Solidworks曲线曲面设计

在本章中以介绍曲线、曲面的基本功能为主，其中曲线部分主要介绍常用的几种曲线的生成方法。在SolidWorks2006中，可以使用以下方法来生成3D曲线：投影曲线、组合曲线、螺旋线和涡状线、分割线、通过模型点的样条曲线、通过 XYZ 点的曲线等。

曲面是一种可用来生成实体特征的几何体。本章主要介绍在曲面工具栏上常用到的曲面工具，以及对曲面的修改方法，如延伸曲面、剪裁、解除剪裁曲面、圆角曲面、填充曲面、移动/复制缝合曲面等。

在学习曲线造型之前，需要先掌握三维草图绘制的方法，它是生成曲线、曲面造型的基础。

SolidWorks2006中可以直接绘制三维草图，绘制的三维草图可以作为扫描路径、扫描引线、放样路径或放样的中心线等。

所有的2D绘图工具都可以用来生成2D草图，不同的是，有些工具如曲面上的样条曲线只有在3D中可用。

在绘制三维草图时，建立自定义坐标系是不可或缺的，下面先来介绍自定义坐标系的生成方法，然后介绍三位草图的生成步骤。

除了系统默认的坐标系外，SolidWorks2006还允许用户自定义坐标系。此坐标系将同测量、质量特性等工具一起使用。

要建立自定义的坐标系，可以采用下面的操作步骤：

（1）单击“参考几何体”工具栏上的（坐标系）按钮，或选择菜单栏中的“插入”|“参考几何体”|“坐标系”命令，会出现如图5-1所示的“坐标系”PropertyManager设计树。

（2）在“坐标系”PropertyManager设计树中，单击图标右侧的“原点”显示框，然后在零件或装配体中选择一个点或系统默认的原点，实体的名称便会显示在“原点”显示框中。

（3）在X、Y、Z轴的显示框中单击按钮，然后选定以下实体作为所选轴的方向，此时所选的项目将显示在对应的方框中。

在实际操作过程中，可以使用下面实体中的特征作为临时轴：

“顶点”：临时轴与所选的点对齐。

“直边线或草图直线”：临时轴与所选的边线或直线平行。

“曲线边线或草图实体”：临时轴与选择的实体所选位置对齐。

图5-1　“坐标系”设计树

（4）如果要反转轴的方向，单击（反向）按钮即可。

（5）如果在步骤（3）中没有选择轴的方向，则系统会使用默认的方向作为坐标轴的方向。

（6）定义好坐标系后，单击（确定）按钮关闭“坐标系”PropertyManager设计树，此时新定义的坐标系将显示在模型上。

绘制三维草图可按下面的操作步骤进行：

（1）在开始绘制三维草图之前，单击“视图”工具栏上的（标准视图）按钮，在其下拉列表中选择（等轴测）按钮，如图5-2所示。

图5-2　“视图”工具栏

提示：在等轴测视图下X、Y、Z方向均可见，可以方便的生成三维草图。

或者单击绘图区域左下角的按钮，在其上拉列表中选择（等轴测）按钮，如图5-3所示，亦可将视图的X、Y、Z方向可见。

（2）单击“草图绘制”工具栏上的（三维草图）按钮，系统默认地打开一张三维草图。

或者选择一个基准面，然后单击“草图”工具栏中的3D草图命令，或者选择菜单栏中的“插入”|“基准面上的3D草图”命令，在正视于视图中添加一个3D草图。

图5-3　“视图”工具栏

3D草图与2D草图的不同之处在于：

在3D中绘制草图时，可以捕捉主要方向（X、Y或Z），并且绘制过程中通过右键选项可以分别应用约束沿X、沿Y和沿Z，这些是对整体坐标系的约束。

在基准面上绘制草图时，可以捕捉到基准面的水平或垂直方向，并且约束将应用于水平和垂直。这些是对基准面、平面等的约束。

在2D草图中，可绘制一条平行于模型边线的线，并添加几何关系。但是，平行和重合指的是投影边线，而不是实际边线，直线的端点与实际模型边线不重合，也不是其平行线。而在3D草图绘制中，没有这种投影。如果您添加平行关系到红色的3D草图中，则它在3D空间中平行，如图5-4所示。

 

图5-4  2D与3D草绘图中的区别

（3）在绘制三维草图时，系统会以模型中默认的坐标系进行绘制。如果要改变三维草图的坐标系，单击所需的草图绘制工具，按住Ctrl键，然后单击一个基准面或一个用户自定义的坐标系即可。

（4）在使用三维草图绘制工具在基准面上绘图时，系统会提供一个图形化的助手（即空间控标）帮助保持方向。

（5）在空间绘制直线或样条曲线时，空间控标就会显示出来。使用空间控标也可以沿坐标轴的方向进行绘制，如果要更改空间控标的坐标系，按Tab键即可。

（6）再次单击“草图”绘制工具栏上的（三维草图）按钮，即可关闭三维草图，三维草图在特征管理器设计树中以图标的形式来表示，如图5-5所示。

图5-5  3D草图在特征管理器中的显示

三维草图的生成比较抽象，为了清楚的描述其绘制方法步骤，简单介绍如下：

（1）选择菜单栏中的“插入”|“参考几何”|“基准轴”命令，或者单击“参考几何体”工具栏中的（基准轴）按钮，此时会弹出“基准轴”FeatureManager设计树。

（2）在设计树中的选择右视基准面和前视基准面，通过这两个平面的交线建立基准轴，如图5-6所示，点击（确定）按钮，即可生成基准轴。

   

图5-6  建立基准轴

（3）在“参考几何体”工具栏中选择（基准面）按钮，此时会出现“基准面”FeatureManager设计树，在中选择基准轴及右视基准面，定义夹角为30度，如图5-7所示。

 

图5-7  定义基准面

提示：生成的参考平面可以根据自己的需要定义其名称，以便于以后区分。

（4）下面来建立3D草图，选择菜单栏中的“插入”|“3D草图”命令，或者单击“草图”工具栏中的（3D草图）按钮。

（5）选择“基准面1”在其上绘制直线，然后单击“视图”工具栏中的（正视于）按钮，使视图正视，便于绘制3D草图。

（6）沿记号方向拖动直线，使其保持与基准轴平行，或者绘制完直线后，单击鼠标右键，在弹出如图5-8所示的快捷菜单中选择“几何关系”中的“延Y”选项，也可使绘制的直线与基准轴平行。

 

图5-8  生成三维草图

（7）按住Ctrl键在FeatureManager设计树中选择基准面，切换草图平面，再按上述操作步骤绘制草图，即可得到如图5-9所示的三维草图特征。

 

图5-9  生成三维草图

（8）单击“草图”工具栏中的（基准面）按钮，或者选择菜单栏中的“插入” |“基准面上的 3D 草图”命令，在弹出的“草图绘制平面”FeatureManager设计树中设置各参数如图5-10所示。

   

图5-10  “基准面上的 3D 草图”设计树

（8）单击（确定）按钮，即可生成一条通过顶部直线且与基准面1平行的基准面，如图5-11所示，重复上面的步骤可以在新生成的基准面上绘制草图，这里不再赘述。

 

图5-11  生成草图平面