UGNX10.0入门与曲面片体综合应用范例

前面介绍了曲面建模的相关基础知识，使读者对曲面片体有了基本了解。为了让读者更好地掌握曲面片体的应用知识和提高曲面片体设计能力，本节介绍一个典型的曲面片体综合应用范例。在本实例中，主要应用到“拉伸”“通过曲线网格”“回转”“规律延伸”“缝合”“面倒圆”和“加厚”等工具命令。另外，在本范例中还要特别注意曲线的巧妙搭建，这有利于曲面的创建。

本综合应用范例要完成的模型是一个水瓶造型，其三维模型效果如图6-126所示。本水瓶造型的设计步骤如下。

图6-126 水瓶造型

步骤1 新建一个模型文件。

1）在“快速访问”工具栏上单击“新建”按钮，打开“新建”对话框。

2）在“模型”选项卡的“模板”列表中选择名称为“模型”的模板（公制模板），在“新文件名”选项组的“名称”文本框中输入“bc_zf_造型水壶.prt”，并指定要保存到的文件夹。

3）在“新建”对话框中单击“确定”按钮。

步骤2 创建拉伸片体。

1）在功能区“主页”选项卡的“特征”面板中单击“拉伸”按钮，打开“拉伸”对话框。

2）在“拉伸”对话框的“截面”选项组中单击“绘制截面”按钮，弹出“创建草图”对话框。

3）从“创建草图”对话框的“草图类型”选项组的“类型”下拉列表框中选择“在平面上”选项，在“草图平面”选项组的“平面方法”下拉列表框中选择“现有平面”选项，在图形窗口中单击选择XC-YC坐标面，然后在“创建草图”对话框中单击“确定”按钮，进入草图模式。

4）绘制图6-127所示的草图，单击“完成草图”按钮。

图6-127 绘制草图

5）在“拉伸”对话框中分别设置开始距离值为“0”，结束距离值为“120”，“拔模”选项为“无”，“偏置”选项为“无”，体类型为“片体”，预览效果如图6-128所示。

6）在“拉伸”对话框中单击“确定”按钮，创建的拉伸片体如图6-129所示。

图6-128 预览效果

图6-129 创建拉伸片体

步骤3 创建基准平面。

1）在“特征”面板中单击“基准平面”按钮，打开“基准平面”对话框。

2）从“类型”下拉列表框中选择“按某一距离”选项，选择XC-YC面作为平面参考，输入偏置距离为“165”（单位默认为“mm”），设置“平面的数量”为“1”，选中“关联”复选框，如图6-130所示。

3）单击“基准平面”对话框中的“确定”按钮。

步骤4 创建草图1。

1）在选择条中单击“菜单”按钮并选择“插入”|“在任务环境中绘制草图”命令，打开“创建草图”对话框。

2）指定刚创建的基准平面作为草图平面，单击“确定”按钮，进入草图模式。

3）单击“圆”按钮，绘制图6-131所示的一个圆，然后单击“完成草图”按钮。

图6-130 按某一距离创建基准平面

图6-131 绘制的圆

步骤5 创建草图2。

1）在选择条中单击“菜单”按钮并选择“插入”|“在任务环境中绘制草图”命令，打开“创建草图”对话框。

2）草图“类型”为“在平面上”，“平面方法”为“现有平面”，选择XZ平面（XC- ZC基准面）作为草图平面，单击“确定”按钮，进入草图模式。

3）绘制图6-132所示的一个圆弧，注意约束条件，在标注相关尺寸时可将选择范围设置为“仅在工作部件内”。绘制圆弧后，单击“完成草图”按钮。

步骤6 创建镜像曲线。

1）在功能区切换至“曲线”选项卡，从“派生曲线”面板中单击“镜像曲线”按钮，打开“镜像曲线”对话框。

2）选择步骤5创建的圆弧，从“镜像平面”选项组的“刨”下拉列表框中选择“现有平面”选项，单击“平面或面”按钮，接着选择ZC-YC坐标面作为镜像平面，如图6-133所示。

