第9章 曲线与曲面设计曲面是可以用来生成实体特征的几何体。SolidWorks提供了丰富的曲线和曲面设计命令，并对现有的曲面进行编辑。通过曲线曲面特征和曲面编辑命令的灵活应用，能够完成汽车、飞机、轮船等复杂曲面产品的设计。 ? 了解各种曲线和曲面特征的作用。? 掌握各种曲线和曲面特征的创建方法。? 理解曲面的创建步骤。9.1 曲线曲线通常作为扫描路径，用在放样或扫描的引导线、放样的中心线或线路系统建立实体特征或曲面特征。SolidWorks的曲线包括分割线、投影曲线、组合曲线、通过XYZ点的曲线、通过参考点的曲线和螺旋线/涡状线等。下面介绍“曲面”常用工具栏和工具栏的显示。(1)默认情况下，SolidWorks 2016界面不显示“曲面”选项卡，用户可以在功能区选项卡上单击鼠标右键，选择“曲面”命令，如图9-1所示。这样“曲面”选项卡即可显示在功能区，如图9-2所示。 图9-1 右键菜单 图9-2 “曲面”选项卡(2)默认情况下，SolidWorks 2016界面也不显示“曲线”和“曲面”工具栏，用户可以在功能区空白处单击鼠标右键，选择“曲线”或“曲面”命令，如图9-3所示。这样“曲线”或“曲面”工具栏即可显示在界面中，如图9-4所示。 图9-3 选择“曲面”命令 图9-4 “曲面”工具栏9.1.1 分割线分割线是将草图投影到模型面上所生成的曲线。它可以将所选的面分割为多个分离的面，从而可以单独选取每一个面。它有3种分割类型：投影、轮廓和交叉点。1.投影将草图投影到曲面上，并将所选的面分割。调用“分割线”命令，有以下3种方式：? 单击“曲面”常用工具栏中曲线面板的 (分割线)按钮。? 单击“插入”→“曲线”→ (分割线)命令。? 单击曲线工具栏上的 (分割线)按钮。其他曲线和曲面特征的调用方式和分割线特征命令类似，后续将不再赘述。分割线特征的操作步骤如下： 单击曲线工具栏上的 (分割线)按钮，将FeatureManager切换到“分割线”属性管理器。 设置分割类型为“投影”，选择要投影的草图为椭圆、要分割的面为圆柱面，如图9-5所示。 单击 (确定)按钮，投影分割线如图9-6所示。 图9-5 “分割线”属性管理器 图9-6 投影分割线2.轮廓轮廓分割线也叫作轮廓较大分割线，就是在某一方向上看到的实体较大的外围轮廓线。曲面外形分模时常用此方法。分割线特征的操作步骤如下： 单击曲线工具栏上的 (分割线)按钮，将FeatureManager切换到“分割线”属性管理器。 设置分割类型为“轮廓”、拔模方向为“前视基准面”、要分割的面为圆柱面，如图9-7所示。 单击 (确定)按钮，轮廓分割线如图9-8所示。 图9-7 “分割线”属性管理器 图9-8 轮廓分割线3.交叉点以交叉实体、曲面、面、基准面或曲面样条曲线来分割所选面。分割线特征的操作步骤如下： 单击曲线工具栏上的 (分割线)按钮，将FeatureManager切换到“分割线”属性管理器。 设置分割类型为“交叉点”、分割实体/面/基准面为曲面、要分割的面为圆柱面，如图9-9所示。 单击 (确定)按钮，将曲面隐藏后，交叉点分割线如图9-10所示。 图9-9 “分割线”属性管理器 图9-10 交叉点分割线部分选项含义如下：? 分割所有：分割穿越曲面上的所有可能区域。? 自然：分割遵循曲面的形状。? 线性：分割遵循线性方向。9.1.2 投影曲线从草图投影到模型面或草图基准面上，从而生成曲线。1.面上草图将在基准面中绘制的草图曲线投影到实体的某个面上，从而生成一条曲线。投影曲线特征的操作步骤如下： 单击曲线工具栏上的 (投影曲线)按钮，将FeatureManager切换到“投影曲线”属性管理器。 设置投影类型为“面上草图”、要投影的草图为椭圆、投影面为圆柱面，如图9-11所示。 单击 (确定)按钮，投影曲线如图9-12所示。 图9-11 “投影曲线”属性管理器 图9-12 投影曲线2.草图上草图在相交的两个基准面上分别绘制草图，两个草图各自沿垂直方向投影在空间中相交生成一条曲线。投影曲线特征的操作步骤如下： 单击曲线工具栏上的 (投影曲线)按钮，将FeatureManager切换到“投影曲线”属性管理器。 