曲面成型命令剖析及应用规律

1.从网线建立曲面命令详解

“从网线建立曲面”命令如图4-1中“建立曲面”工具栏中的红框所示，该命令是Rhino软件建立曲面的常用工具之一，其使用基本原理为，通过提取产品横向（u方向）上的剖面线和纵向（v方向）上的剖面线后，执行建模命令，依次选择横向曲线和纵向曲线，最终的曲面建立在曲线群的表面。该方法通常用于复杂产品曲面的建立，尤其是横向和纵向形态特征规律不一致的产品模型。

下面讲解的案例中不仅应用了该命令，并且通过一定处理手段对命令进行了使用方面的延伸，从而能更加扩大其合理使用的应用范围，使类似曲面的建立更加准确和轻松，最终产品效果如图4-2所示。

图4-1 从网线建立曲面命令选项

图4-2 产品最终效果图

这里将采用“从网线建立曲面”命令完成客车前围（车前脸）的曲面建模。通过观察客车主要的轮廓平面二维线（图4-3）可以看到，与车前围造型联系最紧密的结构线为车身蓝色的拉伸部分轮廓（图4-4），由于两部分在这里衔接，因此也共用这个轮廓曲线，提取该轮廓线型作为车头部分的数字模型曲面外边界曲线。

图4-3 车头轮廓曲线线型

图4-4 车身延长处实体曲面

依据客车前围（车前脸）的横向和纵向形态特征结构，依次建立模型的两个方向上的曲线形态（图4-5），结构曲线经过反复验证，保证曲面形态基础上保持最精简的数目。在完成一个方向上的曲线建立后，另外一个方向上的曲线建立需要结合Rhino的“捕捉”工具（保持前三项打开），这样可以保证曲线之间的紧密结合，使后期模型能够更加精准，另外因为客车结构的对称性，所以只需要描绘车头部分的一半结构曲线即可。

下一步需要进行关键的处理步骤，使用从网线建立曲面命令需要横纵两个方向曲线，外轮廓曲线是一个完整的曲线（图4-6），因此在这里需要人为地将其分割成两个独立的部分，这样就能保证后期命令的合理执行。在以后使用该方法时选择分割点是关键，主要还是观察整体曲面形态特征和走势，一开始多做几种尝试积累经验，这样在下次面对同样问题时也就知道如何处理了。

图4-5 车头横纵曲线线型

图4-6 车头外轮廓整体曲线

通过形态分析横向产品的形态变化，将分割点选在圆弧角的右侧结束点，打开“捕捉”工具（保持前三项打开），利用建点命令在曲线上建立一个分割点（图4-7），使用“分离”命令选择轮廓曲线后，利用分割点将其分离为两段曲线，为后面做好铺垫。

再次选中左侧的所有曲线后（图4-8），执行“镜像”命令，以中间的纵向曲线为中心进行左右镜像，如图4-9所示，同时将横向镜像完的曲线进行连接操作，这样完成所有横纵曲线的建立。

最终执行“曲面建面”命令中的“从网线建立曲面”命令，依次选择横向5条曲线后再次选择纵向的9条曲线，如图4-10所示，这时会弹出一个曲面参数设置界面，保持posi- tion选项，即曲面依照曲线位置进行模拟建面的方式，再次右击或按“Enter”键，一个完美的客车前围曲面呈现在面前，如图4-11所示。

图4-7 轮廓线上分割点位置

图4-8 车头左侧完成曲线

图4-9 车头曲线镜像

图4-10 执行建曲面命令

图4-11 生成车头曲面

通过观察新建立的曲面转角处的曲面网格，如图4-12所示，再来进一步分析和发现，在此次建模命令使用中，打破了固有的轮廓边界概念，利用对产品形态的理解分析，突破性地使用从网线建立曲面命令。而且还注意到，分割点的选择一定要对横向和纵向形态进行深入分析和建模尝试，要以保持转接处或分割点处的曲面网格平顺光滑为原则。

如图4-13所示的黄色网格部分即是新建立的前围曲面，在最终的产品模型中可以观察到通过从网线建立曲面命令建立的曲面在整体模型曲面中的关系，包括与车身的无缝连接及车前围的整体曲面创建，整体曲面的精准成形对于后期模型细部投影分离等精细处理做好了铺垫。可以通过图4-14所示案例，利用同样的方法进行练习尝试。

