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1、学习单元七 曲面特征,7. 1 概述 7. 2 基于点构造曲面 7. 3 基于曲线创建曲面 7. 4 剖切曲面 思考与练习,学习单元七 曲面特征,任务引入 图7-1所示为一吊钩零件图，按图示尺寸创建该零件的三维模型。 任务分析 本任务是完成一吊钩零件的三维建模。吊钩的外形为曲面，在不同部位截面形状不同，在造型过程中涉及到曲面的创建和编辑修改，这是不同于之前的实体建模的，需要读者熟练掌握曲线的绘制、编辑，掌握各种曲面的生成方法、修改及编辑方法，还需要用到前面所讲的实体建模的知识。 相关知识,下一页,返回,7. 1 概述,自由曲面是CAD模块的重要组成部分，也是体现CAD/CAM软件建模能力的重要
2、标志。只使用特征建模方法就能够完成设计的产品是有限的，绝大多数实际产品的设计都离不开自由曲面。 自由曲面既能生成曲面，也能生成实体。要用好自由形状特征，曲线构造是的基础，通过采用点、线、片体或者实体的边界和表面来定义自由曲面等。 通过自由曲面操作，可以构造标准特征建模方法所无法创建的复杂形状;修剪一个实体从而获得一个特殊的形状;将封闭片体缝合成一个实体;对一个线框模型进行蒙皮等。,下一页,返回,上一页,7. 1 概述,7. 1. 1 自由曲面的构造方法 根据产品的外形要求，首先建立用于构造曲面的边界曲线，或者根据实样测量的数据点生成曲线，使用UG提供的各种曲面构造方法构造曲面。一般来讲，对于简
3、单的曲面，可以一次完成建模。而实际产品的形状往往比较复杂，一般都难已一次完成，对于复杂的曲面，首先应该采用曲线构造方法生成主要或大面积的片体，然后进行曲面的过渡连接、光顺处理、曲面的编辑等方法完成整体造型。,上一页,下一页,返回,7. 1 概述,根据创建方式不同，创建曲面的工具可分为3类: (1)基于点:利用通过点、从极点和从石点三个命令创建曲面。 (2)基于直线:利用直纹面、通过曲线组、通过曲线网格、扫掠和截面命令创建曲面 (3)基于面:利用桥接、N边曲面、延伸、偏置曲面等命令创建曲面。,上一页,下一页,返回,7. 1 概述,7. 1. 2自由曲面的术语和参数说明 1.术语 片体:是UG术语
4、，特指一个或者多个表面组成，厚度为0的几何物体，通常说的曲面即是指片体。 实体:与片体相对应，由若干个面包围形成的封闭的空间，具有体积和其他质量特性。 曲面连续性:连续性描述了曲面的连续方式和平滑程度，软件中采用G0 , G1 , G2 , G3来表示连续性。,上一页,下一页,返回,7. 1 概述,2.参数说明 U方向和V方向通过多行方向大致相同的点或者方向为片体的行，规定为U方向，与U方向垂直的方向成为片体的列，规定为V方向。 U方向阶次和V方向阶次就是描述片体的参数曲线的多项式的幂次数，UG规定片体的阶次取值在124之间，一般推荐阶次为3，最高不要超过5。阶次越高，曲面偏离其极点越远，后续
5、操作越慢，反之如果阶次越低，曲面越接近极点，后续操作也越快。另外，许多其他CAD系统只接受3次曲线，阶次越高，数据转换的问题越严重。,上一页,返回,7. 2 基于点构造曲面,7. 2. 1通过点构造曲面 通过点生成曲面一般用于反求工程，即采用测量仪测量出已有产品曲面上的若干点，再通过这些点生成曲面，从而得到零件的三维模型，可用此模型编制数控加工程序，加工出新的产品。 选择菜单【插入】【曲面】【通过点】，或单击【曲面】工具栏上的【通过点】图标，系统弹出如图7 -2所示的【通过点】对话框，该对话框选项含义如下: 【补片类型】:用于设置生成的片体包含的曲面数日。选择其中的【多个】选项，表示创建含有多
