1、 SolidWorks 高级曲面教程 SolidWorks 高级曲面教程SolidWorks 高级曲面 教程 关于本课程. 2 第一章了解曲面. 2 1.1 实体和曲面2 1.2 使用曲面的原因11 第二章曲面入门. 14 2.1 基本曲面建模14 第三章实体曲面混合建模. 22 3.1 概述. 22 3.2 使用曲面编辑实体实例22 3.3 曲面作为构造几何体实例26 3.4 面的复制29 第四章修补与编辑输入的几何体. 32 4.1 输入数据32 4.2 修补与编辑输入的几何体33 第五章高级曲面建模. 41 5.1 高级曲面建模实例41 第六章接合与修补. 61 6.1 复杂的接合实例6
2、1 6.2 光滑修补68 6.3 自由形（任意多边形）71 6.4 边角融合77 第七章主模型技术. 85 7.1 主模型技术的概述85 7.2 曲面主模型的实例86 7.3 实体主模型实例94 1 SolidWorks 高级曲面 教程 关于本课程 前提条件 机械设计基础 使用 Windows 操作系统经验 已经学习了 SolidWorks 在线教程和基础教程 教程设计原则 基于过程或任务的方法，不专注于单项特征和软件功能 使用本教程 在教室指导下，在培训中进行。边演示，边练习 关于文档的注意点 本教程使用约定 小四、黑色字体表明是 SolidWorks 软件的命令或选项 第一章了解曲面本章内
3、容要点： 理解实体与曲面的异同点 创建拉伸曲面与平面 剪裁曲面与解除剪裁曲面 缝合曲面 由曲面生成实体 在实体或曲面中删除面 理解 NURBS 曲面以及 ISO-参数（U-V）曲线的属性 熟悉常见的曲面类型 了解典型的曲面建模操作模式 1.1 实体和曲面在SolidWorks 中，实体和曲面是非常相似的。实体和曲面包含的是两类不同的信息，更确切的说是包括两类实体（entity）。1）几何信息：几何纤细描述的是形状，例如物体的扁平或者翘曲、直线形或者弯曲状。点代表了空间中特定且唯一的一个位置。2）拓扑信息：拓扑信息描述的是关系，例如：实体的内部和外部，一般来说是通过面来定义的哪些边相交于哪些顶点
4、。哪些面的分界线形成哪些边线。哪些边是两个相邻面的共同边线。实体：对于一个实体，其中任意一条边线同时属于且只属于两个面；在一个曲面 2 SolidWorks 高级曲面 教程 实体中，其中一条边线可以仅属于一个面。左图：不能生成一个实体，因为边线被四个面拥有。步骤一：拉伸实体创建新的零件，选择Part_IN 模板。在上视基准面上绘制一个草图，圆心和原点重合，直径为1in，点击特征工具栏上的拉伸按钮，拉伸高度为1in。保存零件为Solid。生成了三个面，两个端面和一个连接的圆柱面。步骤二：拉伸曲面使用模板Part_IN 创建另外一个零件。在上视基准面上绘制一个草图，圆心和原点重合，直径为1in。单
5、击曲面工具栏上拉伸曲面按钮 ，或者插入，曲面，拉伸曲面，高度为 1in。保存零件为Surface。步骤三：纵向平铺窗口单击窗口，纵向平铺两个零件窗口。3 SolidWorks高级曲面 教程 步骤三：创建平面区域在零件Surface 上的上视基准面上创建一个草图，绘制一个正方形，中心位于原点，边与圆柱面边线相切。单击曲面工具栏上的平面区域按钮，生成一个平面。4 SolidWorks高级曲面 教程 步骤四：剪裁曲面单击曲面工具栏上的剪裁曲面按钮 ，选择标准，裁剪工具下选择圆柱面， 选择保留选择，当鼠标在平面区域生成的面上移动时，可以发现高亮显示需要保 留的面。确定，裁剪后如下。步骤五：创建第二平面
