曲面建模——自由曲面的创建
第3章 自由曲面建模
框选对象
截面曲线
剖切平面
3.1创建曲线 创建曲线
3.1.16 抽取曲线
抽取曲线是指从已有几何体上得到曲线， 抽取曲线是指从已有几何体上得到曲线，用于建立零部件之间的关 联。
选择曲线
结果
3.1创建曲线 创建曲线
3.1.17 在面上偏置曲线
在面上偏置曲线用于在一个表面上由已存在曲线按一指定距离生成 一条沿面的偏移曲线。 一条沿面的偏移曲线。
选择一条引导线， 单击中键确认
选择另一条引导线， 单击中键确认
结果
3.3 曲面创建
3.3.5 桥接曲面
桥接曲面是在两个曲面之间建立一个过渡曲面， 桥接曲面是在两个曲面之间建立一个过渡曲面，过渡曲面与两个参 考曲面之间可以保持相切或曲率连续。 考曲面之间可以保持相切或曲率连续。
第一侧面线串 主面 侧面 第二侧面线串
选择面
3.4 曲面操作
3.4.4 修剪片体
修剪片体是以现有的曲线或曲面为边界，修剪指定的曲面。 修剪片体是以现有的曲线或曲面为边界，修剪指定的曲面。
选择片体
投影方向可以 为垂直于面或 沿矢量方向
选择对象
3.4 曲面操作
3.4.5 修剪和延伸
修剪和延伸是指使用由边缘或曲面组成的一组工具对象， 修剪和延伸是指使用由边缘或曲面组成的一组工具对象，延伸和修 剪一个或多个曲面。 剪一个或多个曲面。
3.1创建曲线 创建曲线
3.1.4 样条
1. 根据极点
3.1创建曲线 创建曲线
3.1.4 样条
2. 通过点
3.1创建曲线 创建曲线
3.1.5 文本
文本的创建有三种类型：平面的、 文本的创建有三种类型：平面的、在曲线上和面上的 。
catia自由曲面命令详解——曲线的创建
catia⾃由曲⾯命令详解——曲线的创建指令位置：插⼊->freestyle->⾯上线⾃由曲⾯作为CAITA⾼级曲⾯的基础模块，其功能是很强⼤的，⽇常⼯作中，配合ACA(汽车A级曲⾯)和ISD模块，可以解决所有A级曲⾯中遇到的问题。
掌握⾃由曲⾯，可以帮助理解建模的本质，加深对GSD模块的理解，可以使我们的数模做的更完美。
今天我们先来学习⾃由曲⾯的基础命令，⾸先来学习如何创建曲线。
⾃由曲⾯的曲线创建不同于创成曲⾯模块，创成模块⾥我们需要先进⾏草图绘制，然后对草图进⾏约束，⽽⾃由曲⾯⼀般都⽐较随意，对尺⼨数值等参数不敏感，⽽是更注重曲线的光顺程度和曲线之间的连续性指标。
⽤到的命令如下：上述命令中，使⽤频率最⾼的命令有3D曲线、桥接曲线、⾯上线、等参线。
3D曲线是⽤来创建初始的曲线，在⾃由曲⾯模块创建曲线虽然不⽤草图，但也要像草图⼀样，需要⼀个平⾯作为曲线或点的⽀撑。
所以使⽤该命令之前，先要明确画线的平⾯，及界⾯右上⾓罗盘的底⾯。
⼩提⽰：可以按F5实现罗盘平⾯的切换。
激活命令我们可以有以下3种⽅式⽣成曲线：通过点：⿏标点选的点为曲线将要通过的点控制点：⿏标点选的点为曲线的控制点，除⾸尾外，控制点都不在曲线上接近点：可以在⼀组点中寻找⼀条最接近点群的曲线路径实际使⽤中通过点和控制点频率最⾼，最实⽤。
⾃由曲⾯的操作思路和GSD有所不同，⾼级曲⾯的构建过程就像做⾐服。
我们先要准备好布料（基础曲⾯），然后对布料进⾏裁剪，再对布料进⾏拼接缝合（曲⾯连续性匹配），最终完成⼀件漂亮的⾐服。
在这个过程中，我们并不关⼼布料的来源，即以哪种⽅式⽣成曲⾯或者曲线并不重要，我们需要的只是⼀块布料⽽已。
对于画曲线来说，我们也是希望以最简单的办法得到⼀条曲线⽽已，所以⼀般是先选两个点⽣成⼀条2阶曲线，在⽤我们之前讲到过的控制点命令增加控制点调整曲线形状。
⼩提⽰：由于此命令为带参特征，所以进⾏控制点调整前需要进⾏转化，或者由软件⾃动⽣成消参转化。
UG4.0教程第十章 自由曲面建模
图 10.15 耳机图纸
10.3.1 项目分析
首先利用 NX 的草图与曲线功能构造零件的三维线框，然后利用 NX 的曲面功能完成耳 机主体形状的建模，最后对模型进行细节设计。其建模流程如图 10.16 所示。
10.3.2 相关知识点
