第五章UGNX曲面造型.ppt

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1、第5章 曲面造型,5.1 曲面概述 5.2 由点构造曲面 5.3 由曲线构造曲面 5.4 其他构造曲面 5.5 曲面编辑 5.6 曲面操作与编辑综合实例,5.1 曲面概述,在利用CAD软件进行产品设计时，对于形状比较规则的零件，利用实体特征的造型方式快捷而方便，基本能满足造型的需要。但对于形状复杂的零件，实体特征的造型方法就显得力不从心，有很多局限性，难以胜任，而UG自由曲面构造方法繁多、功能强大、使用方便，提供了强大的弹性化设计方式，成为三维造型技术的重要组成。 实际生产中，设计复杂的零件时，可以采用自由形状特征直接生成零件实体，也可以将自由形状特征与实体特征相结合完成，目前，在日常用品、飞

2、机、轮船和汽车等工业产品的造型设计中应用十分广泛。,下一页,返回,5.1 曲面概述,5.1.1 曲面的概念及分类 1曲面的基本概念 1）实体、片体和曲面 在UG中，构造的物体类型有2种：实体与片体。实体是具有一定体积和质量的实体性几何特征。片体是相对于实体而言的，它只有表面，没有体积，并且每一个片体都是独立的几何体，可以包含一个特征，也可以包含多个特征。 （1）实体：具有厚度、由封闭表面包围的具有体积的物体。 （2）片体：厚度为0，没有体积存在。 （3）曲面：任何片体、片体的组合以及实体的所有表面。 2）曲面的U、V方向,上一页,下一页,返回,5.1 曲面概述,在数学上，曲面是用两个方向的参数

3、定义的：行方向由U参数、列方向由V参数定义。对于“通过点”的曲面，大致具有同方向的一组点构成了行，与行大约垂直的一组点构成了列方向，如图5.1-1所示。对于“通过曲线”和“直纹面”的生成方法，曲线方向代表了U方向，如图5.1-2所示。 3）曲面的阶次 曲面的阶次类似于曲线的阶次，是一个数学概念，用来描述片体的多项式的最高次数，由于片体具有U、V两个方向的参数，因此，需分别指定次数。在UG NX中，片体在U、V方向的次数必须介于224，但最好采用3次，称为双三次曲面。曲面的阶次过高会导致系统运算速度变慢，甚至在数据转换时，容易发生数据丢失等情况。,上一页,下一页,返回,5.1 曲面概述,4）补片

4、类型 片体是由补片构成的，根据补片的类型可分为单补片和多补片。单补片是指所建立的片体只包含一个单一的补片，而多补片则是由一系列的单补片组成，如图5.1-3所示。用户在相应的对话框中可以控制生成单张或多张曲面片。补片越多，越能在更小的范围内控制片体的曲率半径，一般情况下，减少补片的数量，可以使所创建的曲面更光滑，因此，从加工的观点出发，创建曲面时应尽可能使用较少的补片。 5）曲面公差 在数学上，曲面是采用逼近和插值方法进行计算的，因此需要指定造型误差，具体包括两种类型，其公差值在曲面造型预设置中设定。,上一页,下一页,返回,5.1 曲面概述,（1）距离公差：指构造曲面与数学表达的理论曲面在对应点

5、所允许的最大距离误差。 （2）角度公差：指构造曲面与数学表达的理论曲面在对应点所允许的最大角度误差。 2曲面的常见类型 通常，定义曲面特征可以采用点、线、片体或实体的边界和表面。根据其创建方法的不同，曲面可以分为很多类型，常见的有以下几种。 （1）基于点的曲面：主要有通过点、由极点、点云、四点曲面等类型。 （2）基于曲线的曲面：主要有直纹曲面、通过曲线、过曲线网格、扫描和截面体等类型。 （3）基于片体的曲面：主要有延伸片体、桥接片体、增厚片体、面圆角、软圆角、偏置面等类型。,上一页,下一页,返回,5.1 曲面概述,3曲面造型的预设置 在曲面造型前，为获得合适的曲面，应当在建模之前进行曲面预设置

6、。 单击菜单【首选项】/【建模】选项，打开“建模首选项”对话框，如图5.1-4所示。 1）“常规”选项卡 （1）体类型：控制基于曲线的自由特征、扫掠特征生成的是实体还是曲面（图纸页）。,上一页,下一页,返回,5.1 曲面概述,（2）栅格线：在线框显示模式下，控制曲面内部是否以线条显示，以区别是曲面还是曲线，曲面内部曲线的条数可分别由U、V方向的显示条数控制；如图5.1-6（a）所示的线框，不能看出是一个曲面还是4条曲线；而在图5.1-6（b）中，用户立即看出这是曲面。如果在“建模首选项”中没有设定，可以在曲面构造完成后，单击菜单【编辑】/【对象显示】选项，选择需编辑的曲面，单击【确定】按钮，在

