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1、第十四章 高级曲面造型本章讲述Pro/ENGINEER Wildfire几种高级曲面造型的基本概念和方法，包括边界混合、圆锥曲面、逼近混合、N侧曲面片等，通过对本章的学习，读者能够基本掌握Pro/ENGINEER Wildfire强大的高级曲面造型建模功能。本章要点： 边界混合、逼近混合的概念和建立过程 圆锥曲面的概念和建立过程 N侧曲面片的概念和建立过程 其它几种曲面造型特征的概念和建立过程14.1 边界混合14.1.1 基本概念1. 参照线参照线是在边界混合特征内建立的连续且中间无分支的线链实体，它由若干(至少为1段)单段线实体首尾相连接而成，单段线实体可选边实体或基准线实体，在按顺序逐次
2、将各单段线实体选中后，系统即建立一条参照线，参照线也能退化成一个点，此时可以选择边/基准线顶点或基准点。参照线可分布在一个方向上或两个相互交叉的方向上，一般来说边界混合面组将严格经过各条参照线，还有一种拟合线，边界混合面组并不经过但它会影响混合面的形状趋势。同一方向的首条和末条参照线将形成面组边界，用户可以控制混合面组在边界处与相邻实体的几何关系即边界条件，从而对边界附近形状产生影响。2. 边界混合(Boundary blend)边界混合特征将单/双方向的参照线作混合连接生成面组，各条参照线构成面组的网格，再通过定义控制点、边界条件及其它高级选项就能精确描述曲面形状。各方向首、末条参照线形成面
3、组边界，而位于它们之间的参照线一般则形成面组内各组成面之间的连接边，边界混合面组内可以含有一或多个组成面，见图14.1示例。3. 控制点(Control point)控制点是位于同一方向的各条参照线上由用户定义相对应的一组点(可选顶点或基准点)，用来辅助控制混合面网格走向，当用于成形的参照线数量较少只能粗略描述曲面形状时，通过在某方向参照线上指定一组控制点就相当于在另一方向加入一条参照线，从而使形状控制更符合设计意图。边界混合面某方向一组控制点另一方向第1、2条参照线某方向第1、2、3条参照线图14.1边界混合示例14.1.2 创建步骤从下拉菜单中选【插入】|【边界混合】命令或从工具栏中单击按
4、钮，系统弹出边界混合特征操作栏单击【曲线】按钮为第一方向选取一组参照线，在选中首条线后按下CTRL键实现多选单击【交叉线】按钮为第二方向选取一组参照线单击【拟合曲线】按钮选取一组拟合线单击【控制点】按钮在两个方向分别选取一系列控制点单击【边对齐】按钮在两个方向的首、末参照线处控制其边界条件单击【属性】按钮输入特征名称单击按钮预览几何，单击按钮生成特征。收集器方框以上步骤中，除为第一方向选取参照线外，其余都是可选步骤。图14.2 边界混合特征操作栏14.1.3 成形规则边界混合特征的各项成形控制功能如下所述： 图14.3 边界混合特征【曲线】滑出面板 图14.4 图形区弹出的快捷菜单1. 参照线
5、通过打开图14.3所示【曲线】/【交叉线】滑出面板可为构成面组的第一和第二方向选取参照线，这两个滑出面板内容基本相同，包括被选参照线列表和【封闭的混合】复选框，滑出面板打开后即可向列表中加入参照线，除此之外，还可通过单击操作栏上部的(参照线)收集器方框或在图形区右键单击弹出图14.4所示快捷菜单选相应命令添加参照线，左数第一个收集器方框或【添加曲线】命令对应【曲线】滑出面板，左数第二个收集器方框或【添加交叉线】命令对应【交叉线】滑出面板。禁止允许禁止允许 图14.5 单方向边界混合的参照线 图14.6 两方向边界混合的参照线所选参照线应符合下列原则：l 参照线可选单段基准线/边、基准线链/边链
