2.2 自 由 形

自由形命令是通过修改四边形面上点的位置，使曲面实体的表面自由凹陷或凸起，以改变实体表面的形状。该命令所完成的效果是使用扫描及放样等命令难以实现的。值得注意的是：自由形命令所修改的面只能是由四条边组成的曲面，另外自由形命令不生成曲面，所以它不会影响模型的拓扑运算。

下面以图2.2.1所示的模型为例，介绍创建“自由形”特征的一般过程。

Step1.打开文件D:\sw20.2\work\ch02.02\free_shape.SLDPRT。

Step2.创建图2.2.2所示的分割线1。选取上视基准面为草图平面，绘制图2.2.3所示的草图4（设计树中略去草图3）；选择下拉菜单命令，系统弹出“分割线”对话框；在区域中选中单选项；在设计树中选取为分割工具；选取图2.2.4所示的模型表面为要分割的面，选中复选框；单击按钮，完成分割线1的创建。

说明：由于自由形特征只能修改由四条边线组成的面，创建分割线的目的是为了创建由四条边线组成的面。

Step3.创建图2.2.5b所示的特征——自由形1。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，此时系统弹出“自由形”对话框，如图2.2.6所示。

图2.2.6所示的“自由形”对话框的说明如下。

➢区域：用于定义要变形的面。

● 文本框（要变形的面）：选取一个四边形的面作为要变形的面。

● 和：若要变形的面只在一个方向上对称，则与复选框将只有一个处于激活状态。若变形的面在两个方向都对称时，两个选项将同时被激活。选中一个或同时选中两个选项时，系统会在模型上显示出一个或两个假想的对称面，调整对称面一侧的模型表面形状，另一侧的模型表面对称地发生变化。

➢区域：用于定义受控制的曲线。

● ：控制曲线的类型，包括和两种类型。

☑ 单选项：通过拖动曲线上的点修改面。

☑ 单选项：在曲线上生成多边形，通过拖动多边形修改面。

● 按钮：单击此按钮，可以在要修改的曲面上创建曲线。

● 按钮：单击此按钮，可以在水平和竖直方向之间切换曲线的放置位置。

➢区域：用于定义受控制的点。

● 按钮：单击此按钮，可以在创建的曲线上创建控制点。

☑ 复选框：选中此复选框后，可以在拖动三重轴时将三重轴的原点捕捉到已有几何体上。

● ：用于精确移动控制点三重轴的方向。

☑ 单选项：设定三重轴和零件的轴匹配。

☑ 单选项：设定三重轴Z轴和要修改的曲面垂直。

☑ 单选项：设定三重轴Z轴和要修改的曲线垂直。

☑ 复选框：选中此复选框时，三重轴的位置随选择的控制点变化而变化。

➢区域：用于定义显示模式。

● ：通过调整滑块或输入确切数值来调整所选面的透明度。

● 复选框：选中此复选框后，要修改的面上将显示出网格线，用于帮助放置控制曲线和控制点。

☑ ：通过拖动滑块或输入确切数值调整网格的密度。

● 复选框：选中此复选框后，要修改的模型表面将显示出斑马条纹，用于检查曲面质量。

● 复选框：选中此复选框，可以沿网格线显示曲率检查梳形图。

（2）定义要变形的面。在区域中激活后的文本框，选取图2.2.7所示的面作为要变形的面。

（3）设置网格显示。在图2.2.6所示的“自由形”对话框区域下的文本框中输入值0.8，选中复选框，在下的文本框中输入值3，此时在图2.2.7所示的面上会显示网格（第一方向为7条，第二方向为2条），如图2.2.8所示。

