CATIA輪轂畫法(曲面設(shè)計(jì))

1、8.2 輪轂（曲面）設(shè)計(jì)本節(jié)以圖8-58所示的汽車輪轂為例，來對(duì)曲面設(shè)計(jì)的相關(guān)命令用法進(jìn)行說明。槽底輪輞輪輻氣門孔輪轂圖8-59 汽車輪轂從上圖實(shí)例進(jìn)行分析，物體結(jié)構(gòu)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)形式，每個(gè)螺孔兩側(cè)對(duì)應(yīng)一組對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以只要完成其四分之一的結(jié)構(gòu)造型，就可通過對(duì)稱或旋轉(zhuǎn)來完成整個(gè)輪轂結(jié)構(gòu)繪制。而整個(gè)輪轂從軸心向個(gè)又可分為輪轂、輪輻和輪輞三部分，在此先確定輪轂的坐標(biāo)系：按照輪胎坐標(biāo)系，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸線為x軸，垂向?yàn)閦軸，前進(jìn)方向?yàn)閤軸。下面對(duì)操作過程分步說明。8.2.1 生成輪輻單擊菜單FileNew，新建一個(gè)Shape文件，點(diǎn)擊OK后在彈出圖8-60所示的“Shape name”框中鍵入“hub”作為文

2、件名。 圖8-60 鍵入文件名“l(fā)ungu”單擊OK進(jìn)入曲面設(shè)計(jì)工作臺(tái)，如圖8-61所示，如果此時(shí)不是曲面工作臺(tái)，則還要再從開始菜單選擇Shape“Generative Shape Design”進(jìn)入曲面設(shè)計(jì)模塊。（1）從內(nèi)向外進(jìn)行繪制，所以進(jìn)入yz平面繪制斷面輪廓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。進(jìn)入yz平面繪制草圖如圖8-62所示：繪制一個(gè)圓弧，圓心在橫軸上，起點(diǎn)在縱軸上，距橫軸50mm，半徑為100 mm，終點(diǎn)橫坐標(biāo)為40。Part Design 圖標(biāo) 圖8-61 初始結(jié)構(gòu)樹 圖8-62 繪制輪轂外廓草圖退出草圖設(shè)計(jì)工作臺(tái)，在曲面設(shè)計(jì)模塊選擇圖標(biāo)，在彈出的旋轉(zhuǎn)曲面對(duì)話框中默認(rèn)輪廓為Sketch.1，右鍵選擇Y

3、Axis為轉(zhuǎn)軸，向一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)45度生成曲面，如圖8-63所示。 圖8-63 旋轉(zhuǎn)草圖設(shè)置（2）單擊圖標(biāo)，彈出如下對(duì)話框，新建相對(duì)xy平面偏移300mm的plane.1。圖8-64 新建參考平面選擇新建的plane.1，進(jìn)入草圖繪制模塊，繪制圖8-65所示草圖，圖中縱向?yàn)镠軸。Sketch.1Rotate.1 圖8-65 Plane.1上的輪廓 圖8-66 Sketch.1轉(zhuǎn)動(dòng)11.25°如圖8-66所示，將Sketch.1繞水平軸線轉(zhuǎn)動(dòng)11.25°，生成Rotate.1。單擊圖標(biāo)，如下圖所示，將Sketch.2和Rotate.1的兩側(cè)端點(diǎn)連接為Line.1和Line.2。圖8

4、-67 新建參考平面圖8-68 生成放樣曲面單擊“Multi-Sections Surface”（放樣）命令圖標(biāo)，彈出圖8-68所示對(duì)話框，選擇Sketch.2和Rotate.1作為截面，以兩條連接線Line.1和Line.2為引導(dǎo)線，生成放樣曲面。（3）選擇yx平面，進(jìn)入草圖繪制工作臺(tái)，繪制如下輪廓，最低點(diǎn)距y軸為170mm。圖8-69 繪制槽底草圖輪廓單擊Revolve（旋轉(zhuǎn)）工具圖標(biāo)，彈出圖8-70所示對(duì)話框，以剛繪制的Sketch.3為輪廓繞其轉(zhuǎn)軸（y軸或圖中水平軸H）旋轉(zhuǎn)，兩側(cè)限制分別為5和40度，得到1/8槽底。圖8-70 生成八分之一槽底單擊Insection（相交）工具圖標(biāo)，在

