自由曲面设计：遥控手柄的范例

范例概述:

本范例介绍了遥控手柄设计过程，综合运用了“创成式外形设计”和“自由曲面设计”中的曲面创建工具，操作较复杂，注意重点体会自由曲面中的桥接曲面、填充曲面的操作与创成式外形设计工作台中的区别以及在自由曲面设计工作台中分割曲面的方法。所建的零件模型如图11.4.1所示。

图11.4.1 零件模型

Step1.新建模型文件。选择下拉菜单命令；系统弹出“新建零件”对话框，在文本框中输入文件名为telecontrol_hand，单击按钮，进入“创成式外形设计”工作台。

Step2.创建几何图形集main_sur01。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main_sur01；并单击按钮，完成几何图形集的创建。

Step3.创建图11.4.2所示的平面1。选择下拉菜单命令；系统弹出“平面定义”对话框，在特征树中选取为参考平面。输入偏移距离为15.0，单击按钮，完成平面1的创建。

Step4.创建图11.4.3所示的平面2。选择下拉菜单命令；系统弹出“平面定义”对话框，在特征树中选取为参考平面。输入偏移距离为-50.0，单击按钮，完成平面2的创建。

图11.4.2 平面1

图11.4.3 平面2

Step5.创建图11.4.4所示的草图1。选择下拉菜单命令；在特征树中选取为参考平面。单击按钮，绘制图11.4.4所示的草图1，单击按钮退出草图环境。

Step6.创建图11.4.5所示的特征──点1。选择下拉菜单命令；在下拉列表中选取选项，选取为参考平面；参考图11.4.6所示设置其他参数，单击按钮，完成点1的创建。

图11.4.4 草图1

图11.4.5 点1

图11.4.6 “点定义”对话框

Step7.创建图11.4.7所示的特征──直线1。选择下拉菜单命令；在下拉列表中选取选项，选取为参考点；选取为参考方向，在下拉列表中输入15.0，在下拉列表中输入-15.0，单击按钮，完成直线1的创建。

Step8.创建图11.4.8所示的平面3。选择下拉菜单命令；系统弹出“平面定义”对话框，在下拉列表中选取选项；选取直线1为旋转轴，在文本框中右击，选取为参考平面；输入角度值10.0；单击按钮，完成平面3的创建。

图11.4.7 直线1

图11.4.8 平面3

Step9.创建图11.4.9所示的草图2。选择下拉菜单命令；在特征树中选取为参考平面。单击按钮，绘制图11.4.9所示的草图2，单击按钮退出草图环境。

Step10.创建图11.4.10所示的特征──点2。选择下拉菜单命令；在下拉列表中选取选项，选取为参考平面；参考图11.4.11所示设置其他参数，单击按钮，完成点2的创建。

图11.4.9 草图2

图11.4.10 点2

图11.4.11 “点定义”对话框

Step11.创建图11.4.12所示的样条线1。选择下拉菜单命令；依次选取图11.4.12所示的点1、点2和点3。单击按钮，绘制图11.4.12所示的样条线1，单击按钮退出草图环境。

Step12.创建图11.4.13所示的特征──点3。选择下拉菜单命令；在下拉列表中选取选项，选取为参考平面；参考图11.4.14所示设置其他参数，单击按钮，完成点3的创建。

图11.4.12 样条线1

图11.4.13 点3

图11.4.14 “点定义”对话框

Step13.创建图11.4.15所示的样条线2。选择下拉菜单命令；依次选取图11.4.15所示的点1、点2和点3。单击按钮，绘制图11.4.15所示的样条线2，单击按钮退出草图环境。

Step14.创建图11.4.16所示的特征──多截面曲面1。选择下拉菜单命令；分别选取样条线1和样条线2作为截面曲线。单击对话框中的列表框，分别选取草图1和草图2为引导线。单击按钮，完成多截面曲面1的创建。

