第5章 曲线和曲面

1机械三维建模教程第1篇SolidWorks篇25.1曲线第5章曲线和曲面5.2曲面3曲线在某些情况下被用来生成实体模型特征。例如，可以将曲线用作扫描特征的路径或引导线，或用作放样特征的引导线，或用作拔模特征的分割线等。因此2D和3D曲线的绘制对于复杂模型的创建非常重要。要打开“曲线”工具栏，可以选择【视图】∣【工具栏】∣【曲线】菜单命令，也可以将鼠标放在任意工具栏上右击鼠标，在出现的屏幕菜单中，选择“曲线”选项，也可调出“曲线”工具栏。“曲线”工具栏如图5-1所示。5.1曲线图5-1曲线工具45.1.1投影曲线生成投影曲线有以下两种方法：是通过已绘制的曲线投影到模型面上来生成一条曲线。在两个相交的基准面上分别绘制草图，此时系统会将每一个草图沿所在平面的垂直方向投影得到一个曲面，最后这两个曲面在空间中相交而生成一条曲线。【5-1】用方法一在圆柱面上生成一条样条曲线。1)单击【新建】按钮，在【新建SolidWorks文件】对话框中双击【零件】图标。2)在特征管理器中选择【前视基准面】，单击草图绘制按钮，进入草图绘制，绘制圆心在原点半径为40mm的圆，然后利用拉伸长度为80mm得到图5-2所示圆柱体。53）在模型树中选择“上视基准面”作为草图绘制的平面，单击草图绘制按钮，进入草图绘制，绘制图5-2所示的样条曲线。单击退出草图绘制。图5-2圆柱体和样条曲线图5.1.1投影曲线64）单击曲线工具栏上的【投影曲线】按钮，弹出投影曲线的特性管理器对话框。选择从草图到面，在后单击要投影的草图3，在后单击圆柱面。过程如图5-3所示。图5-3投影曲对话框图5.1.1投影曲线75)单击确定得到图5-4投影到圆柱面上的样条曲线。图5-4投影到圆柱面上的曲线5.1.1投影曲线8【5-2】用方法二生成一条样条曲线。1)单击【新建】按钮，在【新建SolidWorks文件】对话框中双击【零件】图标。2)在特征管理器中选择【前视基准面】，单击草图绘制按钮，进入草图绘制，得到草图1如图示5-5的样条曲线。图5-5样条曲线图5.1.1投影曲线93）在模型树中选择“上视基准面”作为草图绘制的平面，单击草图绘制按钮，进入草图绘制，绘制一条过原点的中心线，单击退出草图绘制。4）单击主菜单【插入】→【参考几何体】→【基准面】弹出基准面对话框在中选择上一步绘制的中心线和前视基准面，在角度中输入60°得到与前视基准面相交60°的基准面1，并在基准面上绘制一个矩形，如图5-6所示。图5-6基准面上画矩形图5.1.1投影曲线105）单击曲线工具栏上的【投影曲线】按钮，弹出投影曲线的特性管理器对话框。选择从草图到草图，在后单击要投影的草图1和草图3。单击确定得到图5-7所示的投影曲线。图5-7生成投影曲线图5.1.1投影曲线115.1.2组合曲线“组合曲线”将曲线、草图几何和模型边线组合为一条新的单一曲线，组合曲线可用来作为生成放样或扫描的引导曲线。单击【新建】按钮，在【新建SolidWorks文件】对话框中双击【零件】图标。在特征管理器中选择【前视基准面】，单击草图绘制按钮，进入草图绘制，绘制矩形50mm×45mm，然后利用拉伸长度为50mm得到长方体。最后利用倒圆角命令把所有的棱线倒圆角。单击曲线工具栏上的（组合曲线），或单击菜单【插入】∣【曲线】∣【组合曲线】，弹出“组合曲线”属性管理器窗口，依次选择直线和圆弧（注意各段线必须相互连接）。单击确定得到图5-8所示的组合曲线。12图5-8生成组合曲线图5.1.2组合曲线13“螺旋线和涡状线”就是利用一个圆形草图实体来生成一条螺旋曲线或涡状线。此曲线可以被当成一个路径或引导曲线使用在扫描的特征上，或作为放样特征的引导曲线。具体生成方法已在第四章介绍过不再赘述。5.1.3螺旋线与涡状线145.1.4分割线投影线：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。