7、如图5.1-7所示的对话框中设置 “U”和“V”数值。 （3）密度和密度单位：密度主要用于几何特性计算。 2）“自由曲面”选项卡 （1）曲线拟合方法：在拟合方法中使用三次还是五次曲线，主要用在样条曲线的构造上。,上一页,下一页,返回,5.1 曲面概述,（2）自由曲面构造结果：控制生成的平面在数学上是“平面”表示还是“B-曲面”表示。当选中【B曲面】单选项时，即使所生成的几何体是平面，系统总是建立一个样条曲面类型的片体；而选中【平面】单选项时，同时定义曲面的边界线在同一平面上，系统将建立一个平面类型的片体。 5.1.2 曲面构造的方法和原则 1构造曲面的方法 使用UG NX6曲面造型模块，用户能

8、够设计复杂的自由外形。例如，在进行汽车、飞机以及各种日用品的外形设计时，除了能满足功能要求外，还需要美观、圆滑、符合人体工程学要求等。,上一页,下一页,返回,5.1 曲面概述,构造曲面时，一般先根据产品外形要求，将绘制的剖截面通过拉伸、旋转等操作创建；也可以由绘制的边界曲线，或者由实样测量的数据点，运用通过点、点云、过曲线等方法创建；对于简单的曲面，可以一次完成建模，而实际产品的形状往往比较复杂，还需对已有曲面进行延伸、修剪、过渡连接、光顺处理等编辑操作才能完成整体造型。 按照曲面的类型不同，构造曲面的方法可大致分为以下3类。 （1）利用点构造曲面：它根据导入的点数据构建曲线、曲面。如通过点、

9、从极点、从点云等构造方法，该功能所构建的曲面与点数据之间不存在关联性，是非参数化的，即当构造点编辑后，曲面不会产生关联变化。由于这类曲面的可修改性较差，建议尽量少用。,上一页,下一页,返回,5.1 曲面概述,（2）利用曲线构造曲面：根据曲线构建曲面，如直纹面、通过曲线、过曲线网格、扫掠、截面线等构造方法，此类曲面是全参数化特征，曲面与曲线之间具有关联性，工程上大多采用这种方法。 （3）利用曲面构造曲面：根据曲面为基础构建新的曲面，如桥接、N-边曲面、延伸、按规律延伸、放大、曲面偏置、粗略偏置、扩大、偏置、大致偏置、曲面合成、全局形状、裁剪曲面、过渡曲面等构造方法。 2曲面工具 UG软件的曲面设

10、计模块中，具有十分强大的曲面造型功能，主要包含常规曲面设计、自由曲面设计和曲面编辑等功能。构造曲面的工具条和菜单如图5.1-8所示。,上一页,下一页,返回,5.1 曲面概述,3构造曲面的一般原则 在UG NX6中，使用曲面功能设计产品外形时，一般应遵循以下原则： （1）用于构造曲面的曲线尽可能简单，曲线阶次数3。 （2）用于构造曲面的曲线要保证光顺连续，避免产生尖角、交叉和重叠。 （3）曲面的曲率半径尽可能大，否则会造成加工困难和复杂。 （4）曲面的阶次尽量选择三次，避免使用高次曲面。 （5）避免构造非参数化特征。 （6）如有测量的数据点，建议可先生成曲线，再利用曲线构造曲面。,上一页,下一页

11、,返回,5.1 曲面概述,（7）根据不同3D零件的形状特点，合理使用各种曲面构造方法。 （8）设计薄壳零件时，尽可能采用修剪实体，再用抽壳方法进行创建。 （9）面之间的圆角过渡尽可能在实体上进行操作。 （10）内圆角半径应略大于标准刀具半径，以方便加工。,上一页,返回,5.2 由点构造曲面,由点构造曲面的方法是根据导入的点数据构建曲线、曲面，能方便地生成通过指定点的曲面。由点构造曲面特征主要有以下几种方法。 （1）通过点：输入的点一定落在构造的曲面上。 （2）从极点：由控制多边形逼近出一个曲面。 （3）从点云：由大量数据点拟合的曲面。 （4）四点曲面：通过指定的四个点构造一个曲面。 【例5.2

12、-1】“通过点”与“从极点”构造曲面操作实例 根据如图5.2-1所示点，用“通过点”或“从极点”的方法构造曲面。操作步骤如下。,下一页,返回,5.2 由点构造曲面,（1）单击图标 或单击【插入】/【曲面】/【通过点】选项，弹出如图5.2-2所示的对话框（如果为【从极点】，应单击图标 ，后面的操作类似）。 （2）按图5.2-2所示进行设置，单击【确定】按钮，弹出如图5.2-3所示“过点”对话框。 （3）确定点的选择方法为【全部成链】，弹出“指定点”对话框，按提示在屏幕上依次选择每行的起点、终点，选完一行后，单击【确定】按钮，依次选择下一行点，全部完成点的指定后，单击如图5.2-4所示【所有指定的

