SolidWorks 高级曲面学习教程
SolidWorks
程
曲面高级学习教
SolidWorks 高级曲面学习教程
关于本课程...............................................................................
第一章 了解曲面.....................................................................
1.1 实体和曲面................................................................
1.2 使用曲面的原因......................................................
第二章 曲面入门...................................................................
2.1 基本曲面建模..........................................................
第三章 实体—曲面混合建模...............................................
3.1 概述 ......................................................................... 3.2 使用曲面编辑实体实例..........................................
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2 2 11 14 14 22 22 22 3.3 曲面作为构造几何体实例......................................
3.4 面的复制..................................................................
第四章 修补与编辑输入的几何体.......................................
4.1 输入数据..................................................................
4.2 修补与编辑输入的几何体......................................
第五章 高级曲面建模...........................................................
5.1 高级曲面建模实例..................................................
第六章 接合与修补...............................................................
6.1 复杂的接合实例......................................................
6.2 光滑修补..................................................................
6.3 自由形（任意多边形）..........................................
6.4 边角融合..................................................................
第七章 主模型技术...............................................................
7.1 主模型技术的概述..................................................
7.2 曲面主模型的实例..................................................
7.3 实体主模型实例......................................................
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SolidWorks 高级曲面 教程
关于本课程
? 前提条件
—机械设计基础
—使用 Windows 操作系统经验
—已经学习了 SolidWorks 在线教程和基础教程
? 教程设计原则
—基于过程或任务的方法，不专注于单项特征和软件功能
? 使用本教程
—在教室指导下，在培训中进行。边演示，边练习
? 关于文档的注意点
? 本教程使用约定 小四、黑色字体表明是 SolidWorks 软件的命令或选项
第一章 了解曲面
本章内容要点：
? 理解实体与曲面的异同点
? 创建拉伸曲面与平面
? 剪裁曲面与解除剪裁曲面
? 缝合曲面
? 由曲面生成实体
? 在实体或曲面中删除面
? 理解 NURBS 曲面以及 ISO-参数（U-V）曲线的属性
? 熟悉常见的曲面类型
? 了解典型的曲面建模操作模式
1.1 实体和曲面
在 SolidWorks 中，实体和曲面是非常相似的。实体和曲面包含的是两类不同 的信息，更确切的说是包括两类实体（entity）。
1） 几何信息：几何纤细描述的是形状，例如物体的扁平或者翘曲、直线形或者