在本项目中，读者可以应用曲线和曲面的以下知识点： l 组合投影 l 相交曲线
(1) 使 22 层为工作层，61、62 层为可选层，21 层为不可见层。 (2) 在 relative_datum1 基准面上建立草图 section2，如图 10.19 所示。
246
5. 生成草图 section3
(1) 使 23 层为工作层，61、62 层为可选层，22 层为不可见层. (2) 在 relative_datum2 基准面上建立草图 section3，如图 10.20 所示。
图 10.21 草图 right outline
使 81 层为工作层，同时拉伸圆弧 A3 和 A4 作出拉伸片体 sheet_body1。
8. 作草图 extrude_string 以拉伸曲面 (1) 使 25 层为工作层，61、62 层为可选层，其它层为不可见层。 (2) 在 XY 基准面上建立草图 extrude_string，如图 10.22 所示 (3) 使 81 层为工作层。拉伸草图线串作出片体 sheet_body2
交线 2
第二组面
第二组面上的切线
图 10.10 替换定义线 图 10.11 创建偏置基准平面并求交线 图 10.12 创建软倒圆特征
6. 创建如图 10.13 所示的其它特征
(1) 创建瓶底的边倒圆为 R3；创建布尔运算“求和”；创建均匀壁厚为 1.5 抽壳特征， 顶部表面为开面。
CATIA自由曲面设计
a
8
用控制点编辑修改曲面
在Support中是定义调整方向: • 在定义的平面内移动 (如需要，调整定义平面
), • 垂直于定义平面, • 沿控制线段的连接点移动 • 在控制点平行于相切曲线的方向 • 在控制点垂直于相切曲线的方向, • 自动地定义相切方向（辅助）
可用方向用绿色箭头表示
Control Points – 通过控制点的调整达到编辑修改曲面的目的
效果图 测量数据
FSS创建曲面
FSK
FSS创建曲面
GSD详细设计
DSE
QSR
真实渲染
FSS创建曲面
GSD详细设计
验证、 修改
GSD详细设计
使用其它 模块完成
a
23
CATIA 介绍
FreeStyle Sketch Tracer
a
24
调入一个图片
a
25
确定图的位置、比例
a
26
曲面设计
进入FSS进行曲面的设计
3- Run
Guides: 沿一个或两个曲面连续
a
19
创建曲面
Styling sweeps
四种形式: • Simple sweep: 一个轮廓沿 spine移动而成 • Sweep and snap: • Sweep and fit: • Sweep near profiles: 数个 profiles生成曲面，类
• 如果与实体链接, 创建一个坐标平面 -------------------------------------------
可以把坐标拖拽到:
• 一条曲线: 可以定义平面垂直与曲线 • 一个曲面的切面
a
4
辅助工具介绍
ug课件第6章创建自由曲面
三维数字设计与制造—UG NX 3
第6章 创建自由曲面
三维数字设计与制造—UG NX
6.1 由点构造曲面
6.1.2从极点
当指定创建点或极点时，应该用有近 似相同顺序的行选择它们。否则，可能会 得到不需要的结果。如右图所示，显示了 不同的对象选择顺序和所得到的体。
2020/4/23
1.相切 延伸曲面与基面在边界上具有相同的切平面 。延伸长度可以采
用【固定长度】或【百分比】长度两种方法。
2.垂直与曲面
在曲面的一条曲线上沿着与曲面垂直的方向延伸，延伸长度为延伸 方向（曲面上的曲线第一点的法向）测量值，如果值为负，则向相反 方向延伸。
2020/4/23
18
第6章 创建自由曲面
三维数字设计与制造—UG NX
6.2.4 扫掠曲面
扫掠曲面是将曲线轮廓以规定的 方式沿空间特定的轨迹移动而形成的 曲面轮廓。其中，移动曲线轮廓称为 截面线串；空间特定的轨迹称为引导 线串。引导线串可以由单段或多段曲 线组成，引导线控制了扫描特征沿着 扫描方向的方位和尺寸大小的变化。 引导线串可以是曲线，也可以是实体 的边或面。在利用扫掠创建曲面时， 组成每条引导线串的所有曲线之间必 须相切过渡，引导线串的数量最多为3 条。
