CATIA 曲面练习

CATIA曲面设计实例教程

CATIA曲面设计实例教程之洗涤用品瓶身外形设计 作者：无维网WUSHENMARS 本文节选自图书《CATIA V5R19造型设计》，相关视频演示请查阅本书。 【简单分析】 参考一张ID平面图进行外形设计，除了需要根据外形线条塑造最大外形轮廓，还要根据图片光线阴影分析模型细节并在塑造时体现出来。由于只有一张视图，因此其他视角的模型细节需要操作者结合实际情况综合考虑。在设计这款洗涤用品的瓶身外形时需要先根据图片设计局部细节，然后合并连接这些细节，最后完善设计。 【建模过程】 1. 导入ID平面图 (1) 如图9.43所示，在菜单栏中选择“开始”→“外形”→Sketch Tracer命令，从而打开“影像草图”模块。 (2) 在导入ID平面设计图之前必须更改显示模式，否则输入的图档无法显示。在“视图方式”工具栏中选择“自定义视图参数”工具，在“视图模式自定义”对话框中选择“材质(Materiale)”选项。单击“确定”按钮，完成设置。 (3) 在导入平面图之前还需要选择“正视图” 或者使用“视图选择” 选择正视图方向。 (4) 如图9.44所示，在工具栏中选择“创建溶入草图(Create an Immersive sketch)” ， (5) 如图9.45所示，通过鼠标拖曳箭头标志移动虚线框的位置和范围。

(6) 如图9.46所示，双击高度值并修改。数值修改完毕后单击“确定”按钮，完成草图参数的设置。 2. 设计瓶口细节 (1) 在“结构树”中先单击Product1，然后在菜单栏中选择“开始”→“外形”→Imagine & Shape，从而打开“图像和外形”模块。 (2) 如图9.47所示，首先在模型区选择一个基准平面，然后在“封闭原始曲

CATIA创成式外形设计

第三章创成式外形风格造型设计（GSD） CATIA V5的创成式外形风格造型设计模块包括（GSD）线框和曲面造型功能的组合，它为用户提供了一系列功能强大、使用方便的工具集以建立和修改复杂外形设计所需的各种曲面。 创成式外形风格造型设计采用基于特征的设计方法和全相关技术，在设计过程中能有效地捕捉设计者的设计意图，因此，极大地提高设计质量与效率，为后续设计更改提供强有力的技术支持。 3.1 相关的图像菜单 CATIA V5的创成式外形风格造型设计模块由如下图标菜单组成：线框（Wireframe）、曲面（Surfaces）、几何操作图像菜单（Operations）、分析图像菜单（Analysis）、约束图像菜单（Constraints）、规则图像菜单（Law）、工具图像菜单（Tools）和复制图像菜单（Replication）。 3.1.1 线框（Wireframe） 线框造型是构造曲面的基础，其功能的好坏直接影响曲面造型的能力。CATIA V5为用户提供了丰富的线框造型功能。 Point 创建点 Point & Planes Repetition创建多点/平面 Extremum创建极值元素 Polar Extremum创建极坐标极值元素 Line 创建直线 Polyline创建折线 Plane创建平面 Planes between在两平面之间创建多个平面 Circle创建圆 Conic创建圆锥线 Spiral创建平面螺旋线 Spline创建样条线 Helix创建螺旋线 Spine创建脊骨曲线 Corner创建拐角 Connect curve创建桥接线 Parallel curve创建平行线 Projection创建投影线 Combine创建组合投影线 Reflect lines创建反射线

CATIA V5复合材料设计

CATIA V5复合材料设计 浦一飞李金超 引言 随着航空工业的发展，复合材料的应用显得越来越重要。复合材料的设计与传统金属结构设计不同，需要考虑诸多的因素，如：多种的材料组合、材料的各向异性、材料的铺层顺序、产品的可制造性等。CATIA V5 为复合材料设计提供了一整套完整而专业的解决方案，包括复合材料本体的设计、DMU/CAE分析、可制造性分析等等。本文以蜂窝夹层复合材料为例，介绍了CATIA V5 对复合材料从设计、分析到制造的全过程。 一、蜂窝夹层复合材料简介 蜂窝夹层结构主要由两层面板(蒙皮)中间夹以蜂窝芯材(夹芯)用胶粘剂胶接构成，具有比强度和比刚度高，抗疲劳性能好和耐腐蚀等优点，同时还具有许多特殊功能，如：减震、消音、吸音、吸收和透射电磁波、隔热以及导流和变流等功能。 因此随着航空工业的发展，蜂窝夹层结构在飞机结构上广泛应用，如：前缘、后缘翼面，襟翼，扰流片，升降舵，方向舵，整流罩，地板，隔板等均为蜂窝夹层结构。 蜂窝夹层结构件的构成包括：（图1） 图1 蜂窝夹层复合材料 a) 面板； b) 边缘闭合件； c) 蜂窝夹芯。 航空蜂窝夹层结构多采用铝合金板或复合材料板材作面板，用铝、芳纶纸或玻璃布蜂窝作夹芯材料，用热固性胶粘剂通过加热加压的方法将二者粘接成为整体。蜂窝夹层结构件可 按不同的情况分为： 1) 按面板材料：分为复合材料面板和金属面板；（本文针对复合材料面板）