13、点】按钮，完成曲面，如图5.2-5所示。其中，图（a）为“通过点”构造的曲面；图（b）为“从极点”构造的曲面。,上一页,下一页,返回,5.2 由点构造曲面,注意：选择点时，按行选择，而且，应当按照同样的顺序进行，否则可能导致曲面扭曲，如图5.2-6所示。 当点来自扫描仪或数控测量点时，数据非常庞大，输入的点数很多，而且这些点可能没有严格按照行或列组织，是一种无规律的散乱点形式，此时，利用“从点云”的构造方式比较方便。 【例5.2-2】“从点云”构造曲面操作实例 根据如图5.2-1所示点，用“从点云”的方法构造曲面。操作步骤如下。 （1）单击图标 或单击【插入】/【曲面】/【从点云】选项，弹出如

14、图5.2-7所示的对话框。 （2）输入U方向和V方向次数，建议输入“3”。输入U方向和V方向曲面片数。,上一页,下一页,返回,5.2 由点构造曲面,（3）确定坐标方向：由于点云没有行、列组织，因此，需要指定一个坐标系。如果用户不指定，系统有默认的四边形和U、V轴，如图5.2-8所示。图5.2-8 坐标方向的确定 （4）在屏幕上选择点：直接用鼠标画出矩形框将需要输入的点全部包含在内。构造的曲面如图5.2-9所示。 注意：在同样数据点的情况下，点云方式逼近的曲面比通过点方法要光滑得多，但有误差，点不一定落在曲面上。,上一页,下一页,返回,5.2 由点构造曲面,【例5.2-3】“四点曲面”操作实例

15、根据已知四点，用“四点曲面”的方法构造曲面。操作步骤如下。 （1）单击图标 或单击【插入】/【曲面】/【四点曲面】选项，弹出如图5.2-10属性栏。 （2）按提示依次选择四点，单击【确定】按钮，完成曲面构造，如图5.2-11所示。,上一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,利用曲线构造曲面在工程上应用非常广泛，例如飞机的机身、机翼等，原始输入数据是若干截面上的点，一般先将其生成样条曲线，再构造曲面。此类曲面至少需要两条曲线，并且，生成的曲面与曲线之间具有关联性，即对曲线进行编辑后曲面也将随之变化。基于曲线的曲面特征如下。 （1）输入一个方向的曲线：直纹面、过曲线组、截面线。 （2）输入两个方向的曲

16、线：过曲线网格、扫掠曲线。 这里所指的曲线可以是曲线、片体的边界线、实体表面的边、多边形的边等。,返回,下一页,5.3 由曲线构造曲面,5.3.1 直纹面 直纹面是严格通过两条截面线串而生成的直纹片体或实体，它主要表现为在两个截面之间创建线性过渡的曲面。其中，第一根截面线可以是直线、光滑的曲线，也可以是点。而每条曲线可以是单段，也可以是多段组成。 1“直纹面”操作实例 【例5.3-1】通过两条曲线创建直纹面。 操作步骤如下。 （1）单击直纹面图标 或单击【插入】/【网格曲面】/【直纹面】选项，弹出“直纹”对话框，如图5.3-1所示。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（2）选择第一

17、条曲线作为截面线串1，在第一条曲线上，会出现一个方向箭头。 （3）单击鼠标中键完成截面线串1的选择或单击截面线串2选择按钮 ，选择第二条曲线作为截面线串2，在第二条曲线上，也会出现一个方向箭头，如图5.3-2所示。 （4）可以根据输入曲线的类型，选择需要的对齐方式，如图5.3-1所示，然后单击【确定】按钮，得到如图5.3-3所示的曲面，完成曲面创建。 注意：第二条曲线的箭头方向应与第一条线的箭头方向一致，否则会导致曲面扭曲，如图5.3-4所示。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,2对齐方式 用曲线构成曲面时，对齐方法说明了截面曲线之间的对应关系，对齐将影响曲面形状。直纹曲面常用对齐

18、方式如图5.3-5所示。一般常用“参数”对齐，对于多段曲线或者具有尖点的曲线，采用“根据点”对齐方法较好。 （1）参数：参数对齐指的是沿曲线等参数分布的对应点连接，如图5.3-5所示。 （2）根据点：当对应的截面线具有尖点或多段时，这种方法要求选择对应的点，如图5.3-6（a）中对应的点1、点2，首末点自动对应，不需指定，构成直纹曲面如图5.3-6（b）所示。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,5.3.2 通过曲线组 构造复杂曲面时，先输入多个点，然后构成一系列样条曲线，再通过曲线构造曲面，这种方法构造的曲面通过每一条曲线。 1“通过曲线组”操作实例 【例5.3-2】通过若干曲线构

