3.1 曲面生成
基本概念
曲面的生成是在直线或曲线的基础上，运用曲面生成命令生成曲面造型。根据曲面特征线的不同组合方式，可以组织不同的曲面生成方式。
课堂讲解课时：2课时
3.1.1 设计理论
曲面的生成方式共有10种：直纹面、旋转面、扫描面、边界面、放样面、网格面、导动面、等距面、平面和实体表面。曲面造型的命令在【曲面】选项卡的【曲面生成】组中，如图3-1所示。
图3-1 曲面造型命令
3.1.2 课堂讲解
1.直纹面
直纹面是由一根直线两端点分别在两曲线上匀速运动而形成的轨迹曲面。单击【曲面】选项卡【曲面生成】组中的【直纹面】按钮
，弹出命令行，如图3-2所示。通过命令行，可选择直纹面的生成方式，有【曲线+曲线】、【点+曲线】和【曲线+曲面】三种。
（1）曲线+曲线
用给定的两条空间曲线生成直纹面，如图3-3所示。
图3-2 直纹面生成方式
图3-3 曲线+曲线
在拾取曲线时应注意拾取点的位置，要拾取曲线的同侧对应位置；否则将使两曲线的方向相反，生成的直纹面发生扭曲。如系统提示“拾取失败”，可能是由于在拾取的设置中没有这种类型的曲线，解决方法是选择【设置】|【拾取过滤设置】菜单命令，在打开的【拾取过滤器】对话框的【图形元素的类型】中选择所有类型。
名师点拨
（2）点+曲线
用给定的一点和曲线生成直纹面，如图3-4所示。
图3-4 点+曲线
（3）曲线+曲面
用给定的曲线和曲面生成直纹面，如图3-5所示。
图3-5 曲线+曲面
当曲线沿指定方向以一定的锥度向曲面投影作直纹面时，如曲线的投影不能全部落在曲面内，直纹面将无法生成，输入方向时可按空格键或鼠标中键在弹出的工具菜单中选择输入方向。
名师点拨
2.旋转面
旋转面是按给定的起始角度和终止角度，将曲线绕一个旋转轴旋转而生成的轨迹曲面。单击【曲面】选项卡【曲面生成】组中的【旋转面】按钮
，弹出命令行，如图3-6所示。
图3-6 旋转面
选择方向时，箭头方向与曲面旋转方向都遵循右手螺旋法则。旋转时以母线的当前位置为起始位置。
名师点拨
3.扫描面
按照给定的起始位置和扫描距离，将曲线沿指定方向以一定的锥度扫描生成曲面。单击【曲面】选项卡【曲面生成】组中的【扫描面】按钮
，弹出命令行，如图3-7所示。
图3-7 扫描面命令行
创建扫描面的步骤，如图3-8所示。
图3-8 扫描面
4.导动面
导动面是让特征截面线沿着特征轨迹线的某一方向扫动生成的曲面。单击【曲面】选项卡【曲面生成】组中的【导动面】按钮
，弹出命令行，导动面的生成有六种方式：【平行导动】、【固接导动】、【导动线&平面】、【导动线&边界线】、【双导动线】和【管道曲面】，如图3-9所示。
生成导动曲面的基本思想：选取截面曲线或轮廓线沿着另外一条轨迹线扫动生成曲面。为了满足不同形状的要求，可以在扫动过程中，对截面线和轨迹线施加不同的几何约束，让截面线和轨迹线之间保持不同的位置关系，就可以生成形状变化多样的导动曲面。如在截面线沿轨迹线运动过程中，可以让截面线绕自身旋转，也可以绕轨迹线扭转，还可以进行变形处理，这样就可产生各种方式的导动曲面。
图3-9 导动面的六种方式
（1）平行导动面
将圆沿着直线作平行导动，生成一个导动面，如图3-10所示。
（2）固接导动面
固接导动面可以生成一个双截面固接导动面，如图3-11所示。
图3-10 平行导动面
图3-11 固接导动面
导动曲线、截面曲线应当是光滑曲线。在两条截面线之间进行导动时，拾取两条截面线应使得它们方向一致，否则曲面将发生扭曲，形状不可预料。
名师点拨
（3）导动线&平面
应用【导动线&平面】方式生成一个导动面，给定的平面法矢尽量不要与导动线的切矢方向相同，如图3-12所示。
图3-12 导动线&平面
（4）导动线&边界线
应用【导动线&边界线】方式生成一个导动面，如图3-13所示。
图3-13 导动线&边界线
① 在导动过程中，截面线始终在垂直于导动线的平面内摆放，并求得截面线平面与边界线的两个交点。在两截面线之间进行混合变形，并对混合截面进行缩放变换，使截面线正好横跨在两个边界线的交点上。
② 若对截面线进行缩放变换时；仅变化截面线的长度，而保持截面线的高度不变，称为等高导动。
③ 若对截面线进行缩放变换时，不仅变化截面线的长度，同时等比例地变化截面线的高度，称为变高导动。
名师点拨
（5）双导动线
应用【双导动线】方式生成一个导动面，如图3-14所示。
图3-14 双导动线
（6）管道曲面
应用【管道曲面】方式生成一个起始半径为10、终止半径为20的管道曲面，如图3-15所示。
图3-15 管道曲面
5.等距面
【等距面】是按给定距离与等距方向生成与已知面等距的面（平面或者曲面）。这个命令类似曲线中的【等距线】命令，不同的是“线”改成了“面”。单击【曲面】选项卡【曲面生成】组中的【等距面】按钮
，弹出命令行，如图3-16所示。
图3-16 等距面
【等距距离】是指生成平面在所选的方向上离开已知平面的距离。如果曲面的曲率变化太大，等距距离应当小于最小曲率半径。
名师点拨
6.平面
