1、第 10章 曲线曲面设计学习目标曲线曲面造型广泛应用在电子产品外形设计行业、航空航天领域以及汽车零部件等行业。曲面是一种可用来生成实体特征的几何体。本章主要学习生成曲线、基本曲面、高级曲面设计工具以及编辑曲面工具，全面掌握曲线曲面的相关知识和绘图技能。知识要点 生成曲线 高级曲面设计工具 基本曲面 编辑曲面工具10.1 生成曲线曲线造型是曲面造型的基础，在此先介绍几种常用的生成曲线的方法，包括投影曲线、组合曲线、螺旋和涡状线、样条曲线与分割线等。10.1.1 分割线分割线工具将实体（草图、实体、曲面、面、基准面、曲面样条曲线）投影到表面、曲面或平面。它将所选面分割成多个单独面。可以使用一个命令
2、分割多个实体上的曲线。1参数详解以通过下述工具来生成分割线：分割类型： 草图：通过在其上映射草图分割表面。可使用现有草图或单击 “创建草图 ”创建新草图。待分割的草图和面必须属于相同的实体。 交点：分割接触的两个实体之间的接触面。两个实体必须有接触的边或面。 单击 “曲线 ”工具栏上的 “分割线 ”命令按钮 ，或在菜单栏中依次执行 “插入 ”|“曲线”|“分割线 ”命令，弹出 “组合曲线 ”对话框，并在对话框中显示出轮廓、投影、交叉点 3种分割类型，如图 10-1所示。10.1 生成曲线对 3种分割类型介绍如下： 投影：将草图投影到曲面上。您可形成以投影曲线创建的分割线特征。 侧影轮廓线：在一
3、个圆柱形零件上生成一条分割线。 交叉：以交叉实体、曲面、面、基准面、或曲面样条曲线分割面。2操作步骤下面将对 3种分割类型实例进行详解。（ 1）生成轮廓分割线10.1 生成曲线01创建待分割的实体或曲面，并用草图绘制工具绘制一条要投影为分割线的曲线段。02单击 “曲线 ”工具栏上的 “分割线 ” 按钮，或在菜单栏中依次执行 “插入”|“曲线 ”|“分割线 ”命令，弹出 “分割线 ”对话框，如图 10-所示。03在弹出 “分割线 ”对话框中 “拔模方向 ” 选择基准面 1，在 “要分割面 ” 选择实体零件面，勾选 复选框，使拔模方向与实体相交，生成轮廓分割线，如图 10-2所示。10.1 生成曲
4、线（ 2）生成投影分割线01创建待分割的实体或曲面，并绘制投影为分割草图。02单击 “曲线 ”工具栏上的 “分割线 ” 按钮，或在菜单栏中依次执行 “插入 ”|“曲线 ”|“分割线 ”命令，弹出 “分割线 ”对话框，如图 10-3所示。03在弹出 “分割线 ”对话框中 “要投影的草图 ” 选择椭圆形草图，在 “要分割面 ” 选择实体零件面，生成轮廓分割线，如图 10-3所示。10.1 生成曲线（ 3）生成交叉分割线01创建待分割的实体或曲面。02单击 “曲线 ”工具栏上的 “分割线 ” 按钮，或在菜单栏中依次执行 “插入”|“曲线 ”|“分割线 ”命令，弹出 “分割线 ”对话框，如图 10-4
5、所示。03在弹出 “分割线 ”对话框中 “分割类型 ”选项选择交叉点类型，在 “分割实体 /面 /基准面 ” 中选择零件侧边的各面， “要分割面 /实体 ” 中选择地面，选择 ，生成轮廓分割线，如图 10-4所示。10.1 生成曲线对 “曲面分割 ”选项说明如下： 分割所有：即分割穿越曲面上的所有可能区域。 自然：即分割遵循曲面的形状。 线性：即分割遵循线性方向。04若勾选 ，则将完成所有的分割，如图 10-5所示。10.1 生成曲线10.1.2 投影曲线将绘制的曲线投影到曲面上，可以生成一个三维曲线。 SolidWorks生成投影曲线有以下两种方式： 利用两个相交基准面上的曲线草图抽影而成曲
