线，如图4-56所示。

图4-56 创建混合曲线

3．反射线

该工具用于生成曲面的反射曲线，它是由曲面上法向与指定的方向成一定角度的点所构成的曲线，可以应用于进行模具设计时分模线的建立，其操作步骤如下。

1）单击“投影-混合”工具栏中的

按钮，弹出“反射线定义”对话框。

2）系统提供了两种定义反射线的类型，分别为圆柱和二次曲线。

圆柱：由一个无限远的平行光源生成的反射线。
二次曲线：由一个无限远的点光源生成的反射线。

3）分别在“支持面”和“方向”选项中设置反射线的支撑面和指定反射线的方向，并在“角度”文本框中输入角度值，也可以用鼠标动态修改角度值。

4）角度参考的类型有法线和切线两种。如果选择了“法线”模式，角度参考线则为所选矢量方向的法线；如果选择了“切线”模式，角度参考线则为所选矢量方向的切线。完成设置后单击“确定”按钮，生成反射曲线，如图4-57所示。

图4-57 不同反射线类型结果对比

a)“法线”模式 b)“切线”模式

图4-57 不同反射线类型结果对比（续）

c)“二次曲线”类型

4.2.5 相交

1．定义

该工具用于生成两相交几何体的相交点或相交线，几何体可以是线框或曲面。可以实现面-面相交、线-线相交、线-面相交。

2．操作步骤

1）单击“线框”工具栏中的

按钮，弹出“相交定义”对话框，如图4-58所示。

2）在几何区域中连续选择两个几何体（线框或曲面），可以多选。

3）选择所生成相交元素的类型，单击“确定”按钮，生成所选两几何体的交点或交线。

3．相关说明

1）扩展相交的线性支持面：两面或线框自动延长后求出交点，如图4-59所示。

图4-58 “相交定义”对话框图4-59 扩展相交的线性支持面

2）具有共同区域的曲线相交：当一曲线与另一曲线或一曲面有共同的部分相交时，可以选此项，如图4-60所示。

图4-60 具有共同区域的曲线相交

a) 结果：曲线 b) 结果：点

3）曲面部分相交：当一曲面与另一曲面或实体相交时，可以选此项，如图4-61所示。

图4-61 曲面部分相交

a) 结果：轮廓 b) 结果：曲面

4）在第一元素上外插延伸相交：该选项自动延伸交线，如图4-62所示。

图4-62 在第一元素上外插延伸相交

a) 选中该复选框 b) 取消选中该复选框

5）与非共面线段相交：用于在两条不相交的曲线上执行相交，如图4-63所示。选中该选项后，“在第一元素上外插延伸相交”复选框自动被选中。

图4-63 与非共面线段相交

a) 两线共面 b) 两线不共面

4.2.6 平行曲线

1．定义

该工具用于生成参考曲线的平行线。

2．操作步骤

1）单击“线框”工具栏中的 17按钮，弹出“平行曲线定义”对话框，如图4-64所示。

图4-64 “平行曲线定义”对话框

2）在“平行模式”下拉列表框中选择平行线的平行模式，系统提供了直线距离和测地距离两种模式。

直线距离：无论支持面如何，两曲线之间的距离都尽可能为最短距离。如果选择此模式，则可以选择以固定距离从初始元素偏离曲线，或根据法则曲线偏移曲线，这种情况下，需要选择在创建法则曲线中定义的法则曲线。
测地距离：在考虑到支持面曲率的情况下，两曲线之间的距离将尽可能为最短距离。这种情况下，通常曲线的每个点处都有固定的偏移，无需选择圆角类型。

3）在“平行圆角类型”下拉列表框中选择相应的类型，系统提供了尖的和圆的两种平行圆角类型。

尖的：平行曲线考虑初始曲线中的角度。
圆的：按照在圆角中操作的方法将平行曲线修圆。

4）在几何区域中选择要平行处理的参考曲线以及参考曲线所在的支持面，并在“常量”文本框中输入相应的数值。完成设置后单击“确定”按钮，生成平行曲线。

3．相关说明

1）点：用于选择一个点，平行曲线通过这个点。

2）平行模式：有直线距离和测地距离模式，如图4-65所示。

图4-65 平行模式

a) 直线距离 b) 测地距离

3）平行圆角类型：有尖的和圆的类型。如图4-66所示。

图4-66 平行圆角类型

a) 尖的类型 b) 圆的类型

4）光顺：有“无”、“相切”和“曲率”单选按钮。选择“无”单选按钮，取消光顺结果；选择“相切”单选按钮，将当前连续提高为切线连续；选择“曲率”单选按钮，则将当前连续提高为曲率连续，如图4-67所示。

图4-67 光顺类型

a) 选择“无” b) 选择“曲率”

5）反转方向：单击可以改变平行曲线的方向。

6）双侧：在两个方向生成平行曲线。

7）确定后重复对象：单击后可以一次建立多条平行曲线。

4.2.7 圆-圆锥

该工具栏包括圆、圆角、连接曲线、二次曲线4个工具，如图4-68所示。

图4-68 “圆-圆锥”工具栏

1．圆

单击“圆-圆锥”工具栏中的 18按钮，打开“圆定义”对话框，如图4-69所示。CATIA提供了9种创建圆的方式，分别为：中心和半径、中心和点、两点和半径、三点、中心和轴线、双切线和半径、双切线和点、三切线、中心和切线。该工具既可以生成平面圆，也可以在曲面支持面上生成圆在该支持面上的投影。