6、、基准点或顶点，点实体只可用于一个方向的首条或末条参照线，各参照线内所含实体段数无须相等；l 参照线可以仅分布在第一方向形成单方向边界混合，也可交织分布于第一和第二方向形成两方向边界混合；l 对于单方向边界混合，见图14.5，若仅有两条参照线，则二者不可形成十字交叉，而一条参照线的端点落在另一参照线当中或其端点上是允许的，若含有两条以上参照线，则所有参照线端点重合是允许的，而部分参照线相交或端点落在其它参照线当中的情况是禁止或成形异常的；l 对于两方向边界混合，见图14.6，则要求某方向首、末参照线分别与另一方向首、末参照线相交，但不得相切，两个方向的首、末参照线相交时不必一定端点重合，交叉亦
7、可(系统会自动裁剪多余部分)， 首、末以外的参照线可以与首、末参照线相交以参与形成曲面网格，亦可不相交，此时它能影响曲面形状的生成趋势，但面组将不经过它们；l 一般来说，同一方向内各条参照线的走向应趋于平行为最佳，这样生成的曲面质量最好，一条参照线内的各段组成实体应尽量光滑连接，保持相切或曲率连续，避免出现尖点，如参照线形状扭曲且各异，则曲面也会扭曲甚至不能生成。选取参照线的操作如下：l 用户将鼠标箭头移至被选对象附近，系统自动识别可选几何实体并弹出提示，若为所需参照线，则单击选中该实体，若非所需则右键单击切换至其它可选实体，待满意后单击选中；l 除第一被选参照线以外，其它参照线选取时须保持C
8、TRL键按下，否则会将以前选择的所有参照线放弃，仅选中当前一条；l 若需从参照线列表中删除一参照线，可在保持CTRL键按下的同时单击它去除参照线定义，或从列表中单击加亮后右键单击弹出快捷菜单【移除】之，若需删除所有参照线，可从列表中弹出快捷菜单选【移除全部】或在图形区弹出快捷菜单选【清除】；l 如参照线为多段实体链，则应首先选中其中一段实体，而后按下SHIFT键将鼠标箭头放在该段实体上，系统会弹出提示表明可用的选链方式，单击右键切换到需要的方式后再“当前链”作进一步操作即可选取链实体，具体参见第八章。控制柄 图14.7 参照线显示示例 图14.8 “变位”快捷菜单 图14.9 “端点”快捷菜单
9、同一方向所有参照线应按一定次序选择和排列，若顺序颠倒则无法生成，当打开【曲线】/【交叉线】滑出面板或单击操作栏上部的(参照线)收集器方框，如图14.7所示系统会将某方向所有参照线加亮加粗显示，在每条参照线旁还有注释指示其所属方向及序号，若需改正排序错误或新插入一条参照线，可在参照线列表单击加亮需变位的参照线或在图形区单击使其成为“当前链”后在滑出面板中单击或按钮令其在列表中向前或向后，或通过图形区弹出图14.8所示快捷菜单选【向上重新排序】或【向下重新排序】命令执行变位操作。参照线成为“当前链”后端点处显示白色控制柄和“T=0”字样，此时可延伸或裁剪端点：l 当鼠标箭头放在控制柄上变成“”符号
10、时，用户能直接按下左键拖拉控制柄延伸或裁剪，旁边的“T=*” 字样会指示具体的长度值；l 当鼠标箭头放在控制柄上右键单击弹出图14.9所示快捷菜单后，用户可选取【延伸至】或【修剪位置】命令延伸/裁剪参照线并令端点约束至其它几何实体上，如落在参照线上的基准点、与参照线相交的边/基准线/面/基准平面等。同一方向所有参照线选好后，系统从首线依次连接到末线形成开放的混合面，若选中【封闭的混合】复选框，则会从首线经过各“中间线”到末线再回到首线连成封闭的混合面。2. 控制点同一方向各条参照线进行混合匹配时，若存在一条与它们都相交的(另一方向)参照线,则各条参照线的相应交点间沿此交叉参照线建立连接，若没有