Step15.创建图11.4.17所示的草图3。选择下拉菜单命令；在特征树中选取为参考平面。单击按钮，绘制图11.4.17所示的草图3，单击按钮退出草图环境。

图11.4.15 样条线2

图11.4.16 多截面曲面1

图11.4.17 草图3

Step16.创建图11.4.18所示的拉伸曲面──拉伸1。选择下拉菜单命令；在绘图区选取草图3为拉伸曲线；在对话框的区域的下拉列表中选择选项。在对话框的区域的文本框中输入拉伸高度值20。在对话框的区域的下拉列表中选择选项。在对话框的区域的文本框中输入拉伸高度值20。单击按钮，完成拉伸曲面的创建。

Step17.创建图11.4.19所示的特征──修剪1。选择下拉菜单命令；选取拉伸1和多截面曲面1为修剪元素（可通过、按钮调整修剪方向）；单击按钮，完成修剪1的创建。

图11.4.18 拉伸1

图11.4.19 修剪1

Step18.创建图11.4.20所示的特征──填充1。选择下拉菜单命令；选取草图2和直线1为边界曲线，单击按钮，完成填充1的创建。

Step19.创建图11.4.21所示的草图4。选择下拉菜单命令；在特征树中选取为参考平面。单击按钮，绘制图11.4.21所示的草图4，单击按钮退出草图环境。

图11.4.20 填充1

图11.4.21 草图4

Step20.创建图11.4.22所示的拉伸曲面──拉伸2。选择下拉菜单命令；在绘图区选取草图4为拉伸曲线；在对话框的区域的下拉列表中选择选项。在对话框的区域的文本框中输入拉伸高度值20。在对话框的区域的下拉列表中选择选项。在对话框的区域的文本框中输入拉伸高度值20。单击按钮，完成拉伸曲面的创建。

Step21.创建图11.4.23所示的特征──修剪2。选择下拉菜单命令；选取修剪1和拉伸2为修剪元素（可通过、按钮调整修剪方向）；单击按钮，完成修剪2的创建。

图11.4.22 拉伸2

图11.4.23 修剪2

Step22.创建图11.4.24b所示的特征──倒圆角1。选取图11.4.24a所示的边线为倒圆角的对象，倒圆角半径为5。

图11.4.24 倒圆角1

Step23.创建图11.4.25所示的特征──多截面曲面2。选择下拉菜单命令；分别选取图11.4.26所示的曲线1、曲线2作为截面曲线。单击对话框中的列表框，分别选取图11.4.26所示的曲线3、曲线4为引导线。单击按钮，完成多截面曲面2的创建。

图11.4.25 多截面曲面2

图11.4.26 定义截面曲线

Step24.创建特征──接合1。选择下拉菜单命令；选取倒圆角1、多截面曲面2和填充1为填充边界。单击按钮，完成接合曲面的创建。

Step25.创建图11.4.27所示对称1。选择下拉菜单命令，在特征树中选取接合1为对称元素。在特征树选取为参考元素。单击按钮，完成对称的创建。

Step26.创建几何图形集main_sur02。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main_sur02；并单击按钮，完成几何图形集的创建。

Step27.创建图11.4.28所示的草图5。选择下拉菜单命令；在特征树中选取为参考平面。单击按钮，绘制图11.4.28所示的草图5，单击按钮退出草图环境。

图11.4.27 对称1

图11.4.28 草图5

Step28.创建特征──提取1。选择下拉菜单命令；

在下拉列表中选取选项，选取图11.4.29所示边线为要提取的元素；单击按钮，完成提取1的创建。

Step29.创建特征──提取2。选择下拉菜单命令；在下拉列表中选取选项，选取图11.4.30所示边线为要提取的元素；单击按钮，完成提取2的创建。

图11.4.29 提取1

图11.4.30 提取2

Step30.创建特征──曲线光顺1。选择下拉菜单命令；选取为要光顺的曲线，在“曲线光滑定义”对话框区域下，选中单选项，单击按钮，完成曲线光滑1的创建。

Step31.创建特征──曲线光顺2。选择下拉菜单命令；选取为要光顺的曲线，在“曲线光滑定义”对话框区域下，选中单选项，单击按钮，完成曲线光滑2的创建。

Step32.创建图11.4.31所示的多重输出1（项目）。选择下拉菜单命令；系统弹出“投影定义”对话框，在下拉列表中选择选项，选取“曲线光顺1”和“曲线光顺2”为投影对象。选取“对称1”为支持面。在文本框处右击，选择选项，单击按钮，完成多重输出1的创建。