图6-132 绘制的圆弧

图6-133 创建镜像曲线

3）在“镜像曲线”对话框的“设置”选项组中选中“关联”复选框，从“输入曲线”下拉列表框中选择“保留”选项。

4）单击“镜像曲线”对话框中的“确定”按钮。

步骤7 创建另外3条曲线。

1）按<Ctrl+T>快捷键（等同于选择“移动对象”命令），打开“移动对象”对话框。

2）选择要移动的对象，接着在“变换”选项组的“运动”下拉列表框中选择“角度”选项，设置旋转角度为“90”，并在“结果”选项组中选择“复制原先的”单选按钮，设置“距离/角度分割”值为“1”，“非关联副本数”为“1”，然后激活“变换”选项组中的“指定矢量”选项，选择Z轴，如图6-134所示。至于中心参考轴矢量的定义，也可以从“指定矢量”下拉列表框中选择“ZC轴”图标选项来定义，此时还需要指定轴点。

图6-134 旋转移动对象-复制原先的

3）在“移动对象”对话框中单击“确定”按钮。此时曲线如图6-135所示。

4）在功能区“曲线”选项卡的“派生曲线”面板中单击“镜像曲线”按钮，打开“镜像曲线”对话框。选择刚通过旋转变换创建的一段圆弧作为要镜像的曲线，从“镜像平面”选项组的“平面”下拉列表框中选择“现有平面”选项，单击“平面或面”按钮，选择XZ平面（XC-ZC坐标平面），并设置保留输入曲线，单击“确定”按钮，创建的镜像曲线如图6-136所示。

图6-135 旋转复制

图6-136 创建的镜像曲线

步骤8 使用“通过曲线网格”命令创建曲面。

1）在功能区中切换至“曲面”选项卡，从“曲面”面板中单击“通过曲线网格”按钮，系统弹出“通过曲线网格”对话框。

2）选择草图圆作为第一主曲线，在“主曲线”选项组中单击“添加新集”按钮，在拉伸片体上边缘的合适位置处单击，以定义主曲线α（可巧用位于图形窗口上方的“曲线规则”下拉列表框来设置曲线规则，如选择“相切曲线”等，并注意应用“指定原始曲线”按钮和“反向”按钮，确保指定两条主曲线的原点方向一致，效果如图6-137所示。

3）在“交叉曲线”选项组中单击“交叉曲线”按钮，指定交叉曲线1，单击“添加新集”按钮或单击鼠标中键，接着指定交叉曲线2，再单击“添加新集”按钮，并指定交叉曲线3。注意各交叉曲线的起点方向要一致。此时，模型的动态预览效果如图6-138所示。

图6-137 指定两条主曲线

图6-138 选择3条交叉曲线

4）在“连续性”选项组中，从“第一主线串”“第一交叉线串”和“最后交叉线串”下拉列表框中均选择“G0（位置）”选项，从“最后主线串”下拉列表框中选择“G1（相切）”选项，然后确保使“面”按钮被选中，在曲面模型中单击拉伸曲面，如图6-139所示。

图6-139 设置连续性选项

5）在“输出曲面选项”选项组中，从“着重”下拉列表框中选择“两者皆是”选项，从“构造”下拉列表框中选择“法向”选项。在“设置”选项组的“体类型”下拉列表框中选择“片体”选项。

6）在“通过曲线网格”对话框中单击“确定”按钮。

可以将之前创建的基准平面隐藏起来。

步骤9 创建镜像特征。

1）在功能区中切换至“主页”选项卡，从“特征”面板中单击“更多”|“镜像特征”按钮，打开“镜像特征”对话框。

2）选择“通过曲线网格”片体特征作为要镜像的特征，如图6-140所示。

3）在“镜像平面”选项组的“平面”下拉列表框中选择“现有平面”，单击“平面”按钮使其被选中，选择基准坐标系（0）中的XZ平面（XC-ZC坐标面）为镜像平面。

4）在“镜像特征”对话框中单击“确定”按钮，镜像特征效果如图6-141所示。

图6-140 选择要镜像的特征

图6-141 镜像特征效果

步骤10 创建旋转片体。

1）在“特征”面板中单击“旋转”按钮，打开“旋转”对话框。

2）在“旋转”对话框的“截面”选项组中单击“绘制截面”按钮，系统弹出“创建草图”对话框。

3）从“草图类型”下拉列表框中选择“在平面上”选项，从“草图平面”选项组的“平面方法”下拉列表框中选择“现有平面”选项，在图形窗口中选择基准坐标系（0）中的YZ平面（ZC-YC坐标面）作为草图平面，默认草图方位参考，然后在“创建草图”对话框中单击“确定”按钮。

