自由曲面设计范例：打造独特概念机箱

范例概述:

本范例介绍了概念机箱外壳造型设计过程。主要是讲述了一些自由曲面的基本操作命令3D曲线、填充、偏移、分割等特征命令的应用。所建的概念机箱模型如图11.2.1所示。

图11.2.1 概念机箱模型

Step1.打开文件D:\cat2014.8\work\ch11.02\idea_machinery_ex.prt。

Step2.新建模型文件。选择下拉菜单命令，在系统弹出的“新建零件”对话框中输入名称idea_machinery，选取复选项，单击按钮，进入“自由曲面设计”工作台。

Step3.创建几何图形集curve_frame。选择下拉菜单命令；在“插入几何图形集”对话框中的文本框中输入curve_frame；并单击按钮，完成几何图形集的创建。

Step4.创建图11.2.2所示的草图1。选择下拉菜单命令，切换至“创成式外形设计”工作台；选择下拉菜单命令；选取yz平面为草绘平面；绘制图11.2.2所示的草图1。

Step5.创建图11.2.3所示的草图2。选择下拉菜单命令；选取xy平面为参考，并选中和复选框，单击按钮；绘制图11.2.3所示的草图2。

图11.2.2 草图1

图11.2.3 草图2

Step6.创建几何图形集curve_surf。选择下拉菜单命令；在“插入几何图形集”对话框中的文本框中输入curve_surf；并单击按钮，完成几何图形集的创建。

Step7.创建图11.2.4所示的3D曲线1。选择下拉菜单命令，切换至“自由曲面设计”工作台；选择下拉菜单命令；在“3D曲线”对话框的下拉列表中选择选项，取消选中复选框；绘制图11.2.5所示的3D曲线并调整（在“视图”工具栏的下拉列表中选择选项，单击“工具仪表盘”工具栏中的按钮，调出“快速确定指南针方向”工具栏，并按下按钮）；单击按钮，完成3D曲线1的创建。

图11.2.4 3D曲线1

图11.2.5 曲线调整后的情况

注意：单击“分析”工具栏中的“箭状曲率分析”按钮，系统弹出“箭状曲率”对话框，选取3D曲线1为要显示曲率分析的曲线，调整其曲率梳如图11.2.5所示。

Step8.创建图11.2.6所示的3D曲线2。选择下拉菜单命令；在“3D曲线”对话框的下拉列表中选择选项，绘制图11.2.7所示的3D曲线并调整（在“视图”工具栏的下拉列表中选择选项，单击“工具仪表盘”工具栏中的按钮，调出“快速确定指南针方向”工具栏，并按下按钮）；单击按钮，完成3D曲线2的创建。

图11.2.6 3D曲线2

图11.2.7 编辑3D曲线

注意：在其调整曲线过程中分别在其曲线的控制点1、点2、点3、点4和点5上右击，然后在弹出的快捷菜单中选择命令，系统弹出“调谐器”对话框，分别设置其参数如图11.2.8所示。

图11.2.8 “调谐器”对话框（一）

Step9.创建图11.2.9所示的3D曲线3。选择下拉菜单命令；在“3D曲线”对话框的下拉列表中选择选项，绘制图11.2.10所示的3D曲线并调整（在“视图”工具栏的下拉列表中选择选项，单击“工具仪表盘”工具栏中的按钮，调出“快速确定指南针方向”工具栏，并按下按钮）；单击按钮，完成3D曲线3的创建。

注意：在其调整曲线过程中在曲线的控制点（起点）上右击，然后在弹出的快捷菜单中选择命令，在其切线矢量的箭头上右击，然后在弹出的快捷菜单中选择命令，系统弹出“向量调谐器”对话框，设置其参数如图11.2.11所示。

图11.2.9 3D曲线3

图11.2.10 编辑3D曲线

Step10.创建图11.2.12所示的3D曲线4。选择下拉菜单命令；在“3D曲线”对话框的下拉列表中选择选项，取消选中复选框；绘制图11.2.13所示的3D曲线并调整（单击“工具仪表盘”工具栏中的按钮，调出“快速确定指南针方向”工具栏，并按下按钮，另外还要在xz平面进行调节）；单击按钮，完成3D曲线4的创建。

图11.2.11 “向量调谐器”对话框（一）

图11.2.12 3D曲线4

注意：在其调整曲线过程中在曲线的控制点（起点）上右击，然后在弹出的快捷菜单中选择命令，在其切线矢量的箭头上右击，然后在弹出的快捷菜单中选择命令，系统弹出“向量调谐器”对话框，设置其参数如图11.2.14所示。