6、个面的片体;选择【单一】选项，表示创建仅包含一个面的片体。,下一页,返回,7. 2 基于点构造曲面,【沿向封闭】:该选项用于设置曲面是否闭合以及闭合的方式。选择【两者皆否】选项，表示定义点的列方向和行方向都不闭合;选择【行】选项，表示沿行方向闭合;选择【列】选项，表示沿列方向闭合;选择【两者皆是】选项，表示两个方向都闭合。 【行阶次】和【列阶次】:用于设置行方向和列方向的阶次，最好不要大于5，一般选择3。 设置完成后单击【确定】按钮，系统将弹出如图7 -3所示的【过点】对话框。该对话框上共有4个按钮，提供了4种选点方式:,上一页,下一页,返回,7. 2 基于点构造曲面,【全部成链】:该选项用于
7、选取第一个点和最后一个点，系统会自动选取行中其余点。该方法要求行中的点距小于行间距离。 【在矩形内的对象成链】:该选项可采用矩形选择框来选取一行点，然后选取行中第一个点和最后一个点，系统会自动选取行中其余点。 【在多边形内的对象成链】:该选项可采用多边形选择框来选取一行点，然后选取行中第一个点和最后一个点，系统会自动选取行中其余点。 【点构造器】:该选项是用点构造器来逐个选取点，或输入所需点的坐标。根据已有点的特征，单击其中一个按钮后，拾取相应的点即可生成曲面。,上一页,下一页,返回,7. 2 基于点构造曲面,7.2.2通过极点构造曲面 通过极点生成曲面与通过点类似，不同的是曲面不完全经过所选
8、的点。 选择菜单【插入】【曲面】【从极点】，或者单击【曲面】工具栏上的【从极点】图标，系统弹出如图7 -4所示的【从极点】对话框，其操作过程和对话框内容与【通过点】构造面相同，只是在单击【确定】后，直接打开【点】对话框，即只能用点构造器来逐行取点。 注:在选取点的时候，要首先选择第一行的所有点，点击【确定】按钮表示完成第一行点的选取以后，再进行其他各行的选取。对于各行的起始点应该是在同一端。,上一页,下一页,返回,7. 2 基于点构造曲面,7. 2. 3通过点云构造曲面 从点云创建曲面可以通过一个大的点石生成一个片体，点石通常由扫描和数字化产生。虽然该功能有一些限制，但它能让用户从很多点中用最
9、少的交叉生成一个片体，得到的片体比通过点方式生成的片体要“光顺”得多。 选择菜单【插入】【曲面】【从点云】，或者选择单击【曲面】工具栏上的【从点云】图标，系统弹出如图7 -5所示的【从点云】对话框该对话框中的【 U向阶次】和【V向阶次】的含义与前面所讲的【通过点】对话框中的相同。【 U方向补片数】和【 V方向补片数】选项用于设置U方向和V方向的补片数值。,上一页,返回,7. 3基子曲线创建曲面,基于曲线创建的曲面是全参数化的，如果生成曲面的曲线发生变化，曲面也会随之自动更新。由曲线创建曲面的类型主要有直纹面、通过曲线组、通过曲线网格、扫掠以及剖切曲面等。 7. 3. 1直纹面 直纹面是指通过两
10、组曲线串或截面线串来创建曲面，每条截面线串可以由多条连续的曲线、体边界或多个体表面组成。两组截面线串上对齐点是以直线相连的。 选择菜单【插入】【网格曲面】【直纹面】，或者在【曲面】工具栏中单击【直纹面】图标，系统会弹出图7 -6所示的【直纹】对话框，选择截面线串并设置参数后，即可生成直纹面。具体操作请见下例。,下一页,返回,7. 3基子曲线创建曲面,例7 -1创建直纹曲面 (1)在两个相互平行的平面上分别绘制一个矩形和一个圆，如图7 -7所示。 (2)启动【直纹面】命令，弹出【直纹】对话框，如图7 -6所示。拾取下方的矩形四条边作为截面线串1，再拾取上方的圆作为截面线串2，如图7 -8所示，要
11、求两截面线串的方向要一致，可以通过【直纹】对话框上各截面线串选项下对应的【反向】按钮来调整方向，可通过【Specify Origin Curve】按钮来指定线串的起始点。设置完成后单击【确定】按钮，生成如图7 -9所示的实体。可以看到此时的直纹面是扭曲的，这是因为圆的起始点位于圆与X轴的交点上，与矩形的起始点没有对正。将圆旋转45后再生成的直纹面如图7 -10所示,上一页,下一页,返回,7. 3基子曲线创建曲面,7. 3. 2通过曲线组创建曲面 该方法与直纹面一样，都是根据截面线串来创建曲面，区别在于直纹面只能使用两条截面线串，而通过曲线组最多可以使用150条，因此可以创建出复杂的曲面。可以认