5、彈出的對(duì)話框中“First Elements”和“Second Elements”分別選擇旋轉(zhuǎn)得到的槽底與放樣，如圖8-71所示，求得兩者相交輪廓Insect.1。相交輪廓圖8-71 求得相交輪廓單擊Line工具圖標(biāo)，如下圖對(duì)話框所示，選擇圖8-63中的Rotate.1的端點(diǎn)和相交輪廓內(nèi)側(cè)線段的第二點(diǎn)進(jìn)行連接，如圖8-72所示，得到Line .3。圖8-72 內(nèi)側(cè)連線用同樣方法連接Rotate.1的另一端點(diǎn)和相交輪廓外側(cè)線段的外緣點(diǎn),得到Line.4，如圖8-73所示。圖8-73 外側(cè)連線Sketch.1Sketch.1 圖8-74 按比率生成點(diǎn)（4）單擊Ponit工具圖標(biāo)，在彈出的圖8-74

6、所示對(duì)話框中選擇“On curve”類型，在“Distance to reference”（參考距離）選擇下選擇“Ratio of curve length”（曲線長度比率），Ratio鍵入0.7（距上端），單擊OK確認(rèn)。注意：若生成點(diǎn)在另一側(cè)，則單擊“Reverse Direction”按鈕或圖中紅色箭頭調(diào)整箭頭指向，也可改變Ratio數(shù)值來調(diào)整。單擊分割命令圖標(biāo)，彈出如下對(duì)話框，應(yīng)用生成的Point.1分割Line.4，保留下半截（比率為0.3那部分）線段為Split.1。圖8-75 以點(diǎn)分割直線單擊圖標(biāo)，彈出圖8-76所示對(duì)話框，“Line type”輸入框“Point-Directio

7、n”形式，Point選擇Split.1與Rotate.1的交點(diǎn)，Direction選擇yz平面，即以yz平面的法線x軸為指向，在End輸入框鍵入任一值則生成一條軸線Line.5。圖8-76 生成旋轉(zhuǎn)軸線單擊旋轉(zhuǎn)工具圖標(biāo)，設(shè)置下圖所示對(duì)話框，使分割后的線段Split.1繞軸線Line.5向外旋轉(zhuǎn)3°，得到Rotate.3 。Rotate.3Split.1圖8-77 旋轉(zhuǎn)線段連接Rotate.3上端點(diǎn)與圖8-69草圖中25mm線段的外端點(diǎn)為Line.6；再將Line.6與Rotate.3（外端的兩條線）接合為Join.1。Line.6 圖8-78連接上段線 圖8-79 結(jié)合外端的上、下段

8、線單擊旋轉(zhuǎn)圖標(biāo)工具，使上面連接的Join.1繞水平軸（車輪軸線）轉(zhuǎn)動(dòng)45°成扇面，對(duì)話框設(shè)置和圖形顯示如下圖示。生成扇面圖8-80 旋轉(zhuǎn)線段（5）圖8-79所建的Join.1是1/4輪輻的外邊線，下面需要?jiǎng)?chuàng)建輪輻柱的內(nèi)邊線，將外邊線在輻面內(nèi)按指定寬度移動(dòng)一定距離。圖8-81所示為通過Join.1的兩端及中部連接點(diǎn)三點(diǎn)所建的平面Plane.2。圖8-81 建立參考平面單擊Translate命令圖標(biāo)，在彈出的圖8-82對(duì)話框中設(shè)置Join.1沿Plane.2指向，即其法線方向移動(dòng)30mm，生成Translate.1。圖8-82 平移連接線如圖8-83所示，過圖8-70旋轉(zhuǎn)生成的槽底終端上

9、的意兩點(diǎn)，及輪胎坐標(biāo)原點(diǎn)生成一個(gè)對(duì)稱平面Plane.3。再單擊Symmetry（對(duì)稱）工具圖標(biāo)，在圖8-84中的對(duì)話框內(nèi)進(jìn)行設(shè)置，以Plane.3為對(duì)稱面，生成Translate.1的對(duì)稱曲線Summetry.1。 圖8-83 建立參考平面初始元素對(duì)稱曲線圖8-84 生成對(duì)稱曲線應(yīng)用Projection（投影）命令，將上面圖中的Translate.1和Symmetry.1投影到圖8-80所生成的旋轉(zhuǎn)扇面上，生成Project.1和Project.2，如圖8-85所示。圖8-85 投影兩條曲線被修剪元素注意：上圖Projection對(duì)話框中的Projected輸入框默認(rèn)選擇一個(gè)元素，單擊輸入框后

