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
面”工具栏中选择“圆柱曲面”工具，建立一个对称于基准平面的圆柱形曲面。
【要点1】在生成圆柱形曲面前需要将“选择数目”图标调整为，增加控制顶点的数量，以便于控制复杂物体的截面。若选择然后依靠“切割修剪面”增加控制顶点，其形状将发生变更并难以调整。
(3) 如图9.48所示，圆柱形曲面建立后会自动弹出“修改”功能的“工具控制板”。首先选择圆柱形曲面的所有控制边线，然后激活“相似形”工具，按住Ctrl 键和鼠标左键并拖曳鼠标，实现三轴向同时缩放将圆柱形曲面。接着激活“平移”工具，将圆柱形曲面移动到参考图片瓶口位置。最后再次激活“相似形”工具，3个轴向同时缩放，使得圆柱形曲面直径近似于参考图片中的瓶口直径。
(4) 如图9.49所示，使用“平移”工具将圆柱形曲面端部对齐到参考图片的瓶口端面的位置，并尽量对齐投影方向的最大轮廓线。
(5) 如图9.50所示，在“造型曲面”工具栏中选择“切割修剪面”工具，选择图中鼠标指针所指定的控制边线，切面数目定义为2。单击“应用”按钮，完成切割操作。这样可以增加两组控制顶点，方便调整瓶口的形状。
(6) 如图9.51所示，“切割修剪面”操作完毕后返回“修改”功能。选择圆柱形曲面下方的两组控制顶点，然后激活“相似形”工具，按住Ctrl键和鼠标左键并拖曳鼠标，实现三轴向同时缩放将圆柱形曲面
(7) 如图9.52所示，保持选择原先的控制顶点，然后调整视角，继续使用“相似形”工具，并利用“资料定义”输入数据，实现“X轴”的精确缩放。
(8) 如图9.53所示，重新选择一组控制顶点，然后使用“平移”工具将控制顶点沿“Z轴”移动，缩短过渡距离，实现台阶形状。
(9) 如图9.54所示，维持原先选择的控制顶点不变，更改选择类型为“选择边线”。然后激活“吸附”工具，进行“平顺吸附”，配重值为100。
(10) 如图9.55所示，选择下方3组控制顶点，然后使用“平移”工具将控制顶点沿“Z轴”移动，将台阶对齐到参考图片对应位置。
(11) 如图9.56所示，选择下方的一组控制顶点，利用“相似形”工具使其沿“Y轴”缩放，并使用“平移”工具使其沿“Y轴”移动，调整其投影方向的最大轮廓。
(12) 如图9.57所示，在“造型曲面”工具栏中选择“切割修剪面”工具，选择图中鼠标指针所指定的控制边线，切面数目定义为1。单击“应用”按钮，完成切割操作。由于控制顶点的数量不足以将外形调整好，因此需要增加一组控制顶点。
(13) 如图9.58所示，在“切割修剪面”操作完毕后继续使用“相似形”和“平移”工具来调整外形。
3. 设计瓶身外形细节
(1) 如图9.59所示，首先在模型区选择一个基准平面，然后在“封闭原始曲面”工具栏中选择“圆柱曲面”工具，建立一个对称于基准平面的圆柱形曲面。
【要点2】在生成圆柱形曲面前需要将“选择数目”图标调整为，以便于后期“合并”操作。
(2) 如图9.60所示，圆柱形曲面建立后会自动弹出“修改”工具的“工具控制板”。首先选择圆柱形曲面的所有控制顶点，然后激活“相似形”工具，按住Ctrl 键和鼠标左键并拖曳鼠标，实现三轴向同时缩放将圆柱形曲面。接着激活“平移”工具，将圆柱形曲面移动到参考图片瓶身位置。反复使用这两种工具将圆柱形曲面端部对齐到参考图片中瓶身底部，并且需要将圆柱形曲面投影宽度与参考图片中瓶身最大宽度调整成一致。
(3) 如图9.61所示，首先选择圆柱形曲面上方一组控制顶点，接着激活“平移”工具，将圆柱形曲面上端部对齐到参考图片中瓶身指位部分。
(4) 如图9.62所示，选择圆柱形曲面所有控制顶点，然后激活“相似形”和“资料定义”工具，精确输入“X轴”的控制尺寸。
(5) 如图9.63所示，在“造型曲面”工具栏中选择“切割修剪面”工具，选择图中鼠标指针所指定的控制边线，切面数目定义为2。单击“应用”按钮，完成切割操作。增加两组控制顶点后将可以很好地调整瓶身的形状。