图11.2.13 编辑3D曲线

图11.2.14 “向量调谐器”对话框（二）

Step11.创建图11.2.15所示的拉伸曲面──曲面1。选择下拉菜单命令；单击按钮，在文本框中输入数值50；在绘图区选取3D曲线1为拉伸曲线；单击按钮，完成拉伸曲面的创建。

Step12.创建图11.2.16b所示的填充曲面──曲面2（隐藏3D曲线1）。选择下拉菜单命令；依次选取图11.2.16a所示的边线1、3D曲线4、3D曲线2和3D曲线3为填充区域，单击按钮，采用默认连续性设置，单击按钮，完成填充曲面的创建。

图11.2.15 曲面1

图11.2.16 曲面2

Step13.创建几何图形集back_surf（隐藏曲面1）。选择下拉菜单命令；在“插入几何图形集”对话框中的文本框中输入back_surf；并单击按钮，完成几何图形集的创建。

Step14.创建图11.2.17所示的3D曲线5。选择下拉菜单命令；在“3D曲线”对话框的下拉列表中选择选项，绘制图11.2.18所示的3D曲线并调整（在“视图”工具栏的下拉列表中选择选项，单击“工具仪表盘”工具栏中的按钮，调出“快速确定指南针方向”工具栏，并按下按钮）；单击按钮，完成3D曲线5的创建。

图11.2.17 3D曲线5

图11.2.18 编辑3D曲线

Step15.创建图11.2.19所示的3D曲线6。选择下拉菜单命令；在“3D曲线”对话框的下拉列表中选择选项，绘制图11.2.20所示的3D曲线并调整；单击按钮，完成3D曲线6的创建。

图11.2.19 3D曲线6

图11.2.20 编辑3D曲线

注意：在其调整曲线过程中分别在其曲线的控制点1和点2上右击，然后在弹出的快捷菜单中选择命令，系统弹出“调谐器”对话框，分别设置其参数如图11.2.21所示。

图11.2.21 “调谐器”对话框（二）

Step16.创建图11.2.22所示的3D曲线7。选择下拉菜单命令；在“3D曲线”对话框的下拉列表中选择选项，绘制图11.2.23所示的3D曲线并调整（在“视图”工具栏的下拉列表中选择选项，单击“工具仪表盘”工具栏中的按钮，调出“快速确定指南针方向”工具栏，并按下按钮）；单击按钮，完成3D曲线7的创建。

图11.2.22 3D曲线7

图11.2.23 编辑3D曲线

注意：在其调整曲线过程中在曲线的控制点（终点）上右击，然后在弹出的快捷菜单中选择命令，在其切线矢量的箭头上右击，然后在弹出的快捷菜单中选择命令，系统弹出“向量调谐器”对话框，设置其参数如图11.2.24所示。

Step17.创建图11.2.25所示的拉伸曲面──曲面3。选择下拉菜单命令；单击按钮，在文本框中输入数值50；在绘图区选取3D曲线5为拉伸曲线；单击按钮，完成拉伸曲面的创建。

图11.2.24 “向量调谐器”对话框（三）

图11.2.25 曲面3

Step18.创建图11.2.26b所示的填充曲面──曲面4（隐藏3D曲线5）。选择下拉菜单命令；依次选取图11.2.26a所示的边线1、3D曲线4、3D曲线6和3D曲线7为填充区域，单击按钮，采用默认连续性设置，单击按钮，完成填充曲面的创建。

图11.2.26 曲面4

Step19.创建几何图形集side_surf（隐藏曲面3）。选择下拉菜单命令；在“插入几何图形集”对话框中的文本框中输入side_surf；并单击按钮，完成几何图形集的创建。

Step20.创建图11.2.27所示的3D曲线8。选择下拉菜单命令；在“3D曲线”对话框的下拉列表中选择选项，绘制图11.2.28所示的3D曲线并调整（在“视图”工具栏的下拉列表中选择选项，单击“工具仪表盘”工具栏中的按钮，调出“快速确定指南针方向”工具栏，并按下按钮）；单击按钮，完成3D曲线8的创建。

图11.2.27 3D曲线8

图11.2.28 编辑3D曲线

Step21.创建图11.2.29b所示的自由填充曲面──自由样式填充1（隐藏草图1和草图2）。选择下拉菜单命令；依次选取图11.2.29a所示的3D曲线2、3D曲线6和3D曲线8为填充区域，单击按钮，此时在绘图区显示填充曲面的预览图；单击按钮，完成自由填充曲面的创建。