弯曲状。点代表了空间中特定且唯一的一个位置。
2） 拓扑信息：拓扑信息描述的是关系，例如：
实体的内部和外部，一般来说是通过面来定义的
哪些边相交于哪些顶点。
哪些面的分界线形成哪些边线。
哪些边是两个相邻面的共同边线。
实体：对于一个实体，其中任意一条边线同时属于且只属于两个面；在一个曲面
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实体中，其中一条边线可以仅属于一个面。
左图：不能生成一个实体，因为边线被四个面拥有。
步骤一：拉伸实体
创建新的零件，选择 Part_IN 模板。
在上视基准面上绘制一个草图，圆心和原点重合，直径为 1in，点击特征工 具栏上的拉伸按钮，拉伸高度为 1in。
保存零件为 Solid。
生成了三个面，两个端面和一个连接的圆柱面。
步骤二：拉伸曲面
使用模板 Part_IN 创建另外一个零件。
在上视基准面上绘制一个草图，圆心和原点重合，直径为 1in。 单击曲面工具栏上拉伸曲面按钮 ，或者插入，曲面，拉伸曲面，高度为 1in。保存零件为 Surface。
步骤三：纵向平铺窗口
单击窗口，纵向平铺两个零件窗口。
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步骤三：创建平面区域
在零件 Surface 上的上视基准面上创建一个草图，绘制一个正方形，中心位 于原点，边与圆柱面边线相切。
单击曲面工具栏上的平面区域按钮
4 ，生成一个平面。
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步骤四：剪裁曲面
单击曲面工具栏上的剪裁曲面按钮 ，选择标准，裁剪工具下选择圆柱面， 选择保留选择，当鼠标在平面区域生成的面上移动时，可以发现高亮显示需要保 留的面。
确定，裁剪后如下。
步骤五：创建第二平面区域
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切换到等轴测视图，单击平面区域按钮 ，选择顶部的圆柱面的圆形边线， 确定。
步骤六：结果
步骤五得到的结果和步骤四得到的结果一致，但步骤五只需要一个操作步骤。 和第一个零件相比，虽然外观相似，但是一个是实体，而现在是三个曲面的 组合。
步骤七：解除剪裁曲面
解除裁剪曲面 ，选择步骤五中创建的平面区域，预览视图，可以发现系 统自动创建由圆形边生成的矩形面。
单击取消，退出解除剪裁曲面操作。
使用曲面：在曲面环境下的操作类似于在实体环境下的操作，但也有很大差异。 曲面列在特征管理器的设计树下也有个曲面文件夹（类似实体文件夹），它们可 以被隐藏或者删除。
对于曲面，我们不能像对待实体那样进行布尔型运算。在实体环境中，假设在现 有实体上添加一个基体，可以通过简单的绘制草图并拉伸来实现，SolidWorks 会 自动那些新生成的面，并且将新特征生成的实体合并到现有的实体中。对于曲面 中那些相互交叉的面，只能对它们进行手工裁剪或缝合。
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步骤八：缝合曲面
单击曲面工具栏上的缝合曲面 ，选择图形区域中的 3 个曲面实体，单击确定。
现在曲面实体文件夹中只有一个曲面，由缝合曲面特征来命名。
步骤九：曲面转实体
单击曲面工具栏上的加厚按钮 ；或单击插入，凸台/基体，加厚。
勾选从闭合的体积生成实体，单击确定。
这时曲面实体文件夹没有了曲面，而实体文件夹开始有了一个加厚 1 实体。 注意：
1）尝试加厚曲面，当曲面是完全封闭曲面体积时，从闭合的体积生成选项采可 用；
2）使用检查实体命令可以亮显曲面的开环边线；
3）在任何显示模式下显示模型边线，查看边线颜色是否同工具，选项，系统选 项，颜色，曲面/开环边线中所设置的一样。
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步骤十：对比两个零件
选择窗口，横向平铺，使得两个零件窗口横向平铺。
分别用工具，质量特性来查看两个零件，体积都是 0.785in3。
步骤十一：删除面
切换到 Solid 零件窗口，单击曲面工具栏上的删除面 ，选择圆柱面及顶面。
在选项中选择删除，单击确定。
可以看到原先的实体文件夹中的实体已经不存在了，而曲面实体文件夹中有
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一个实体：删除面 1。
参数化：在 SolidWorks 中所有的曲面都可以通过一系列的曲线网格来描述，可以 称之为为 ISO 参数或者 U‐V 曲线。沿着 4 边曲面的某条边线方向的曲线为 U 曲线， 而另一个垂直方向的曲线为 V 曲线。参数就是这些边线上各点位置的数字描述，在 0 与 1 间取值。可以通过工具，草图工具，面部曲线命令来查看 U‐V 网格。
曲面类型：
1） 代数曲面：可以用简单的代数公式来描述。包括平面、球面、圆柱面、圆锥
面和环面等。代数曲面中的 U‐V 曲线都是一些直线、圆弧或圆周。
2）直纹曲面：直纹曲面上的每一个点都有直线穿过，且直线位于面上。
3）可展曲面：可展曲面是直纹曲面的子集，可以在没有被拉伸的状态下自由伸
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展。这类曲面包括平面、圆柱面及圆锥面等。