19、造曲面。 操作步骤如下。 （1）单击通过曲线组图标 或单击【插入】/【网格曲面】/【通过曲线组】选项，弹出如图5.3-7所示“通过曲线组”对话框。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（2）依次选择每一条曲线（每选完一个曲线串，单击鼠标中键，该曲线一端出现箭头，应当注意各曲线箭头方向一致），完成所有曲线选择，如图5.3-8所示。 （3）在“对齐”选项组中选择“参数”对齐方式。 （4）在“设置”选项组中确定V向阶次（建议输入“3”）。 （5）单击【确定】按钮，得到如图5.3-9所示曲面。 注意：如果输入曲线的第一条和最后一条恰好是另外2张曲面的边界，而且曲面与2张曲面在边界又有连续条件

20、，如图5.3-10（a）所示，用户可在“连续性”选项组中图5.3-10（b）中确定起始与结束的连续方式（其中G0为无约束、G1为相切连续、G2为曲率连续）。点击“选择面”图标，选择与之有约束的第一截面和最后截面，就能够控制在曲面拼接处的V方向为相切或曲率连续。选择三条截面线串，如图5.3-10（c）所示。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,如图5.3-11（a）所示为起始和结束与两曲面相切连续的“通过曲线组”曲面，如图5.3-11（b）所示为起始和结束与两曲面没有约束的“通过曲线组”曲面。 2对齐方式 如图5.3-7所示，“通过曲线组”构造曲面的对齐方法除前面介绍的“参数”、“根据

21、点”对齐方法外，还有以下几种常见方式。 （1）圆弧长：两组截面线和等参数曲线建立连接点，这些连接点在截面线上的分布和间隔方式是根据等弧长的方式建立，如图5.3-12所示。 （2）距离：以指定的方向沿曲线以等距离间隔分布点，如图5.3-13所示。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（3）角度：绕一根指定轴线，沿曲线以等角度间隔分布点，如图5.3-14所示。 （4）脊线：沿指定的脊线以等距离间隔建立连接点，曲面的长度受脊线限制，如图5.3-15所示。 5.3.3 通过曲线网格 通过曲线网格方法是使用两个方向的曲线来构造曲面。其中，一个方向的曲线称为主曲线，另一个方向的曲线称为交叉曲线。

22、 过曲线网格生成的曲面是双3次的，即U、V方向都是3次的。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,由于是两个方向的曲线，构造的曲面不能保证完全过两个方向的曲线，因此用户可以强调以哪个方向为主，曲面将通过主方向的曲线，而另一个方向的曲线则不一定落在曲面上，可能存在一定的误差。 【例5.3-3】通过如图5.3-16（a）所示曲线网格构造曲面。 操作步骤如下。 （1）单击图标 或单击【插入】/【网格曲面】/【通过曲线网格】选项，弹出如图5.3-17“通过曲线网格”对话框。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（2）选择主曲线：选择一条主曲线后，单击鼠标中键，该曲线一端出现箭头；依次

23、选择其他的主曲线（注意每条主曲线的箭头方向应一致），如图5.3-16（b）所示。 （3）选择交叉曲线：在“交叉曲线”选项组中单击图标 ，选择另一方向的曲线为交叉曲线，每选择完一条交叉曲线后，单击鼠标中键，然后选择其他交叉曲线，全部选完交叉曲线后如图5.3-16（c）所示。 （4）在如图5.3-18所示“输出曲面选项”选项组中选择强调方法，确定有无约束条件，然后单击【确定】按钮，曲面如图5.3-19所示,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,注意：当曲面由三条曲线边构造时，可以将点作为第一条截面线或最后一条截面线，其余两条曲线作为交叉曲线，如图5.3-20所示，图（a）为主曲线和交叉曲线

24、的选择方法；图（b）为通过曲线网格方式创建的曲面。 5.3.4 扫掠 扫掠曲面是通过将曲线轮廓以预先描述的方式沿空间路径移动来创建曲面，移动的曲线轮廓称为截面线，指定的移动路径为引导线，即将截面线沿引导线运动扫描而成。它是曲面类型中最复杂、最灵活、最强大的一种，可以控制比例、方位的变化。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,1引导线 扫掠路径称为引导线串，用于在扫掠方向上控制扫掠体的方位和比例，每条引导线可以是单段或多段曲线组成的，但必须是光滑连续的。引导线的条数可以为13条。 （1）1条引导线：由用户指定控制截面线的方位和比例，如图5.3-21所示。 （2）2条引导线：自动确定方位