6、区域5 SolidWorks 高级曲面 教程 切换到等轴测视图，单击平面区域按钮 ，选择顶部的圆柱面的圆形边线， 确定。步骤六：结果步骤五得到的结果和步骤四得到的结果一致，但步骤五只需要一个操作步骤。 和第一个零件相比，虽然外观相似，但是一个是实体，而现在是三个曲面的 组合。步骤七：解除剪裁曲面解除裁剪曲面 ，选择步骤五中创建的平面区域，预览视图，可以发现系 统自动创建由圆形边生成的矩形面。单击取消，退出解除剪裁曲面操作。使用曲面：在曲面环境下的操作类似于在实体环境下的操作，但也有很大差异。 曲面列在特征管理器的设计树下也有个曲面文件夹（类似实体文件夹），它们可 以被隐藏或者删除。对于曲面，我
7、们不能像对待实体那样进行布尔型运算。在实体环境中，假设在现 有实体上添加一个基体，可以通过简单的绘制草图并拉伸来实现，SolidWorks 会自动那些新生成的面，并且将新特征生成的实体合并到现有的实体中。对于曲面 中那些相互交叉的面，只能对它们进行手工裁剪或缝合。6 SolidWorks高级曲面 教程 步骤八：缝合曲面单击曲面工具栏上的缝合曲面，选择图形区域中的3 个曲面实体，单击确定。现在曲面实体文件夹中只有一个曲面，由缝合曲面特征来命名。步骤九：曲面转实体单击曲面工具栏上的加厚按钮；或单击插入，凸台/基体，加厚。勾选从闭合的体积生成实体，单击确定。这时曲面实体文件夹没有了曲面，而实体文件夹
8、开始有了一个加厚1 实体。注意：1）尝试加厚曲面，当曲面是完全封闭曲面体积时，从闭合的体积生成选项采可用；2）使用检查实体命令可以亮显曲面的开环边线；3）在任何显示模式下显示模型边线，查看边线颜色是否同工具，选项，系统选项，颜色，曲面/开环边线中所设置的一样。7 SolidWorks高级曲面 教程 步骤十：对比两个零件选择窗口，横向平铺，使得两个零件窗口横向平铺。分别用工具，质量特性来查看两个零件，体积都是0.785in3。步骤十一：删除面切换到Solid 零件窗口，单击曲面工具栏上的删除面，选择圆柱面及顶面。在选项中选择删除，单击确定。可以看到原先的实体文件夹中的实体已经不存在了，而曲面实体
9、文件夹中有 8 SolidWorks 高级曲面 教程 一个实体：删除面1。参数化：在SolidWorks 中所有的曲面都可以通过一系列的曲线网格来描述，可以称之为为ISO 参数或者UV 曲线。沿着4 边曲面的某条边线方向的曲线为U 曲线，而另一个垂直方向的曲线为V 曲线。参数就是这些边线上各点位置的数字描述，在0 与1 间取值。可以通过工具，草图工具，面部曲线命令来查看UV 网格。曲面类型：1）代数曲面：可以用简单的代数公式来描述。包括平面、球面、圆柱面、圆锥面和环面等。代数曲面中的UV 曲线都是一些直线、圆弧或圆周。2）直纹曲面：直纹曲面上的每一个点都有直线穿过，且直线位于面上。3）可展曲面
10、：可展曲面是直纹曲面的子集，可以在没有被拉伸的状态下自由伸9 SolidWorks 高级曲面教程 展。这类曲面包括平面、圆柱面及圆锥面等。4）NURBS 曲面：NURBS（非均匀有理B 样条）作为一种曲面技术被广泛应用在CAD 行业以及计算机绘图软件中。NURBS 曲面通过参数化的UV 曲线来定义，这些UV 曲线都是样条线，这些样条线之间的插值形成NURBS 曲面。代数曲面、直纹曲面和可展曲面都可归为解析曲面中的一类，而NURBS 曲面通常被称为数值曲面。带有正交曲线网格的曲面往往都是4 边曲面，而实际上，SolidWorks 模型曲面中也有不是4 边的曲面，以下两种情况会导致这种情况的产生：
