曲面倒角处理及规律分析

倒角是工业产品的规范要求，经过倒角处理的产品在设计要求和渲染阶段都将呈现更加精细的细节，但是倒角处理会加大模型数据量，因此一般习惯上会放在最后阶段进行产品倒角处理，完成这最后一步，也就结束了所有繁杂的工作，就可以坐下来欣赏精美的产品数字化模型了。倒角的基本应用并不复杂，可是结合实际产品的时候还是会有一些情况让人很棘手，下面将介绍一些常见的倒角类型和倒角处理方式，以期对今后的建模工作起到举一反三的作用，虽然不能涵盖所有，但是每个方式和思路在面对新问题时都是值得借鉴的。

倒角失败后的处理以及如何避免倒角失败的情况发生在接下来的案例中作介绍。首先在视图中建立两个六面体块，打开捕捉工具，让小的立方体块与之前建立的立方体贴合成L形状，如图4-82所示。

图4-82 建立两个立方体块

建立完两个立方体块后，使用实体工具中的布尔运算联集将其合二为一（图4-83），处理结束后模型表面上会增加一些曲面结构线，看上去比之前的体块更复杂一些，布尔运算联集并不能改变物体的形状，只是做体块的直接接合处理。

图4-83 布尔运算联集处理

在建立的实体模型上执行“倒角”命令，选择实体边缘即可，倒角默认数值为1mm，在选择完边缘线后会显示在边缘线上，如果倒角值有变化，可以在执行命令后直接在键盘上输入相关数值，然后按“Enter”键即可。过程中即可以单独选择某个边缘线进行倒角，也可以同时框选多条边缘线一起进行倒角处理，这里为了演示只选择了几条主要边缘线进行倒角，如图4-84所示。

图4-84 倒角处理

在执行倒角操作后模型边缘会自动完成倒角处理，从模型的阴影显示可以看到，选择的边缘线都呈现出非常光滑的圆角边过渡效果，但是在模型的直角交汇处有破面的现象（即倒角失败情况），如图4-85所示。这在工作中是难免发生的状况，遇到这样的问题该如何解决，接下来介绍一种修补破面的方法。

图4-85 倒角失败处的效果

处理倒角失败问题之前需要使用“炸开”工具。选择实体并将其打散为零散曲面，然后打开“捕捉”工具，用直线工具捕捉两个直角边上的垂点1和垂点2，如图4-86所示，在垂点的另外一端捕捉端点分别建立两条直线段。利用曲线工具栏中的弧形混接命令，选择垂点处的两个直线实体边缘线（通过提取边缘线并且通过垂点进行分割操作）建立一段新的圆弧过渡曲线，通过得到的三条线段对破面处进行修剪或用双轨扫掠等操作来进行曲面的修补工作，具体步骤就不赘述了，这里只是提供一个思路，发生类似问题时可以参考如何处理。

图4-86 倒角失败后的处理方式

软件的倒角命令为什么在这里会发生破面，其中的原因有很多种，针对这个问题将在下面的案例里给出答案，了解问题的本质就会在以后的建模过程中尽量规避可能发生的失败。这里选择直线工具重建原有的L形实体的截面图形（打开捕捉和正交工具），可以先分段建立多个直线段，然后再选择“组合”工具进行线段的接合，也可以一次性地用多重直线工具建立整个截面图形，如图4-87所示。完成图形后，选择建立实体工具栏中的“挤出封闭的平面曲线”命令垂直拉伸实体，拉伸宽度与原有实体保持一致，如图4-88所示。

图4-87 建立截面图形

再次选择实体工具栏中的“不等距边缘圆角”命令，对选定的边缘线做倒角处理，如图4-89所示，倒角数值选择和上面的案例数值一致，这样便于对形态相似的两个实体倒角的处理操作进行有针对性的对比。结束操作后就能看到最终的倒角效果了，同样的实体，这次倒角就没有出现失败的情况，在上次出现破面的位置上也没有相同的情况发生，如图4-90所示。

图4-88 实体拉伸

图4-89 倒角处理

这里总结一下同样实体倒角结果不同的原因。对比两个实体面会发现，后边的拉伸实体表面没有过多的复杂的表面结构线（图4-91），也就是说软件的倒角命令对于处理表面简洁的实体发生失败和破面的情况很少，相反对于很多初学者来说还没有达到精简建模的处理能力，有时建立的模型表面结构线过于复杂，所以在倒角阶段就会发生失败和破面。