设置投影类型为“草图上草图”、要投影的草图为“草图4”和“草图5”，如图9-13所示。 单击 (确定)按钮，投影曲线如图9-14所示。 图9-13 “投影曲线”属性管理器 图9-14 投影曲线9.1.3 组合曲线将多条曲线、草图实体或模型边线组合成一条新的单一的曲线，组合曲线可以作为生成放样或扫描的引导曲线。组合曲线特征的操作步骤如下： 单击曲线工具栏上的 (组合曲线)按钮，将FeatureManager切换到“组合曲线”属性管理器。 设置投影类型为“草图上草图”，要连接的实体选择“草图1”“草图2”“草图3”和“草图4”，如图9-15所示。 单击 (确定)按钮，组合曲线如图9-16所示。 图9-15 “组合曲线”属性管理器 图9-16 组合曲线组合曲线的各条线必须互相连接。9.1.4 通过XYZ点的曲线通过输入一系列空间点的X、Y和Z值或利用存在的“.txt”或“.sldcrv”数据文件定义的点，生成通过这些点的样条曲线。通过XYZ点的曲线特征的操作步骤如下： 单击曲线工具栏上的 (通过XYZ点的曲线)按钮，将FeatureManager切换到“曲线文件”对话框，如图9-17所示。 单击 (浏览)按钮，弹出打开对话框，选择“XYZ.txt”文档，单击 (打开)按钮，得到的“曲线文件”对话框如图9-18所示。 单击 按钮，绘制的曲线如图9-19所示。 图9-17 “曲线文件”对话框 图9-18 “曲线文件”对话框1 图9-19 绘制的曲线单击 (另存为)按钮，可以将数据文件保存为“下载资源\第9章\XYZ.sldcrv”文件。9.1.5 通过参考点的曲线添加通过定义的点或已存在的点作为参考点而生成的样条曲线。通过参考点的曲线特征的操作步骤如下： 单击曲线工具栏上的 (通过参考点的曲线)按钮，将FeatureManager切换到“通过参考点的曲线”属性管理器。 在通过点列表框中依次选择“参考点”，选中“闭环曲线”复选框，如图9-20所示。 单击 (确定)按钮，得到通过参考点的曲线，如图9-21所示。 图9-20 “通过参考点的曲线”属性管理器 图9-21 曲线9.1.6 螺旋线/涡状线螺旋线/涡状线既可以作为扫描特征的一个路径或引导曲线，也可以作为放样特征的引导曲线。1.螺旋线螺旋线特征的操作步骤如下： 在前视基准面上绘制一个圆，如图9-22所示。 单击曲线工具栏上的 (螺旋线/涡状线)按钮，选择在步骤1中绘制的圆。将FeatureManager切换到“螺旋线/涡状线”属性管理器。 定义方式设置为“螺距和圈数”，恒定螺距，设置“螺距”为20mm、圈数为3、起始角度为180度，选中“顺时针”单选按钮，如图9-23所示。 单击 (确定)按钮，得到的螺旋线如图9-24所示。 图9-22 圆 图9-23 螺距和圈数 图9-24 螺旋线部分选项含义如下：? 高度和圈数：指定螺旋线的高度和圈数。? 高度和螺距：指定螺旋线的高度和螺距。? 可变螺距：指定螺旋线每个变化的螺距和圈数。? 锥形螺纹线：指定锥形螺纹线的锥度角度，是否外张。2.涡状线涡状线特征的操作步骤如下： 在前视基准面上绘制一个圆，如图9-25所示。 单击曲线工具栏上的 (螺旋线/涡状线)按钮，选择在步骤1中绘制的圆。将FeatureManager切换到“螺旋线/涡状线”属性管理器。 设置定义方式为“涡状线”，恒定螺距，并设置“螺距”为20mm、圈数为3、“起始角度”为180度，选中“顺时针”单选按钮，如图9-26所示。 单击 (确定)按钮，得到的涡状线如图9-27所示。 图9-26 设置“涡状线”参数 图9-27 涡状线9.2 曲面特征曲面特征一般通过草图生成曲面实体，用于构造复杂的3D模型。创建曲面特征的方法和创建实体特征的方法有些基本相同，如拉伸、旋转、扫描、放样等。9.2.1 拉伸曲面由草图沿指定方向拉伸形成有边界的平面区域。拉伸曲面特征的操作步骤如下： 在前视基准面上绘制一段圆弧，如图9-28所示。 单击曲面工具栏上的 (拉伸曲面)按钮，系统自动选择在步骤1中绘制的圆弧。将FeatureManager切换到“曲面-拉伸”属性管理器。 在“从”下拉列表中选择“草图基准面”，设置方向1为“给定深度”、50mm，如图9-29所示。 