2.放样命令详解

“放样”命令如图4-15中“建立曲面”工具栏中的红框所示，是由多个单方向上的截面线之间形成模拟过渡曲面的方式。下面通过一个简单的例子了解命令的使用和执行。采用“内插点曲线建线”命令在视图中建立三条平行曲线，其中中间的长一些，两侧的为短的对称曲线，如图4-16所示。

图4-12 车头转角曲面分析

图4-13 最终整合数字化模型效果

图4-14 练习案例

图4-15 放样命令选项

图4-16 放样曲线编辑

建立完上述曲线后，打开“点编辑”工具进行曲线调整编辑，将曲线中间的控制点向上方调整一些，中间长曲线的控制点调整后弧度要比其他两条短曲线大一些，曲线位置也偏上。最终编辑效果如图4-17所示。

图4-17 编辑后的曲线

准备好编辑完的曲线就可以执行“放样”命令了，如图4-18所示。执行命令后依次选择红色箭头所指示的曲线位置，要点是“放样”命令选择曲线一定要在同一侧选择曲线，否则放样出来的曲面会发生形态扭曲，在选择完三条曲线后按回车键或右击，界面会弹出“放样选项”菜单，在第一个选项中选择“标准”选项后，单击“确定”按钮即可完成放样工作。

图4-18 执行放样命令

最终放样效果如图4-19所示，在三条截面曲线中间形成一个光滑过渡曲面，此案例先初步了解该命令的使用方式，这里放样后形成的曲面在后面还会深入使用，以发挥其最大功效。

图4-19 最终放样曲面成型效果

放样命令在之前介绍的“整体空间线构曲线”成面过程中也能发挥很大的功用。图4-20所示的是一个显示器的空间线构曲线组，在将其曲线转化成曲面时有很多曲面建立工具可供选择，不过在这里主要介绍“放样”命令的使用，掌握了这个命令后会很便捷快速地建立产品数字化模型曲面。

图4-20 显示器三维空间曲线

在这里通过观察后选择（1、2）、（3、4）、（5、6）三组成对曲线，对它们依次执行“放样”命令操作，如图4-21所示。依然要注意的是选择曲线要在同侧，弹出的菜单选项选择“标准”即可。

图4-21 执行放样建面的曲线组

很快就可以看到产品的立体曲面形态（图4-22）。虽然这三个曲面还可以选择其他工具命令来实现，但是就使用的方便性和速度而言，放样在这方面的优势在实际体验后就能感受得到，这里的规律就是当遇到整体空间线构曲线组中成对的或多个形态并列的曲线截面时，放样就是建面的最好选择工具。

图4-22 放样后曲面效果

放样命令除了上述常规的用法外，接下来再介绍一种特殊的放样控制方式。首先打开六边形曲线命令（图4-23），在视图中建立一个标准六边形曲线图形，并沿着其垂直方向等距离复制出另外5个相同的图形曲线，如图4-24所示，然后选择红色箭头所指的两个图形执行“放样”命令。

图4-23 六边形曲线命令

图4-24 多边形放样前期准备

在对曲线执行“放样”命令后会在曲线间显示包括两个控制点的黑色放样过程线（图4-25），通常都是使用其默认的控制线方向，因此后期形成的曲面也保持和控制线方向一致，实际上这条控制线是可以人为控制改变方向的，并且往往会在改变方向后出现意想不到的效果，下面就试试看改变它会有什么变化。

图4-25 执行放样

首先打开“点捕捉”工具，保持前三项打开，在红色箭头处捕捉黑色线段控制点后单击鼠标左键，将鼠标移动到红色箭头所指的新的端点处（图4-26），再次单击鼠标，这时就会看到黑色放样过程线变成倾斜的了，接下来按“Enter”键或右击鼠标确认，在弹出的放样选项菜单中选择“紧绷”模式，当然还可以尝试其他的模式如“松弛”或“标准”等，如图4-27所示。这些会对最终形成的曲面张力有所改变而产生出不同的曲面效果。

图4-26 放样控制点调整

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图4-27 放样成型

下面接着刚才成型的曲面再次执行同样的放样操作，只是这次调整控制点的方向与刚才的方向相对，其他选项都与上次操作保持一致，如图4-28所示，然后确定建立出新的放样曲面。