Step33.创建图11.4.32所示的多重输出2（项目）。选择下拉菜单命令；系统弹出“投影定义”对话框，在下拉列表中选择选项，选取“曲线光顺1”和“曲线光顺2”为投影对象。选取“接合1”为支持面。在文本框处右击，选择选项，单击按钮，完成多重输出2的创建。

图11.4.31 多重输出1（项目）

图11.4.32 多重输出2（项目）

Step34.创建图11.4.33所示的草图6。选择下拉菜单命令；在特征树中选取为参考平面。单击按钮，绘制图11.4.33所示的草图6，单击按钮退出草图环境。

Step35.创建图11.4.34所示的草图7。选择下拉菜单命令；在特征树中选取为参考平面。单击按钮，绘制图11.4.34所示的草图7，单击按钮退出草图环境。

图11.4.33 草图6

图11.4.34 草图7

Step36.创建特征──曲线光顺3。选择下拉菜单命令；选取为要光顺的曲线，在“曲线光滑定义”对话框区域下，选中单选项，单击按钮，完成曲线光滑3的创建。

Step37.创建图11.4.35所示的草图8。选择下拉菜单命令；在特征树中选取为参考平面。单击按钮，绘制图11.4.35所示的草图8，单击按钮退出草图环境。

Step38.创建特征──曲线光顺4。选择下拉菜单命令；选取为要光顺的曲线，在“曲线光滑定义”对话框区域下，选中单选项，单击按钮，完成曲线光滑4的创建。

Step39.切换工作台，选择下拉菜单命令；切换到“自由曲面设计”工作台。

Step40.创建图11.4.36所示的曲面1。选择下拉菜单命令；系统弹出“桥接曲面”对话框，选取图11.4.37所示的曲线，调整两个桥接点的连续性显示均为“点”，单击按钮，完成曲面1的创建。

图11.4.35 草图8

图11.4.36 曲面1

图11.4.37 需桥接的线

Step41.创建图11.4.38所示的中断曲面。选择下拉菜单命令，在对话框中单击按钮。单击区域后的按钮，系统弹出“元素列表”对话框，在特征树中选择,单击“元素列表”对话框中的按钮。单击后的按钮，系统弹出“限制列表”对话框，在特征树中依次选择、,单击“限制列表”对话框中的按钮。单击按钮，在图形区域选取要保留的区域。单击按钮，完成中断曲面的创建。

Step42.创建图11.4.39所示的曲面2。选择下拉菜单命令；系统弹出“桥接曲面”对话框，选取图11.4.40所示的曲线，调整两个桥接点的连续性显示均为“点”,单击按钮，完成曲面2的创建。

图11.4.38 中断曲面

图11.4.39 曲面2

图11.4.40 需桥接的线

Step43.创建图11.4.41所示的中断曲面。选择下拉菜单命令，在对话框中单击按钮。单击区域后的按钮，系统弹出“元素列表”对话框，在特征树中选择,单击“元素列表”对话框中的按钮。单击后的按钮，系统弹出“限制列表”对话框，在特征树中依次选择、,单击“限制列表”对话框中的按钮。单击按钮，在图形区域选取要保留的区域。单击按钮，完成中断曲面的创建。

Step44.创建图11.4.42所示的曲面3。选择下拉菜单命令；系统弹出“桥接曲面”对话框，选取图11.4.43所示的曲线，调整两个桥接点的连续性显示均为“点”,单击按钮，完成曲面3的创建。

图11.4.41 中断曲面

图11.4.42 曲面3

图11.4.43 需桥接的线

Step45.创建图11.4.44所示的中断曲面。选择下拉菜单

命令，在对话框中单击按钮。单击区域后的按钮，系统弹出“元素列表”对话框，在特征树中选择,单击“元素列表”对话框中的按钮。单击后的按钮，系统弹出“限制列表”对话框，在特征树中依次选择、,单击“限制列表”对话框中的按钮。单击按钮，在图形区域选取要保留的区域。单击按钮，完成中断曲面的创建。