6、线（草图到草图）。 是将图曲线设影到模型面上得到曲线（草图到面）。单击 “曲线 ”工具栏上的 “投影曲线 ”命令按钮 ，或在菜单栏中依次执行 “插入 ”|“曲线 ”|“投影曲线 ”命令，弹出 “组合曲线 ”对话框，如图 10-6所示。10.1 生成曲线1草图到面下面首先来介绍利用两个相交基准面上的曲线投影得到曲线。01在实体零件底面上绘制一个样条曲线的草图，如图 10-7所示。10.1 生成曲线02单击 “曲线 ”工具栏上的 “投影曲线 ”命令按钮 ，或在菜单栏中依次执行“插入 ”|“曲线 ”|“投影曲线 ”命令。在 “投影曲线 ”对话框中的显示框中显示 “要投影的草图 ” 选择，同时在图形区
7、域中显示所得到的设影曲线， ，如图 10-8所示。10.1 生成曲线03绘制切除轮廓草图，将投影成功的草图用作扫描路径的投影曲线，对实体零件进行扫描切除，如图 10-9所示。10.1 生成曲线2草图到草图使用 选项，选择两个相交基准面交叉点的曲线生成代新的投影曲线草图，其操作步骤如下：01新建零件文件，分别以前视基准面、上视基准面作为各绘图平面绘制一条样条曲线，如图 10-10所示。10.1 生成曲线02单击 “曲线 ”工具栏上的 “投影曲线 ”命令按钮 ，或在菜单栏中依次执行“插入 ”|“曲线 ”|“投影曲线 ”命令。在 “投影曲线 ”对话框中投影类型选择 ，在 “要投影的一些草图 ” 中选
8、择上一步中所绘制的 2个草图，同时在图形区域中显示所得到的设影曲线，单击 “确定 ”按钮 ，完成 “草图上草图 ”投影曲线的生成，如图 10-11所示。10.1 生成曲线10.1.3 组合曲线组合曲线就是指将所绘制的曲线、模型边线或者草图进行组合，使之成为单一的曲线。组合曲线可以作为生成放样或扫描的引导曲线。生成组合曲线的步骤如下：01新建零件文件并创建六棱柱实体，如图 10-12所示。10.1 生成曲线02分别以六棱柱的不相邻两个面作为绘图平面，绘制 2副草图，如图 10-13所示。03在弹出的 “组合曲线 ”对话框中 “要连接的草图、边线以及曲线 ” 选择上一步中绘制的 2副草图及它们之间
9、的交点连成的那条棱边，单击 “确定 ”按钮 ，完成组合曲线段的生成，如图 10-14所示。10.1 生成曲线10.1.4 通过 XYZ点的曲线 样条曲线是由一组逼近控制多边形的光滑参数曲线段构成，这些曲线段就是样条曲线段。在数学上，样条曲线是指一条连续、可导而且光滑的曲线，既可以是二维的也可以是三维的。利用三维样条曲线可以生成任何形状的曲线，SolidWorks2015中三维样条曲线的生成方式十分丰富： 自定义样条曲线通过已知坐标 X、 Y、 Z值的点。 指定模型中的点作为样条曲线通过的点。 利用点坐标文件生成样条曲线。连接已知坐标点的样条曲线常在逆向工程的曲线生成上应用广泛。逆向工程通常是先
10、有实体零部件，通过三维向量床 CMM或以激光扫描仪取得点的资料，每个点包含三个数值，分别代表它的空间坐标（ X， Y， Z）。然后将这些点连接起来构成曲线段。自定义通过点生成样条曲线，操作如下：10.1 生成曲线01单击 “曲线 ”工具栏上的 “通过 XYZ点的曲线 ”按钮 ，或在菜单栏中依次执行 “插入 ”|“曲线 ”|“通过 XYZ点的曲线 ”命令。02在弹出如图 10-15所示的 “曲线文件 ”对话框中，输入自由点空间坐标，同时在图形区域中可以预览生成的样条曲线。10.1 生成曲线03当在最后一行的单元格中双击时，系统会自动增加一行。如果要在一行的上面再插入新的一行，只需单击该行，然后单
11、击 “插入 ”按钮即可。04如果要保存曲线文件，单击 “保存 ”或 “另存为 ”按钮，然后指定文件的名称（扩展名为 .sldcrv），再确认即可保存到制定文件位置。05单击 “确定 ”按钮，即可按输入的坐标位置生成三维样条曲线，如图 10-16所示。除了在 “曲线文件 ”对话框中输入坐标来定义曲线外， SolidWorks还可以将在文本编辑器、 Excel等应用程序中生成的坐标文件（后缀名为 .sldxrv或.txt），然后将其导入到系统，以此生成样条曲线。坐标文件应该为 X、 Y、Z三列清单，并用制表符（ Tab）或空格分隔。10.1 生成曲线10.1.5 通过参考点的曲线SolidWork