图11.2.29 自由样式填充1

Step22.创建几何图形集disappear_surf。选择下拉菜单命令；在“插入几何图形集”对话框中的文本框中输入disappear_surf；并单击按钮，完成几何图形集的创建。(www.xing528.com)

Step23.创建图11.2.30所示的空间曲线──曲线1。选择下拉菜单命令；在下拉列表中选择选项，在下拉列表中选择选项；选取图11.2.30所示的曲面为约束面；在图形区从左至右依次单击点绘制图11.2.30所示的曲线（在“视图”工具栏的下拉列表中选择选项）；单击按钮，完成曲线的创建。

Step24.创建图11.2.31所示的空间曲线──曲线2。选择下拉菜单命令；在下拉列表中选择选项，在下拉列表中选择选项；选取图11.2.31所示的曲面为约束面；在图形区从左至右依次单击点绘制图11.2.31所示的曲线（在“视图”工具栏的下拉列表中选择选项）；单击按钮，完成曲线的创建。

图11.2.30 曲线1

图11.2.31 曲线2

Step25.创建图11.2.32所示的空间曲线──曲线3。选择下拉菜单命令；在下拉列表中选择选项，在下拉列表中选择选项；选取图11.2.32所示的曲面为约束面；在图形区从左至右依次单击点绘制图11.2.32所示的曲线（在“视图”工具栏的下拉列表中选择选项）；单击按钮，完成曲线的创建。

图11.2.32 曲线3

Step26.创建图11.2.33b所示的断开曲面──曲面5（隐藏3D曲线8）。选择下拉菜单命令；在“断开”对话框中单击按钮，选取自由样式填充1为要中断的曲面，选取曲线1、曲线2和曲线3为限制元素；单击按钮，此时在绘图区显示曲面已经被中断，选取图11.2.33a所示的曲面为要保留的曲面；单击按钮，完成断开曲面的创建。

图11.2.33 断开曲面1

Step27.创建图11.2.34所示的3D曲线9（隐藏所有曲线）。选择下拉菜单命令；在“3D曲线”对话框的下拉列表中选择选项，并选中复选框；绘制图11.2.35所示的3D曲线并调整（在“视图”工具栏的下拉列表中选择选项，单击“工具仪表盘”工具栏中的按钮，调出“快速确定指南针方向”工具栏，并按下按钮）；单击按钮，完成3D曲线9的创建。

图11.2.34 3D曲线9

图11.2.35 编辑3D曲线

Step28.创建图11.2.36所示的桥接曲线──曲线4。选择下拉菜单命令；选取图11.2.37所示的边线为要桥接的一条曲线，然后选取3D曲线9为要桥接的另一条曲线，调整两个桥接点的连续性显示均为“曲率”；单击按钮，完成桥接曲线的创建。

图11.2.36 曲线4

图11.2.37 选取指定边线

Step29.创建图11.2.38所示的桥接曲线──曲线5。选择下拉菜单命令；选取图11.2.39所示的边线为要桥接的一条曲线，然后选取3D曲线9为要桥接的另一条曲线，调整两个桥接点的连续性显示均为“曲率”；单击按钮，完成桥接曲线的创建。

图11.2.38 曲线5

图11.2.39 选取指定边线

Step30.创建图11.2.40b所示的自由填充曲面──自由样式填充2。选择下拉菜单命令；依次选取图11.2.40a所示的边线1、边线2、边线3、曲线5、3D曲线9和曲线4为填充区域，单击按钮，此时在绘图区显示填充曲面的预览图；单击按钮，完成自由填充曲面的创建。

图11.2.40 自由样式填充2

Step31.创建几何图形集machinery_surf（隐藏其余曲线）。选择下拉菜单命令；在“插入几何图形集”对话框中的文本框中输入machinery_surf；并单击按钮，完成几何图形集的创建。

Step32.创建特征──接合1。选择下拉菜单命令；选取曲面2、曲面4、曲面5和自由样式填充2为要接合的元素；在文本框中输入公差值0.001；单击按钮，完成接合1的创建。