Step46.创建图11.4.45所示的自由填充曲面──自由样式填充1。选择下拉菜单命令；依次选取图11.4.46所示的曲线1、2、3、4为填充区域，单击按钮，将曲面间的连接方式设置为图11.4.47所示，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。

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图11.4.44 中断曲面

图11.4.45 自由样式填充1

图11.4.46 填充区域边界

图11.4.47 曲面间的连接方式

Step47.创建图11.4.48所示的自由填充曲面──自由样式填充2。具体步骤参照上一步。曲面间的连接方式如图11.4.49所示。

图11.4.48 自由样式填充2

图11.4.49 曲面间的连接方式

Step48.创建图11.4.50所示的自由填充曲面──自由样式填充3。具体步骤参见Step46。曲面间的连接方式如图11.4.51所示（将曲面1隐藏）。

Step49.创建特征──接合2。选择下拉菜单命令（切换到创成式外形设计工作台）；选取曲面2、曲面3、自由样式填充1、自由样式填充2和自由样式填充3为要接合的元素；单击按钮，完成接合2的创建。

图11.4.50 自由样式填充3

图11.4.51 曲面间的连接方式

Step50.创建图11.4.52所示的特征──修剪3。选择下拉菜单命令；选取接合2、接合1和对称1为修剪元素（可通过、按钮调整修剪方向）；单击按钮，完成修剪3的创建。

图11.4.52 修剪3

Step51.创建几何图形集main_sur03。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main_sur03并单击按钮，完成几何图形集的创建。

Step52.创建图11.4.53所示的草图9。选择下拉菜单命令；在特征树中选取为参考平面。单击按钮，绘制图11.4.53所示的草图9，单击按钮退出草图环境。

图11.4.53 草图9

Step53.创建特征──曲线光顺5。选择下拉菜单命令；选取为要光顺的曲线，在“曲线光滑定义”对话框区域下，选中单选项，单击按钮，完成曲线光滑5创建。

Step54.创建图11.4.54所示的特征──拉伸3。选择下拉菜单命令；选取“曲线光顺5”为拉伸轮廓；在文本框处右击，选择选项，在区域的下拉列表中选取选项，在其下的文本框中输入值25；在区域的下拉列表中选取选项，在其下的文本框中输入值0；单击按钮，完成拉伸3的创建。

Step55.创建提取3。选择下拉菜单命令，在对话框的下拉列表中选择选项。在图形区中选取图11.4.55所示的面为要提取的元素。单击按钮，完成曲面的提取。

图11.4.54 拉伸3

图11.4.55 提取3

Step56.创建偏移1。选择下拉菜单命令，在图形区中选取“提取3”为要偏移的元素。输入偏移距离值2.0。单击按钮，完成曲面的提取。

Step57.创建图11.4.56所示的平移1。选择下拉菜单命令，在下拉列表中选取选项，选取偏移1为要平移的元素，在文本框处右击，选择选项，输入偏移距离值0.5。单击按钮，完成平移的操作。

图11.4.56 平移1

Step58.创建图11.4.57（将其余曲面全部隐藏后的效果图）所示的特征──修剪4。选择下拉菜单命令；在对话框中的下拉列表中选择选项，选取拉伸3和平移1为修剪元素，单击按钮，完成曲面的修剪操作。

说明：在选取曲面后，单击“修剪定义”对话框中的、按钮可以改变修剪方向。

Step59.创建图11.4.58所示的对称3。选择下拉菜单命令；系统弹出“对称定义”对话框，在特征树中选取“修剪4”为要对称的元素。选取为参考平面。单击按钮，完成对称3的创建。

图11.4.57 修剪4

图11.4.58 对称3

Step60.创建图11.4.59所示的特征──修剪5。选择下拉菜单命令；在对话框中的下拉列表中选择选项，选取修剪4、修剪3和对称3为修剪元素，单击按钮，完成曲面的修剪操作。