(6) 如图9.64所示，选择中间两组控制顶点，然后激活“相似形”和“资料定义”工具，精确输入“X轴”的控制尺寸，调整瓶身最大厚度。
本帖最后由WUSHENMARS 于2010-7-1 12:20 编辑
(7) 如图9.65所示，首先调整视图方向为正视图，然后使用“相似形”和“平移”工具，调整正视图方向时瓶身的最大轮廓形状，使其形似于参考图片中的瓶身形状。
(8) 如图9.66所示，在“造型曲面”工具栏中选择“切割修剪面”工具，选择图中鼠标指针所指定的控制边线，切面数目定义为1。单击“应用”按钮，完成切割操作。由于瓶身底部形状与参考图片还存在较大误差，因此增加一组控制顶点便于调整。
(9) 如图9.67所示，采用“增生”模式选择瓶身底部的一组控制边线，然后激活“吸附”工具，将模式更改为“平顺吸附”，配重值仍然为100。更改“吸附”模式后可将原先尖锐的边缘修改成近似圆角的过渡。
(10) 由于瓶身中间部分的形状与参考图片还存在较大误差，因此需要增加
一组控制顶点以便于调整。因此首先在“造型曲面”工具栏中选择“切割修剪面”工具，分割瓶身中间部分的一条控制边线，切面数目定义为1。单击“应用”按钮，完成切割操作。然后继续使用“平移”工具细致地调整正视图方向瓶身轮廓，调整完毕后的形状如图9.68所示。
(11) 调整视图方向为右视图，然后使用“相似形”工具，调整右视图方向时瓶身的最大轮廓形状。由于这个视图方向无图片参考，操作者需要自行调整成合适的形状。调整完毕后的形状如图9.69所示。
4. 合并瓶口和瓶身部分，并调整过渡区域的形状
(1) 如图9.70所示，在“造型曲面”工具栏中选择“删除修剪面”工具，选择“删除修剪面”模式。然后选择出瓶身端部的4个修剪面。选择完毕后单击“应用”按钮，完成删除操作。
(2) 如图9.71所示，在“造型曲面”工具栏中选择“删除修剪面”工具，选择“删除修剪面”模式。然后选择瓶口端部的4个修剪面，选择完毕后单击“应用”按钮，完成删除操作。
(3) 如图9.72所示，首先在“造型曲面”工具栏中选择“合并”工具，然后选择欲合并的两个细分曲面，类型选择“挤压模式”。单击“应用”按钮，完成“合并”操作。
【要点3】由于瓶口和瓶身部分的形状调整基本完毕，因此选择“挤压模式”进行“合并”，从而减少细分曲面的变形量，并可增加一组控制顶点，用于调整过渡区域的形状。
(4) 如图9.73所示，首先调整视图方向为正视图，然后选择“合并”操作时增加的一组控制顶点，接着使用“相似形”和“平移”工具调整过渡区域的形状。
(5) 由于“合并”操作会影响原先的细分曲面形状，因此原先开放边缘的控制顶点还需要使用“平移”工具进行微调，如图9.74所示。
5. 完成洗涤用品瓶身的装饰面和功能面细节
(1) 如图9.75所示，选择细分曲面的所有控制顶点，然后激活“平移”工具，拖曳鼠标指针沿“X轴”移动，将整个物体拖离参考图片，以便于观察参考图片中其他细节，完善模型细节。
(2) 如图9.76所示，首先选择一个“YZ平面”，然后在“建立”工具栏中选择“拉伸面”工具。在“工具控制板”中选择“创建曲线”工具，开始绘制拉伸截面的基本轮廓，并使用“操作点”工具进行截面调整。
【要点4】若在绘制拉伸截面时无法观察参考图片，可使用“视图选择”工具颠倒视图方向。
(3) 如图9.77所示，当截面绘制完毕后可选择“长度”工具进行拉伸长度调整。由于在本例题中对拉伸长度无精确要求，因此直接拖曳鼠标将拉伸范围超出瓶身曲面即可。
(4) 如图9.78所示，继续选择“YZ平面”，然后在“建立”工具栏中选择“拉伸面”工具。在“工具控制板”中选择“创建曲线”工具，开始绘制拉伸截面的基本轮廓。绘制完毕后直接选择“长度”工具进行拉伸长度调整。截面形状可在拉伸曲面完成后使用“修改”功能进行调整。
【要点5】这两个已完成的拉伸曲面将在后期作为“切除元素”使用，确定瓶身两侧消失面的范围。