“分割线”工具将草图投影到曲面或平面上所生成的曲线。它可以将所选的面分割为多个分离的面，从而可以单独选取每一个面；也可将草图投影到曲面实体上。交叉：以交叉实体、曲面、面、基准面、或曲面样条曲线分割面。欲生成投影分割线的操作步骤为：绘制一个长方体尺寸长×宽×高为60mm×40mm×50mm，同时选中长方体的上表面单击【插入】→【参考几何体】→【基准面】弹出基准面对话框在等距距离中输入10mm单击确定得到基准面1。15在基准面上绘制样条曲线如图5-9所示。单击曲线工具栏上的图标按钮，或单击菜单【插入】∣【曲线】∣【分割线】，弹出“分割线”属性管理器，在分割类型中选择投影，在选择样条曲线（及草图2），在要分割的面中选择上表面，如图5-9所示。图5-9生成分割曲线过程图5.1.4分割线16单击曲线工具栏上的，或单击菜单【插入】∣【曲线】∣【分割线】，就会出现“分割线”特征管理器，如图5-11所示。欲生成轮廓分割线的操作步骤为：单击确定得到上表面的分割线如图5-10所示。图5-10生成分割曲线图5.1.4分割线17在（拔模方向）方框中单击，在弹出的特征管理器设计树中或图形区域内选择一通过模型轮廓（外边线）投影的基准面，如图5-12所示。在（要分割的面）方框中单击，选择一个或多个要分割的面。注意面不能是平面。在“分割类型”卷动窗口下，选择“轮廓”。在“选择”下，执行如下操作：图5-11轮廓分割线特征管理器5.1.4分割线18选择“反向”以相反方向反转“拔模方向”，如图5-13所示。图5-12选择拔模方向图5-13选择要分割的面设定（角度）为制造考虑生成拔模角度，这项设置通常用于热压成形包装。5.1.4分割线19图1-10多轴数控机床改进核潜艇性能单击按钮，生成轮廓分割线，如图5-14所示。图5-14生成轮廓分割线5.1.4分割线20欲生成交叉分割线的操作步骤：单击曲线工具栏上的，或单击菜单【插入】∣【曲线】∣【分割线】，就会出现“分割线”特征管理器，如图5-15所示。图5-15交叉点分割线5.1.4分割线21在“分割线”特征管理器中的“分割类型”下选择“交叉点”。在“选择”下，执行下列操作：◆为（分割实体/面/基准面）选择分割工具（交叉实体、曲面、面、基准面、或曲面样条曲线），如图5-16所示。图5-16选择分割工具5.1.4分割线22◆在（要分割的面/实体）中单击，然后选择要分割的目标面或实体，如图5-17所示。图5-17选择要分割的实体5.1.4分割线23选择“分割”选项：◆分割所有：分割穿越曲面上的所有可能区域。◆自然：分割遵循曲面的形状。◆线性：分割遵循线性方向。单击按钮，生成交叉点分割线，如图5-18所示。图5-18生成交叉点分割线5.1.4分割线245.2.5通过XYZ点的曲线“通过XYZ点的曲线”是指通过输入一系列空间点的坐标值或利用存在的数据文件定义的点，生成通过这些点的样条曲线。其操作步骤为：单击曲线工具栏上的（通过XYZ点的曲线）或单击菜单【插入】∣【曲线】∣【通过XYZ点的曲线】，弹出“曲线文件”对话框。双击X、Y和Z坐标列的单元格并在每个单元格中输入一个点坐标，生成数组新的坐标。单击图标按钮即可生成如图5-19所示曲线。25图5-19通过XYZ点的曲线5.2.5通过XYZ点的曲线265.1.6通过参考点的曲线“通过参考点的曲线”是指利用定义的点或已存在的端点（模型点）作为曲线型值点而生成的样条曲线。生成一条通过位于一个或多个平面上的点的曲线的操作步骤如下：单击曲线工具栏上的（通过参考点的曲线），或单击【插入】∣【曲线】∣【通过参考点的曲线】，出现“通过参考点的曲线”属性管理器。按照要生成曲线的次序来选择草图点或顶点，或选择两者。这些选取的点将会列出在“通过点”方框中。27如果想将曲线封闭，请选择“闭环曲线”复选框。单击按钮，生成通过参考点的曲线，如图5-20所示。