说明：在选取曲面后，单击“修剪定义”对话框中的、按钮可以改变修剪方向，

Step61.创建几何图形集main_sur04。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main_sur04；并单击按钮，完成几何图形集的创建。

Step62.创建图11.4.60所示的草图10。选择下拉菜单命令；在特征树中选取为参考平面。单击按钮，绘制图11.4.60所示的草图，单击按钮退出草图环境。

Step63.创建图11.4.61所示的特征──拉伸4。选择下拉菜单命令；选取草图10为拉伸轮廓；在区域的下拉列表中选取选项，在其下的文本框中输入值25；在区域的下拉列表中选取选项，在其下的文本框中输入值0；单击按钮，完成拉伸4的创建。

图11.4.59 修剪5

图11.4.60 草图10

Step64.创建图11.4.62所示的偏移2。选择下拉菜单命令，在图形区中选取拉伸4为要偏移的元素。输入偏移距离为-2.0。单击按钮，完成曲面的提取。

图11.4.61 拉伸4

图11.4.62 偏移2

Step65.创建图11.4.63所示的特征──外插延伸1。选择下拉菜单命令；选取图11.4.64所示的偏移曲面的边线为外插边界；选取“提取3”为外插延伸元素；在区域的下拉列表中选择选项；在文本框中输入值9，单击按钮，完成外插延伸1的创建。

图11.4.63 外插延伸1

图11.4.64 外插边界

Step66.创建图11.4.65所示的特征──修剪6（将其余曲面全部隐藏后的效果图）。选择下拉菜单命令；在对话框中的下拉列表中选择选项，选取拉伸4、外插延伸1和偏移2为修剪元素，单击按钮，完成曲面的修剪操作。

说明：在选取曲面后，单击“修剪定义”对话框中的、按钮可以改变修剪方向。

Step67.创建图11.4.66所示的对称4。选择下拉菜单命令；系统弹出“对称定义”对话框，在特征树中选取修剪6为要对称的元素。选取为参考平面。单击按钮，完成对称4的创建。

图11.4.65 修剪6

图11.4.66 对称4

Step68.创建图11.4.67所示的特征──修剪7。选择下拉菜单

命令；在对话框中的下拉列表中选择选项，选取修剪5、修剪6和对称4为修剪元素，单击按钮，完成曲面的修剪操作。

说明：在选取曲面后，单击“修剪定义”对话框中的、按钮可以改变修剪方向，使修剪6与对称4在修剪5内侧的部分修剪掉。

图11.4.67 修剪7

Step69.切换工作台。选择下拉菜单命令，切换到“零件设计”工作台。

Step70.创建特征──封闭曲面1。选择下拉菜单命令；在特征树中选取修剪7为要封闭的对象；单击按钮，完成封闭曲面1的创建。

Step71.创建图11.4.68所示的特征──移除面1。选择下拉菜单命令，选取图11.4.69所示的面为要移除的面。单击按钮，完成曲面的移除操作。

Step72.切换工作台，选择下拉菜单命令，切换到“创成式外形设计”工作台。

图11.4.68 移除面1

图11.4.69 要移除面

Step73.创建提取4。选择下拉菜单命令，在对话框的下拉列表中选择选项。在图形区中选取图11.4.70所示的面为要提取的元素。单击按钮，完成曲面的提取。

Step74.创建提取5。选择下拉菜单命令，在对话框的下拉列表中选择选项。在图形区中选取图11.4.71所示的面为要提取的元素。单击按钮，完成曲面的提取。

图11.4.70 提取4

图11.4.71 提取5

Step75.创建图11.4.72所示的特征──凹凸1。选择下拉菜单命令，选取提取4为要变形的曲面。选取图11.4.73所示的边线为限制边线，在文本框处右击，选择选项，系统弹出“点定义”对话框。在下拉列表中选择选项，选取提取4为参考曲面。距离设置为0。单击“点定义”对话框中的按钮。在“凹凸变形定义”对话框中输入变形距离值为-4.0。单击按钮，在下拉列表中选择选项。单击按钮，完成凹凸1的创建。

