2.2 自由形

自由形命令是通過修改四邊形面上點的位置，使曲面實體的表面自由凹陷或凸起，以改變實體表面的形狀。該命令所完成的效果是使用掃描及放樣等命令難以實現的。值得注意的是：自由形命令所修改的面只能是由四條邊組成的曲面，另外自由形命令不生成曲面，所以它不會影響模型的拓撲運算。

下面以圖2.2.1所示的模型為例，介紹創建“自由形”特征的一般過程。

圖2.2.1 自由形

Step1.打開文件D：\sw17.2\work\ch02.02\free_shape.SLDPRT。

Step2.創建圖2.2.2所示的分割線1。選取上視基準面為草圖平面，繪制圖2.2.3所示的草圖4（設計樹中略去草圖3）；選擇下拉菜單命令，系統彈出“分割線”對話框；在區域中選中單選項；在設計樹中選取為分割工具；選取圖2.2.4所示的模型表面為要分割的面，選中復選框；單擊按鈕，完成分割線1的創建。

圖2.2.2 分割線1

圖2.2.3 草圖4

圖2.2.4 要分割的面

說明：由于自由形特征只能修改由四條邊線組成的面，創建分割線的目的是為了創建由四條邊線組成的面。

Step3.創建圖2.2.5b所示的特征——自由形1。

圖2.2.5 自由形1

（1）選擇命令。選擇下拉菜單命令，此時系統彈出“自由形”對話框，如圖2.2.6所示。

圖2.2.6所示的“自由形”對話框的說明如下。

?區域：用于定義要變形的面。

●文本框（要變形的面）：選取一個四邊形的面作為要變形的面。

●和：若要變形的面只在一個方向上對稱，則與復選框將只有一個處于激活狀態。若變形的面在兩個方向都對稱時，兩個選項將同時被激活。選中一個或同時選中兩個選項時，系統會在模型上顯示出一個或兩個假想的對稱面，調整對稱面一側的模型表面形狀，另一側的模型表面對稱地發生變化。

圖2.2.6 “自由形”對話框

?區域：用于定義受控制的曲線。

●：控制曲線的類型，包括和兩種類型。

?單選項：通過拖動曲線上的點修改面。

?單選項：在曲線上生成多邊形，通過拖動多邊形修改面。

●按鈕：單擊此按鈕，可以在要修改的曲面上創建曲線。

●按鈕：單擊此按鈕，可以在水平和豎直方向之間切換曲線的放置位置。

?區域：用于定義受控制的點。

●按鈕：單擊此按鈕，可以在創建的曲線上創建控制點。

?復選框：選中此復選框后，可以在拖動三重軸時將三重軸的原點捕捉到已有幾何體上。

●：用于精確移動控制點三重軸的方向。

?單選項：設定三重軸和零件的軸匹配。

?單選項：設定三重軸Z軸和要修改的曲面垂直。

?單選項：設定三重軸Z軸和要修改的曲線垂直。

?復選框：選中此復選框時，三重軸的位置隨選擇的控制點變化而變化。

?區域：用于定義顯示模式。

●：通過調整滑塊或輸入確切數值來調整所選面的透明度。

●復選框：選中此復選框后，要修改的面上將顯示出網格線，用于幫助放置控制曲線和控制點。

?：通過拖動滑塊或輸入確切數值調整網格的密度。

●復選框：選中此復選框后，要修改的模型表面將顯示出斑馬條紋，用于檢查曲面質量。

●復選框：選中此復選框，可以沿網格線顯示曲率檢查梳形圖。

（2）定義要變形的面。在區域中激活后的文本框，選取圖2.2.7所示的面作為要變形的面。

（3）設置網格顯示。在圖2.2.6所示的“自由形”對話框區域下的文本框中輸入值0.8，選中復選框，在下的文本框中輸入值3，此時在圖2.2.7所示的面上會顯示網格（第一方向為7條，第二方向為2條），如圖2.2.8所示。