25、，比例则由用户指定，如图5.3-22所示。 （3）3条引导线：自动控制比例和方位，如图5.3-23所示。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,2截面线 截面线串控制曲面的大致形状和U向方位，它可以由单条或多条曲线组成，截面线不必是光滑的，但必须是位置连续的。截面线和引导线可以不相交，截面线最多可以选择400条。 如图5.3-24所示为由两条引导线和两条截面线生成的曲面。 3脊线 脊线多用于两条非常不均匀参数的曲线间的直纹曲面创建，此时直纹方向很难确定，它的作用主要是控制扫掠曲面的方位、形状。在扫掠过程中，在脊线的每个点处构造的平面为截面平面，它垂直于脊线在该点处的切线。如图5.3-2

26、5所示为未选择脊线和选择了脊线构建的扫掠曲面。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,4插值方法 当截面线多于一条时，必须指定介于截面线间的插值方法，用于确定扫掠时在两组截面线串之间扫掠体的过渡形状，“插值”选项如图5.3-26所示。 （1）线性插值方法：截面线之间形成线性过渡形状, 如图5.3-27（b）所示。 （2）三次插值方法：截面之间形成三次函数过渡形状，如图5.3-27 （c）所示。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,5方位控制用于一条引导线 截面线沿引导线运动时，一条引导线不能完全确定截面线在扫掠过程中的方位，需要指定约束条件来进行控制。例如，一条截面线串在沿着

27、引导线串扫掠时，可以是简单的平移，也可以在平移的过程中进行转动。“方位控制”选项组如图5.3-28所示，其控制方法有如下7种，如图5.3-29所示。 （1）固定：当截面线运动时，截面线保持一个固定方位。 （2）面的法向：截面线串沿引导线串扫掠时的局部坐标系的Y方向与所选择的面法向相同。 （3）矢量方向：扫掠时，截面线串变化的局部坐标系的Y方向与所选矢量方向相同，使用者必须定义一个矢量方向，而且此矢量决不能与引导线串相切。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（4）另一条曲线：用另一条曲线或实（片）体的边来控制截面线串的方位。扫掠时截面线串变化的局部坐标系的Y方向由导引线与另一条曲线各

28、对应点之间的连线的方向来控制。 （5）一个点：仅适用于创建三边扫掠体的情况，这时截面线串的一个端点占据一固定位置，另一个端点沿导向线串滑行。 （6）角度规律：该选项只适用于一条截面线串的情况，当截面线沿引导线运动时，用规律曲线控制方位。 （7）强制方向：将截面线所在平面始终固定为一个方位。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,6缩放方法用于一条引导线 控制截面线沿引导线运动时的比例变化，UG提供的比例控制功能如图5.3-30所示。 （1）恒定的：常数比例，截面线先相对于引导线的起始点进行缩放，然后，在沿引导线运动过程中，比例保持不变，默认比例值为1。 （2）倒圆功能：圆角过渡比例，在

29、扫掠的起点和终点处施加一个比例，介于二者之间的部分的缩放比例是线性或三次插值变化规律进行缩放控制。 （3）另一条曲线：类似于方位控制中的另一曲线。 （4）一个点：与另一曲线方法类似。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（5）面积规律：截面曲线围成的面积在沿引导线运动过程中用规律曲线控制大小，方法如图5.3-30所示。如图5.3-31（a）所示的截面面积在扫掠过程中等于一个常数，即面积保持不变，如图5.3-31（b）所示的截面面积沿引导线线性增加，从Y=0到Y=a，如图5.3-31（c）所示的截面面积沿引导线按照自由曲线比例变化。 （6）周长规律：截面曲线的周长在沿引导线运动过程中用

30、规律曲线控制长短。 【例5.3-4】扫掠操作实例 如图5.3-32所示,已有一条引导线、一条截面线，利用扫掠方法、“固定的”方位控制，制作如图5.3-33所示弹簧。操作步骤如下。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（1）绘制如图5.3-32所示螺旋线和矩形。 （2）单击图标 或单击【插入】/【扫掠】/【扫掠】选项，弹出“扫掠”对话框。 （3）选择矩形截面线，单击中键结束。 （4）单击“引导线”选项卡中 按钮，选择引导线，单击中键结束。 （5）在“截面”选项组中按如图5.3-34所示选择对齐方法、定位方法和缩放方法。 （6）在“设置”选项组中按如图5.3-35所示输入公差值。,上一页

31、,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,7）单击【应用】按钮，得到的弹簧如图5.3-33所示，从图可见，造型不够理想。 【例5.3-5】扫掠操作实例 如图5.3-36所示一条引导线、一条截面线、一条脊线，利用扫掠方法、“另一曲线”方位控制，制作如图5.3-37所示弹簧。操作步骤如下。 （1）绘制如图5.3-36所示螺旋线、矩形和直线。 （2）单击图标 或单击【插入】/【扫掠】/【扫掠】选项，弹出“扫掠”对话框。 （3）选择矩形截面线，单击中键结束。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（4）单击“引导线”选项组中 按钮，选择引导线，单击中键结束。 （5）在“截面”选项组中按如图5.3

