CATIA V5-6R2016曲面设计教程_工业技术

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前言

CATIA是法国达索（Dassault）系统公司的大型高端CAD/CAE/CAM一体化应用软件，在世界CAD/CAE/CAM领域中处于优势地位。2012年，Da

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本书导读

为了能更好地学习本书的知识，请您仔细阅读下面的内容。读者对象本书可作为工程技术人员的CATIAV 5-6R2016自学入门与提高指南，也可作为大中专院校的学

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第1章曲面设计概要

本章提要随着时代的进步，人们的生活水平和生活质量都在不断地提高，追求完美日益成为时尚。对消费产品来说，人们在要求其具有完备的功能外，越来越追求外形的美观。因此

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1.1 曲面设计的发展概况

曲面造型（Surface Modeling）是随着计算机技术和数学方法的不断发展而逐步产生和完善起来的。它是计算机辅助几何设计（Computer Aided G

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1.2 曲面造型的数学概念

曲面造型技术随着数学相关研究领域的不断深入而得到长足的进步，多种曲线、曲面被广泛应用。我们在此主要介绍其中最基本的一些曲线、曲面的理论及构造方法，使读者在原理和

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1.贝塞尔（Bezier）曲线与曲面

Bezier曲线与曲面是法国雷诺公司的Bezier在1962年提出的一种构造曲线曲面的方法，是三次曲线的形成原理。这是由4个位置矢量Q0、Q1、Q2和Q3定义的

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2.B样条曲线与曲面

B样条曲线继承了Bezier曲线的优点，仍采用特征多边形及权函数定义曲线，所不同的是权函数不采用伯恩斯坦基函数，而采用B样条基函数。 B样条曲线与特征多边形十分

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3.非均匀有理B样条（NURBS）曲线与曲面

NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的缩写，是非均匀有理B样条的意思。具体解释如下。 ●Non-Uniform（非统一）：指

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4.NURBS曲面的特性及曲面连续性定义

（1）NURBS曲面的特性。NURBS用数学方法来描述形体，采用解析几何图形，曲线或曲面上任何一点都有其对应的坐标（x，y，z），所以具有高度的精确性。NURB

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1.3 曲面造型方法

曲面造型的方法有多种，下面介绍最常见的几种方法。(https://www.daowen.com)

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1.拉伸面

将一条截面曲线沿一定的方向滑动所形成的曲面称为拉伸面，如图1.3.1b所示。(https://www.daowen.com)

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2.直纹面

将两条形状相似且具有相同次数和相同节点矢量的曲线上的对应点用直线段相连，便构成直纹面，如图1.3.2b所示。圆柱面和圆锥面其实都是直纹面。图1.3.1 拉伸

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3.旋转面

将一条截面曲线沿着某一旋转轴旋转一定的角度，就形成了一个旋转面，如图1.3.3b所示。 (https://www.daowen.com) 图1.3.3 旋转面

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4.扫描面

将截面曲线沿着轨迹曲线扫描而形成的曲面称为扫描面，如图1.3.4b所示。截面曲线和轨迹曲线可以有多条，截面曲线形状可以不同，可以封闭也可以不封闭，生成扫描时，

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5.混合面

混合面是以一系列曲线为骨架进行形状控制，且通过这些曲线自然过渡生成的曲面，如图1.3.5b所示。图1.3.4 扫描面(https://www.daowen

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6.网格曲面

网格曲面是在两组相互交叉、形成一张网格骨架的截面曲线上生成的曲面。网格曲面生成的思想是首先构造出曲面的特征网格线（U线和V线），比如，用曲面的边界线和曲面的截面

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7.偏距曲面

偏距曲面就是把曲面特征沿某方向偏移一定的距离来创建的曲面，如图1.3.7b所示。机械加工或钣金零件在装配时为了得到光滑的外表面，往往需要确定一个曲面的偏距曲面。

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1.4 光滑曲面造型技巧

一个美观的产品外形往往是光滑而圆顺的。光滑的曲面，从外表看流线顺畅，不会引起视觉上的凸凹感，从理论上看是指具有二阶几何连续、不存在奇点与多余拐点、曲率变化较小以

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1.区域划分，先局部再整体

一个产品的外形，往往用一张曲面去描述是不切实际和不可行的，这时就要根据应用软件曲面造型方法，结合产品的外形特点，将其划分为多个区域来构造几张曲面，然后再将它们合

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2.创建光滑的控制曲线是关键

控制曲线的光滑程度往往决定着曲面的品质。要创建一条高质量的控制曲线，主要应从以下几点着手：①要达到精度的要求；②曲率主方向要尽可能一致；③曲线曲率要大于将进行圆

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3.光滑连接曲面片

曲面片的光滑连接，应具备以下两个条件：①要保证各连接面片间具有公共边；②要保证各曲面片的控制线连接光滑。其中第二条是保证曲面片连接光滑的必要条件，可通过修改控制

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4.还原曲面，再塑轮廓

一个产品的曲面轮廓往往是已经修剪过的，如果我们直接利用这些轮廓线来构造曲面，常常难以保证曲面的光滑性。所以造型时要充分考察零件的几何特点，利用延伸和投影等方法将

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5.注重实际，从模具的角度考察曲面质量

再漂亮的曲面造型，如果不注重实际的生产制造，也毫无用处。产品三维造型的最终目的是制造模具。产品零件大多由模具生产出来，因此，在三维造型时，要从模具的角度去考虑，

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6.随时检查，及时修改

在进行曲面造型时，要随时检查所建曲面的状况，注意检查曲面是否光滑、有无扭曲和曲率变化等情况，以便及时修改。检查曲面光滑的方法主要有以下两种：第一，对构造的曲面

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1.5 CATIA曲面模块简介

当今，在CAD/CAM系统的曲面造型领域中，有一些功能强大的软件系统，如法国达索公司的CATIA、美国SDRC公司的I-DEASMasterSeries、德国S

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1.创成式曲面设计（Generic Shape Design）

简称GSD，非常完整的参数化曲线和曲面创建工具，除了可以完成所有曲线操作以外（可以完成拉伸、旋转、偏移、扫掠、填充、桥接和放样等曲面的创建，包含曲面的修剪、分割

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2.自由曲面设计（Free Style Surface）

简称FSS，除了包括GSD中的所有功能外，还可完成曲面控制点（可实现多曲面到整个产品外形同步调整控制点、变形），自由约束边界，移除参数，达到汽车A面标准的曲面桥

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3.自由风格草图绘制（Free Style Sketch Tracer）

可以导入现有的设计手绘草图或图片，根据产品的三视图或照片描出基本外形曲线。(https://www.daowen.com)

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4.数字曲面编辑器（Digitized Shape Editor）

根据输入的点云数据，进行采样、编辑、裁剪，以达到最接近产品外形的要求，可生成高质量的小三角片体，应用于逆向工程中。(https://www.daowen.com

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《CATIA V5-6R2016曲面设计教程》简介

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