11、1）一条或者多条边的长度为零，并且某个方向的曲线交于一点，该点通常被称为奇点，该曲面被称为退化曲面。2）将一个原始的4 边曲面裁剪成所需的形状，然后再对它进行抽壳操作，系统先等距原始的4 边曲面，然后对它进行再次剪裁，所以一般不会产生问题。步骤十二：运用面部曲线还是在Solid 零件下，选择圆形面，单击工具，草图工具，面部曲线。通过10 SolidWorks 高级曲面 教程 面部曲线的预览可以知道它的原始面是一个矩形面，通过后来的操作的裁剪操作 才得到了现在看到的圆形面。单击取消，退出该命令。步骤十三：解除裁剪曲面该面是从拉伸圆获得的，但是通过解除裁剪曲面操作，从预览来看仍旧是一个矩形面。步骤
12、十四：关闭零件关闭，且不保存零件。1.2 使用曲面的原因为何在高级曲面建模中还要学习创建简单的圆柱体？原因如下：1）实体其实就是一些遵循特殊规则的曲面集。为了创建实体，现在手工创建曲面的整个过程，在SolidWorks 的后台同样在重复相同的操作。2）对于同样的几何模型，曲面建模比实体建模需要更多的时间。但是不是所有的模型都可以用实体建模来完成，所以曲面建模仍旧是非常必须且重要的工 具与手段。3）CAD 中关于曲面的术语及概念从本质上来说与实体模型是一致的，运用这些概念将有利于更好地去理解曲面与实体，不管是导入的还是自建的几何体都 可以被巧妙地运用。为什么要使用曲面：11 SolidWorks
13、高级曲面 教程 使用实体建模方式有些外形很难创建；曲面建模可以创建单个面而不是一次性生 成所有面；曲面可以作为参考几何体；曲面特征有时候比实体特征更为有效。当使用实体特征比曲面特征可以更简单、更有效地得到最终结果时，不宜使用曲 面特征；尽量避免得到一个开放的曲面，因为曲面通常只是通过实体的中间爱你 步骤。混合建模：SolidWorks 允许用户在操作过程中充分结合实体建模和曲面建模的优点。实体曲面混合建模是最好的一种建模方法，通常会用到利用曲面实体修改 实体或者实体转化为曲面修改后再转换为实体的技术。利用曲面来替换现有实体中的单个或者多个面利用曲面作为构造几何体，如特征终止条件中的成形到一面选
14、项利用曲面对现有实体进行切割或造型操作利用曲面来分割实体，并且生成两个或者多个实体模型曲面操作流程：1）使用图片：可以使用手绘草图、现有实物的数码图像或者物理模型的扫描的3D 数据。草图图片可以使用数码图像，用作轮廓轨迹或者可见的参考。草图图片应该 在建模过程中一开始便插入并使用，还应该对引用了图片的草图名称做相应的修 改，以便突出参考作用。含有草图图片的草图特征不需要其含有任何的草图几何 体，同一幅草图图片可以插入到多个独立的草图特征中，这些草图基准面相互间 可以成直角关系，这是非常有用的。2）规划草图：创建复杂零件前，规划草图是非常有用的。如关键特征或部位、总体尺寸、 驱动轮廓或者草图图片
15、的尺寸参考。图像如果用透视会使从数码图像上获取精确尺寸变得困难。尖锐转角也需要注意，通常建模是从尖锐边线开始的，但实际结果的零件上都是圆角边线，因此 需要推断出圆角边线在到圆角前的虚拟交线。图像最好使用高对比度和高聚焦。 3）识别对称和边线：将草图图片的中心定位到位于原点附近的产品中心。对称可能无法彻底完成， 但这样建模方便以后插入装配体并进行装配。确定并生成零件的固定边线将有利于用户最初的模型创建，将使相关的边线 更易于创建生成的投影曲线。两个相互垂直的草图图片可以描述出一条边，投影 曲线便通过这两个草图来生成。使用3D 样条曲线同样可以创建出一条3D 边线。4）轮廓边线：对称平面上的曲线可