单击 (确定)按钮，得到的拉伸曲面如图9-30所示。 图9-28 圆弧 图9-29 “曲面-拉伸”属性管理器 图9-30 拉伸曲面(1)对于平面草图，默认的拉伸方向垂直于草图基准面。(2)对于3D草图，用户需要指明拉伸的方向。9.2.2 旋转曲面旋转曲面是将一条轮廓线绕指定的一条轴线旋转一定角度形成的曲面。旋转曲面特征的操作步骤如下： 在前视基准面上绘制一段轮廓线，如图9-31所示。 单击曲面工具栏上的 (旋转曲面)按钮，系统自动选择在步骤1中绘制的轮廓线。将FeatureManager切换到“曲面-旋转”属性管理器。 将“旋转轴”设为“直线”，设置“方向1”为“给定深度”、360度，如图9-32所示。 单击 (确定)按钮，得到的旋转曲面如图9-33所示。轮廓线不能与旋转轴线交叉。 图9-32 “曲面-旋转”属性管理器 图9-33 旋转曲面9.2.3 扫描曲面扫描曲面是一个扫描轮廓沿着一条路径生成的曲面。扫描曲面特征的操作步骤如下： 在前视基准面上绘制一条路径，如图9-34所示；在上视基准面上绘制一条轮廓；添加几何关系，选择轮廓与路径的重合点和路径，添加 (穿透)按钮，如图9-35所示，退出草图。 图9-34 绘制一条路径 图9-35 穿透 单击曲面工具栏上的 (扫描曲面)按钮，将FeatureManager切换到“曲面-扫描”属性管理器。 选择步骤1中绘制的轮廓和路径，如图9-36所示。 单击 (确定)按钮，得到的扫描曲面如图9-37所示。 图9-36 选择轮廓和路径 图9-37 扫描曲面(1)轮廓可以是闭环或开环的，而实体扫描必须是闭环的。(2)路径也可以为开环或闭环。(3)路径可以是一个草图、一条曲线或一组草图曲线。(4)路径的起点必须位于轮廓的基准面上。(5)截面、路径或所形成的实体不能出现自相交叉的情况。在有引导线的扫描中，引导线控制扫描曲面的截面形状和尺寸。用户可参考实体扫描，这里不再赘述。9.2.4 放样曲面放样曲面是指通过两个或多个轮廓之间过渡生成的曲面，又叫蒙皮曲面。1.简单放样放样曲面特征的操作步骤如下： 绘制3个放样轮廓，如图9-38所示。 单击曲面工具栏上的 (放样曲面)按钮，将FeatureManager切换到“曲面-放样”属性管理器。 在轮廓列表框中按顺序选择在步骤1中绘制的轮廓线，如图9-39所示。 图9-38 绘制3个放样轮廓 图9-39 选择轮廓线 单击 (确定)按钮，得到的放样曲面如图9-40所示。 图9-40 放样曲面2.引导线放样使用引导线控制两条或两条以上的轮廓线生成放样曲面。放样曲面特征的操作步骤如下： 绘制3个放样轮廓，如图9-41所示。 使用3D草图绘制一个引导线，如图9-42所示。 单击曲面工具栏上的 (放样曲面)按钮，将FeatureManager切换到“曲面-放样”属性管理器。 图9-41 绘制3个放样轮廓 图9-42 绘制一个引导线 在轮廓列表框中按顺序选择绘制的轮廓线，在引导线列表框中选择绘制的引导线，如图9-43所示。 单击 (确定)按钮，得到的放样曲面如图9-44所示。 图9-43 选择引导线 图9-44 放样曲面3.中心线放样中心线引导放样形状，或者可以由中心线和引导线引导放样曲面。放样曲面特征的操作步骤如下： 绘制3个放样轮廓，如图9-45所示。 使用3D草图绘制一个引导线和一个中心线，如图9-46所示。 单击曲面工具栏上的 (放样曲面)按钮，将FeatureManager切换到“曲面-放样”属性管理器。 图9-45 绘制3个放样轮廓 图9-46 引导线、中心线 在轮廓列表框中按顺序选择绘制的轮廓线，在引导线列表框中选择绘制的引导线，在中心线参数列表框中选择绘制的中心线，如图9-47所示。 单击 (确定)按钮，得到放样曲面，如图9-48所示。 图9-47 中心线 图9-48 放样曲面其他选项的含义用户可参考实体放样，这里不再赘述。9.2.5 边界曲面以双向在轮廓之间生成边界曲面。边界曲面特征的操作步骤如下： 使用3D草图绘制边界轮廓，如图9-49所示。 单击曲面工具栏上的 (边界曲面)按钮，将FeatureManager切换到“边界-曲面”属性管理器。 