自由曲面设计教程
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CATIA自由曲面教程
自由造型单元可以创建不规则的曲面，构图方式自由，故称自由造型。
自由造型构图方式是透过移动控制点的方式来决定曲面或曲线的外形，与其他实体为主的单元的不同处，在于自由造型可以脱离实体的限制，由用户的主观意识来决定所要的外形。
自由曲面优化模块扩展了CATIA自由曲面造型设计的外形和曲面造型功能，主要针对复杂的多曲面外形的变形设计。
设计者可以象处理一个曲面片一样对曲面进行整体更改，而同时保持每个曲面先前规定的设计品质。
系统能够使一个设计和其他的几何元素匹配。
为检验曲面的设计质量，用户可以实施一个虚拟展室，通过计算出反射光线对曲面进行检查。
2.1 进入自由曲面造型单元打开CATIA软件后，在菜单栏中的开始菜单中选择形状模块，并单击FreeStyle单元，如图2.1所示，进入自由曲面造型单元。
图 2.1自由曲面造型功能总览：自由曲面造型单元共有八项主要的工具栏，可以在插入和工具菜单中找到，全部的工具栏请参考图2.2。
插入工具栏所提供的功能主要用于曲面与曲线的创建和修改，工具菜单中所提供的功能主要为辅助用户的设计工作。
图 2.2 八项主要工具简介如下：. CurveCreation(曲Array线创建):可以用各种条件创建并修改曲线。
. SurfaceCreation(曲Array面创建):可以用各种条件创建并修改曲面。
. ShapeModification Array (外形修正)：可以对曲面、曲线的外形进行修正。
.修改操作)：可以对曲线、曲面等对象进行修改。
. ShapeAnalysis(外形分析)：可以对曲面、曲线进行间隙、曲率、曲面品质、距离误差等的分析。
. GenericTools(一般工Array具)：可以显示曲面的几何状态，改变指南针方向。
. ViewManipulation(自定义观察Array方式)：可以修改屏幕的显示比例，使用指南针来移动视角，变换前后视角。
. FreeStyleDashboard(自Array由造型辅助面板)：建立与修改曲面、曲线时的辅助工具。
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 。
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。
12.自由曲面造型方法简述
14
FreeStyle下的曲线构造(2)
15
链接曲线(Match)
16
控制顶点的修正(1) • 首先运用建立自由曲线。注意其中曲线的 颜色默认为白色，把背景色设置为黑色。 • 单击“形状修改(shape modification)”工具 栏中“控制顶点(control Point)”按纽，弹出 如图对话框，选择要变形的曲线
自由曲面造型方法简述
1
讲解提纲
• CATIA中的曲线造型技术 • CATIA中的曲面造型技术
2
CATIA软件中的自由曲线造型
• 草图模式下的曲线构造
• 线架构下的曲线构造
• FreeStyle下的曲线构造
• 控制顶点修正 • 曲线分析
3
草图模式下的曲线构造
Start→Mechanical Design→Wireframe and Surface Design→
单击形状修改shapemodification工具栏中控制顶点controlpoint按纽弹出如图对话框选择要变形的曲线18控制顶点的修正219曲线分析1startmechanicaldesignwireframesurfacedesign20曲线分析221曲线分析322catia中的曲面造型技术2358catia中的曲面创建和操作24旋转25扫掠12627蒙面2829关于蒙面的耦合选择按比率耦合按顶点耦合303132分割3334网状曲面3536373839控制顶点修正4041曲面分析42
23
旋转
24
扫掠(1)
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蒙面
27
28
关于蒙面的”耦合”选择
按比率耦合
按顶点耦合
29
混合
30
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12.自由曲面造型方法简述
• 鼠标点击切线方向空 白框，单击右键
10
第10页，共42页。
连 接 曲 线(1)
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连 接 曲 线(2)
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FreeStyle下的曲线构造(1)
Start——Shape— —Freestyle
在交互式选点以前要 按下F5确定曲线所 在的平面
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关于蒙面的”耦合”选择
按比率耦合
按顶点耦合
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混合
30
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31
第31页，共42页。
分割
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网状曲面
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填充
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第21页，共42页。
讲解提纲 • CATIA中的曲线造型技术 • CATIA中的曲面造型技术
