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如何创建常见曲面?

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:图3-7 举升曲面创建过程图解注意举升/直纹曲面创建时截面线串连选择时的顺序、方向与起点等对曲面的生成有很大的影响。图3-12 旋转曲面图例3.扫描曲面扫描曲面是指将截面曲线沿引导线平移扫略所生成的曲面。转换模式扫描曲面如图3-13所示,圆管出现了截面变形的情况。图3-17 旋转模式扫描曲面a)平面引导线 b)三维引导线扫描曲面的创建变化多样,建议多练习体会。

如何创建常见曲面?

仅仅依靠以上基本曲面的创建,还不足以满足实际需求,为此系统还提供了其他曲面的创建方法,主要集中在“曲面”功能选项卡的“创建”功能区,参见图3-3。

1.举升/直纹曲面

举升/直纹曲面是将指定的两个或两个以上的截面曲线,按选择的先后顺序和一定规则拟合而成的平滑曲面。若每个截面曲线之间用曲线连接,则称之为举升曲面;若用直线相连,则为直纹曲面。举升/直纹曲面如图3-6所示。

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图3-6 举升/直纹曲面

a)几何参数 b)举升曲面 c)直纹曲面

举升曲面与直纹曲面创建方法基本相同。现以图3-6b所示的举升曲面为例介绍其创建方法,创建步骤如图3-7所示。

1)单击“曲面→创建→举升978-7-111-59551-9-Chapter03-15.jpg”功能按钮,弹出“串连选项”对话框和操作提示:“举升曲面:定义外形1”,同时激活“直纹/举升曲面”管理器。

2)确认图形类型为“举升”单选按钮有效(默认的),确认“串连”按钮按下,按操作提示依次选择大、小圆弧和槽线截面,单击“确认”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-16.jpg完成截面曲线的选择。注意,串连的方向与起点必须相同。

3)单击“确定”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-17.jpg,生成举升曲面。

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图3-7 举升曲面创建过程图解

注意

举升/直纹曲面创建时截面线串连选择时的顺序、方向与起点等对曲面的生成有很大的影响。以下给出几例供学习参考。

图3-8所示为某举升/直纹曲面示例。图3-8a所示为截面曲线几何参数,由于圆的起点默认为右侧,因此要将上方框右侧直线中点打断并作为串连选择的起点,图3-8b、c所示分别为对应生成的举升曲线与直纹曲线。若不打断,则串连选择的起点一般为直线的端点。图3-8d所示为未打断直线时以直线右上端点为起点的举升曲面,注意其产生了扭曲。

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图3-8 某举升/直纹曲面示例

a)几何参数 b)举升曲面Ⅰ c)直纹曲面 d)举升曲面Ⅱ

图3-9所示为三个举升/直纹曲面图例,供学习时参考。

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图3-9 三个举升/直纹曲面图例

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图3-9 三个举升/直纹曲面图例(续)

2.旋转曲面

旋转曲面是指将选择的串连轮廓线绕指定的轴线旋转一定的角度所生成的曲面。旋转曲面创建示例如图3-10所示。

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图3-10 旋转曲面创建示例

图3-10所示旋转曲面的创建过程如下:

1)单击“曲面→创建→旋转978-7-111-59551-9-Chapter03-23.jpg”功能按钮,弹出“串连选项”对话框和操作提示:“选择轮廓曲线1”,同时激活“旋转曲面”管理器。

2)确认“旋转曲面”管理器中的参数:旋转角度为0°和360°,方向为方向1;“串连选项”对话框中串连按钮有效。单击旋转轮廓曲线下部位置选择串连曲线,如图3-10所示,同时操作提示变为:“选择轮廓曲线2”,单击“确认”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-24.jpg完成轮廓曲线选择。操作提示变为:“选择旋转轴”。

3)选择旋转轴线,可预览到旋转曲面,轴线上部有一个虚线圆和旋转箭头,表示旋转方向1(操作管理器中的方向选项)。

4)单击“确定”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-25.jpg,生成旋转曲面,如图3-10所示。