2) 按夹芯类型：分为蜂窝夹层结构、泡沫塑料夹层结构和蜂窝/泡沫塑料混杂夹层结构； 3) 按蜂窝材料：分为金属蜂窝夹层结构和非金属蜂窝夹层结构。 二、CATIA V5 复合材料设计 我们将复合材料的设计划分为：初步设计阶段、详细设计阶段、加工详细设计阶段、加工输出阶段等四个阶段（图2）。 CATIA V5 Composite design(CPD) 复合材料设计以流程为中心，能满足以上各个阶段的用户使用需求，为用户提供完整端到端的复合材料解决方案。 2.1 复合材料初步设计阶段 蜂窝夹层零件复合材料零件是由支撑面，蜂窝和外表面构成（见图1）；支撑面、外表面分别为铺层复合材料铺层，蜂窝为实体。因此，在进行复合材料设计前，我们必须在CATIA 曲面设计（GSD）和零件设计（PDG）中，准备相关的曲面、相关轮廓线和蜂窝实体，然后再进入到Composite Design中进行复合材料设计。 在初步设计阶段，CATIA 复合材料设计（CPD）为用户提供以下功能： 1. 建立复合材料库，根据用户的需求，定义复合材料属性，基本参数包括所属材料库、纤维铺设角度、复合材料有限元属性等。 2. 选择定义好的复合材料库、复合材料属性（如纤维方向的命名和排序），并且设置CATIA复合材料环境参数。 3. 根据已经有的支撑面及轮廓定义Zones Group.1（区域组1）；在Zones Group.1 内定义区域和过渡区，并且根据设计要求定义层压板相关属性。

(整理)Catia--曲面设计.

第一章曲面设计概要 1、曲面造型的数学概念： （1）、贝塞尔（Bezier）曲线与曲面： 法国雷诺的Bezier在1962年提出的，是三次曲线的形成原理。这是由四个位置矢量Q0、Q1、Q2、Q3定义的曲线。通常将Q0，Q1，…，Qn组成的多边形折线称为Bezier控制多边形，多边形的第一条折线与最后一条折线代表曲线起点和终点的切线方向，其他折线用于定义曲线的阶次与形状。 （2）、B样条曲线与曲面： 与Bezier曲线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。 （3）、非均匀有利B样条（NURBS）曲线与曲面： NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的缩写。 Non-Uniform（非统一）指一个控制顶点的影响力的范围能够改变。 当创建一个不规则曲面的时候，这一点非常有用。同样，统一的曲 线和曲面在透视投影下也不是无变化的，对于交互的3D建模来说， 这是一个严重的缺陷。 Rational（有理）指每个NURBS物体都可以用数学表达式来定义。 B-Spline（B样条）指用路线来构建一条曲线，在一个或更多的点之间以内差值替换。 （4）NURBS曲面的特性及曲面连续性定义： 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），据有高度 的精确性。 曲面G1与G2连续性定义：Gn表示两个几何对象间的实际连续程度。 ●G0：两个对象相连或两个对象的位置是连续的。 ●G1：两个对象光滑连接，一阶微分连续，或者是相切连续的。 ●G2：两个对象光滑连接，二阶微分连续，或者两个对象的曲率 是连续的。 ●G3：两个对象光滑连接，三阶微分连续。 ●Gn的连续性是独立于表示（参数化）的。 2、检查曲面光滑的方法： ①、对构造的曲面进行渲染处理，可通过透视、透明度和多重光源等处理手段产生高清晰度的、逼真的彩色图像，再根据处理后的图像光亮度的分布规律来判断出曲面的光滑度。图像明暗度变化比较均匀，则曲面光滑性好。 ②、对曲面进行高斯曲率分析，进而显示高斯曲率的彩色光栅图像，可直观的了解曲面的光滑性情况。 3、CATIA曲面模块简介： ?创成式曲面设计（Generic Shape Design），简称GSD。 ?自由曲面设计（Free Style Surface），简称FSS。