（4）编辑边界条件。分别在图2.2.9a所示的所选面边界处引线引出的“边界条件”标签的下拉列表中选择“相切”选项，编辑后的结果如图2.2.9b所示。

说明：“自由形”特征的四周边界条件决定了完成后的曲面相对于原始曲面的关系。自由形边界条件包括以下五种类型。

● 接触：新面与原始面沿边界保持接触关系，不会自动添加其他约束。

● 相切：新面与原始面沿边界始终保持相切关系。

● 曲率：新面与原始面边界保持原始曲率不变。

● 可移动：新面与原始面边界可以移动，移动的同时会改变新面和原始面的连接关系。

● 可移动/相切：新面与原始面边界可以移动，同时会保持新面和原始面平行的相切关系。

（5）创建控制曲线。

① 创建第一方向的控制曲线。在区域中的下选中单选项。单击按钮，依照所选面上的网格排布，在网格线上均匀地创建七条曲线。

② 创建第二方向的控制曲线。在区域中单击按钮，在另一方向按照所选面上的网格排布，在曲面的中间位置单击创建一条控制曲线，完成后，鼠标指针变成样式，单击鼠标右键，完成控制曲线的创建。

（6）定义控制点。

① 定义控制点的位置。在区域中单击按钮，在两个方向的控制曲线相交的位置单击即可创建控制点，如图2.2.10所示；再次单击按钮终止控制点的创建，在图2.2.10所示的第一点的位置（两个方向的控制曲线相交的位置）单击两次鼠标，在“自由形”对话框的区域中出现图2.2.11所示的三个文本框，选中复选框，在三个文本框中依次输入值0、8.5、0。

说明： 区域中的三个文本框分别用于设置控制点X、Y、Z方向的位置。红色的为X轴方向，绿色的为Y轴方向，蓝色的为Z轴方向。

② 参照步骤①的操作编辑图2.2.10所示的其余三个控制点。第二个控制点的位置为0、9、0；第三个控制点的位置为0、9.5、0；第四个控制点的位置为0、10、0；编辑完成后的结果如图2.2.12所示。

说明：在定义控制点位置时，除了使用确切的数值来确定控制点的位置外，还可以拖动三重轴的三个方向的拖动臂来确定控制点的位置，当向上拖动其中一个点时，临近固定点外侧的曲线将随之下凹。如果要创建一个局部的变形，为了尽可能地缩小波纹的影响，可以先将曲面分割成小面，然后在小面上操作使其变形，达到理想的变形目的。

（7）单击按钮，完成自由形1的创建。

Step4.创建图2.2.13b所示的零件特征——抽壳1。选择下拉菜单命令；选取图2.2.13a所示的模型表面为要移除的面；在“抽壳”对话框区域的文本框中输入壁厚值2.0；单击对话框中的按钮，在弹出的SolidWorks 2020对话框中单击按钮，完成抽壳1的创建。

Step5.创建图2.2.14所示的分割线2。选取上视基准面为草图平面，绘制图2.2.15所示的草图5；选择下拉菜单命令，系统弹出“分割线”对话框；在区域中选择单选项，并选中和复选框；在设计树中选取为分割工具；选取图2.2.16所示的模型表面为要分割的面；单击按钮，完成分割线2的创建。

Step6.创建图2.2.17b所示的特征——自由形2。选择下拉菜单命令，此时系统弹出“自由形”对话框；在区域中激活后的文本框，选取图2.2.18所示的面作为要变形的面；在“自由形”对话框区域下的文本框中输入值0.8，选中复选框，在下的文本框中输入值1，此时在图2.2.18所示的面上会显示网格（第一方向和第二方向各有一条），如图2.2.19所示；分别在图2.2.19所示的所选面边界处引线引出的“边界条件”标签的下拉列表中将边界条件改为“相切”，编辑后的结果如图2.2.20所示；在区域中的下选择单选项；单击按钮，依照所选面上的网格排布，在网格线上创建一条曲线；单击按钮，在另一方向依照所选面上的网格排布，在网格区域单击创建一条控制曲线，完成后，鼠标指针变成样式，单击鼠标右键；单击按钮，在两个方向的控制曲线相交的位置单击两次鼠标，在两控制曲线交叉位置出现有三重轴附着的控制点，同时在“自由形”对话框的区域中出现三个文本框，选中复选框，在三个文本框中依次输入值0、10、0；单击按钮，完成自由形2的创建。

Step7.至此，模型创建完毕。选择下拉菜单命令，即可保存模型。