10、面圖標(biāo)，即彈出右邊的Projected選擇框，可一次性選擇多個(gè)元素。圖8-86 圓角連接兩條投影線單擊Corner工具圖標(biāo)，彈出圖8-86所示對(duì)話框，默認(rèn)選擇“Corner On Support”類型，以扇面Revolute.3為支持面，將兩條投影線倒圓角連接，圓角半徑為25，并修剪圖示內(nèi)側(cè)的投影線，生成Corner.1。（6）選取Extract（提?。┟?，如圖8-87所示，提取扇面Revolute.3的外邊界（綠色高亮線）。圖8-87 提取曲面邊界選擇繪制直線命令，彈出圖8-88對(duì)話框，選擇Angle/Normal to curve”類型，Curve選擇提取線，以槽底面為支持面，圓角線與提

11、取線交點(diǎn)為起始點(diǎn)，角度為90°，長度略長些，勾選“Geometry on support”（圖形附于支持面），確認(rèn)即生成引導(dǎo)線Line.7。未依附支持面時(shí)圖8-88 生成引導(dǎo)線單擊Sweep（掃掠）工具圖標(biāo)，在彈出的對(duì)話框中默認(rèn)選擇Explicit（直接式）類型中的“With reference surface”（帶參考曲面）子類型，以修剪后的Corner.1為輪廓，以上圖繪制的Line.7為引導(dǎo)線，其它項(xiàng)默認(rèn)，從圖8-89所示預(yù)覽中能看到掃斥效果，單擊OK確認(rèn)，生成掃掠面Sweep.1。圖8-89 生成掃掠面（8）通過Rotate.1的端點(diǎn)、Intersect.1輪廓圓弧端點(diǎn)及引導(dǎo)

12、線與Intersect.1輪廓對(duì)應(yīng)點(diǎn)這三個(gè)點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)平面Plane.4。 圖8-90 創(chuàng)建截平面應(yīng)用Intersection命令，求出Plane.4與掃掠面Sweep.1的相交輪廓Intersect.2。 圖8-91 求相交輪廓同理，應(yīng)用Intersection命令，連續(xù)求出Plane.4與槽底R(shí)evolute.2的相交輪廓Intersect.3，1/4輪輻的對(duì)稱面Plane.3與槽底的相交輪廓Intersect.4，Plane.3與最初的旋轉(zhuǎn)曲面.Revolute.1的相交輪廓Intersect.5；這些交叉輪廓如圖8-92所示。 圖8-92 其余相交輪廓從圖中看出Intersect.5與I

13、ntersect.2及Intersect.4存在一個(gè)縫隙，繼續(xù)求出Intersect.2與Intersect.4的交叉點(diǎn)，預(yù)覽結(jié)果如圖8-93所示。交叉點(diǎn) 圖8-93求得交點(diǎn)如圖8-94所示，將上圖交點(diǎn)和Intersect.6的近端連接起來，得到Line.8。 圖8-94連接兩點(diǎn)選擇Split工具，如圖8-95所示，仍然單擊多選圖標(biāo)， 應(yīng)用Plane.3將Revolute.1、Sweep.1和Corner.1在圖中的透明部分一次性切除。圖8-95切除輪輻多余部分如下圖8-96所示，連接Corner.1和Revolute.3被分割后的末端點(diǎn)成為Line.9。 圖8-96連接輪輻外部兩點(diǎn)觀察發(fā)現(xiàn)封

14、閉一個(gè)輪輻柱的邊緣線還差I(lǐng)ntersect.1和Intersect.3的交點(diǎn)（下圖Point.1）與Rotate.1內(nèi)端（下圖Point.2）之間的連線，同樣連接它們。圖8-97連接輪輻內(nèi)部兩點(diǎn)單擊Fill（填充）工具圖標(biāo)，如下圖8-98所示，依次選擇輪輻柱正面的Join.1、Extract.1、Split.4和Line.9，直至出現(xiàn)淡藍(lán)色標(biāo)記“Closed Contour”（輪廓封閉），即可確認(rèn)填充。輪廓封閉圖8-98填充正面輪輻柱 同理，如圖8-99所示，選擇背面的Intersect.3、Intersect.2、Line.8、Revolute.1的內(nèi)邊界及Line.10，封閉后填充為Fil