对于类似问题，一方面要分析破面处附近的曲面结构是否精简合理，另外一方面随着建模数量的累积和经验的增加，这个问题也会越来越少。因此单纯依照精美的模型案例操作还不能短时间内解决该问题，重要的是要面对实际模型进行分析，找出解决问题的办法。

图4-90 倒角成功效果

图4-91 倒角局部效果

不等距边缘圆角工具是处理产品模型倒角的常规工具，在具体操作过程中根据产品实际倒角分不同类型，在以下案例中将依次了解一些。首先准备一个实体模型结构，在视图中通过圆弧曲线工具和直线工具建立起截面图形，使用建立实体工具栏中的“挤出封闭的平面曲线”命令拉伸出一定厚度的实体模型，如图4-92所示。

第一种倒角类型是普通圆角，这也是工业产品中最为常见的，产品圆角倒角是必须存在的，只是数值大小的差别，圆角倒角既是美观的需要，也是安全舒适性的体现。使用实体工具栏中的“不等距圆角”工具命令，必须是对实体模型来进行倒角边缘的选择和处理，有时对前期建立的曲面模型需要先执行“曲面组合”命令，在转化为实体后再进行操作，如果是一致的圆角倒角可以直接框选所有边缘线（图4-93），一起完成倒角处理，操作完成后即可看到圆滑的产品边缘效果，如图4-94所示。

图4-92 建立倒角实体

图4-93 常规倒角处理

图4-94 常规倒角效果

接下来将利用实体工具栏中的“不等距圆角”工具命令，来介绍另外一种倒角类型，即不同边缘不同数值的圆角倒角，这在工业产品中也是很常见的倒角类型。在执行“不等距圆角”工具命令后需要先在键盘输入倒角数值，按“Enter”键后再选择需要导成该倒角值的边缘线，然后继续重复该操作，输入不同数值和选择不同的边缘线，最后按“Enter”键两次或按鼠标右键两次来确认完成倒角。以下是输入不同的边缘倒角值最终产生的不同的模型效果，尤其是在三条边缘线的接合处，会自动计算完成曲面光滑过渡，如图4-95所示。

图4-95 边缘不等径倒角

除了这两种日常比较常用的倒角处理操作外，在后面的案例中还将介绍一些典型的非常规倒角处理，虽然不能涵盖所有，但是基本上包含了经典的实际倒角，并且这几个案例都不是简单地执行几个“倒角”命令即可实现最终效果的，需要经过一定的过程操作才能实现所需要的倒角效果。下面就接着刚才建立的实体模型介绍小光滑面倒角，这是三条边缘线汇聚处的另外一种处理手法。使用圆形曲线工具栏中的“正切、正切、半径”命令建圆形曲线，这个命令可以保证新建的曲线与实体边缘线相切（输入2mm的半径数值），在视图交汇处的两个曲面内建立两个相切的圆形曲线，如图4-96所示。

图4-96 建立相切圆形曲线

打开捕捉工具，利用刚刚建立的两个圆形曲线与边缘线的交点建立一段圆弧曲线，执行圆弧工具栏中的“起点、终点、通过点圆弧建立”命令，如图4-97所示。使用“修剪”命令，用之前建立的曲线将交汇处的曲面尖角剪切掉，留出一个由三条曲线围成的空隙，在修剪之前需要对实体执行“炸开”命令，将其打散为分离的曲面，同时原有的圆形曲线也要在切点处执行“分割”命令，最终执行“双轨扫掠”命令，分别选择三条新建的短圆弧线，在空隙处建立新的曲面，如图4-98中的红框内所示。这种倒角类型对于强调安全性的产品而言是比较适合的，只是过程更麻烦和烦琐一些。

图4-97 建立上表面圆弧曲线

图4-98 最终倒角效果

很多复杂曲面的产品还涉及非直线、非垂直型边缘线的倒角处理，即由于曲面的复杂性往往使曲面相交的边缘线都是曲线的，并且相交的曲面也不是完全垂直的关系，因此在使用常规倒角命令的时候会发生问题，针对这种情况接下来介绍一种比较适合的处理方法，这样无论再复杂的曲面边缘线倒角都能轻松应对了，在视图中建立两个相交的曲面（曲面的曲率要有所差别），可以先建立一个四边曲面，然后再投影分割，沿着原有的边缘曲线和投影线再次建立一个新的曲面，如图4-99所示。