以上,在第3)步可在操作管理器中修改旋转角度和方向参数,如图3-11所示的结束角度180°和方向1或方向2,其生成的旋转曲面预览和结果如图3-11所示。

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图3-11 旋转曲面旋转角度与方向修改示例

图3-12所示为旋转曲面图例,供学习时参考,其轮廓曲线是一条样条曲线。

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图3-12 旋转曲面图例

3.扫描曲面

扫描曲面是指将截面曲线沿引导线平移扫略所生成的曲面。扫描曲面有三种生成方式:一条截面曲线+一条引导线;两条(或多条)截面曲线+条引导线;一条截面曲线+两条引导线。其中,截面曲线一般为平面曲线,而引导线可为二维平面曲线或三维空间曲线。

扫描操作图形模式有四种(参见图3-18所示的“扫描曲面”管理器):

1)转换:该模式创建扫描曲面时,截面曲线沿引导线扫描时方位固定,不出现旋转和扭曲变化,即截面曲线所在平面做平移运动。转换模式扫描曲面如图3-13所示,圆管出现了截面变形的情况。

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图3-13 转换模式扫描曲面

2)正交到曲面:该模式创建扫描曲面时,一个曲面及其上的一条轮廓引导线,扫描过程中截面轮廓线所在平面保持与该已知曲面垂直。正交到曲面模式扫描曲面如图3-14所示。

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图3-14 正交到曲面模式扫描曲面

3)两条引导线:该模式创建扫描曲面时,使用两条引导曲线控制一条截面曲线扫描生成曲面。

若截面曲线与引导线的端点相交,则扫描过程中截面曲线将始终与引导线保持接触,如图3-15a所示。

若截面曲线与引导线的端点不相交,则扫描过程中不能与引导线保持接触,只能引导截面曲线扫描的规律,如图3-15b所示。

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图3-15 两条引导线模式扫描曲面Ⅰ

a)截面曲线与引导线相交 b)截面曲线与引导线不相交

两条引导线扫描,截面曲线的类型可以是圆弧、多段线甚至直线。截面曲线的数量也可是两条甚至多条,如图3-16所示。

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图3-16 两条引导线模式扫描曲面Ⅱ

a)两条截面曲线 b)三条截面曲线

4)旋转:该模式创建扫描曲面时,截面曲线沿引导线扫描时方位随引导线变化,并出现旋转与扭曲变化。由于旋转的作用,所获得的扫描曲面(如图3-17中的圆管)未出现图3-13所示的截面变形的现象。

若引导线是平面曲线,则仅出现旋转变化,即截面曲线平面与引导线保持垂直,如图3-17a所示。

若引导线是非平面曲线,则不仅会出现旋转变化,且截面曲线还会出现扭转变化,如图3-17b所示。

注意

在旋转模式下才能勾选“依照平面”复选框,其可激活构图平面。

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图3-17 旋转模式扫描曲面

a)平面引导线 b)三维引导线

扫描曲面的创建变化多样,建议多练习体会。下面以图3-15a所示两条引导线扫描曲面为例介绍其创建过程,其引导线1的几何参数参见图3-12,引导线2为引导线1的镜像图形,截面曲线为一个整圆,与引导线端点相交。操作方法(图3-18)如下:

1)单击“曲面→创建→扫描978-7-111-59551-9-Chapter03-33.jpg”功能按钮,弹出“串连选项”对话框和操作提示:“扫描曲面:定义截断方向外形”,同时激活“扫描曲面”操作管理器。

2)单击截面线,可见到串连箭头。单击“串连选项”对话框中的“确认”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-34.jpg,完成截面曲线的选择。此时操作提示为:“扫描曲面:定义引导方向外形”。(www.xing528.com)

3)在“串连选项”对话框中单击“单体”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-35.jpg,单击引导线1靠近截面曲线处,确保引导线串连的方向向外。此时操作提示变为:“扫描曲面:定义引导方向串连2”。