32、-38所示选择对齐方法、定位方法（另一曲线）和缩放方法。 （6）单击“脊线”选项组中 按钮，选取直线为“脊线”，单击中键，完成选择。 （7）单击“定位”选项组中 按钮，选取直线为“方位曲线”，单击中键，完成选择。 （8）单击【应用】按钮，得到的弹簧如图5.3-37所示。 【例5.3-6】扫掠操作实例 如图5.3-36所示，已有一条引导线、一条截面线、一条脊线，利用扫掠方法、“另一曲线”方位控制、“面积规律”比例方式，制作如图5.3-39所示弹簧。操作步骤如下。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（1）绘制如图5.3-36所示螺旋线、矩形和直线。 （2）如图5.3-40所示，从绝对坐

33、标原点绘制一条直线（与X轴夹角为30，长度为30）。 （3）单击图标 或单击【插入】/【扫掠】/【扫掠】选项，弹出“扫掠”对话框。 （4）选择矩形截面线，单击中键结束。 （5）单击“引导线”选项组中 按钮，选择引导线，单击中键结束。 （6）在“截面”选项组中按如图5.3-41所示选择对齐方法、定位方法，确定缩放方法为“面积规律”，选择“根据规律曲线”方式。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（7）单击“选择规律曲线” 按钮，选择如图5.3-42所示直线为“规律曲线”，单击中键。 （8）单击“脊线”选项组中 按钮，选取如图5.3-42所示直线为“脊线”，单击中键，完成选择。 （9）单

34、击“定位”选项组中 按钮，选取如图5.3-42所示直线为“方位曲线”，单击中键，完成选择。 （10）单击【应用】按钮，得到的弹簧如图5.3-39所示。 【例5.3-7】创建瓶体实例 由如图5.3-43所示曲线，利用扫掠、抽壳等操作方法创建如图5.3-44所示瓶体。操作步骤如下。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（1）绘制如图5.3-43所示曲线。 （2）单击图标 或单击【插入】/【扫掠】/【扫掠】选项，弹出“扫掠”对话框。 （3）按如图5.3-45所示依次选取五条截面线和两条引导线。选取截面线时应注意箭头方向要一致。 （4）按如图5.3-46所示选择插值、对齐、缩放方法。 （5）

35、单击“脊线”选项卡中 按钮，选择图5.3-45中直线为“脊线”。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（6）单击【应用】按钮，得到的瓶体如图5.3-47所示。 （7）单击图标 或单击【插入】/【偏置/缩放】/【抽壳】选项，系统弹出如图5.3-48（a）所示“壳单元”对话框,选择如图5.3-47所示面为“要冲裁的面”，设置厚度为“2”。 （8）单击【确定】按钮，完成瓶体的创建，如图5.3-48（b）所示。 5.3.5 截面特征 截面特征是把一个曲面想象成过若干条截面线，每条截面线在一个平面上，截面线的起点、终点分别位于指定的控制曲线上，它的切矢可从控制曲线上获得。控制曲线对应于U方向，

36、截面曲线对应于V方向。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,例如图5.3-49给定了4条控制曲线：起点、终点的控制曲线决定了曲面的首末端；起点、终点切矢控制曲线分别控制截面线的起点和终点的切矢；由每个截面上两条切矢的交点产生顶点曲线。脊线的作用使得平面与脊线总是保持垂直。 截面特征的构造方法如图5.3-50所示 。 1基本概念 （1）截面类型（U向阶次）：截面类型是指截面曲线在U方向的类型，它所在的平面与脊线垂直，有以下3种类型。 二次曲线：提供一个逼真、精确的二次截面形状，而且不产生反向曲率。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,三次：三次截面类型的截面线与二次曲线形状大

37、致相同，但生成曲面具有更好的参数化，但不生成精确的二次截面形状，采用逼近方法，例如：当Rho大于0.75时，产生的截面曲线不像二次形状，因此，三次截面类型的Rho 0.75。 五次：曲面是五次的，沿V方向的曲面片之间为曲率连续。 注意：圆角-桥接、端点-斜率-Rho以及端点-斜率-三次构造方法不能用二次曲线类型。 （2）拟合类型（V向阶次）：这个选项控制V方向的次数和形状，即与脊线平行方向的曲线形状。 三次：曲面为三次，曲面片之间为切矢连续。 五次：曲面为五次，曲面片之间为曲率连续。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（3）创建顶线：如图5.3-49所示，顶线是由截面曲线起点与终点