图4-28 再次调整放样控制点

对两端成组图形曲线执行“放样”命令，如图4-29中红色箭头所指的曲线，不过这次对控制点不做任何改变，只是保持放样的默认设置，实际上直接拉伸也能产生出同样的曲面，这里执行放样操作的目的是与之前的放样方式进行对比，从中了解放样控制方式对曲面形态的影响变化，为今后能举一反三地实际应用打好基础。

图4-29 放样建立其他曲面段

只采取单一放样命令所实现的曲面模型如图4-30所示。由于改变放样的控制点可以使曲面放样的方向发生相同的偏移，因此在处理类似形态产品的时候，放样工具可以说是最佳选择，如果采取其他建面命令去实现类似造型的曲面则会很麻烦。

图4-30 最终放样成型效果

3.沿路径旋转详解

“旋转建面”命令如图4-31中“建立曲面”工具栏中红框所示，分为两部分，其一为单击鼠标左键，这是正常的旋转建面，即通过将断面曲线围绕中心旋转轴设定角度进行选择，断面曲线扫掠过的面就是最终的实体曲面；其二为右击鼠标，就是接下来通过案例进行详解的，“沿着路径的旋转建面”方式，其命令的核心是将断面曲线围绕中心轴进行旋转，但是断面曲线的尾端并不是固定圆周移动，而是按设定好的路径曲线进行移动扫掠，由此形成最终的实体曲面。

该命令拓展了旋转建面的范围，对于外形轮廓不规则但是断面形状固定的产品而言将非常方便建立。下面用一个产品后盖结构详细解释一下“沿着路径旋转建面”方式如何进行设定和工作。首先在顶视图内选择矩形曲线工具中的“圆角矩形”命令，在视图中建立一个长30mm，宽20mm，圆角为3mm的矩形曲线，如图4-32所示，该曲线将来作为路径曲线应用。

图4-31 旋转建面命令

图4-32 旋转路径曲线建立

接下来打开“捕捉”工具，选择“中点”选项，用直线工具在圆角矩形的两侧中点处捕捉并建立直线段，从外观上看该直线将之前的圆角矩形一分为二，然后再次选择直线段的中点，在其垂直方向上建立一条短的直线段，这里的短直线段将成为旋转的中心轴，刚才建立的长直线段只是起到辅助建线的作用，为的是保持旋转中心轴在路径曲线的中心处，如图4-33所示。

用“直线”工具捕捉短直线段建立水平直线，同时捕捉矩形曲线的中点建立垂直直线，并与刚建立的水平直线交叉，然后捕捉水平线和垂直线，建立一个短的直角线段，如图4-34所示，选择所有建立的线段，用修剪工具按图4-35的形状进行曲线修剪（在不需要的曲线上单击鼠标左键即可），修剪结束后对直线段的台阶转角处进行倒角，倒角数值参考图4-36红色箭头所示的倒角值，以上操作完成后需要单击“接合”工具，将所有线段接合成一条曲线，这条曲线就是所需要的轮廓曲线。

前期准备好所有曲线后就可以执行“沿路径旋转”的命令了。依次选取轮廓曲线、路径曲线，最后确定旋转轴线时，就在中心的短线段上分别捕捉红色箭头1和2所指处，如图4-37所示。操作完成后，旋转成型曲面就呈现在面前了，最终的实体曲面效果如图4-38所示。

图4-33 建立旋转中心线

图4-34 建立轮廓曲线

图4-35 轮廓曲线修剪

图4-36 轮廓曲线倒角

图4-37 沿路径旋转参数

图4-38 旋转建面实体效果

4.双轨扫掠详解

“双轨扫掠”命令如图4-39中“建立曲面”工具栏中红框所示，在建立曲面工具中也是较为常用的命令，主要用途是多个断面图形在两个曲线轨道之间进行模拟曲面过渡，对于其常规使用不再赘述。下面通过两个案例讲解双轨扫掠在实际应用中较为特殊和重要的要点，为以后做类似产品时作参考。

首先了解一下双轨扫掠中的断面图形可以是点这一特性，在其他相关软件中很少有类似功能，可以说这是Rhino软件很特殊的一个建面特色。先在顶视图中使用内插点曲线工具建立如图4-40所示的路径曲线，目前这还是个二维曲线，还要在后面根据需要将其调整为三维空间曲线。