11、交叉的(另一方向)参照线，则参照线各段顶点处会发出一条边链落到其它参照线上，落点按用户所选匹配方式由系统算出，一般不会正好连上旁边参照线内的顶点，因此见图14.10在边界混合面组内可能存在较多的连接边和小面片，使得曲面形状不够光滑流畅，甚至出现扭曲和拉伸。为解决上述问题使混合曲面更加光顺可靠，可以通过设置控制点强制在各参照线的对应指定点之间建立连接并影响附近曲面形状，见图14.11。每个参照线方向均可设置若干组控制点，从同一方向所有参照线上各取一点合在一起就形成一组控制点，系统将这一组控制点依次连接，各组控制点连线不得交叉。控制点可选参照线各段顶点或落在参照线上的基准点，若控制点选用了顶点，则
12、沿该组控制点连线生成混合面组内组成面之间的连接边。连接边指定其为一组控制点参照线上的顶点连接边 图14.10 未设置控制点的边界混合 图14.11 设置控制点的边界混合用户打开图14.12所示【控制点】滑出面板即可设置控制点，滑出面板内左部为控制点组列表，显示某一参照线方向上所有控制点组，右部为控制点列表，显示某一控制点组内位于各参照线上的所有控制点，单击和按钮分别在【曲线】和【交叉线】参照线方向进行操作，系统逐条高亮显示参照线并用“X”标记表示其上的可选点，单击可选点即将其定义为控制点，一组控制点建立后，系统自动进入下一组建立过程；若无须继续，在控制点组列表中选中当前组后右键单击弹出快捷菜单
13、选【移除】命令即可停止；若需增加点组，由快捷菜单选【添加】命令进入新点组选点过程；全部控制点组建立后，在控制点组列表中单击加亮某点组可以显示和编辑其内各控制点，在控制点列表中单击加亮某控制点后再选取参照线上其它点可以改变该控制点沿参照线的位置。 图14.12 【控制点】滑出面板【控制点】滑出面板底部的选择框可确定各参照线混合匹配方式：l 【自然】方式，一般都使用该方式，由系统计算出最佳混合形状，用户可定义控制点；l 【弧长】方式，系统将各参照线作相同等分并逐段混合，用户可定义控制点；l 【段至段】方式，若所有参照线为基准线或基准线链且含有相同的实体段数，可选该方式按实体段逐段混合；l 【点到点
14、】方式，若为单方向混合，所有参照线为单一样条曲线且它们的插值点数目相同，则可选该方式将各参照线按插值点逐点混合，若不能生成再转为【弧长】方式；l 【可延展】方式，若为单方向边界混合且仅有两条不相交的开放参照线，它们内部各组成段之间保持相切，则利用该方式可以建立能展开的直纹面，上述三项方式下无须人工选控制点。通过从下拉菜单中选【视图】|【模型设置】|【网格曲面】命令对生成曲面作分析可以看出这几种方式的差异。边界条件类型拉伸因子值两个方向的首、末(边界)参照线列表3. 边界条件边界条件参照面参照线组成段列表图14.13 【边对齐】滑出面板边界条件是指边界混合面组在其轮廓边界(即两个方向的首、末参照
15、线)处与相邻接的其它面组、实体面或基准平面之间的几何关系，包括下列四种(见图14.14示例)：l 【自由】条件，边界混合面组形状不受相邻面影响，仅由自身因素决定；l 【切线】条件，边界混合面组沿其边界处保持与相邻面相切，面组边界需落在相邻参照面上，若面组边界由多段组成，则必须为每段边界确定一个相切参照，若为两方向边界混合，设置【切线】条件前应使另一方向所有参照线也与相邻(切)参照面相切；l 【曲率】条件，边界混合面组沿其边界处保持与相邻面相切且该处曲率与相邻参照面相等，面组边界需落在相邻参照面上，设置某方向首、末参照线处曲率连续要求该方向所有参照线皆由单段如一段直线、一段圆弧或一段样条线构成，若为两方向边界混合，设置【曲率】条件前应使另一方向所有参照线也与相邻参照面曲率连续；l 【垂直】条件，边界混合面组沿其边界处保持与相邻面垂直，面组边界需落在相邻参照面上，若面组边界由多段组成，则必须为每段边界确定一个垂直参照。边界参照面边界混合面【垂直】【曲率】【切线】【自由】 图14.14 各种边界条件示例用户打开图