16、以被用作创建模型的起始点。即使这些边线不是零件上的硬边线，也可以作为轮廓边线使用。12 SolidWorks 高级曲面 教程 4）识别功能表面：如果构建的模型有任何功能表面，那么定义和使用一个起始位置通常会很容易。功能表面，例如一个瓶颈，它必须是圆的，或者必须有平的基座或者基脚， 或者是一个匹配到其他零件特定形状的面，或是一个适合引出标注尺寸的面。5）频繁检查模型工具，检查实体；或者编辑，重建模型等命令。或者CTR+Q 重建所有模型。6）设计树：曲面模型有许多复杂的面，可以创建一些特定的文件夹，把描述零件的某个细节或者区域都放到同一个文件夹中，并根据需要命名，以表达具体的意思。7）清除创建的曲
17、面和实体，如果不需要，可以在实体文件夹和曲面实体文件夹中选择删除，这样可以在特征树上有个删除特征，可以编辑和修改。13 SolidWorks 高级曲面 教程 第二章曲面入门本章内容要点： 创建旋转曲面 创建扫描曲面 圆角曲面 创建延展曲面 2.1 基本曲面建模曲面建模中的许多命令和实体建模中的命令非常类似，例如实体建模中有插入，凸台/基体，拉伸命令，而曲面中为插入，曲面，拉伸曲面等。步骤一：打开Bezel 零件打开零件Bezel，设计树中包含几个草图和一个基准面。步骤二：拉伸曲面选择草图Sketch for Extruded Surface（其的基准面为右视基准面），单击曲面工具栏上的拉伸曲面
18、按钮，设置终止条件为两侧对称，拉伸深度为90mm。步骤三：套合样条曲线编辑草图Sketch for Revolved Surface，单击工具，样条曲线工具，套合样条曲线。参数框下清除闭合的样条曲线，使用约束选项，并选取图形区域的直线及圆 弧段，单击确定。14 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤四：旋转曲面单击曲面工具栏上的旋转曲面按钮，设置角度为360 度，单击确定。步骤五：套合样条曲线编辑草图Sweep Path，单击工具，样条曲线工具，套合样条曲线。使用约束选项，并选取图形区域的直线和圆弧段，单击确定。确认草图修改，退出草图。步骤六：套合样条曲线编辑草图Sweep Profile
19、，单击工具，样条曲线工具，套合样条曲线，选取直线和圆弧段，不勾选闭合的样条曲线，使用约束选项，确定。确认草图修改，退出草图。步骤七：扫描曲面单击曲面工具栏上的扫描曲面按钮，轮廓选择草图Sweep Profile，路径选择Sweep Path，单击确定。注意：已经在曲面实体文件夹中隐藏了刚开始创建的两个曲面。15 SolidWorks高级曲面 教程 步骤八：绘制新草图在前视基准面上绘制草图如下，注意有一条水平的构造线，长度为65mm。水平构造线步骤九：拉伸曲面16 SolidWorks高级曲面 教程 单击曲面工具栏上的拉伸曲面按钮，设置终止条件为成形到一顶点。步骤十：相互裁剪单击曲面工具栏上的剪