在“方向1”列表框中选择两个边界轮廓线，如图9-50所示；在“方向2”列表框中选择另外两个边界轮廓线，如图9-51所示。 图9-49 边界轮廓 图9-50 选择两个边界轮廓线 单击 (确定)按钮，得到的边界曲面如图9-52所示。 图9-51 “边界-曲面”属性管理器 图9-52 边界曲面9.2.6 平面区域通过草图或零件上的封闭边线生成平面区域等。 绘制一个封闭的草图，如图9-53所示。 单击曲面工具栏上的 (平面区域)按钮，将FeatureManager切换到“平面”属性管理器。 在边界实体列表框中选择草图，如图9-54所示。 单击 (确定)按钮，得到平面区域，如图9-55所示。 图9-53 草图 图9-54 “平面”属性管理器 图9-55 平面区域9.3 实例操作本章对曲线和曲面特征进行了详细介绍，下面通过实例介绍进一步熟悉SolidWorks中曲线和曲面的设计过程。9.3.1 实例1——放样曲面 单击“标准”工具栏中的 (新建)按钮，系统弹出“新建SolidWorks文件”对话框，选择 (零件)。单击 按钮，进入零件设计环境。 在前视基准面上绘制一个圆，如图9-56所示。 单击曲线工具栏上的 (螺旋线/涡状线)按钮，选择步骤1中绘制的圆。将FeatureManager切换到“螺旋线/涡状线”属性管理器。 定义方式设置为“螺距和圈数”，恒定螺距，并设置螺距为30、圈数为3、起始角度为180度，选中“顺时针”单选按钮，选中“锥形螺纹线”复选框，设置锥形角度为25度，如图9-57所示。 图9-56 圆 图9-57 锥形螺纹线选项 单击 (确定)按钮，得到的锥形螺旋线如图9-58所示。 在上视基准面上绘制正五边形，作为一个轮廓，如图9-59所示。 添加几何关系，选择五边形的中心与路径，添加 (穿透)按钮，如图9-60所示，退出草图。 图9-58 锥形螺旋线 图9-59 正五边形 图9-60 添加几何关系 继续在上视基准面上绘制一个正四边形，作为另一个轮廓，如图9-61所示。 添加几何关系，选择四边形的中心与路径，添加 (穿透)按钮，如图9-62所示，退出草图。 图9-61 正四边形 图9-62 添加几何关系 单击曲面工具栏上的 (放样曲面)按钮，将FeatureManager切换到“曲面-放样”属性管理器。 在轮廓列表框中按顺序选择绘制的轮廓线，如图9-63和图9-64所示。 图9-63 选择绘制的正五边形 图9-64 选择绘制的正四边形在图形区域选择轮廓时，要注意所选的位置要对应。打开中心线参数选项组，设置中心线为“螺旋线/涡状线1”，如图9-65所示。 单击 (确定)按钮，得到放样曲面，如图9-66所示。 单击标准工具栏的 (保存)按钮，弹出“另存为”对话框，选择保存路径为“下载资源\第9章”，输入文件名“实例1”，单击 按钮。 图9-65 “曲面-放样”属性管理器 图9-66 放样曲面9.3.2 实例2——灯泡 单击“标准”工具栏中的 (新建)按钮，系统弹出“新建SolidWorks文件”对话框，选择 (零件)。单击 按钮，进入零件设计环境。 在前视基准面上绘制草图，如图9-67所示。 单击特征工具栏上的 (旋转凸台/基体)按钮，将FeatureManager切换到“旋转”属性管理器。 设置旋转轴为“中心线”、旋转类型为“给定深度”，默认角度为360度，如图9-68所示。 图9-67 绘制草图 图9-68 “旋转”属性管理器 单击 (确定)按钮，得到旋转实体，如图9-69所示。 选择旋转实体底面，在快捷菜单中选择 (草图绘制)，如图9-70所示。 图9-69 旋转实体 图9-70 选择草图平面 按空格键，单击 (正视于)按钮，使得绘图平面平行于屏幕，绘制草图，如图9-71所示，退出草图。 单击草图常用工具栏上的 (3D草图)按钮，绘制草图，作为路径，如图9-72所示，退出草图。 图9-71 绘制草图 图9-72 绘制路径 选择旋转实体底面，在快捷菜单中选择 (草图绘制)，如图9-73所示。 按空格键，单击 (正视于)按钮，使得绘图平面平行于屏幕，绘制草图圆，使得圆心与路径重合，如图9-74所示，退出草图。 图9-73 选择草图平面 图9-74 绘制草图圆 单击曲面工具栏上的 (扫