2020/4/23
三维数字设计与制造—UG NX 11
第6章 创建自由曲面
三维数字设计与制造—UG NX
6.2 由曲线构造曲面 6.2.2 通过曲线组
（1）依次选择每一条曲线，每选完一个曲线串，单击鼠标中键，该曲 线一端出现箭头，应当注意各曲线箭头方向一致，完成所有曲线选择。 （2）设置【连续性】选项
4
第6章 创建自由曲面
6.1 由点构造曲面
su建 曲面
su建曲面
在SketchUp中，曲面建模一直是一个较为复杂的领域。
原因在于SketchUp采用的是Mesh建模系统，也就是网格建模，其基本体是三角面。
这种建模方式无法建立真正的数学意义上的曲线，只能通过多段线来让它看起来是条曲线。
因此，SketchUp在曲面建模方面的功能相对薄弱。
然而，即使如此，依然可以通过以下步骤实现曲面的建模：
1、首先，绘制一个圆，向上复制几个并调整它们的大小。
2、将所有的圆选中，使用"曲线放样"生成曲面。
3、在最上面的圆上使用"贝兹曲线"绘制出曲线。
4、选中曲线，使用沙盒中的"曲面投射"将曲线投射到曲面上。
5、删除多余的线面，将曲面选中进行反柔化，使其显示出结构线。
6、使用"只选择面"将面选中并删除，然后选"水平线"将水平选中并删除。
得到需要的结构线。
7、将结构线使用"线转圆柱"转为圆柱。
(CATIA逆向设计基础)第4章自由曲面设计模块
03 Catia自由曲面设计模块 介绍
Catia的自由曲面设计工具
Catia的自由曲面设计工具提供了强大的建模能力，可以创建复杂的曲面和形状，满 足各种设计需求。
该工具集成了多种建模技术，如曲线、曲面和实体建模，使得用户能够灵活地创建 和编辑自由曲面。
用户可以通过交互式界面轻松地调整曲面的形状和参数，实现高效的设计和修改。
曲面质量评估与优化
Catia提供了曲面质量评估工具，可以帮助用户检 查曲面的连续性、几何误差和其他质量指标。
通过分析曲面的质量，用户可以识别和解决潜在 的问题，提高曲面的准确性和美观度。
优化工具可以帮助用户改善曲面的形状、光顺性 和其他属性，提高设计效率和质量。
曲面数据的管理与导
Catia提供了强大的数据管理 功能，允许用户组织和存储曲 面数据，方便后续的编辑和引
Catia软件将进一步集成更 多的设计和分析工具，以 提供更全面的解决方案。
智能化
借助人工智能和机器学习 技术，Catia软件将实现智 能化的设计和优化，提高 设计效率和质量。
云化
Catia软件将加强与云计算 的结合，实现数据共享、 远程协作等功能，提升用 户体验和工作效率。
自由曲面设计的未来应用场景
Catia的自由曲面设计模块提供了多种曲线和曲面的创建、编 辑和分析工具，支持设计师进行复杂曲面造型和优化。同时 ，Catia还支持与其他CAD软件的集成，方便设计师进行数据 交换和协同工作。
02 自由曲面设计基础
曲面几何基础
曲面的定义
曲面是一组点在三维空间中的集合，这些点由连续的参数 曲线定义。曲面可以由一个或多个参数方程表示，其中参 数可以是二维平面上的一个点或角度。
编辑曲面
编辑曲面包括调整曲面的形状、修改曲面的参数方程、分割曲面等操作。 在Catia中，可以使用多种工具来编辑曲面，如移动、旋转、缩放等。
自由曲面建模命令解释
一、自由曲面建模自由曲面建模可建立solid和sheet，通常是建立sheet，即厚度为零的自由曲面片体。
片体用途为创建用前面的普通实体建模方法难以实现的形状、或对已有线框模型进行蒙面。
片体转换为实体的方式有：加厚thicken；对多个封闭的片体进行sew形成；或用片体trim实体。
实体转换为片体和线框模型的方法为CURVE FEATURE下的抽取命令（EXTRACT）一般是构建曲面的截面线不封闭。
构建曲面要注意以下问题：smart sheettolerances:构建曲面是一种逼近方法，误差是不可避免的。