图4-99 建立相交曲面(www.xing528.com)

提取两个曲面的相交边缘线，使用投影曲线工具栏中的“复杂边缘曲线”命令，得到一条相交的边缘曲线，执行曲线工具栏中的延伸曲线工具分别选择相交边缘曲线的两个端头处将曲线略微延长，然后选择建立实体工具栏中的“圆管”命令，建立一条两端尺寸一致的圆管，如图4-100所示，新建立的圆管紧紧依附在相交边缘线上与两个曲面相交。

图4-100 建立圆管模型

选择两个相交曲面执行“分割”命令（前面在建立圆管之前使用曲线延长命令的目的是为了防止在这一步发生分割无法执行的情况），这样就会看到每个曲面的相交边缘处会被分割下一条曲面，如图4-101所示。按“Delete”键，将分割下来的两个细长曲面删除掉，最终在两个相交曲面中间出现一条空隙，如图4-102所示，以上操作的目的就是建立这条规则的等距空隙来为后面的倒角做准备。

图4-101 处理分离曲面

图4-102 曲面处理缝隙

这次倒角所选用的命令并不是常规的倒角工具，而是曲面工具中的“混接曲面”命令（选择该命令的原因是因为相交曲面的不同曲率决定了两个曲面间的圆滑过渡不是常规的圆角倒角），在执行“混接曲面”命令后选择缝隙曲面的两条边缘线，可以在弹出的参数菜单中看到曲率选项的设置，如图4-103中的红框内所示，这个选项保证了新建立的曲面过渡能和与它衔接的曲面之间保持曲率的连续性（也就是实现光滑过渡）。

最终在阴影显示的视图内可以看到非常不错的曲面倒角处理效果，如图4-104所示。这种非常规的曲面倒角处理方法还是很实用的，尤其是面对复杂曲面的产品，涉及曲面间曲率不同变化而相交边缘又需要光滑过渡的情况。这里只是演示了对一条单独的相交边缘线进行处理，实际产品曲面类似的边缘线可能是多条，但是只要按照刚才介绍的方式分割出边缘线上的等距空隙，再利用混接曲面命令进行处理，就能得到最终希望得到的光滑曲面。

图4-103 曲面混接命令参数

图4-104 复杂曲面倒角效果

在产品倒角中还有一种比较典型的倒角，即在产品同一边缘线上的倒角数值可能不同，这种倒角类型不单纯只是边缘倒角，甚至会涉及产品的造型方面。以下案例结合该倒角类型，通过建立特殊的产品形态详细介绍一下。首先在顶视图中使用内插点曲线工具建立如图4-105所示的截面图形，并使用组合工具将所有曲线连接为一条封闭曲线。

之前使用的“不等距边缘圆角”命令只是常规的倒角命令，在实体工具栏内原命令处将鼠标浮动在命令之上会看到同样的命令，右击鼠标会执行“不等距边缘混接”命令，如图4-106所示，“不等距边缘混接”命令就是实现边缘线上不同倒角数值的处理形式，同一个命令单击或右击鼠标会产生不同处理效果。

使用“建立实体”工具栏中的“挤出封闭的平面曲线”命令，将截面图形拉伸出一定厚度的实体出来，然后在“实体”工具栏中右击鼠标执行“不等距边缘混接”命令，该命令需要先选择总体的倒角边缘，并且设定倒角数值，如图4-107所示，设定结束后按

图4-105 建立截面图形

图4-106 倒角工具命令介绍

图4-107 不等距边缘混接参数

“Enter”键进入下一个参数设定阶段。在键盘中输入a后按“Enter”键，执行参数中的“新增控制杆”操作，新的倒角值可以直接输入数值，然后按“Enter”键即可，打开“捕捉”工具，在需要添加新倒角值的边缘曲线上单击鼠标左键，这里选择的是往实体模型边缘线的中点处添加新的倒角数值（为了使效果更显著，后添加的倒角数值要略大一些）。如果边缘线上需要添加多个倒角数值，则在每次单击边缘线重新输入新的倒角数值后，都要按“Enter”键进行确认，这个案例在实体边缘中心处需要单击8次来添加新倒角数值，如图4-108所示，最终结束时还需要按“Enter”键两次来确认命令执行完毕。