4）NURBS 曲面：NURBS（非均匀有理 B 样条）作为一种曲面技术被广泛应用在 CAD 行业以及计算机绘图软件中。NURBS 曲面通过参数化的 U‐V 曲线来定义，这 些 U‐V 曲线都是样条线，这些样条线之间的插值形成 NURBS 曲面。
代数曲面、直纹曲面和可展曲面都可归为解析曲面中的一类，而 NURBS 曲面通 常被称为数值曲面。
带有正交曲线网格的曲面往往都是 4 边曲面，而实际上，SolidWorks 模型曲 面中也有不是 4 边的曲面，以下两种情况会导致这种情况的产生： 1）一条或者多条边的长度为零，并且某个方向的曲线交于一点，该点通常被称 为奇点，该曲面被称为退化曲面。
2）将一个原始的 4 边曲面裁剪成所需的形状，然后再对它进行抽壳操作，系统 先等距原始的 4 边曲面，然后对它进行再次剪裁，所以一般不会产生问题。
步骤十二：运用面部曲线
还是在 Solid 零件下，选择圆形面，单击工具，草图工具，面部曲线。通过
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面部曲线的预览可以知道它的原始面是一个矩形面，通过后来的操作的裁剪操作 才得到了现在看到的圆形面。单击取消，退出该命令。
步骤十三：解除裁剪曲面
该面是从拉伸圆获得的，但是通过解除裁剪曲面操作，从预览来看仍旧是一 个矩形面。
步骤十四：关闭零件
关闭，且不保存零件。
1.2 使用曲面的原因
为何在高级曲面建模中还要学习创建简单的圆柱体？原因如下：
1） 实体其实就是一些遵循特殊规则的曲面集。为了创建实体，现在手工创建曲
面的整个过程，在 SolidWorks 的后台同样在重复相同的操作。
2） 对于同样的几何模型，曲面建模比实体建模需要更多的时间。但是不是所有
的模型都可以用实体建模来完成，所以曲面建模仍旧是非常必须且重要的工 具与手段。
3） CAD 中关于曲面的术语及概念从本质上来说与实体模型是一致的，运用这些
概念将有利于更好地去理解曲面与实体，不管是导入的还是自建的几何体都 可以被巧妙地运用。
为什么要使用曲面：
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使用实体建模方式有些外形很难创建；曲面建模可以创建单个面而不是一次性生 成所有面；曲面可以作为参考几何体；曲面特征有时候比实体特征更为有效。
当使用实体特征比曲面特征可以更简单、更有效地得到最终结果时，不宜使用曲 面特征；尽量避免得到一个开放的曲面，因为曲面通常只是通过实体的中间爱你 步骤。
混合建模：SolidWorks 允许用户在操作过程中充分结合实体建模和曲面建模的优 点。实体—曲面混合建模是最好的一种建模方法，通常会用到利用曲面实体修改 实体或者实体转化为曲面修改后再转换为实体的技术。
利用曲面来替换现有实体中的单个或者多个面
利用曲面作为构造几何体，如特征终止条件中的成形到一面选项
利用曲面对现有实体进行切割或造型操作
利用曲面来分割实体，并且生成两个或者多个实体模型
曲面操作流程：
1）使用图片：
可以使用手绘草图、现有实物的数码图像或者物理模型的扫描的 3D 数据。草图图片可以使用数码图像，用作轮廓轨迹或者可见的参考。草图图片应该 在建模过程中一开始便插入并使用，还应该对引用了图片的草图名称做相应的修 改，以便突出参考作用。含有草图图片的草图特征不需要其含有任何的草图几何 体，同一幅草图图片可以插入到多个独立的草图特征中，这些草图基准面相互间 可以成直角关系，这是非常有用的。
2）规划草图：
创建复杂零件前，规划草图是非常有用的。如关键特征或部位、总体尺寸、驱动轮廓或者草图图片的尺寸参考。
图像如果用透视会使从数码图像上获取精确尺寸变得困难。尖锐转角也需要 注意，通常建模是从尖锐边线开始的，但实际结果的零件上都是圆角边线，因此 需要推断出圆角边线在到圆角前的虚拟交线。图像最好使用高对比度和高聚焦。
3）识别对称和边线：
将草图图片的中心定位到位于原点附近的产品中心。对称可能无法彻底完成，但这样建模方便以后插入装配体并进行装配。
确定并生成零件的固定边线将有利于用户最初的模型创建，将使相关的边线 更易于创建生成的投影曲线。两个相互垂直的草图图片可以描述出一条边，投影 曲线便通过这两个草图来生成。
使用 3D 样条曲线同样可以创建出一条 3D 边线。
4）轮廓边线：
对称平面上的曲线可以被用作创建模型的起始点。即使这些边线不是零件上 的硬边线，也可以作为轮廓边线使用。
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4）识别功能表面：
如果构建的模型有任何功能表面，那么定义和使用一个起始位置通常会很容 易。功能表面，例如一个瓶颈，它必须是圆的，或者必须有平的基座或者基脚，或者是一个匹配到其他零件特定形状的面，或是一个适合引出标注尺寸的面。
5）频繁检查模型
工具，检查实体；或者编辑，重建模型等命令。或者 CTR+Q 重建所有模型。
6）设计树：
曲面模型有许多复杂的面，可以创建一些特定的文件夹，把描述零件的某个 细节或者区域都放到同一个文件夹中，并根据需要命名，以表达具体的意思。
7）清除
创建的曲面和实体，如果不需要，可以在实体文件夹和曲面实体文件夹中选 择删除，这样可以在特征树上有个删除特征，可以编辑和修改。
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第二章 曲面入门
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