圖2.2.7 要變形的面

圖2.2.8 顯示網格

（4）編輯邊界條件。分別在圖2.2.9a所示的所選面邊界處引線引出的“邊界條件”標簽的下拉列表中選擇“相切”選項，編輯后的結果如圖2.2.9b所示。

圖2.2.9 編輯邊界條件

說明：“自由形”特征的四周邊界條件決定了完成后的曲面相對于原始曲面的關系。 自由形邊界條件包括以下五種類型。

●接觸：新面與原始面沿邊界保持接觸關系，不會自動添加其他約束。

●相切：新面與原始面沿邊界始終保持相切關系。

●曲率：新面與原始面邊界保持原始曲率不變。

●可移動：新面與原始面邊界可以移動，移動的同時會改變新面和原始面的連接關系。

●可移動/相切：新面與原始面邊界可以移動，同時會保持新面和原始面平行的相切關系。

（5）創建控制曲線。

①創建第一方向的控制曲線。在區域中的下選中單選項。單擊按鈕，依照所選面上的網格排布，在網格線上均勻地創建七條曲線。

②創建第二方向的控制曲線。在區域中單擊按鈕，在另一方向按照所選面上的網格排布，在曲面的中間位置單擊創建一條控制曲線，完成后，鼠標指針變成樣式，單擊鼠標右鍵，完成控制曲線的創建。

（6）定義控制點。

①定義控制點的位置。在區域中單擊按鈕，在兩個方向的控制曲線相交的位置單擊即可創建控制點，如圖2.2.10所示；再次單擊按鈕終止控制點的創建，在圖2.2.10所示的第一點的位置（兩個方向的控制曲線相交的位置）單擊兩次鼠標，在“自由形”對話框的區域中出現圖2.2.11所示的三個文本框，選中復選框，在三個文本框中依次輸入值0、8.5、0。

說明：區域中的三個文本框分別用于設置控制點X、Y、Z方向的位置。紅色的為X軸方向，綠色的為Y軸方向，藍色的為Z軸方向。

②參照①的操作編輯圖2.2.10所示的其余三個控制點。第二個控制點的位置為0、9、0；第三個控制點的位置為0、9.5、0；第四個控制點的位置為0、10、0；編輯完成后的結果如圖2.2.12所示。

說明：在定義控制點位置時，除了使用確切的數值來確定控制點的位置外，還可以拖動三重軸的三個方向的拖動臂來確定控制點的位置，當向上拖動其中一個點時，臨近固定點外側的曲線將隨之下凹。如果要創建一個局部的變形，為了盡可能地縮小波紋的影響，可以先將曲面分割成小面，然后在小面上操作使其變形，達到理想的變形目的。

（7）單擊按鈕，完成自由形1的創建。

圖2.2.10 控制點

圖2.2.12 編輯控制點

圖2.2.11 控制點

Step4.創建圖2.2.13b所示的零件特征——抽殼1。選擇下拉菜單命令；選取圖2.2.13a所示的模型表面為要移除的面；在“抽殼”對話框區域的文本框中輸入壁厚值2.0；單擊對話框中的按鈕，在彈出的SolidWorks 2017對話框中單擊按鈕，完成抽殼1的創建。

圖2.2.13 抽殼1

Step5.創建圖2.2.14所示的分割線2。選取上視基準面為草圖平面，繪制圖2.2.15所示的草圖5；選擇下拉菜單命令，系統彈出“分割線”對話框；在區域中選擇單選項，并選中和復選框；在設計樹中選取為分割工具；選取圖2.2.16所示的模型表面為要分割的面；單擊按鈕，完成分割線2的創建。

圖2.2.14 分割線2

圖2.2.15 草圖5

圖2.2.16 要分割的面

Step6.創建圖2.2.17b所示的特征——自由形2。選擇下拉菜單命令，此時系統彈出“自由形”對話框；在區域中激活后的文本框，選取圖2.2.18所示的面作為要變形的面；在“自由形”對話框區域下的文本框中輸入值0.8，選中復選框，在下的文本框中輸入值1，此時在圖2.2.18所示的面上會顯示網格（第一方向和第二方向各有一條），如圖2.2.19所示；分別在圖2.2.19所示的所選面邊界處引線引出的“邊界條件”標簽的下拉列表中將邊界條件改為“相切”，編輯后的結果如圖2.2.20所示；在區域中的下選擇單選項；單擊按鈕，依照所選面上的網格排布，在網格線上創建一條曲線；單擊按鈕，在另一方向依照所選面上的網格排布，在網格區域單擊創建一條控制曲線，完成后，鼠標指針變成樣式，單擊鼠標右鍵；單擊按鈕，在兩個方向的控制曲線相交的位置單擊兩次鼠標，在兩控制曲線交叉位置出現有三重軸附著的控制點，同時在“自由形”對話框的區域中出現三個文本框，選中復選框，在三個文本框中依次輸入值0、10、0；單擊按鈕，完成自由形2的創建。

圖2.2.17 自由形2

圖2.2.18 要變形的面

圖2.2.19 顯示網格

圖2.2.20 編輯邊界條件

Step7.至此，零件模型創建完畢。選擇下拉菜單命令，即可保存模型。