22
第22页，共42页。
5.8 CATIA中的曲面创建和操作(拉伸 )
23
第23页，共42页。
旋转
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扫掠(1)
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蒙面
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控制顶点的修正(2)
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曲 线 分 析 (1)
Start→Mechanical Design→Wireframe and Surface Design→
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连 接 曲 线(1)
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连 接 曲 线(2)
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FreeStyle下的曲线构造(1)
Start——Shape— —Freestyle
在交互式选点以前要 按下F5确定曲线所 在的平面
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关于蒙面的”耦合”选择
按比率耦合
按顶点耦合
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混合
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分割
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网状曲面
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填充
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讲解提纲 • CATIA中的曲线造型技术 • CATIA中的曲面造型技术
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5.8 CATIA中的曲面创建和操作(拉伸 )
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旋转
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扫掠(1)
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蒙面
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控制顶点的修正(2)
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曲 线 分 析 (1)
Start→Mechanical Design→Wireframe and Surface Design→
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FSS-自由曲面设计PPT课件
3D curve
创建关联的 3D 曲线，这意味着在创建或编辑时可以添加或删除点（控制点或穿越点）。 A：创建关联的 3D 曲线的三种方式： 1.通过点 (Through points)：结果曲线为一条通过每个选定点的多弧曲线 2.控制点 (Control points)：所单击的点为结果曲线的控制点 3.近似点 (Near points)：结果曲线为一条具有固定度数并平滑通过选定点的单弧 B: more frame
将曲线投影到曲面上 选线 + ctrl + 选面
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Creating Blend Curves
创建混合/桥接曲线 1.选线 2.上下文选项
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Styling corner
在其它两个平面曲线之间的给定半径连接曲线
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Matching Curves
曲线匹配 需要两个元素 1.曲线（匹配时变形，与第二个元素匹配） 2.曲线/曲线上的点/3D点/端点 选点就近匹配原则
• 重新回到 xyz 模式--------------------------------------------------------------
• 坐标与实体链接转换-----------------------------------------------------------
• 如果与实体链接, 创建一个坐标平面 -------------------------------------------
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Creating a Styling Sweep
四种扫描方式: 1.简单扫描（轮廓、脊线） 2.扫描扑捉（轮廓、脊线、引导线）
轮廓线沿引导线不发生变形 3.扫描拟合（轮廓、脊线、引导线）
轮廓线沿引导线发生变形 4.近轮廓扫描（轮廓、脊线、引导线、
第五章 catia 自由曲面计
5.2.4 偏移曲面