20、裁曲面按钮 ，在裁剪类型框中单击相互，在剪裁 工具框中选择生成的三个曲面。单击移除选择，选择如图中所示的曲面部分将被删除。单击确定，完成剪裁。步骤十一：检查曲面实体文件夹单击设计树上的曲面实体文件夹，选中曲面剪裁1 曲面，发现多个曲面变成一体。步骤十二：第二次剪裁单击曲面工具栏上的剪裁曲面按钮 ，在裁剪类型框中单击相互，在裁剪 工具框中选择曲面剪裁1 曲面和曲面扫描曲面。单击保留选择，选择如图中所示的曲面部分将被保留。单击确定，完成操作。17 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤十三：第三次相互裁剪单击曲面工具栏上的剪裁曲面按钮 ，在剪裁类型框中单击相互，在剪裁 工具框中选择第二次裁剪的
21、曲面和旋转曲面。单击移除选择，选择如图中所示的曲面部分将被删除。单击确定，完成剪裁。步骤十四：查看结果三次剪裁的结果如图。单击曲面实体文件夹可以发现，只剩下了一个曲面实体。18 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤十四：创建圆角曲面圆角和实体圆角可以使用同一个命令。但是两者之间有一定的差异性， 取决于曲面是否分离，是否连续，或者是否缝合。如果曲面已经缝合，则可以选择边线来执行圆角操作，同实体一样。如果实体尚未缝合，则在曲面间使用面圆角。执行圆角操作后，将自动缝合。 执行面圆角操作时，由于方向性的问题，注意选择箭头方向。单击曲面工具栏上的圆角，半径为3mm，选择如图两个边线，确定。步骤十五
22、：加厚选择曲面工具栏上的加厚按钮，设置厚度为1mm，厚度方向为曲面实体的内侧。步骤十六：查看剖面视图单击图形区域上的剖面视图按钮，查看剖面视图。以默认的前视面为剖面，点击尺寸递增按钮，移动查看。使用了偏移操作，使得零件的底边并不平整。19 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤十七：延展曲面单击曲面工具栏上的延展曲面按钮，选择延展方向参考的面为底部圆角间的平面，选择零件的底面的最外侧边线为要延展的边线，单击转延展方向，向 内延展。设置延展距离为5mm，单击确定。步骤十八：使用曲面切除单击插入，切除，使用曲面切除，选择延展曲面作为切割工具，注意方向，把曲面上部的小部分实体切除。确认退出对话框
23、。步骤十九：隐藏延展曲面在设计树上选择延展曲面，在弹出的命令栏中选择隐藏。20 SolidWorks高级曲面 教程 步骤二十：添加完整圆角单击曲面工具栏上的圆角按钮，选择完整圆角，选择以下三组面。确定，生成圆角。步骤二十一：保存并关闭零件21 SolidWorks高级曲面 教程 第三章实体曲面混合建模本章内容要点： 使用曲面编辑实体 实体与曲面间的相互转换 利用曲面作为构造几何体 复制实体模型外表面应用于曲面建模 3.1 概述混合建模包含了两种不同的建模方法：实体建模可以用来创建棱柱形或者带 有平直端的几何外形；另一种是曲面建模，适用于一次性创建一个面的情况。如果使用其中的一种建模方法建模，建
24、模过程将变得很艰难而且效率很低， 因此将两者结合起来使用是最好的选择。一般条件下，可以讲混合建模分成以下几类：1）利用曲面修改实体：可以使用替换面、使用曲面切除等命令，也包括特征的终止条件如成形到一面、到指定面的制定的距离。也可以使用曲面的圆角在 实体中操作。2）实体与曲面间的相互转换：可以使用删除面（实体转换为曲面）、加厚（曲面转换为实体）、缝合曲面以及等距面（复制实体面）等。3）曲面作为构造几何体：可以使用交叉曲线，用一个面去剪裁另一个曲面，生成直纹曲面以确定在分型线周围的拔模角度参考，或者在曲面圆角命令中作 为相切参考。4）直接由曲面创建实体：通过加厚，可以讲开环曲面直接转换为实体。3.