12、s还可以指定模型中的点，作为样条曲线通过的点来生成曲线。采用该种方法时，其操作步骤如下所述：01上视基准面作为绘图平面，绘制包含多个点的草图，并关闭草图，如图 10-17所示。10.1 生成曲线02单击 “曲线 ”工具栏上的 “通过参考点的曲线 ”按钮 ，或在菜单栏中依次执行 “插入 ”|“曲线 ”|“通过参考点的曲线 ”命令，在弹出的 “通过参考点的曲线 ”面板中单击 下方区域，然后在图形区域按照要生成曲线的次序来选择通过的模型点，此时模型点在该显示框中显示，同时图形区域中预览出曲线段，如图 10-18所示。10.1 生成曲线03若有必要将曲线封闭，选择 “闭环曲线 ” 复选框，将生成曲线封
13、闭，如图 10-19所示。10.1 生成曲线10.1.6 螺旋线和涡状线螺旋线和涡状线常用作绘制螺纹、弹簧、蚊香和发条等零部件的路径或引导线。用于生成空间的螺旋线或者涡状线的草图有且只有一个圆，该圆的直径将控制螺旋线的直径和涡旋线的起始位置。1生成螺旋线生成螺旋线的操作步骤如下：01在零件文件中新建一副草图，在草图中只绘制一个圆，标注其直径为控制螺旋线的直径，在此标注其直径为 100，如图 10-20所示。10.1 生成曲线02单击 “曲线 ”工具栏上的 “螺旋线 /涡状线 ”按钮 ，或在菜单栏中依次执行 “插入 ”|“曲线 ”|“螺旋线 /涡状线 ”命令，在弹出的 “螺旋线 /涡状线 ”面板
14、中选择 “螺距和圈数 ”定义方式，并保持选择系统默认的恒定螺距参数，输入螺距为 50mm，圈数为 2.25，并输入起始角度为 0，保持默认的顺时针方向，完成螺旋线的创建，如图 10-21所示。10.1 生成曲线SolidWorks2015软件不仅在草图中提供了 “镜像 ”命令用作镜像草图图元，在实体中也有 “镜像 ”命令用作镜像实体特征，甚至装配体中也有 “镜像 ”命令用作镜像零部件。4.1.1 镜像操作步骤在 “特征 ”工具栏中单击 “镜像 ”命令按钮，弹出 “镜像 ”属性面板。在 “镜像 ”属性面板中选择待复制的特征和镜像点后，单击确认即可完成特征的镜像，如图 4-1所示。10.1 生成曲
15、线螺旋线定义的 3种方式介绍如下： “螺距和圈数 ”：指定螺距和圈数。 “高度和圈数 ”：指定螺旋线的总高度和圈数。 “高度和螺距 ”：指定螺旋线的总高度和螺距。02若要生成锥度螺纹，勾选 复选框，并在下方的 “锥形角度 ”文本框 中输入角度值 20，若输入超过范围，系统会出现提示框，若要生成锥度外张的螺旋线，则勾选复选框 ，生成锥度螺旋线，如图 10-22所示。10.1 生成曲线03若要生成可变螺距螺旋线，在参数选项卡中勾选 ，并在下方的 “区域参数 ”文本框中输入螺距 20、圈数 5，螺距 70、圈数 10和螺距 20、圈数 15，生成变螺距螺旋线，如图 10-23所示。 10.1 生成曲线2生成涡状线生成涡状线的操作步骤如下：01在零件文件中新建一副草图，在草图中只绘制一个圆，标注其直径为控制涡状线的直径，在此标注其直径为 100，如图 10-24所示。10.1 生成曲线02单击 “曲线 ”工具栏上的 “螺旋线 /涡状线 ”按钮 ，或在菜单栏中依次执行 “插入 ”|“曲线 ”|“螺旋线 /涡状线 ”命令，在弹出的 “螺旋线 /涡状线 ”面板中选择 “涡状线 ”定义方式，并输入螺距为 50mm，圈数为 10，并输入起始角度为0，保持默认的顺时针方向，完成螺旋线的创建，如图 10-25所示。