图4-108 设定混接其他半径数值及位置

整体命令执行结束后，原有实体边缘处就会出现光滑的圆角倒角，并且由于不同倒角值的设定，在边缘处还呈现出由小到大再到小的自然倒角过渡形态，如图4-109所示。通过这个案例不仅练习了不等距边缘混接的命令执行方法，同时还会发现，使用该命令可以很方便地建立类似的产品形态，因此该命令的使用不光只是局限在倒角处理上，使用者发挥自己的想象力会做出更多变径倒角曲面的产品，而且这种处理方式在过程把控和时间上都有很好的优势，充分挖掘命令的使用空间对于将来建立产品模型会起到事半功倍的效果。

图4-109 不等距边缘混接效果

最后一种类型的倒角处理形式也是针对复杂曲面的局部处理，只是这种类型的曲面倒角要想通过建模方式来实现非常困难，这里采用的是投影结合曲面编辑的方式，可以很快速地实现曲面装饰性的凸起和凹陷效果，倒角处理命令依然使用的是“曲面混接”，接下来介绍该案例。先使用“内插点曲线”工具在视图中建立一个四边空间曲线，并使用曲面工具中的“以二、三或四个曲线边缘建立曲面”工具将其转化为曲面形态，如图4-110所示。

图4-110 建立曲面

依照如图4-111所示，使用“内插点曲线”工具及“直线”工具分别建立标号为1、2、3的独立曲线，过程中打开“捕捉”工具保持曲线建立在端头和线上，用“正投影”命令将新建立的三条曲线投影到曲面上，选择曲面执行“分割”命令，从原曲面上分割下两个小的曲面，按“Delete”键将2和3曲线间的曲面删除掉，形成一个U形的孔洞，如图4-112所示。

图4-111 建立分割曲线及投影

图4-112 曲面分割后的空隙

接下来需要执行曲面调整工作。在调整之前选择投影曲线分割下来的小曲面，打开“曲面控制点”命令可以观察到，虽然是分割下来的小曲面，但是控制点却依然围绕原有的曲面不变，如图4-113所示。此操作的目标是调整小曲面的形态，希望曲面控制点能紧紧围绕该曲面，因此这里有一个关键性的步骤就是缩回控制点，这样才能进行下一步操作。

图4-113 分割后小曲面操控点样式

选择小曲面后执行曲面工具栏中的“缩回已修剪曲面”命令，如图4-114红框内所示，执行完该命令后光从曲面表面看是没有任何变化的，不过当再次打开“曲面点编辑”后就会发现，控制点已经完全围绕在小曲面的周围了。这次选择控制点最右侧一列的控制点（靠近曲面空隙一端的），将其在顶视图内向上移动一定距离，如图4-115所示，需要注意的是，在编辑此类曲面控制点的时候尽量选择在曲面空隙端，小曲面和大曲面接合端的控制点不要移动，否则两者接合处会出现缝隙，那样就前功尽弃了，这一点在做的时候一定要注意。

图4-114 曲面缩回命令

图4-115 缩回后调整小曲面操控点

曲面调整结束后小曲面呈现右端内凹的效果，大小曲面之间的空隙是接下来需要处理的，为了让其实现光滑过渡的倒角效果，这里采用曲面工具中的混接曲面命令，选择U形空隙的两个边缘并且保持混接曲面参数为默认值不变，默认的圆角过渡值为1（图4-116）。如果需要改变的话可以通过顶端的控制条来进行改变，按“Enter”键或右击后就能看到，曲面下凹光滑过渡的倒角效果呈现在眼前了，如图4-117所示。类似的效果在汽车或家电等产品中还是很常见的装饰形态效果，掌握好控制分割曲面形态的方法，就能够轻松应对这类的产品模型建立。

以上介绍过的倒角案例都是极具代表性的典型，在练习中需要了解每种倒角的适用对象以及使用的核心方式方法。但真正面对的实际产品往往会更复杂，类型也更多，因此在实际应用中需要活学活用，多动脑分析需要倒角的实体曲面形态特征，然后找到适合的命令和方式，快速和精准地实现产品的倒角处理，让设计出的产品模型更加符合工业标准，经过渲染后更加真实和精彩。

图4-116 曲面边缘混接参数

图4-117 曲面混接倒角效果