15、l.2。 圖8-99填充背面輪輻柱（9）輪輻柱的四個(gè)表面都已建立后，需要將交叉外多余曲面修剪掉。下面先修剪輪輻正面和外側(cè)壁，單擊修剪工具圖標(biāo)，在彈出的圖8-100的對(duì)話框中選擇欲修剪的兩元素Multi-sections Surface.2和 Fill.1，圖中顯示修剪掉透明區(qū)域時(shí)，單擊OK確認(rèn)，即完成此次修剪。修剪后生成Trim.1，即將原放樣曲面和填充面多余部分切除后進(jìn)行了接合。圖8-100修剪正面和外側(cè)壁同理，選擇內(nèi)側(cè)的掃掠面與背面的Fill.2進(jìn)行修剪，即完成輪輻柱背面有修剪操作，對(duì)話框與預(yù)覽如圖8-101所示。圖8-101修剪背面和內(nèi)側(cè)壁接著將上面修剪得到的Trim.1和Trim.2進(jìn)

16、行修剪，得到如下圖的預(yù)覽結(jié)果，選擇剪除顯示的透明部分。透明部分 圖8-102修剪Trim.1和Trim.2再次應(yīng)用修剪命令，選擇槽底旋轉(zhuǎn)面和剛剛修剪完的Trim.3，保留槽底外廓和輪輻柱的下部分，生成輪輻的1/8結(jié)果如圖8-104所示。 圖8-103修剪槽底和輪輻柱 圖8-104 1/8輪輻8.2.2 生成輪輞（1）進(jìn)入yz平面，從左至右繪制草圖輪廓如圖8-105所示，左側(cè)起點(diǎn)距車輪軸心高度為205mm，R15和R3兩弧相切，接15.375的直線，此直線距車輪軸心高為193.5，右邊是樣條線，中間點(diǎn)高為2，兩側(cè)為1，再繪制46.5直線與一圓弧相切。 圖8-105輪輞左側(cè)輪廓中段輪廓如圖8-10

17、6所示，是由三段直線由4段圓弧與兩側(cè)連接而成。 圖8-106輪輞左側(cè)輪廓圖8-107所示為輪廓的右段輪廓，繪制時(shí)可以先繪制大致輪廓，再進(jìn)行尺寸約束。圖8-107輪輞右側(cè)輪廓選擇輪廓起點(diǎn)和槽底草圖輪廓Sketch.3的端點(diǎn)，單擊“對(duì)話框定義約束”圖標(biāo)約束兩者為Coincidence（相合），勾選上圖該項(xiàng)后，起點(diǎn)自動(dòng)移位。按照?qǐng)D8-108所示方法，再約束右端終點(diǎn)與槽底草圖輪廓的端點(diǎn)相合；兩段R15圓弧的圓心與左、右端豎直線分別相合，即約束圓心橫坐標(biāo)。這樣整條輪廓變?yōu)榫G色，完成約束。圖8-108約束輪輞左側(cè)輪廓起點(diǎn)位置（2）以上圖繪制的草圖為輪廓繞Y軸旋轉(zhuǎn)，向逆、順時(shí)針方向分別旋轉(zhuǎn)5°和4

18、0°，生成1/8輪輞曲面。圖8-109生成1/8輪輞曲面單擊棱邊倒角命令圖標(biāo)，選擇輪輞曲面兩側(cè)邊的棱，倒角半徑為1mm。倒角的棱邊圖8-110輪輞棱邊倒角對(duì)話框倒角后的1/8輪輞曲面結(jié)構(gòu)如下圖8-111所示。圖8-111輪輞棱邊倒角結(jié)果8.2.3 生成輪轂（1）進(jìn)入yz平面繪制草圖8-112，上邊黃線為Sketch.1投影所得，約束草圖輪廓的起點(diǎn)和終點(diǎn)分別與投影線兩端相合，其它尺寸如圖中所繪。 圖8-112輪轂輪廓草圖 圖8-113建立輪轂外端平面刪除投影所得的原始黃線，退出草圖工作臺(tái)，結(jié)構(gòu)樹顯示新增節(jié)點(diǎn)Sketch.5。再應(yīng)用新建平面命令，在圖8-113對(duì)話框設(shè)置以輪輻正面內(nèi)端兩點(diǎn)