图11.4.72 凹凸1

图11.4.73 限制边线

Step76.创建图11.4.74所示的特征──凹凸2。选择下拉菜单命令，选取提取5为要变形的曲面。选取图11.4.75所示的边线为限制边线，在文本框处右击，选择选项，系统弹出“点定义”对话框。在下拉列表中选择选项，选取提取5为参考曲面。距离设置为0。单击“点定义”对话框中的按钮。在“凹凸变形定义”对话框中输入变形距离值为-4.0。单击按钮，在下拉列表中选择选项。单击按钮，完成凹凸2的创建。

图11.4.74 凹凸2

图11.4.75 限制边线

Step77.创建图11.4.76所示的平面4。选择下拉菜单命令；系统弹出“平面定义”对话框，在特征树中选取为参考平面。输入偏移距离值为28，单击按钮，完成平面4的创建。

图11.4.76 平面4

Step78.切换工作台。选择下拉菜单命令，切换到“零件设计”工作台。

Step79.创建缝合曲面1。定义移除面1为工作对象，选择下拉菜单命令，选取凹凸2为要缝合的对象，单击按钮，完成缝合曲面1的创建。

Step80.创建缝合曲面2。选择下拉菜单命令，选取凹凸1为要缝合的对象，单击按钮，完成缝合曲面2的创建。

Step81.创建图11.4.77所示的零件特征──凹槽1。选择下拉菜单命令；单击按钮，选取为草绘平面，绘制图11.4.78所示的截面草图；在对话框区域下拉列表中均选取选项，选取图11.4.77所示的曲面为限制面，输入偏移距离值1.0；单击按钮，完成凹槽1的创建。

图11.4.77 凹槽1

图11.4.78 截面草图

Step82.创建图11.4.79所示的零件特征──凹槽2。选择下拉菜单命令；单击按钮，选取为草图平面，绘制图11.4.80所示的截面草图；在对话框区域下拉列表中均选取选项，选取图11.4.79所示的曲面为限制面，输入偏移距离值1.0；单击按钮，完成凹槽1的创建。

图11.4.79 凹槽2

图11.4.80 截面草图

Step83.创建图11.4.81所示的草图13。选择下拉菜单命令；在特征树中选取为参考平面。单击按钮，绘制图11.4.81所示的草图，单击按钮退出草图环境。

图11.4.81 草图13

Step84.创建图11.4.82所示的用户阵列1。在特征树中选取特征作为用户阵列的源特征。选择下拉菜单命令，在系统的提示下，选择作为阵列位置，选中复选框。单击对话框中的按钮，完成用户阵列的定义。

Step85.创建图11.4.83所示的草图14。选择下拉菜单命令；在特征树中选取为参考平面。单击按钮，绘制图11.4.83所示的草图，单击按钮退出草图环境(注：此草图是通过草图13镜像得到)。

图11.4.82 用户阵列1

图11.4.83 草图14

Step86.创建图11.4.84所示的用户阵列2。在特征树中选取特征作为用户阵列的源特征。选择下拉菜单命令，在系统的提示下，选择作为阵列位置，选中复选框，单击对话框中的按钮，完成用户阵列的定义。

图11.4.84 用户阵列2

Step87.创建图11.4.85所示的零件特征──旋转体1。选择下拉菜单命令，单击对话框中的按钮，选择为草图平面，进入草绘工作台。绘制图11.4.86所示截面几何图形。完成特征截面的绘制后，单击按钮，退出草绘工作台。单击“定义旋转体”对话框区域的文本框后，在图形区中选择H轴作为旋转体的中心轴线（此时文本框显示为）。在对话框区域的文本框中输入值360。单击对话框中的按钮，完成旋转体特征的创建。

图11.4.85 旋转体1

图11.4.86 截面草图

Step88.创建图11.4.87b所示的特征──倒圆角2。选取图11.4.87a所示的边线为倒圆角的对象，倒圆角半径值为5。

图11.4.87 倒圆角2

Step89.保存零件模型。