12、为直纹面是通过曲线方法的特例。 选择菜单【插入】【网格曲面】【通过曲线组】，或者单击【曲面】工具栏上的【通过曲线组】图标，弹出如图7 -11所示的【通过曲线组】对话框，提示用户选择截面线串并设置矢量方向，每选完一个截面线串可按鼠标中键确认，选择完成后单击【确定】即可完成曲面的生成。,上一页,下一页,返回,7. 3基子曲线创建曲面,例7 -2通过曲线组创建曲面 (1)绘制图7 -12所示的4个相互平行的矩形并倒角; (2)启动【通过曲线组】命令，弹出对话框后依次选择各截面线串，如图7 -13所示，选择完一个截面线串后用鼠标中键确认，再选择下一个。保证各截面方向一致。选择完成后单击【确定】按钮，生
13、成曲面如图7 -14所示,上一页,下一页,返回,7. 3基子曲线创建曲面,7. 3. 3通过曲线网格创建曲面 该方法是通过两组不同方向的线串创建曲面，其中一组线串定义为【Primary Curve】(主曲线)，另一组定义为【Cross Curve】(交叉曲线)，主曲线必须是平滑连续的曲线，中间不能有拐角，交叉曲线要与主曲线相交。主曲线和交叉曲线均可多达150条。由于采用相互交叉的曲线，所以该方法创建的曲面更加复杂，并且能更好地控制其外形。 选择菜单【插入】【网格曲面】【通过曲线组】 ，或者单击【曲面】工具栏上的【通过曲线网格】按钮，系统弹出图7-15所示的【通过曲线网格】对话框，提示用户选择主
14、曲线和交叉曲线，并设置相应的曲面创建参数。,上一页,下一页,返回,7. 3基子曲线创建曲面,与通过曲线组创建曲面相同，不论是选择主曲线还是交叉曲线，必须将组成该曲线串的所有对象都选择完成后，用鼠标中键确认，再选择下一个线串，同时所有主曲线的方向要一致，交叉曲线的方向也要一致，否则生成的曲面会产生扭曲、自交等问题。 例7 -3通过曲线网格创建曲面 (1)绘制图7 -16所示的几条曲线; (2)启动【通过曲线网格】命令，如图7 -17所示，选择主曲线和交叉曲线，注意每选择完一条用鼠标中键确认，并保证主曲线和交叉曲线的方向分别一致。选择主曲线和交叉曲线时要依次选择，不能跳过再返回。选择完成后单击【确
15、定】按钮，生成图7 -18所示的曲面。,上一页,下一页,返回,7. 3基子曲线创建曲面,7. 3. 4扫掠 通过一系列的截面线串，沿着由引导线串定义的路径进行移动从而得到曲面的方法叫做扫掠。扫掠过程中截面线串最多可以有150条，引导线串最多能有3条。截面线串可以是封闭的也可以是不封闭的，引导线串可以由多段相切的曲线组成。 选择菜单【插入】【网格曲面】【扫掠】选项，或者单击【曲面】工具栏上的【扫掠】按钮，弹出图7-19所示的【扫掠】对话框，选择截面线串、引导线串并进行扫掠设置后即可生成扫掠曲面。,上一页,下一页,返回,7. 3基子曲线创建曲面,例7 -4通过扫掠方式创建曲面 (1)绘制图7 -2
16、0所示的5条曲线作为扫掠对象 (2)选择【插入】【网格曲面】【扫掠】，弹出【扫掠】对话框，依次选择截面线串1、截面线串2、截面线串3，每选择一条后单击中键确定，同时保证3条截面线方向一致，可以通过【扫掠】对话框上各截面线串选项下对应的【反向】按钮调整方向，可通过【Specify Origin Curve】按钮来指定线串的起始点。选择结果如图7 -21所示。 (3)用鼠标在【扫掠】对话框上单击【引导线】下的【选择曲线】选项，依次选择两条引导线，选完一条后单击中键确定，保证两条引导线方向一致。同样可以通过【反向】按钮来调整方向，可通过【Specify Origin Curve】来指定线串的起始点。选择结果如图7 -21所示。 (4)选择完成后单击【确定】按钮，生成曲面如图7 -22所示,上一页,返回,7. 4 剖切曲面,剖切曲面是通过一系列二次曲线来生成曲面。选择菜单【插入】一【网格曲面】一【截面】，或者单击【曲面】工具栏上的剖切曲面图标导，弹出图7-23所示的【剖切曲面】对话框。打开【类型】选项会出现生成剖切曲面的各种方法。 任务实施 经过分析，