38、切矢相交形成的曲线，通常用来作为公共切矢控制曲线。 （4）顶线（Hilite）：顶线是一条二次曲线，该曲线通过两个点，并且与三条直线相切，需要指定点和曲线端点的斜率，然后再需要定义一条与二次曲线相切的线。 （5）脊线：脊线的作用是控制截面线所在平面的方向，在建立曲面时，系统在脊线的各个点上构造一个截平面，截平面与脊线上的该点的切线相垂直，如图5.3-51所示。 （6）投射判别式：如图5.3-52所示，Rho投射判别式是控制二次截面线“丰满度”的一个比例值，Rho值对曲面形状影响如图5.3-53所示。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,2几种创建方法介绍 在下面的各种方法中，为了表示

39、方便，图形表示的是某一个任意截面，实际上所有的点（+）都落在给定的控制曲线上。 （1） 端点顶点肩点：输入4条曲线，曲面过起始引导线、肩曲线、终止引导线，首末端点处的切矢由两个切矢交点的顶点曲线控制，如图5.3-54所示。 （2） 端点斜率肩点：输入5条曲线，曲面过起始引导线、肩曲线、终止引导线，首末端点处的切矢分别由两个切矢端点曲线控制，如图5.3-55所示。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（3） 端点顶点Rho：输入3条曲线和一条脊线，曲面过起始引导线、终止引导线，首末端点处的切矢由两个切矢交点的顶点曲线控制，曲线的丰满程度由Rho值决定，如图5.3-56所示。 （4） 圆

40、角Rho：在分别位于两个曲面上的两条曲线之间形成一个光滑倒圆面，每个截面的曲线丰满程度由对应的Rho值控制，曲面的长度由脊线的长度控制，如图5.3-57所示。其中图（a）为生成的曲面，图（b）为其中的一个截面。 （5） 端点顶点顶线：输入5条曲线和一条脊线，曲面过起始引导线、终止引导线，切矢由顶点曲线控制，生成的曲线与一条直线相切，如图5.3-58所示。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（6） 圆角桥接：在分别位于两个曲面上的两条曲线之间形成一个光滑桥接面，如图5.3-59所示。同桥接曲线操作类似，每个截面线连续性可以匹配端点的切矢或曲率，也可以选择一个样条曲线，作为截面曲线要继

41、承形状的参考曲线，“截面控制”选项组如图5.3-60所示。 相切：特征与边界曲面相切连续过渡。 曲率：特征与边界曲面曲率连续过渡。 继承形状：特征与边界曲面相切连续，其截面形状与所选择的曲线相似。 控制区域：调整桥接深度和扭矢的范围。 桥接深度：桥接深度控制曲率对曲面形状的影响，如图5.3-61所示。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,桥接扭矢：桥接扭矢是指曲率沿曲面转动的变化率。 （7） 五点：输入5条曲线和一条脊线，5条控制曲线必须是不同的，但脊线可以选择5条曲线中的一条。操作时只要选择相应的控制曲线即可，如图5.3-62所示。 5.3.6 截面操作实例 【例5.3-8】在如图

42、5.3-63（a）所示两曲面间建立圆角桥接曲面，创建结果如图5.3-63（b）所示。操作步骤如下。 （1）单击图标 ，在“剖切曲面”对话框选择“圆角桥接”类型；或单击【插入】/【网格曲面】/【截面】/【由圆角-桥接创建截面】选项，如图5.3-64所示。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（2）按如图5.3-64所示，在“截面控制”选项组中选择“相切”的连续方式。 （3）按如图5.3-63（a）所示，选取起始引导线、终止引导线，然后，选择起始曲面和终止曲面。 （4）在“截面控制”选项组中进行截面参数的调整，单击【确定】按钮完成操作，曲面如图5.3-63（b）所示。 【例5.3-9】如

43、图5.3-65（a）所示，利用五点方式建立曲面，然后在两曲面间建立圆角桥接曲面，结果如图5.3-65（b）所示。 （1）单击图标 ，在“剖切曲面”对话框选择“五点”类型；或单击【插入】/【网格曲面】/【截面】/【由五点创建截面】选项，如图5.3-66（a）所示。 （2）选择5.3-66（b）所示起始引导线、终止引导线，并依次选取第1、2、3内部引导线。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（3）选取脊线，单击【确定】按钮；得到如图5.3-67所示曲面。 （4）在“剖切曲面”对话框“类型”选项组中单击图标 选择“圆角桥接”方法，选择“相切”的连续方式。 （5）按如图5.3-68所示选择

44、起始引导线、终止引导线；然后依次选择起始曲面、终止曲面以及脊线。 （6）在弹出的“深度和歪斜”选项卡中进行截面参数的调整，单击【应用】按钮完成操作，曲面如图5.3-69所示。 （7）在“圆角桥接”对话框继续进行下一桥接曲面的操作。,上一页,下一页,返回,5.3 由曲线构造曲面,（8）按如图5.3-70所示选择起始引导线、终止引导线；然后依次选择起始曲面、终止曲面以及脊线。 （9）在弹出的“深度和歪斜”选项组中进行截面参数的调整，单击【应用】按钮完成操作，曲面如图5.3-71所示。 （10）完成截面方法创建曲面，结果如图5.3-72所示。,上一页,返回,5.4 其他构造曲面,5.4.1 桥接曲面