tolerances分为：distance tolerances和angle tolerances。
是理论曲面与实际曲面的最大误差。
通常仅仅限制distance tolerances是不够的，当你发现作成的曲面数据太大或时间过长，一般来说就是误差太小的缘故。
有时你可能将angle tolerances设置的很大。
设置方式在preferences----modeling中。
一般来讲，需要指定两项误差的有：through curve/through curve/swept/ruled/bridge等，只须指定distance tolerances的有conic/extebsion/fillet/offset/face blend/thicken等。
U,V向：row为U向，column为V向patch: patch为组成sheet的基本部分，象样条的segment.有single和multiple。
multiple patch并不意味着是多个面。
degree:U,Vdegree之分。
可以为1-24。
closed: U,V向之分。
1.through point和from poles：和样条曲线的构建方法基本一致。
2.through curve:●curve outline称为section string，每一个section string可以是单段对象，也可以是多段曲线，可以是曲线，也可以是edge.########Section strings的选择方法：每一个section string可以是单段对象，也可以是多段曲线，可以是曲线，也可以是edge.和face,和单选，chain，也可curve edge混合，但注意必须连续。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5.2 点构造曲面
5.2.1 “通过点”构造曲面
1
单击“曲线”工具
条中的“点”按钮，
打开“点”对话框
添加曲面的控制点：L1（0.0，0.0，0.0）、
（5.0，0.0，4.0）、（10.0，0.0，7.0）、
（15.0，0.0，4.0）；L2（0.0，10.0，5.0）、
（5.0，10.0，4.0）、（10.0，10.0，7.0）、
曲面：也是一种UG术语，一种泛称，“片体” 和“自由曲面”都可以称为曲面，就像“点”和 “线”一样，构造曲面的最终目的也是形成实体。
U方向和V方向：U方向指曲面的行所在的方向； V方向指曲面列所在的方向。 阶次：指描述曲面参数方程的次方数。
5.1.2 曲面构造技巧
在曲面的构造过程中有很多方法和技巧，熟悉 这些有利于设计工作的顺利进行。
通过“点”对话框，可以在操作区中绘制点，也可 以选取已有的点，注意选取一列后，需要在“点” 对话框中单击“确定”按钮，然后在弹出的“指定 点”对话框中单击“是”按钮，这样指定了所有列 后，将弹出“从极点”对话框，然后单击“所有指 定的行”按钮即可。
指定列上的点，在“点” 对话框中单击“确定” 按钮，一造技巧 ➢曲面命令
➢曲面建模的一般过程
点构造曲面
➢“通过点”构造曲面 ➢“从极点”构造曲面 ➢“从点云”构造曲面
通过曲线构造曲面
➢“直纹”构造曲面 ➢“通过曲线组”构造曲面 ➢“扫掠”构造曲面 ➢通过曲线网格 ➢截面 ➢N边曲面
自由曲面形状
➢艺术曲面 ➢四点曲面 ➢整体突变 ➢X成形 ➢片体变形 ➢剪断曲面 ➢在曲面上绘制曲线
1.对于一般的简单曲面，可以一次完成曲面的建 立。而对于相对复杂的曲面，首先应该通过曲线 构造生成主要的或面积大的片体，然后再使用曲 面的相应操作进行处理以得到完整的造型。
2.构造曲面的曲线应尽可能的简单，以便后续的工 作。
3.构造曲面的曲线应尽可能的光顺连续。
4.在建模时，应首先根据产品的外形要求，建立 用于构造曲面的边界曲线，或者根据实际的测量 数据生成点，然后根据点生成产品所需的曲面。
“通过点”按钮，打开
“通过点”对话框，在该