4)在单体方式下继续单击引导线2靠近截面曲线处,选择引导线2。

5)单击“串连选项”对话框中的“确认”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-36.jpg,完成引导线的选择,可预览到扫描曲面,单击操作管理器上的“确定”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-37.jpg,生成扫面曲面。

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图3-18 两条引导线模式创建扫描曲面操作示例

图3-19所示为扫描曲面示例,供学习时参考。

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图3-19 扫描曲面示例

a)示例1 b)示例2

4.拉伸曲面

拉伸曲面(又称挤出曲面)是指将一个封闭的外形轮廓拉伸出一个封闭的外轮廓表面曲面模型。

单击“曲面”功能选项卡“创建”功能区的“拉伸”功能按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-40.jpg,弹出“串连选项”对话框及操作提示:“选择由直线及圆弧构成的串连,或封闭曲线1”,单击封闭轮廓线,弹出“拉伸曲面”对话框,同时预览到拉伸曲面,设置参数后可看到预览曲面图形的变化,单击“应用”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-41.jpg可继续拉伸操作,单击“确定”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-42.jpg完成拉伸曲面的创建。

图3-20所示为拉伸曲面设置及其曲面示例图解。其中,“串连曲线”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-43.jpg与“基点”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-44.jpg用于图形预览状态下的重新编辑,一般不用,基点符号978-7-111-59551-9-Chapter03-45.jpg表示基点的位置,为所选图形的重心;“翻转”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-46.jpg是一个方向翻转循环按钮,红色箭头表示方向,单击时箭头会变化,同时预览曲面也会变化,可单击至图形满足要求为止,图中未示出按直线拉伸轴和按两点连线为轴的图解。

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图3-20 拉伸曲面设置及其曲面示例图解

5.拔模曲面

拔模曲面(又译为牵引曲面,Draft Surface)指以当前的构图平面为拔模平面,将一条或多条曲线(直线、圆或圆弧、样条曲线等)轮廓按指定的高度(或长度)拔模出曲面或拔模到指定平面。

图3-21所示为拔模曲面创建示例,单击“曲面”功能选项卡“创建”功能区的“拔模”功能按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-48.jpg,弹出“串连选项”对话框和操作提示:“选择直线,圆弧,或曲线1”,单击曲线轮廓,单击“确定”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-49.jpg,弹出“牵引曲面”对话框并生成拔模曲面预览,按图3-21设置曲面参数,单击“确定”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-50.jpg,完成拔摸曲面的创建。

若单击“牵引曲面”对话框中的“平面”单选按钮,则可激活下部的“平面选择”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-51.jpg,单击该按钮可弹出“选择平面”对话框,可进行拔模到平面的操作。

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图3-21 拔模(牵引)曲面创建示例

6.网格曲面

网格曲面(Net Surface)指通过选择若干相交或交叉(不相交)的网格串连曲线生成的一种特殊曲面。这组相交或交叉的串连图素一般包含两组相交或交叉的截断曲线与引导线,即四根相交或交叉的曲线,实际中最常见的是相交曲线。另外,若把一个点看作是一条长度为零的曲线,则最少可用三条曲线生成网格曲面,参见图3-24b。

图3-22所示为某网格曲面的创建示例,创建过程如下:

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图3-22 某网格曲面创建示例

1)单击“曲面→创建→网格978-7-111-59551-9-Chapter03-54.jpg”功能按钮,弹出“串连选项”对话框和操作提示:“选择串连1”,同时激活“网格曲面”操作管理器。

2)按图3-22所示依次串连选择L1L2L3L4曲线,单击“确认”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-55.jpg,生成预览网格曲面。

3)如有必要,在操作管理器中选择图形模式。相交串连曲线可以不考虑这一步。

4)单击“确定”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-56.jpg,完成网格曲面的创建。图3-22中分别示出了着色和线框两种外观图形。