CATIA 汽车曲面综合设计实例

第三節汽車曲面綜合範例 操作程序： 一、開啟圖檔 二、複製點群資料 三、自由曲面配接 四、產生接近曲面 五、自由混成曲面 六、鏡射自由混成曲面 七、更改自由曲面顏色 八、環境映射及反射線

一、開啟圖檔 1. 選擇自由曲面模組 於作業系統點選（CATIA）圖示，進入Product1後，系統將會顯示各模組的選項圖示，接著選取Free Style模組，如下圖所示。 2. 開啟圖檔 在工具箱中點選（開啟舊檔）圖示，系統將顯示如下圖所示之視窗，使用者可選取如圖所示的兩個檔案，開啟圖檔。 标准分享网 https://www.wendangku.net/doc/1a9778890.html, 免费下载

3. 顯示圖檔 完成選取後，接著在視窗中按下開啟舊檔按鈕，系統將會顯示圖檔圖形，如下圖所示。 二、複製點群資料 1. 複製點群資料

以滑鼠左鍵點選一下點群後，系統會以橘紅色顯示，如下圖所示，接著按鍵盤Ctrl＋C鍵複製點群。 點選此點群 2. 貼上點群資料 以滑鼠左鍵在汽車圖檔視窗上點一下，接著按鍵盤Ctrl＋V鍵貼上複製的點群在汽車圖檔裡，完成後系統將會顯示點群，如下圖所示。 三、自由曲面配接 1. 切換上視圖 在工具箱中點選（頂視圖）圖示，將視景方向切換成頂視圖，如下圖所示。 标准分享网 https://www.wendangku.net/doc/1a9778890.html, 免费下载

2. 點選xy 平面 在模型樹中以滑鼠左鍵選取xy 平面，如下圖所示，以便下一步驟進行繪製曲面。 3. 繪製自由曲面 在工具箱中點選 （兩點平面）圖示，接著以滑鼠左鍵指定兩點決定此自由曲 面，如下圖所示。 第一點 第二點 4. 選取自由曲面邊界 a. 在工具箱中連續點選 （自由曲面配接）圖示兩次，系統將會顯示如下圖左

最经典CATIA曲线曲面设计基本理论

CATIA曲线曲面设计基本理论 一、概述 曲面造型(Surface Modeling)是计算机辅助几何设计(Computer Aided Geometric Design,CAGD)和计算机图形学的一项重要内容，主要研究在计算机图象系统的环境下对曲面的表示、设计、显示和分析。它起源于汽车、飞机、船舶、叶轮等的外形放样工艺，由Coons、Bezier等大师于二十世纪六十年代奠定其理论基础。经过三十多年的发展，曲面造型现在已形成了以有理B样条曲面(Rational B-spline Surface)参数化特征设计和隐式代数曲面(Implicit Algebraic Surface)表示这两类方法为主体，以插值(Interpolation)、逼近(Approximation)这二种手段为骨架的几何理论体系。 1．发展历程 形状信息的核心问题是计算机表示，既要适合计算机处理，且有效地满足形状表示与设计要求，又便于信息传递和数据交换的数学方法。象飞机、汽车、轮船等具有复杂外形产品的表面是工程中必须解决的问题。曲面造型的目的就在如此。 1963年美国波音（Boeing）飞机公司的佛格森（Ferguson）最早引入参数三次曲线（三次Hermite 插值曲线），将曲线曲面表示成参数矢量函数形式，构造了组合曲线和由四角点的位置矢量、两个方向的切矢定义的佛格森双三次曲面片，从此曲线曲面的参数化形式成为形状数学描述的标准形式。