图5-20通过参考点的曲线5.1.6通过参考点的曲线285.1.7交叉曲线生成交叉曲线的操作步骤：利用软件的特征命令画出圆锥和圆柱的相贯体，单击草图绘制工具栏上的（交叉曲线），或单击菜单【工具】∣【草图绘制工具】∣【交叉曲线】，利用“交叉曲线”来求圆锥和圆柱的相贯线，如图5-21所示。图5-21利用“交叉曲线”求相贯线29分别单击圆柱体和圆锥体，草图样条曲线在交叉处出现，如图5-21所示。单击（重建模型），将圆锥和圆柱隐藏得到相贯线，如图5-22所示。图5-22利用“交叉曲线”求得相贯线5.1.7交叉曲线30曲面是一种可以用来生成实体特征的几何体。本节通过一系列实例的构建过程，综合运用各种曲面指令。5.2曲面31拉伸曲面的操作步骤5.2.1拉伸曲面绘制草图。单击图标按钮，或者【新建SolidWorks文件】对话框中单击【零件】图标确定。从特征管理器中选择前视基准面→正视于→开始绘制草图→样条曲线，绘制出“L”字样的草图，并选中，如图5-23所示。图5-23“L”形草图32拉伸曲面。单击曲面工具栏上的【拉伸曲面】图标按钮，在“面—拉伸”中设置参数如图5-24所示。单击图标按钮，得到如图5-25所示。图5-24设置参数图5-25拉伸曲面5.2.1拉伸曲面33旋转曲面的操作步骤为：绘制草图。单击图标按钮，或者【新建SolidWorks文件】对话框中单击【零件】图标确定。从特征管理器中选择前视基准面→正视于→开始绘制草图→中心线和样条曲线，绘制出草图如图5-26所示。5.2.2旋转曲面图5-26草图34图5-27设置参数图5-28旋转曲面旋转曲面。单击曲面工具栏上的【旋转曲面】图标按钮，在“面—拉伸”中设置参数如图5-27所示。单击图标按钮，得到如图5-28所示。5.2.2旋转曲面355.2.3扫描曲面绘制草图。单击图标按钮，或者【新建SolidWorks文件】对话框中单击【零件】图标确定。从特征管理器中选择前视基准面→正视于→开始绘制草图→样条曲线，绘制出草图如图5-29所示。图5-29扫描路径草图136单击退出草图绘制，单击主菜单【插入】→【参考几何体】→【基准面】弹出基准面对话框在中选择第一步得到的曲线，单击确定则可以建立起过原点且垂直于草图1的基准面1。在基准面上绘制一条过原点的直线（这样保证轮廓与路径相交）得到如图5-30所示。图5-30扫描轮廓（基准面1上的图）5.2.3扫描曲面37单击退出草图绘制，单击主菜单【插入】→【参考几何体】→【基准面】弹出基准面对话框在中选择图5-30得到的直线草图，单击确定则可以建立起过直线端点且垂直于草图2的基准面2。在基准面2上单击开始草图绘制，绘制样条曲线，如图5-31所示的引导线草图3，注意添加选中轮廓线和引导线的端点加入限制条件为穿透。图5-31引导线草图（在基准面2上）5.2.3扫描曲面38单击退出草图绘制，单击弹出扫描特性对话框，轮廓选草图2（直线），路径选择草图1（样条曲线），引导线选择样条曲线（草图3）如图5-32所示，单击图标按钮，得到如图5-33所示。图5-32扫描得到的曲线图5-33扫描特性对话框和扫描预览图5.2.3扫描曲面395.2.4放样曲面放样曲面又称蒙皮曲面，是指通过一组有序的截面轮廓来拟合曲面。可以想象为在一组截面轮廓线构成的骨架上蒙放一张光滑的皮。放样曲面和扫描曲面的主要区别在于，扫描曲面使用一条截面轮廓线，而放样曲面采用两条或两条以上的截面轮廓线，因此，与扫描曲面相比，放样曲面的造型功能更强、方法更灵活、内容更丰富。如图5-34放样曲面。图5-34放样曲面实例40放样曲面的操作步骤绘制草图。应用前面有关章节学习到的基准面建立及草图绘制方法，绘制如图5-35所示的6个截面草图以及2个3D草图（作为引导线用）。注意添加几何关系保证引导线与所有的截面相交，即穿透或者重合。5-35放样曲面草图和引导线草图5.2.4放样曲面41放样曲面。单击曲面工具栏上的【放样曲面】图标按钮，依次选取各个放样用的截面草图和引导线3D草图，如图5-36所示。可通过查看预览，不满意可以添加截面、引导线或者调整其它草图的尺寸，以达到