偏置曲面功能是将曲面沿着法向方向进行均匀或不均匀的偏置。偏置 操作的步骤如下。 （1）在【曲面操作】工具栏中单击【偏置曲面】按钮，系统弹出 【偏置曲面】工具栏。 （2）选择偏置母体 （3）拖动偏置曲面控制点，改变偏置距离。 （4）在对话框的【类型】选项区域列出了偏置的两种方向。简单是 均匀的偏置，整张曲面的偏置距离相同。 变量偏置是非均匀的偏置，可分别的对四个顶点的偏置距离进行调整。 （5）偏置可能产生误差，在对话框中【误差】复选框可设置偏置允 许误差。 【公差】微调按钮可设置曲面精度。 【阶次】微调按钮可设置曲面与母体之间U、V2个方向阶数差值。
（4）在对话框中的【产生类型】下拉列表框中选择可利用曲面的U或 V方向来绘制曲线，在模式的下拉列表框中有两种形式，一种是手动 另外一种是自动。 手动是用鼠标在曲面上选择一点，以确定等参数的曲线位置。单击选 择等参数曲线后，可拖动曲线的方向控制点，从而改变曲线的位置。 在控制点上单击鼠标右键，弹出【点控制】快捷菜单，选择【编辑】 选项可微调曲线的位置；选择【保持点】选项可在当前的曲线的控制 点的位置建立几何点。单击【反转参数】可切换曲线的U、V方向。 自动选项是自动的生成参数等距离的等参数曲线，在U、V方向，参 数的数值属于区间[0,1]即U为0是U向的一条边界线，U为1是另外一条 边界线，等参数间距表示曲线在某一方向上曲线之间的间距相等。用 户可在对话框中的U、V栏中设置U、V的数目。可拖动参数曲线上面 的控制点改变曲线的位置。
（8）点出第四点即可形成一曲面。 4．撷取曲面 【撷取曲面】命令可将原有曲面的某部分撷取下来。撷取操作方式如 下。 （1）单击工具按钮，接着单击欲撷取的曲面。在曲面上单击撷取区 域。 （2）决定起点与终点后，即可将此曲面一部分撷取出来，如图5-74 所示。
UGNX9中文版基础教程第八章自由曲面设计
自由曲面加工包括曲面造型、曲面光顺、轨迹规划和数控编程等。其中 NC 轨迹的生成是 自由曲面加工的关键，而对于形状复杂的自由曲面零件，如何解决 NC 轨迹生成过程中的干涉 处理又是其中的关键。过程大致总结如下：首先在被加工曲面上规划刀具路径，确定合理的走 刀步距，在给定的步距点上检查干涉情况，消除干涉确定该步距点上所要求的刀位点。沿着刀 具路径，计算出每一步距上刀位点，它们的有序集合就在被加工曲面上形成了一条数控刀具 轨迹。
第8章
自由曲面设计
本章导读： 在 Siemens NX 9 中，通过自由曲面形状功能，可以更加方便地完成自由曲面的形状和设 计工作。可以利用 NX 9 提供的命令功能轻松完成自由曲面的形状，并通过另外一些自由曲面 形状操作完成任务。 本章将对主要的自由曲面形状及另外一些操作功能进行介绍，主要包括整体突变、四点曲 面、艺术曲面、样式扫掠和剖切曲面。
201
【V 右】：从曲面的 V 值较高的区域开始，进行竖直成形操作。 【V 中】：从曲面的中间位置区域开始，进行曲面的竖直成形操作。 (2) 【阶次】选项组：可以设置曲面的次数为三次或五次。 (3) 【拉长】：通过滑动杆上的滑块来控制曲面的拉伸程度以生成曲面。如果滑动杆数值 减小，所生成的小平面体被压缩；反之，如果滑动杆的数值增加，那么所生成的小平面体被拉 长。如图 8-4 所示为拉长的曲面效果。 (4) 【折弯】：通过移动滑动杆上的滑块来控制曲面的折弯程度，生成符合要求的曲面。 如果滑动杆的数值减小时，小平面体会凹下去；反之，如果滑动杆的数值增大时，则小平面体 向上凸起。如图 8-5 所示为折弯的曲面效果。
原点
原点
图 8-7 不同扭转值的曲面效果 202
第8章 自由曲面设计
(7) 【移位】：该控制量可以控制滑块位置设置曲面的偏移程度。同样，系统将会以所设 定的固定位置为基准进行推移变化。如图 8-8 所示为移位后的曲面效果。
第8章
自由曲面设计
本章导读： 在 Siemens NX 9 中，通过自由曲面形状功能，可以更加方便地完成自由曲面的形状和设 计工作。可以利用 NX 9 提供的命令功能轻松完成自由曲面的形状，并通过另外一些自由曲面 形状操作完成任务。 本章将对主要的自由曲面形状及另外一些操作功能进行介绍，主要包括整体突变、四点曲 面、艺术曲面、样式扫掠和剖切曲面。
201
【V 右】：从曲面的 V 值较高的区域开始，进行竖直成形操作。 【V 中】：从曲面的中间位置区域开始，进行曲面的竖直成形操作。 (2) 【阶次】选项组：可以设置曲面的次数为三次或五次。 (3) 【拉长】：通过滑动杆上的滑块来控制曲面的拉伸程度以生成曲面。如果滑动杆数值 减小，所生成的小平面体被压缩；反之，如果滑动杆的数值增加，那么所生成的小平面体被拉 长。如图 8-4 所示为拉长的曲面效果。 (4) 【折弯】：通过移动滑动杆上的滑块来控制曲面的折弯程度，生成符合要求的曲面。 如果滑动杆的数值减小时，小平面体会凹下去；反之，如果滑动杆的数值增大时，则小平面体 向上凸起。如图 8-5 所示为折弯的曲面效果。
原点
原点
图 8-7 不同扭转值的曲面效果 202
第8章 自由曲面设计
(7) 【移位】：该控制量可以控制滑块位置设置曲面的偏移程度。同样，系统将会以所设 定的固定位置为基准进行推移变化。如图 8-8 所示为移位后的曲面效果。
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FreeStyle tools
Copyright DASSAULT SYSTEMES 2002
7
Using the Compass (1/2)
The compass is used to: 1- Select a plane/direction to perform an action 2- Display according to a main plane 3- Apply a transformation to one or several entities.