【要点6】图9.78所示的这处消失面可以使用“修改”功能进行塑造，但塑造的形状和位置将很难达到图片效果，因此将通过裁减曲面，然后桥接曲面实现消失曲面的效果。
(5) 如图9.79所示，继续选择“YZ平面”，然后在“建立”工具栏中选择“拉伸面”工具。在“工具控制板”中选择“创建曲线”工具，开始绘制拉伸截面的基本轮廓。绘制完毕后直接选择“长度”工具进行拉伸长度调整。截面形状可在拉伸曲面完成后使用“修改”功能进行调整。
【要点7】图9.79所示的这处消失面也可以使用“修改”功能进行塑造，但塑造的形状和位置将很难达到图片效果，并且对周边曲面的变形影响较大。因此将通过裁剪曲面，然后桥接边缘实现消失曲面的效果。
(6) 如图9.80所示，继续选择“YZ平面”，然后在“建立”工具栏中选择“拉伸面”工具。在“工具控制板”中选择“创建曲线”工具，开始绘制拉伸截面的基本轮廓。绘制完毕后直接选择“长度”工具进行拉伸长度调整。截面形状可在拉伸曲面完成后使用“修改”功能进行调整。
(7) 如图9.81所示，继续选择“YZ平面”，然后在“建立”工具栏中选择“拉伸面”工具。在“工具控制板”中选择“创建曲线”工具，开始绘制拉伸截面的基本轮廓。绘制完毕后直接选择“长度”工具进行拉伸长度调整。截面形状可在拉伸曲面完成后使用“修改”功能进行调整。
【要
点8】图9.80和图9.81所生成的两个拉伸曲面将在后期作为“切除元素”使用，确定瓶身颈部手指位两侧的消失面范围。由于手指位部分将直接塑造，对周围曲面的影响已较大，因此若手指位两侧的消失面也进行塑造，将出现不可预知的变形缺陷。
(8) 在“结构树”中选择〖Subdivision Surface.2〗(“合并”后的瓶身曲面)，然后按Ctrl+C组合键进行复制，接着按Ctrl+V组合键进行粘贴，得到〖Subdivision Surface.8〗，最后将〖Subdivision Surface.2〗隐藏并调整〖Subdivision Surface.8〗在“结构树”中的顺序。这样就得到一个与原瓶身曲面一样的新细分曲面，如图9.82所示。
Surface.8〗，“切除元素”选择〖Subdivision Surface.3〗、〖Subdivision Surface.5〗和〖Subdivision Surface.6〗，单击“确定”按钮，完成如图9.83所示的〖分割.1〗。
(10) 在“结构树”中继续选择〖Subdivision Surface.2〗，然后按Ctrl+C组合键复制，接着按Ctrl+V组合键粘贴，得到〖Subdivision Surface.9〗，最后调整〖Subdivision Surface.9〗在“结构树”中的顺序。
为了得到消失效果，就需要调整瓶身部分的厚度。因此在“结构树”中双击〖Subdivision Surface.9〗，弹出“修改”功能的“工具控制板”，如图9.84所示选择4个控制顶点，激活“相似形”和“资料定义”工具，精确输入“Z轴”的控制尺寸，调整瓶身最大厚度。调整完毕后退出“修改”功能。
Surface.9〗，“切除元素”选择〖Subdivision Surface.4〗，单击“确定”按钮，完成如图9.85所示的〖分割.2〗。
(12) 在“结构树”中继续选择〖Subdivision Surface.2〗，然后按Ctrl+C键复制，接着按Ctrl+V键粘贴得到〖Subdivision Surface.10〗，最后调整〖Subdivision Surface.10〗在“结构树”中的顺序。
〖Subdivision Surface.10〗用于塑造手指位形状，在“造型曲面”工具栏中选择“细分修剪面”工具，然后按住Ctrl键选择如图9.86所示的4个修剪面，调整比例后单击“应用”按钮，完成细分操作。
如图9.87所示，启动“修改”功能并选择“平移”工具移动3个控制顶点，从而初步形成手指位曲面外形。