19、和原點(diǎn)共三點(diǎn)構(gòu)建參考平面Plane.5。單擊Circle（繪制圓）功能圖標(biāo)，彈出圖8-111所示對(duì)話框，選擇“Center and radius”（中心和半徑）類型，以原點(diǎn)為中心，Plane.5為支持面，半徑為50mm，觀察起始和終止角度的變化，設(shè)置其與Revolute.1轉(zhuǎn)過角度一致，單擊OK確認(rèn)生成Circle.1。圖8-114繪制路徑 （2）單擊掃掠工具圖標(biāo)，使輪廓Sketch.5沿Circle.1掃掠，生成曲面如下圖所示。圖8-115生成1/8輪轂曲面如圖8-116所示，將剛生成的掃掠曲面與被分割過的旋轉(zhuǎn)面Split.2接合，生成Join.2。圖8-116接合輪轂曲面（3）將Join.

20、2與最后修剪生成的輪輻柱Trim.4進(jìn)行修剪，剪除兩者結(jié)合部位的曲面。圖8-117修剪輪轂和輪輻同理，將上圖所得的Trim.5與輪輞曲面EdgeFillet.1進(jìn)行修剪，剪去曲面多余部分，得到Trim.6，完成了1/8輪轂的最終處理。保留部分剪除（透明）部分圖8-118修剪輪輞和輪輻（4）單擊對(duì)稱工具圖標(biāo)，以1/8輪轂曲面Trim.6相對(duì)8.2.1節(jié)中圖8-83 生成的平面plane.3進(jìn)行對(duì)稱操作而生成Symmetry.2。原型對(duì)稱生成 圖8-119對(duì)稱1/8輪轂應(yīng)用接合命令，將Symmetry.2與原1/8輪轂曲面接合為1/4輪轂曲面Join.3。選擇Rotate功能圖標(biāo)，將Join.3繞

21、車輪軸線（Y軸）旋轉(zhuǎn)90°，再生成一個(gè)1/4輪轂曲面Rotate.4，如圖8-120所示。旋轉(zhuǎn)生成原型圖8-120旋轉(zhuǎn)1/4輪轂再次應(yīng)用接合命令，將Rotate.4與原1/4輪轂曲面接合為1/2輪轂曲面Join.4。應(yīng)用Rotate功能，再將Join.4繞車輪軸線旋轉(zhuǎn)180°，生成另外半個(gè)輪轂曲面Rotate.4。圖8-121旋轉(zhuǎn)1/2輪轂還要將兩個(gè)1/2輪轂曲面進(jìn)行接合，形成一個(gè)完整輪轂（節(jié)點(diǎn)為Join.5），得到圖8-122所示結(jié)果。圖8-122接合為完整輪轂8.2.4 生成實(shí)體本節(jié)主要在前面基礎(chǔ)上完成實(shí)體及氣門嘴和輪胎連接螺孔的繪制。（1）顯示輪輞輪廓草圖Sketch.4，選擇“Tangent to surface”（與曲面相切）類型新建參考平面Plane.6，曲面選擇8-123所示的坡面，切點(diǎn)則選擇Sketch.4在此段的一個(gè)端點(diǎn)。切點(diǎn)草圖圖8-123建立氣門嘴參考平面選擇Plane.6進(jìn)入草圖設(shè)計(jì)模塊，繪制如圖8-124所示一個(gè)小圓，直徑為12mm，與輪軸中心徑向距離為140mm。退出工作臺(tái)，應(yīng)用Extrude命令圖標(biāo)將D12的圓孔拉伸，長度設(shè)置為與輪輞和槽底曲面相交即可。 圖8-124繪制氣門嘴草圖輪廓 圖8-125拉伸氣門嘴單擊Shape Fillet（曲面倒角）命令圖標(biāo)，進(jìn)行整個(gè)輪轂Join.5與氣門嘴Extrude.1兩