说明：该操作必须选择下拉菜单命令，切换至“创成式外形设计”工作台。

Step33.创建图11.2.41所示的特征──对称1。选择下拉菜单命令；选取接合1作为对称元素；选取yz平面作为对称参考；单击按钮，完成曲面的对称。

Step34.创建特征──接合2。选择下拉菜单命令；选取接合1和对称1为要接合的元素；在文本框中输入公差值0.001；单击按钮，完成接合2的创建。

Step35.创建特征──倒圆角1。选择下拉菜单命令；选取图11.2.42所示的边为为要圆角的对象；在文本框中输入数值20；单击按钮，完成倒圆角1的创建。

图11.2.41 对称1

图11.2.42 选取圆角对象

Step36.创建特征──偏移1。选择下拉菜单命令；在模型树中选取倒圆角1为偏移对象，在文本框中输入值3，定义偏移方向向内，单击按钮，完成偏移1的创建。

Step37.创建图11.2.43所示的草图3。选择下拉菜单命令；选取zx平面为草绘平面；绘制图11.2.43所示的草图3。

Step38.创建图11.2.44所示的特征──项目1。选择下拉菜单命令；在对话框的下拉列表中选择选项；选取草图3为投影对象，在模型树中选取倒圆角1为支持面；在文本框处右击，选择Y部件选项，单击按钮，完成项目1的创建。

图11.2.43 草图3

图11.2.44 项目1

Step39.创建图11.2.45所示的特征──分割1（隐藏偏移1）。选择下拉菜单命令；在模型树中选取倒圆角1为要切除的元素，选取项目1为切除元素（可以通过按钮调整分割方向），单击按钮，完成分割1的创建。

Step40.创建图11.2.46所示的草图4。选择下拉菜单命令；选取zx平面为草绘平面；绘制图11.2.46所示的草图4。

图11.2.45 分割1

图11.2.46 草图4

Step41.创建图11.2.47所示的特征──项目2（显示偏移1）。选择下拉菜单命令；在对话框的下拉列表中选择选项；选取草图4为投影对象，在模型树中选取偏移1为支持面；在文本框处右击，选择Y部件选项，单击按钮，完成项目2的创建。

Step42.创建图11.2.48所示的特征──分割2。选择下拉菜单命令；在模型树中选取偏移1为要切除的元素，选取项目2为切除元素（可以通过按钮调整分割方向），单击按钮，完成分割2的创建。

Step43.创建图11.2.49所示的特征──多截面曲面1。选择下拉菜单命令；选取项目1和项目2为截面；单击按钮，完成多截面曲面1的创建。

图11.2.47 项目2

图11.2.48 分割2

图11.2.49 多截面曲面1

Step44.创建特征──接合3。选择下拉菜单命令；选取分割1、多截面曲面1和分割2为要接合的元素；在文本框中输入公差值0.001；单击按钮，完成接合3的创建。

Step45.创建图11.2.50所示的特征──加厚曲面1。选择下拉菜单命令，切换至“零件设计”工作台；选择下拉菜单命令；选取“接合3”为要加厚的对象，在文本框中输入值2.0；单击按钮，完成加厚曲面1的创建。

Step46.创建图11.2.51所示的特征──倒圆角2。选取图11.2.52所示的边为倒圆角的对象，倒圆角半径为5。

图11.2.50 加厚曲面1

图11.2.51 倒圆角2

图11.2.52 定义倒圆角边线

Step47.创建图11.2.53所示的草图5。选择下拉菜单命令；选取zx平面为参考，并选中复选框，单击按钮；绘制图11.2.53所示的草图5。

Step48.创建图11.2.54所示的零件特征──凹槽1。选择下拉菜单命令；选取草图5为轮廓；在对话框区域的下拉列表中选取选项，并单击按钮，单击按钮，完成凹槽1的创建。

图11.2.53 草图5

图11.2.54 凹槽1

Step49.创建图11.2.55b倒角特征──倒角1。选择下拉菜单命令；选取图11.2.55a所示的边为倒角的对象；在下拉列表中选取选项。在对话框的文本框中输入值1，文本框中输入值45。单击按钮，完成倒角1的创建。

Step50.创建图11.2.56所示的草图6。选择下拉菜单命令；选取zx平面为参考，单击按钮；绘制图11.2.56所示的草图6。

Step51.创建图11.2.57所示的零件特征──凹槽2。选择下拉菜单命令；选取草图6为轮廓；在对话框区域的下拉列表中选取选项，并单击按钮，单击按钮，完成凹槽2的创建。

图11.2.55 倒角1

图11.2.56 草图6

图11.2.57 凹槽2

Step52.保存零件模型。