45、 1桥接曲面功能 桥接曲面是在两个主曲面之间构造一个新曲面，过渡曲面与两个曲面的连续条件可以采用切矢连续或曲率连续两种方法，同时，为了进一步精确控制桥接片体的形状，可选择另外两组曲面或两组曲线作为曲面的侧面边界条件。桥接曲面使用方便，曲面连接过渡光滑，边界条件灵活自由，形状编辑宜于控制，是曲面间过渡的常用方法。如图5.4-1（a）所示是用侧面边界控制形状，图5.4-1（b）所示是用侧边控制形状。,下一页,返回,5.4 其他构造曲面,桥接曲面与边界曲面相关联，当边界曲面编辑修改后，曲面会自动更新。 2操作步骤 （1）单击图标 或单击【插入】/【细节特征】/【桥接】选项，出现如图5.4-2所示的“

46、桥接”对话框，在对话框中选择连续条件。 （2）选择要桥接的两个主曲面，注意两个主曲面的箭头方向应一致。如果需要邻接的侧曲面，选择侧曲面或侧边，如图5.4-3所示。 （3）单击【应用】按钮，得到如图5.4-4所示的曲面。,上一页,下一页,返回,5.4 其他构造曲面,（4）如果未选择侧曲面或侧边，桥接曲面如图5.4-5所示，单击【拖动】按钮，弹出如图5.4-6所示“拖拉桥接曲面”对话框。选择图5.4-7中的桥接曲面右侧，显示出切矢方向，沿箭头方向，单击鼠标左键，或按住左键拖动，其形状就沿着箭头方向改变，在边界处的连续条件并不改变。如果希望回到桥接曲面的原始状态，单击【重置】，否则单击【确定】按钮，

47、得到如图5.4-8所示的曲面。 5.4.2 N-边曲面 利用封闭的多条曲线或边（不受条数限制）构成曲面，或指定一个约束曲面（边界曲面），将新曲面补到边界曲面上，形成一个光滑的曲面。利用图5.4-9（a）上6条直边可以构成一个封闭环，在环内补拼一个曲面与6个边界曲面光滑拼接，如图5.4-9（b）所示。而图5.4-9（c）为改变了形状控制条件得到的不同曲面。,上一页,下一页,返回,5.4 其他构造曲面,1类型 N-边曲面特征对话框如图5.4-10所示，其中提供了N-边曲面特征能够生成的种类。 （1）已修剪：由封闭曲线构成的环生成一张单面，覆盖在相应的区域上，如图5.4-11所示。 外部环：选择边界

48、曲线。 约束面：选择边界曲面。 （2）三角形：由多个三角片构成新表面，以中心点连接这些三角片，在选择了边界线和边界面后，系统自动生成一个临时曲面，在如图5.4-12所示“形状控制”的选项组中，用户可以调整相应的参数以调整新曲面的形状。,上一页,下一页,返回,5.4 其他构造曲面,曲面连续性：控制新曲面在边界曲线上与边界面之间的几何连续条件，用G0表示位置连续、G1表示相切连续、G2表示曲率连续，如图5.4-13所示。 中心控制：可以改变曲面的形状，如图5.4-14所示为Z分量对曲面的影响。 2实例操作 【例5.4-1】利用如图5.4-15所示曲线，建立五角星曲面，操作步骤如下。 （1）单击图标

49、 或单击【插入】/【网格表面】/【N边曲面】选项，弹出“N边曲面”对话框，如图5.4-15（b）所示。 （2）选择N边曲面的类型为“三角形”，依次选择所有直线为边界曲线。,上一页,下一页,返回,5.4 其他构造曲面,（3）打开“形状控制”选项组，选择“中心控制”方式为“位置”，按如图5.4-15（b）所示调整中心平面、Z参数，预览结果。 （4）单击【确定】按钮，结果如图5.4-15（a）所示。 5.4.3 曲面延伸和按规律延伸 在曲面设计中经常需要将曲面向某个方向延伸，主要用于扩大曲面片体。延伸通常采用近似的方法建立，但如果原始曲面是B-曲面，则延伸的结果可能与原来的曲面相同，也是B-曲面。 延伸的曲面是独立曲面，如果与原有曲面一起使用，必须通过缝合特征构成一个曲面。,上一页,下一页,返回,5.4 其他构造曲面,1曲面延伸 延伸曲面根据延伸的边界条件，可以有若干种延伸类型，对话框如图5.4-16所示。 1）相切延伸 延伸曲面与一个已有面（称为基面）在边界上具有相同的切平面，延伸长度可以采用“固定长度”