2
对话框中将“行阶次”和 “列阶次”改为“3”，
然后单击“确定”按钮
在打开的“过点”对
话框中单击“全部成
3 链”按钮
4
在弹出“指定点”对话框后
分别单击步骤1中设定的每个
链的第一个和最后一个点
5
选取曲面的控制点后弹出第 二个“过点”对话框，单击
“所有指定的点”按钮，完
5.1 曲面基础
5.1.1 基本术语
首先我们来熟悉一下在曲面构造过程中经常遇到的 一些术语。
自由曲面：由自由曲面形状特征创建的曲面即是 “自由曲面”，自由曲面可由“点”“线”和 “面”创建或延伸得到。 片体：是一种UG术语，用于和“实体”对应， “片体”和“实体”都是由一个或多个表面组成 的几何体，厚度为“0”的是片体，不为“0”的 是“实体”。
由极点构成的曲面
5.2.3 “从点云”构造曲面
“从点云”构建曲面的方式主要是处理三坐标测量 仪等设备扫描所得到的点数据。使用“从点云”方 式创建曲面与上面所介绍的“通过点”和“从极点” 不同，它的曲面控制点不是以链方式存在的，而是 无规律排列的，下面看一下操作。 与“通过点”和“从极点”方式创建曲面类似， “从点云”方式同样需先创建点，其所需点数跟“U 向阶次”和“V向阶次”数有关，如“从点云”对话 框中的“U向阶次”和“V向阶次”都是“3”，那 么就需要“16”个控制点，即控制点数＝（U向阶次 ＋1）×（V向阶次＋1）。
成曲面的生成
5.2.2 “从极点”构造曲面
使用“从极点”方式创建曲面与“通过点”相似， 不同之处在于使用“从极点”方式选取的点将成为 曲面的控制极点，而且选取点（或创建点）的过程 有些不同，其主要操作将在“点”对话框中完成， 不能通过“链”或“框”的形式进行选取。
在“曲线”工具条中单击“从极点”按钮，会弹出 “从极点”对话框，此对话框与“通过点”对话框 相同，这里不再讲述，设置好后单击“确定”按钮， 将弹出点对话框。
5.1.3 曲面命令
曲面命令在建模中应用非常广泛。曲面命令主要包 括“曲面”、“编辑曲面”和“自由曲面形状”工 具条，其中“曲面”工具条主要用于曲面的构造， “编辑曲面”工具条用于曲面的编辑，而“自由曲 面形状”工具条主要用于曲面的变形和美化处理等。
5.1 4 曲面建模的一般过程
一般来说，创建曲面都是从曲线开始的。可以通 过点创建曲线来创建曲面，也可以通过抽取或使用视 图区已有的特征边缘线创建曲面。其一般的创建过程 如下所示。 （1）首先创建曲线。可以用测量得到的云点创建曲线， 也可以从光栅图像中勾勒出用户所需曲线。 （2）根据创建的曲线，利用过曲线、直纹、过曲线网格、 扫掠等选项，创建产品的主要或者大面积的曲面。 （3）利用桥接面、二次截面、软倒圆、N-边曲面选项， 对前面创建的曲面进行过渡接连、编辑或者光顺处理。 最终得到完整的产品模型。
1
单击“曲面”工具条中 的“直纹”按钮，打开 “直纹面”对话框
2
选择一条曲线（在此曲线的左 边单击），曲线被选取后会显 示曲线方向标志
3
4
单击“直纹面”对话框中的“截面线串2”按钮，再选择 另一条曲线（同样在曲线的左边单击，这样选择可确保 选择的曲线方向一致），在“调整”下拉列表中选择 “圆弧长”项，取消“保留形状”复选框的勾选，单击 “直纹面”对话框的“确定”按钮完成直纹面的创建
在“曲面”工具条中单击“从点云”按钮打开 “从点云”对话框，选好控制点后（注意调整当 前视图，令当前界面中需要显示大部分控制点）， 单击“确定”按钮即可生成曲面 。
用框的形式 选中所有点
5.3 通过曲线构造曲面
5.3.1 “直纹”构造曲面
打开本书光盘提供 的素材文件5-3-1zwqx-sc.prt
（15.0，10.0，4.0）；L3（0.0，20.0，9.0）、
2
（5.0，20.0，4.0）、（10.0，20.0，7.0）、 （15.0，20.0，4.0）；L4（0.0，30.0，5.0）、
（5.0，30.0，2.5）、（10.0，30.0，5.0）、
（15.0，30，2.5）
单击“曲面”工具条中的