仅用端点的位置和切矢控制曲线形状是不够的，中间的形状不易控制，且切矢控制形状不直接。 1964年，美国麻省理工学院（MIT ）的孔斯（Coons ）用四条边界曲线围成的封闭曲线来定义一张曲面，Ferguson 曲线曲面只是Coons 曲线曲面的特例。而孔斯曲面的特点是插值，即构造出来的曲面满足给定的边界条件，例如经过给定边界，具有给定跨界导矢等等。但这种方法存在形状控制与连接问题。 1964年，舍恩伯格（Schoenberg ）提出了参数样条曲线、曲面的形式。 1971年，法国雷诺（Renault ）汽车公司的贝塞尔（Bezier ）发表了一种用控制多边形定义曲线和 曲面的方法。这种方法不仅简单易用，而且漂亮地解决了整体形状控制问题，把曲线曲面的设计向前推 进了一大步，为曲面造型的进一步发展奠定了坚实的基础。 但当构造复杂曲面时，Bezier 方法仍存在连接问题和局部修改问题。 同期，法国雪铁龙（Citroen ）汽车公司的德卡斯特里奥（de Castelijau ）也独立地研究出与Bezier 类似的方法。 1972年，德布尔（de Boor ）给出了B 样条的标准计算方法。 1974年，美国通用汽车公司的戈登（Gorden ）和里森费尔德（Riesenfeld ）将B 样条理论用于形状描述，提出了B 样条曲线和曲面。这种方法继承了Bezier 方法的一切优点，克服了Bezier 方法存在的缺点，较成功地解决了局部控制问题，又轻而易举地在参数连续性基础上解决了连接问题，从而使自由型曲线曲面形状的描述问题得到较好解决。但随着生产的发展，B 样条方法显示出明显不足，不能精确表示圆锥截线及初等解析曲面，这就造成了产品几何定义的不唯一，使曲线曲面没有统一的数学描述形式，容易造成生产管理混乱。 1975年，美国锡拉丘兹（Syracuse ）大学的佛斯普里尔（Versprill ）提出了有理B 样条方法。 80年代后期皮格尔（Piegl ）和蒂勒（Tiller ）将有理B 样条发展成非均匀有理B 样条方法（即NURBS ），并已成为当前自由曲线和曲面描述的最广为流行的技术。 NURBS 方法的突出优点是：可以精确地表示二次规则曲线曲面，从而能用统一的数学形式表示规则曲面与自由曲面，而其它非有理方法无法做到这一点；具有可影响曲线曲面形状的权因子，使形状更宜于控制和实现；NURBS 方法是非有理B 样条方法在四维空间的直接推广，多数非有理B 样条曲线 曲面的性质及其相应算法也适用于NURBS 曲线曲面，便于继承和发展。 由于NURBS 方法的这些突出优点，国际标准化组织(ISO)于1991年颁布了关于工业产品数据交换的STEP 国际标准，将NURBS 方法作为定义工业产品几何形状的唯一数学描述方法，从而使NURBS 方法成为曲面造型技术发展趋势中最重要的基础。

CATIA自由造型

第四章自由风格曲面设计 CATIA V5的自由风格外形设计是一个使用灵活、功能强大的曲面建模模块。它是一种基于修改曲面的特征网格，来控制所生成曲面形状的造型方法。因此，采用这种方法所构建的曲面具有很高的曲面光顺度和质量，非常适合于诸如汽车外形A级表面的造型设计等。该功能模块不仅提供了强有力的曲面生成与修改方法，而且还为曲面之间的匹配、拟合以及外形整体变形等高级编辑修改功能提供了丰富的工具。 CATIA V5的自由风格外形设计由自由风格造型器（FreeStyle Shaper）、自由风格优化器（FreeStyle Optimizer）和基于曲线的自由风格造型器（FreeStyle Profile）组成。自由风格造型器为生成与修改曲面提供了丰富的手段。自由风格优化器为曲面的超级拟合和外形整体变形等高级修改功能提供了强有力的建模手段。 4.1 相关的图标菜单 CATIA V5的自由风格曲面设计由以下几组图标菜单组组成：曲线生成图标菜单组（Curve Creation）、曲面生成图标菜单组（Surface Creation）、外形编辑图标菜单组（Shape Modification）、几何操作图标菜单组（Operations）、外形分析图标菜单组（Shape Analysis）和相关工具图标菜单组（Tools）。 4.1.1曲线生成图标菜单组（Curve Creation） 在曲线生成图标菜单组中为用户提供了以下生成三维曲线的工具，用这些工具生成的曲线，既可以用来编辑曲面（如切割曲面等），也可以用来直接生成曲面（如风格扫描曲面等）。 3D Curve 创建三维曲线 Curve on Surface 创建位于曲面上的曲线 Project Curve 创建投影曲线 FreeStyle Blend Curve 创建风格桥接曲线 Styling Corner 创建风格拐角 Match Curve 创建匹配曲线 4.1.2曲面生成图标菜单组（Surface Creation） 自由风格外形设计模块为用户提供了丰富的生成曲面工具，用这些工具不仅可以方便、快捷地生成简单的平面片、拉伸面、回转面等基本曲面，还可以生成风格扫描面、网格面等复杂曲面。这些曲面生成工具包括： Planar Patch 由二点创建平面片 3-Point Patch 由三点创建平面片 4-Point Patch 由四点创建面片 Geometry Extraction 从已有几何体中提取部分几何体 Revolve创建回转面 Extrude Surface 创建拉伸面 Offset 创建偏移面