注意

在第2)步选择时系统自动按选择的先后顺序定义为“截断曲线—引导线—截断曲线—引导线”,即L1L2L3L4分别为一组截断曲线与引导线。

在“网格曲面”操作管理器中,图形模式选项主要用于交叉曲线创建网格曲面时。图3-23所示为图3-22中串连曲线修改为交叉曲线后不同选项的含义及图解,创建方法参见图3-22。各选项含义如下:

1)截断方向:曲面的Z轴位置取决于两条截断曲线。图中可见曲面与L1L3接触。

2)引导方向:曲面的Z轴位置取决于两条引导线。图中可见曲面与L2L4接触。

3)平均:曲面的Z轴位置为截断曲线与引导线的中间位置。图中可见曲面与串连曲线均不接触。

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图3-23 网格曲面模式示例

图3-24所示为网格曲面创建示例,供学习时参考。图3-24a所示为图3-16的扫描曲面线架创建的网格图例;图3-24b所示为顶点代表一条曲线。注意曲线选择的先后顺序对曲面构成的影响(在线框模式下可清晰地看出)。

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图3-24 网格曲面创建示例

a)示例1 b)示例2

7.围篱曲面

围篱曲面是在指定曲面轮廓线处创建的垂直或给定角度的直纹曲面,如图3-25所示。这里,指定曲面可以是平面或曲面,轮廓线可以是直线或曲线。围篱曲面有三种形式:

1)固定:沿串连曲线上高度和角度恒定不变,为默认选项。

2)立体混合:沿串连曲线上高度和角度呈现“S”形立方混合函数变化。

3)线性锥度:沿串连曲线上高度和角度呈线性变化。

围篱曲面创建步骤如下:

1)单击“曲面→创建→网格▼→围篱978-7-111-59551-9-Chapter03-59.jpg”功能按钮,弹出“围篱曲面”操作管理器和操作提示:“选择曲面”。

2)选择指定曲面,弹出“串连选项”对话框(图3-25中未示出),同时操作提示变为:“选择串连1”。

3)单击曲面轮廓曲线,单击“确认”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-60.jpg,生成预览围篱曲面。注意,串连的方向确定了高度和角度参数的起始和结束值。

4)在操作管理器中设置围篱曲面参数,单击“确定”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-61.jpg,完成围篱曲面的创建。

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图3-25 围篱曲面示例

8.补正曲面

补正曲面指相对一个或多个指定曲面,按指定距离和方向偏置的曲面。图3-26所示为补正曲面说明与示例。

补正曲面操作一般按操作提示进行即可,其与前述操作略有差异:①指定原始曲面时需单击“结束选择”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-63.jpg完成;②补正结束后的曲面需要单击快捷菜单中的“清除颜色”按钮978-7-111-59551-9-Chapter03-64.jpg恢复曲面本色。

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图3-26 补正曲面说明与示例

9.其他曲面的创建

“曲面”功能选项卡创建功能选项区还有两个功能按钮:“平面修剪”978-7-111-59551-9-Chapter03-66.jpg和“由实体生成曲面”978-7-111-59551-9-Chapter03-67.jpg。另外,前述“矩形”绘制操作管理器下有一个“创建曲面”复选框,参见图2-25,勾选后(978-7-111-59551-9-Chapter03-68.jpg)可绘制出矩形平面。这三个曲面创建较为简单,一般按操作提示即可完成,这里仅分析其应用特点。

矩形平面可用于创建简单或后续编辑用到的初始平面。

平面修剪是在初始平面(如矩形平面)的基础上,通过任意封闭形状轮廓修剪平面,如图3-27所示,平面修剪后要隐藏(或删除)原始平面才能看到修剪结果,且修剪的平面仅是轮廓内平面,故该功能主要用于创建各种不同外轮廓形状的平面。学习时注意与“修剪”功能区中“修剪到曲线”功能的差异。

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图3-27 平面修剪示例

由实体生成曲面功能广泛用于外部导入的STP格式实体模型文件,提取的曲面可较好地用于后续的数控加工编程,实际中应用广泛。

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