25、2 使用曲面编辑实体实例步骤一：打开零件Guitar_Body 步骤二：拉伸至曲面选取草图Guitar Body Outline，单击特征工具栏上的拉伸凸台/基体按钮，使用成形到实体的终止条件，在图形区域选择曲面实体Top Surface Knit。确定，完成操作。步骤三：编辑特征编辑拉伸特征，并将终止条件改为给定深度，设置深度为4in。22 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤四：绘制草图在拉伸实体的断面上（非草图所在面）创建一个草图，选取端面，单击转换实体引用，将实体边线转换为草图实体。步骤五：切除至一面单击特征工具栏上的拉伸切除按钮，选择终止条件为成形到实体，选择23 SolidW
26、orks 高级曲面 教程 曲面Top Surface Knit。步骤六：隐藏曲面更好的查看图形，可以隐藏曲面Top Surface Knit。步骤七：压缩特征切除拉伸1 步骤八：使用曲面切除单击特征工具栏上的使用曲面切除按钮，或者插入，切除，使用曲面切除， 选择曲面实体Top Surface Knit。注意箭头所指方向为切除方向，单击确定。步骤九：压缩使用曲面切除1 步骤十：替换面单击曲面工具栏上的替换面按钮 ，在上侧的替换的目标面框中选择实体 表面（端面），在下侧的替换曲面框中选择曲面Top Surface Knit。单击确定。步骤十一：压缩替换面1 步骤十二：实体转换为曲面单击曲面工具栏上
27、的删除面按钮，使用删除选项，选择端面。24 SolidWorks 高级曲面 教程 单击确定，实体转换为曲面。步骤十三：剪裁曲面使用剪裁曲面按钮，选择相互，选择删除面1 和Top Surface Knit 两个曲面，选择保留，选择底部和曲面Top Surface Knit 的中间部分。确定，完成操作。步骤十四：加厚生成实体单击曲面工具栏上的加厚按钮，选择闭合的曲面，选择从闭合的体积生成实体选项，单击确定。25 SolidWorks 高级曲面 教程 步骤十五：保存并关闭零件虽然以上都能生成同样的实体，但是可以通过工具，特征统计工具，可以发 现每种做法的时间是不同的，效率是有差别的。可以发现成形到实
28、体、替换面和 剪裁、缝合然后加厚的效率是依次递减的。3.3 曲面作为构造几何体实例创建扫描特征，需要创建一个轮廓和一个扫描路径。本例中的扫描是通过一条路径扫描一个圆而来，扫描路径是两个参考面交叉形成的曲线。步骤一：打开零件Wrought Iron 步骤二：隐藏实体在实体上右键，选择隐藏。步骤三：编辑草图编辑草图spline_grid，绘制样条线如图，共有4 个型值点。选择水平构造线和样条线，镜向样条线。步骤四：标注尺寸标注尺寸链，以水平构造线为基准，向上标注点的尺寸为32，54mm。步骤五：旋转曲面以竖直尺寸链上的0 基准的中心线为轴，单击旋转曲面按钮，设置角度26 SolidWorks高级曲
29、面 教程 为360 度，单击确定。步骤六：创建扫描路径选择前视基准面，创建草图，选择旋转曲面草图中的竖直中心线（轴），单击转换实体引用，确认退出草图。步骤七：绘制扫描轮廓在上视基准面上绘制草图，从扫描路径底部端点绘制一条水平直线，标注尺寸65mm。确认退出草图。步骤八：扫描曲面单击曲面工具栏上的扫描曲面按钮，分别选取水平直线草图为轮廓，竖直线草图为路径。选项中选择沿路径扭转，定义方式为旋转，1 圈，具体见上右27 SolidWorks 高级曲面 教程 图。步骤九：交叉曲线按住CTR 键，同时选择旋转曲面和扫描曲面，单击交叉曲线按钮（工具，草图工具，交叉曲线），自动生成一个3D 草图，并进入编辑
30、状态。确认退出草图。步骤十：隐藏曲面实体隐藏两个曲面实体。步骤十一：显示旋转实体在实体文件夹中选择实体，单击显示。步骤十二：绘制扫描轮廓选择3D 草图的顶部端点附近，单击创建草图，自动在交叉曲线的顶端创建了一个基准面，并以此基准面绘制一个圆，圆心与端点重合，直径为6mm。步骤十三：实体扫描选择圆草图为轮廓，3D 草图为路径，进行实体扫描，选中与结束端面对齐和合并结果选项。步骤十四：圆周阵列单击特征工具栏上的圆周阵列按钮，选择底部实体上的小圆柱面的临时轴 （单击视图，临时轴），等距复制6 个扫描特征。单击确定，完成圆周阵列操作。单击视图，关闭临时轴。步骤十五：保存并关闭特征28 SolidWorks 高级曲面 教程 3.4 面的复制在混合建模中经常需要复制实体面，可以用等距曲面或缝合曲面。步骤一：打开零件Handle_Grip 孔没有全部切除步骤二：等距曲面29