支持面：定义圆生成所在的平面，如果一个选定的输入是平面曲线，则“支持面”被设置为默认值（平面），选中“支持面上的几何图形”复选框后，可以把圆投影到支持面上。

图4-69 “圆定义”对话框

圆限制：可以控制生成的圆为整圆还是局部圆，通过在“开始：”和“结束：”文本框中输入相应的数值可以控制生成的圆是整圆还是局部圆。
轴线计算：可以自动生成圆的轴线。

以下是9种圆类型的创建方法：

1）中心和半径：该方法通过定义圆心、半(直)径和支持面的方法来定义圆，如图4-70所示。

图4-70 “中心和半径”创建圆

2）中心和点：该方法通过定义圆心、圆周上一点以及支持面的方法来定义圆，如图4-71所示。

图4-71 “中心和点”创建圆

3）两点和半径：该方法用于生成已知圆上两点及半（直）径的圆。所选择的点应位于支持面上，且两点间距必须小于或等于两倍的半径值，如图4-72所示。

图4-72 “两点和半径”创建圆

4）三点：该方法用于生成通过指定三点的圆，如图4-73所示。

图4-73 “三点”创建圆

5）中心和轴线: 该方法用于生成已知圆心、圆所在平面的轴心线及半（直）径的圆。如图4-74所示。

图4-74 “中心和轴线”创建圆

6）双切线和半径：该方法用于生成与所选择的两个元素（点或曲线）相切的，指定半（直）径值的圆。多结果时，可以在所需圆的位置单击，以确定唯一的结果，如图4-75所示。

图4-75 “双切线和半径”创建圆

7）双切线和点：该方法用于生成通过一点，并与所选择的两个元素（点或曲线）相切的圆，如图4-76所示。

图4-76 “双切线和点”创建圆

a) 完整的圆 b) 修剪圆 c) 补充修剪圆 d) 两个修剪元素修剪圆

8）三切圆：该方法用于生成与指定三个元素（点或曲线）相切的圆。依次选择三条曲线，单击确认即可生成，如图4-77所示。

图4-77 “三切圆”创建圆

9）中心和切线: 通过定义圆心所在的曲线、相切曲线、半（直）径生成圆，或者通过定义圆心、相切曲线生成圆，如图4-78所示。

图4-78 “中心和切线”创建圆

2．圆角

该工具用于进行在两条曲线之间或点和曲面之间创建圆角，其操作步骤如下。

1）单击“圆-圆锥”工具栏中的

按钮，弹出“圆角定义”对话框。

2）在几何区域中依次选择两条曲线，然后选择支持面并设置圆角半径值，最后单击“确定”按钮，生成圆角曲线，如图4-79所示。

图4-79 创建圆角特征

3）相关说明如下。

顶点上的圆角：选择的目标元素为顶点，对该顶点进行倒角，如图4-80所示。

图4-80 创建顶点上的圆角

修剪元素：选中“修剪元素1”和“修剪元素2”复选框，可以修建基础曲面，使边界与圆角曲线构成一个整体曲线。

小提示：

该工具多应用于制作薄板零件或管路的时候去除尖角。

3．连接曲线

连接曲线是指在两个线框元素之间生成满足指定几何约束条件（点连续、切矢连续、曲率连续）的中间曲线，其操作步骤及相关参数说明如下。

1）单击“圆-圆锥”工具栏中的

按钮，弹出“连接曲线定义”对话框。

2）选择第一条曲线及桥接曲线在该曲线上的边界点，可以用鼠标动态移动边界点；选择第二条曲线及桥接曲线在该曲线上的边界点。

3）从“连续”下拉列表框中选择连续的类型，系统提供了三种连续类型：点连续、切矢连续、曲率连续，如图4-81所示。

4）如有必要的话，可指定张度值的大小，其值越大，表示所选曲线对所生成的桥接曲线越平缓。

5）在曲线的每一个端点上都显示一个箭头，它表示曲线在端点的方向。可以单击箭头，以改变其方向。完成设置后单击“确定”按钮，生成连接曲线，如图4-82所示。

图4-81 连接曲线的连续类型图4-82 创建连接曲线

6）相关说明如下。

基曲线：当创建多个形状相同的轮廓或引导线时，“基曲线”选项十分有用，建立多个连接线时，可以类似于模板，如图4-83所示。
修剪元素：将拐角元素的多余部分剪切掉，如图4-84所示。

4．二次曲线

二次曲线是由几种约束定义的曲线：起点和终点、穿越点或切线，而结果曲线是抛物线、双曲线或椭圆的弧。定义这些曲线所必需的元素包括：两个点、起点切线和终点切线以及一个参数；两个点、起点切线和终点切线以及一个穿越点；两个点、一个切线相交点以及一个参数；两个点、一个切线相交点以及一个穿越点；四个点和一条切线；五个点。其操作步骤如下。

图4-83 选用基曲线图4-84 修剪元素

a) 未勾选“修剪元素” b) 勾选“修剪元素”

1）单击“圆-圆锥”工具栏中的

按钮，弹出“二次曲线定义”对话框。

2）在几何区域中选择支持面，然后选择用于约束限制的起始点、结束点以及起点处的切线和结束点处的切线，如图4-85所示。

图4-85 二次曲线相关参数设置

3）其他接受系统默认设置，完成后单击“确定”按钮，生成二次曲线，如图4-86所示。

4）相关说明如下。

切线相交点：用于直接定义起始点切线和结束点切线的点，在穿过起（终）点和选定的点的虚拟直线上创建这些切线，如图4-87所示。
中间约束点：即曲线可能穿过的点。这些点必须按逻辑顺序进行选择，即曲线将先穿过起点，然后穿过“点1”、“点2”、 “点3”，最后穿过终点。根据曲线的类型，这三点不必全部选择。
参数：介于0和1之间的比率。如果参数为0.5，结果曲线为抛物线；如果参数大于0小于0.5，结果曲线为椭圆的弧；如果参数大于0.5小于1，结果曲线则为双曲线。