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第4节 Generative Shape Design 创成式外形设计
简介
CATIA V5的创成式外形风格造型设计模块（GSD，Generative Shape Design）是线框和曲面造型功能的组合，为用户提供了一整套应用广泛、功能强大、使用方便的工具集，以建立和修改用于复杂外形设计所需的各种曲面。创成式外形风格造型设计是一种基于特征的设计方法，采用了全相关技术，而且在设计过程中还能有效地捕捉设计者的设计意图，因此极大地提高了设计质量与效率，并为后续设计更改提供了强有力的技术支持。
GSD模块在汽车行业应用非常广泛，汽车的车身、内外饰、底盘件等很多部分都需要使用该模块进行设计。下图是我用创成外形曲面模块（GSD）绘制的作品，汽车白车身某个部位的零件，有没有谁能猜出来是哪个部位的？
4.1 曲面设计基础
1.选择Generative Shape Design进入创成式外形设计模块；
2.创成式外形设计需要掌握如下常用的工具条：
Wireframe 线架构
Surfaces 曲面
Operations 操作
4.2 Wireframe线架构
线架构是绘制曲面的基础，通过该工具条，我们可以把生成曲面的各项基本元素先绘制好，在此基础之上逐步生成曲面。
4.2.1 Point s 点
（参照帮助文档）
1.掌握Point命令下各种点的创建方法。打开point对话框后，point type下拉菜单中共有7种创建点的方法：
2.掌握Points and planes Repetition命令创建多个点。选择直线并指定点的数量、间距等参数，可以生成多个等距点；
3.掌握Extremum创建极值点。选择参考元素及方向，可以求出该方向上的最大距离和最小距离点。对于三维元素，单个方向的极值可能是面或者线，因此还可以选择多个方向进行定义，求出一个点；
4.掌握ExtremumPolar创建极坐标极值点。极坐标的方向包括半径和角度，对于半径的极值，需要定义坐标原点，对于角度极值，需要定义原点和参考起始方向。极坐标极值仅能用于单根开放线条或者封闭线条，对于未封闭的复杂线条无法使用该命令；
4.2.2 Line-Axis 线和轴
（参照帮助文档）
1.掌握Line直线命令下各种创建直线的方法。打开line对话框后，line type下拉菜单中共有6种创建点的方法：
2.Axis轴命令。点击各帮助文件中的旋转体来自动生成其轴线，对于球体或者圆形，需要指定一个方向，对于平面圆或椭圆，也可以通过下拉菜单选择更多的选项；
3.Polyline折线命令。通过选择多个点来创建折线，也可以设置折线的倒角；
4.2.3 Plane 平面
（参照帮助文档）
1.掌握Plane命令下各种点的创建方法。打开Plane对话框后，Plane type下拉菜单中共有11种创建平面的方法：
下面两种比较少用，不做具体介绍
2.Points and planes repetition点面复制命令。与点命令下的复制点命令一致，之所以会出现在平面命令下，是由于该命令对话框中包含了在复制点处创建法向平面的复选框。
3.Planes between 平面之间创建平面。选中两个平面，在之间创建指定数量的等分平面。也可以在两个有角度的平面之间创建。
4.2.4 Projection-combine 投影及相贯
（参照帮助文档）
1.Projection投影。投影类型包括沿指定方向和法向两种，沿指定方向类型投影的结果曲线，可以与原曲线视觉上重合，而法向投影是沿曲面的法向，投影结果在任何角度都无法与原曲线重合。
2.Combine相贯线。选择两个曲线求得两者的相贯线，即两个曲线拉伸出的曲面，相交得出的线。同样可以自行指定曲线的拉伸方向。
3.Reflect Line 反射线。激活命令后，有两种选项：cylindrical圆柱和Conical圆锥。以圆柱为例，选择支撑面及方向，并指定角度，将在曲面上生成曲线：
angle reference 选择normal时，在该曲线上任一点作曲面的法线，其与指定方向的角度与设定值一致；
angle reference 选择tangent时，在该曲线上任一点作曲面的切平面，其与指定方向的角度与设定值一致；
圆锥模式下与之类似，只不过角度定义变成法线/切平面与选中的点及曲线上任一点的连线的角度；
4.2.5 Intersection 相交线
（参照帮助文档）
1. 选择两个相交的曲面，求出其交线。除曲面外，实体也可以作为输入对象，可以求出实体轮廓面与曲面等的相交线；
2.输入对象还可以是两段曲线，或者曲线和面；
4.2.6 Parallel curve 平行曲线
（参照帮助文档）
1.使用Parallel curve 命令，选择曲线及曲面，并设定方向、 距离等参数，可以创建该曲线在曲面上的平行曲线。勾选both side选项创建双侧平行线，勾选repeat选项可以创建多个平行线；
2.使用3D curve offset命令，选中3D曲线及拉伸方向，进行3D偏移。如果参数设置过小过大，可能会出错。
4.2.7 Circle-conic 圆及二次曲线
（参照帮助文档）
1.使用Circle命令绘制圆。打开circle对话框后，circle type下拉菜单中共有9种创建圆的方法：
2.使用Corner命令创建空间倒角。如果在对话框中勾选了trim选项，会对原来的线做剪切，创建一个完整的倒角，而实际上原来的线还在，不过被隐藏了。本命令可以在空间中不相交的两曲线之间创建3D倒角，也可以选择为corner on support形式，将倒角投射到支持面上，前提是原曲线在支持面上。
对于草图中的折线，无法直接创建倒角，需要勾选corner on vertex选项，可以在顶点处创建圆角。
3.Connect curve命令创建连接曲线。通过选择曲线的端点，或曲线上的点创建两曲线之间的连接曲线。连接方式包括点连续、相切连续、曲率连续三种方式。可以通过勾选trim选项对原曲线进行修剪操作；
4.Conic二次曲线，暂不需要学习。
4.2.8 Curves 曲线
（参照帮助文档）
1.Spline命令创建样条曲线。
点击多个点加入对话框来创建曲线，通过下面的选项可以改变添加/替换点的方式。勾选geometry on support将曲线投影至支持面。勾选close spline将第一个点和最后一个点连起来。通过更多参数，可以指定曲线在某个点处的相切方向，以及切线张力。
2.Helix命令创建立体螺旋线。
选择螺旋线的起点和旋转轴即可创建。下面选项可以指定螺旋线的螺距、高度、旋转方向等多项参数。默认情况下，螺旋线呈现圆柱型外观，指定taper angle可以将其变为圆锥形，而指定profile则可以令螺旋线的外侧沿着指定的曲线轮廓生成。点击pitch右侧的law按钮，可以将螺距的变化规律定义为S-type，使螺距随着螺旋圈数的增多而改变，定义law之后，螺旋线默认只有一圈， 需要改变圈数来定义螺旋线的高度。
3.Spiral命令创建平面螺旋线。
选择支持面，圆心，并指定螺旋方向来创建平面螺旋。
4.Spine脊线。用于创建一条垂直于一系列基准平面或平面曲线的曲线。通过顺序选择一系列基准平面，来创建脊线，它将垂直于每一个所通过的平面。
5.Isoparametric命令创建等参数线。启动命令后选择曲面，点击即可创建。等参数线上的点到曲面两侧的距离比例相同。
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To be continue...
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