Catia曲面设计的流程

结构曲面设计的流程
(Generative Shape Design)结构曲面
可乐瓶的设计：首先打开练习里的一个文件，在 GSD-F \ Student \ Data \ Bottle \ Bottle_Step1 \ Start_bottle.CATPart.
第一步：建立一个瓶底 1. 插人(Insert)一个新的 Open Body. (a).在菜单栏里选择(Insert)插人。
(b).在插人菜单里选择 Open Body.
(c)会弹出一个对话框，见图：
1

(d)点击ok
2.在结构树上点击 Open Body，用右键弹出菜单选择属性(Properties)，见图
3.选择（Feature Properties） ，把 Open Body 改成 Bottle_Bottom_a 。见图：
4.建立一个交点（ Intersection ） (a)选择交点（Intersection）图标。见图
2

(b)在（first elemen）对话框里选择 Sketch.2。 (c)在（second element）对话框里选择 Intersect.1 。见图
点击 ok
5.建立一个圆弧： (a)选择 Work on Support 的图标，见图：
(b)选择 zx 平面作为基准面
点击 ok (c)选择（Circle ）这个图标。
3

(d) 在(Circle type)里，选择 “Center and Point”见图：
(c)在（Center)复选框里，用右键弹出菜单，并且选择(Create Point)见图：
(d)在这个点的复选框里，选择所需要的参数。见图：
（参考基准点）Reference Point 复选框里的(Intersect.4)，在结构树上点击。
4

(完整版)catia各个模块介绍

CATIA各个模块信息 零件设计PDG：Part Design 装配设计ASD：Assembly Design 交互式工程绘图IDR：Interactive Drafting 创成式工程绘图GDR：Generative Drafting 结构设计STD：Structure Design 线架和曲面设计WSF：Wireframe and Surface 钣金设计SMD：SheetMetal Design 航空钣金设计ASL：Aerospace Sheetmetal Design 钣金加工设计SHP：SheetMetal Production 三维功能公差与标注设计FTA：3D Functional Tolerancing & Annotation 模具设计MTD：Mold Tooling Design 阴阳模设计CCV：Core & Cavity Design 焊接设计WDG：Weld Design 自由风格曲面造型FSS：FreeStyle Shaper 自由风格曲面优化FSO：FreeStyle Optimizer 基于截面线的自由风格曲面造型FSP：FreeStyle Profiler 基于草图的自由风格曲面造型FSK：FreeStyle Sketch Tracer 创成式外形设计GSD：Generative Shape Design 创成式曲面优化GSO：Generative Shape Optimizer 汽车白车身接合ABF：Automotive Body In White Fastening

数字化外形编辑DSE：Digitized Shape Editor 汽车A级曲面造型ACA：Automotive Class A 快速曲面重建QSR：Quick Surface Reconstruction 创成式零件结构分析GPS ：Generative Part Structural Analysis 创成式装配件结构分析GAS ：Generative Assembly Structural Analysis 变形装配件公差分析TAA：Tolerance Analysis of Deformable Assembly Elfini 结构分析EST：Elfini Solver Verification 电路板设计CBD：Circuit Board Design 电气系统功能定义EFD：Electrical System Functional Definition 电气元件库管理员ELB：Electrical Library 电气线束安装EHI：Electrical Harness Installation 电气线束布线设计EWR：Electrical Wire Routing 电气线束展平设计EHF：Electrical Harness Flattening 管路和设备原理图设计PID：Piping & Instrumentation Diagrams HVAC 图表设计HVD：HVAC Diagrams 电气连接原理图设计ELD：Electrical Connectivity Diagrams 系统原理图设计SDI：Systems Diagrams 管线原理图设计TUD：Tubing Diagrams 波导设备原理图设计WVD：Waveguide Diagrams 系统布线设计SRT：Systems Routing