平面与基准面是不同的，基准面是在绘制草图时的参考面，而平面则是一个实际存在的面。单击【曲面】选项卡【曲面生成】组中的【平面】按钮
，弹出命令行，有【裁剪平面】和【工具平面】两种方式，如图3-17所示。使用平面命令生成一个裁剪平面，如图3-18所示。
图3-17 平面命令行
图3-18 裁剪平面
7.边界面
边界面就是在由已知曲线围成的边界区域上生成曲面。单击【曲面】选项卡【曲面生成】组中的【边界面】按钮
，弹出命令行，边界面有两种方式：【四边面】和【三边面】，如图3-19所示。
图3-19 边界面
拾取的四条曲线（或三条曲线）必须首尾相连构成封闭环，才能作出四边面（或三边面）；并且拾取的曲线应当是光滑曲线。
名师点拨
8.放样面
以一组互不相交、方向相同、形状相似的特征线（或截面线）为骨架进行形状控制，过这些曲线生成的曲面称为放样面。单击【曲面】选项卡【曲面生成】组中的【放样面】按钮
，弹出命令行，放样面有【截面曲线】和【曲面边界】两种类型，如图3-20所示。
①拾取的一组特征曲线互不相交、方向一致、形状相似，否则生成结果将发生扭曲，形状不可预料。②截面线需保证其光滑性。③需按截面线摆放的方向顺序拾取曲线。④拾取曲线时需保证截面线方向的一致。
名师点拨
图3-20 放样面
9.网格面
以网格曲线为骨架，蒙上自由曲面生成的曲面称为网格面。网格曲线是由特征线组成的横竖相交线。网格面的生成思路：首先构造曲面的特征网格线以确定曲面的初始骨架形状，然后用自由曲面插入特征网格线生成曲面。
特征网格线可以是曲面边界线或曲面截面线等。由于一组截面线只能反映一个方向的变化趋势，所以还可以引入另一组截面线来限定另一个方向的变化，这就形成了一个网格骨架，控制住了两个方向（U和V两个方向）的变化趋势，使特征网格线基本上反映设计者想要的曲面形状，在此基础上插入网格骨架生成的曲面一般能满足设计者的要求。
单击【曲面】选项卡【曲面生成】组中的【网格面】按钮
，弹出命令行，激活网格面功能，网格曲线组成网状四边形网格，规则四边网格与不规则四边网格均可，如图3-21所示。
①每一组曲线都必须按其方位顺序拾取，而且曲线的方向必须保持一致。曲线的方向与放样面功能中的一样，由拾取点的位置来确定曲线的起点。②拾取的每条U向曲线与所有的V向曲线都必须有交点。③拾取的曲线应当是光滑曲线。
名师点拨
图3-21 生成网格面
10.实体表面
把通过特征生成的实体表面剥离出来，从而形成一个独立的面称之为实体表面。单击【曲面】选项卡【曲面生成】组中的【实体表面】按钮
，弹出命令行，激活实体表面功能，选取实体表面时，既可以拾取单个表面，也可以拾取所有表面，如图3-22所示。
图3-22 生成长方体表面
3.1.3 课堂练习——绘制曲面滑道
课堂练习开始文件：无
课堂练习完成文件：案例文件/03/3-1.ics
多媒体教学路径：多媒体教学→第3章→3.1练习.avi
Step1 选择草绘面，如图3-23所示。
图3-23 选择草绘面
Step2 绘制水平线，如图3-24所示。
图3-24 绘制水平线
Step3 绘制斜线，如图3-25所示。
图3-25 绘制斜线
Step4 绘制水平线，如图3-26所示。
图3-26 绘制水平线
Step5 绘制圆角，如图3-27所示。
图3-27 绘制圆角
Step6 选择草绘面，如图3-28所示。
图3-28 选择草绘面
Step7 绘制直线，如图3-29所示。
图3-29 绘制直线
Step8 创建导动面1，如图3-30所示。
图3-30 创建导动面1
Step9 创建导动面2，如图3-31所示。
图3-31 创建导动面2
Step10 创建导动面3，如图3-32所示。
图3-32 创建导动面3
Step11 创建导动面4，如图3-33所示。
图3-33 创建导动面4
Step12 创建导动面5，如图3-34所示。
图3-34 创建导动面5
Step13 创建偏移曲面1，如图3-35所示。
图3-35 创建偏移曲面1
Step14 创建偏移曲面2，如图3-36所示。
图3-36 创建偏移曲面2
Step15 创建偏移曲面3，如图3-37所示。
图3-37 创建偏移曲面3
Step16 创建偏移曲面4，如图3-38所示。
图3-38 创建偏移曲面4
Step17 创建偏移曲面5，如图3-39所示。
图3-39 创建偏移曲面5
Step18 绘制三维直线1，如图3-40所示。
图3-40 绘制三维直线1
Step19 绘制三维直线2，如图3-41所示。
图3-41 绘制三维直线2
Step20 曲面补洞，如图3-42所示。
图3-42 曲面补洞
Step21 绘制三维直线3，如图3-43所示。
图3-43 绘制三维直线3
Step22 绘制三维直线4，如图3-44所示。
图3-44 绘制三维直线4
Step23 创建网格面1，如图3-45所示。
图3-45 创建网格面1
Step24 创建网格面2，如图3-46所示。
图3-46 创建网格面2
Step25 完成曲面设计，如图3-47所示。
图3-47 完成曲面设计