图4-39 双轨扫掠命令选项

图4-40 建立路径曲线

打开“点编辑”工具，进入到右视图中，调整曲线形态，左侧上弯曲，右侧下弯曲，如图4-41所示，注意曲线尖端处的弯曲好似鹰爪，有往回勾的趋势，这样路径曲线的三维形态就调整完毕。再次选择“镜像”工具并打开“捕捉”工具，回到顶视图中，以曲线尖端垂直方向为镜像轴进行曲线的复制，准备好双轨扫掠命令中的两条轨道曲（图4-42），虽然“双轨扫掠”命令轨道的三维空间形态可以不同，但是在实际产品建模工作中，绝大多数在使用“双轨扫掠”命令时两条轨道是对称的。

完成轨道路径曲线的建立后，接下来着手准备建立断面图形，这个过程需要打开“捕捉”工具，以确保建立的断面曲线与路径相接。依次建立三个断面图形，注意在尖端处建立一个点，如图4-43红框内箭头所示，然后选择“双轨扫掠”命令，先选择两条轨道曲线，选择断面曲线时要用鼠标单击断面曲线的同一侧（保证生成的曲面不发生扭曲），最后单击之前建立的单独点完成操作。最后会看到扫掠出来的曲面（图4-44）在两条轨道间完美地汇集在一个尖端上，双轨扫掠这个独特的功能在建立具有尖锐形态造型的产品时非常方便。

图4-41 路径曲线编辑

图4-42 路径曲线镜像

图4-43 建立断面图形曲线

图4-44 实体曲面效果

“双轨扫掠”命令的建面参数对于相关产品的建模过程也有很大影响，下面通过案例详细了解一下具体内容。先使用“圆角矩形”工具在顶视图内建立一个长25mm、宽20mm、圆角5mm的矩形路径曲线，如图4-45所示，接着使用“偏移曲线”工具，设定偏移量为3mm，再次建立另外一条路径曲线，此步骤中的两个路径曲线就建立完毕，如图4-46所示。

图4-45 建立轨道曲线

打开“捕捉”工具（勾选“中点控制”选项），在两条轨道底端的中点处使用“内插点曲线”工具建立一条曲线段，打开“曲线编辑”工具，将其调整为向下弯曲的曲线形态，如图4-47所示，此曲线作为断面曲线待用，然后执行“双轨扫掠”命令，依次选取轨道曲线及断面曲线。

图4-46 建立双轨曲线

图4-47 建立断面曲线

执行“双轨扫掠”命令过程中会弹出选项菜单，这里先观察一下“最简扫掠”选项，当该选项被勾选时，产品模型上的网格线以最精简的形式展示出来，也可以单击选项菜单中的预览键，观察在选项勾选或不勾选状态时模型上的网格线有何区别，这个功能可以使建立的曲面在保证精度的前提下更加精简，以后在处理类似产品时注意该选项的使用，如图4-48和图4-49所示。

下面接着了解其他选项，需要往路径曲线上继续添加断面曲线。为了将其功能显示得更明显，这次添加的断面曲线形态要与之前的有所差别，在练习的时候也可以使用其他形态的断面曲线。在图4-50中的红色箭头2处建立断面曲线，如图4-51所示，为了保持模型规整，断面曲线依然建立在路径曲线中点处（注意打开捕捉工具），接下来使用“镜像”工具分别在图4-50中的红色箭头3和箭头4处建立断面图形，这次需要使用四个断面图形来建立最终的曲面。

图4-48 双轨扫掠选项参数

图4-49 实体扫掠曲面效果

图4-50 建立第三、第四断面曲线

图4-51 建立第二断面曲线

执行“双轨扫掠”命令，在选择断面曲线时要注意在各个曲线同一侧单击鼠标左键，否则形成的曲面会发生扭曲变形，在之后弹出的选项菜单栏中的红框内还会看到有“封闭扫掠”的选项，选或不选该选项，最终的成型曲面会在曲面结束处1和断面曲线4之间有明显差别，如图4-52和图4-53所示，更多的时候是选择该选项，以期形成一个完美的封闭曲面效果，最终实体效果如图4-54所示。

图4-52 双轨扫掠选项参数

图4-53 双轨扫掠选项参数

图4-54 双轨扫掠实体曲面效果