Objectives of the course
In this course you will learn how to create style design surfaces, analyze their quality and modify them. You will discover two possible approaches: theபைடு நூலகம்surface-based approach and the curve-based approach.
Targeted audience
Surface Designers
0.5 days
Copyright DASSAULT SYSTEMES 2002
Prerequisites
Fundamentals about CATIA V5
2
Table of Contents
1. Introduction to FreeStyle 2. Surface-Based Approach 3. Curve-Based Approach
• A curve: the plane normal to the curve will be defined. • A surface: the plane tangent to the surface where you dropped the compass will
be defined. The compass is then switched from x,y,z to a u,v,w trihedron. Then hitting F5 you will flip from u,v to v,w then w,x plane definition.
Copyright DASSAULT SYSTEMES 2002
8
Using the Compass (2/2)
Hitting F5 several times and you will switch from x0y to y0z to z0x The compass also has an associated popup
Position the compass : You may Drag and Drop your compass to:
p.4 p.12 p.28
Copyright DASSAULT SYSTEMES 2002
3
Introduction to Freestyle
In this lesson, you will learn about the FreeStyle workbench by
Accessing the workbench Exploring the User Interface Using the Compass Using the Visualization tools The FreeStyle Dashboard
5
Exploring the User Interface (1/2)
Free Style tools...
Part tree Features...
Freestyle Dashboard
Compass
Standard tools
Copyright DASSAULT SYSTEMES 2002
6
Exploring the User Interface (2/2)
• A toolbar is available by hitting F5 key --------------------------------------• In this toolbar you have the choice of the main plane/direction------------• Activate the main plane that is the most visible on your viewing position• Use a plane or 3 points to define a plane/direction--------------------------• Reset the compass in xyz mode------------------------------------------------• Switch the compass from not linked to linked to the entity-----------------• When linked to an entity, create the compass plane for later use-----------
CATIA Training
Foils
FreeStyle Shaper, Optimizer & Profiler
Version 5 Release 9 June 2002 EDU-CAT-E-FSS-FF-V5R9
Copyright DASSAULT SYSTEMES 2002
1
Course Presentation
Copyright DASSAULT SYSTEMES 2002
4
Accessing the Workbench
Copyright DASSAULT SYSTEMES 2002
At any time, the current workbench is indicated by an icon on the right hand Tool Bar.
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7
Using the Compass (1/2)
The compass is used to: 1- Select a plane/direction to perform an action 2- Display according to a main plane 3- Apply a transformation to one or several entities.
Objectives of the course
In this course you will learn how to create style design surfaces, analyze their quality and modify them. You will discover two possible approaches: theபைடு நூலகம்surface-based approach and the curve-based approach.
Targeted audience
Surface Designers
0.5 days
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Prerequisites
Fundamentals about CATIA V5
2
Table of Contents
1. Introduction to FreeStyle 2. Surface-Based Approach 3. Curve-Based Approach
• A curve: the plane normal to the curve will be defined. • A surface: the plane tangent to the surface where you dropped the compass will
be defined. The compass is then switched from x,y,z to a u,v,w trihedron. Then hitting F5 you will flip from u,v to v,w then w,x plane definition.
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Using the Compass (2/2)
Hitting F5 several times and you will switch from x0y to y0z to z0x The compass also has an associated popup
Position the compass : You may Drag and Drop your compass to:
p.4 p.12 p.28
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Introduction to Freestyle
In this lesson, you will learn about the FreeStyle workbench by
Accessing the workbench Exploring the User Interface Using the Compass Using the Visualization tools The FreeStyle Dashboard
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Exploring the User Interface (1/2)
Free Style tools...
Part tree Features...
Freestyle Dashboard
Compass
Standard tools
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Exploring the User Interface (2/2)
• A toolbar is available by hitting F5 key --------------------------------------• In this toolbar you have the choice of the main plane/direction------------• Activate the main plane that is the most visible on your viewing position• Use a plane or 3 points to define a plane/direction--------------------------• Reset the compass in xyz mode------------------------------------------------• Switch the compass from not linked to linked to the entity-----------------• When linked to an entity, create the compass plane for later use-----------
CATIA Training
Foils
FreeStyle Shaper, Optimizer & Profiler
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Accessing the Workbench
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At any time, the current workbench is indicated by an icon on the right hand Tool Bar.