4）绘制图6-142所示的截面，单击“完成草图”按钮。

图6-142 绘制开放式的截面

5）在“轴”选项组的“指定矢量”下拉列表框中选择“自动判断的矢量”图标选项，在图形窗口中选择基准坐标系（0）中的Z轴。也可以从“指定矢量”下拉列表框中选择“ZC轴”图标选项并指定轴点来定义旋转轴。(www.xing528.com)

6）在“限制”选项组中，设置开始角度值为“0deg”，结束角度值为“360deg”；在“设置”选项组的“体类型”下拉列表框中选择“片体”选项。

7）在“旋转”对话框中单击“确定”按钮，创建的旋转小片体如图6-143所示。

步骤11 创建草图。

1）在选择条中单击“菜单”按钮并选择“插入”|“在任务环境中绘制草图”命令，打开“创建草图”对话框。

2）草图“类型”为“在平面上”，“平面方法”为“现有平面”，指定基准坐标系（0）中的YZ平面（ZC-YC坐标面）作为草图平面，单击“确定”按钮，进入草图模式。

3）绘制图6-144所示的一个圆弧，然后单击“完成草图”按钮。

图6-143 创建的旋转小片体

图6-144 绘制的圆弧

步骤12 创建另一个草图。

1）在选择条中单击“菜单”按钮并选择“插入”|“在任务环境中绘制草图”命令，打开“创建草图”对话框。

2）草图“类型”为“在平面上”，“平面方法”为“现有平面”，指定基准坐标系（0）中的XZ平面（ZC-XC坐标面）作为草图平面，单击“确定”按钮，进入草图模式。

3）单击“圆弧”按钮，绘制图6-145所示的一段圆弧，然后单击“完成草图”按钮。

图6-145 绘制的圆弧

步骤13 使用“通过曲线网格”命令创建曲面。

1）在功能区切换至“曲面”选项卡，从“曲面”面板中单击“通过曲线网格”按钮，系统弹出“通过曲线网格”对话框。

2）选择位于底部的小圆边线作为“主曲线1”，在“主曲线”选项组中单击“添加新集”按钮，在“选择条”工具栏中设置“曲线规则”为“单条曲线”，依次在拉伸片体下边缘连续单击相应的3段相连的边线作为“主曲线2”，如图6-146所示。注意两条主曲线的原点方向要一致。

图6-146 指定两条主曲线

3）在“交叉曲线”选项组中单击“交叉曲线”按钮，选择其中一条圆弧线作为“交叉曲线1”，单击“添加新集”按钮，接着选择另一条圆弧线作为“交叉曲线2”。两条交叉曲线的方向务必要一致，如图6-147所示。

图6-147 指定两条交叉曲线

4）在“连续性”选项组中，按图6-148所示设置各选项。

5）在“设置”选项组的“体类型”下拉列表框中选择“片体”选项，其他选项组采用默认设置值。

6）单击“确定”按钮，创建图6-149所示的曲面。

图6-148 设置连续性选项

图6-149 通过曲线网格创建曲面

步骤14 使用“镜像特征”命令创建镜像曲面。

1）在功能区的“主页”选项卡的“特征”面板中单击“更多”|“镜像特征”按钮，打开“镜像特征”对话框。

2）选择刚完成的“通过曲线网格”特征（片体）作为要镜像的特征。

3）在“镜像平面”选项组的“平面”下拉列表框中选择“现有平面”，单击“选择平面”按钮，在图形窗口中选择基准坐标系（0）中的XZ平面（ZC-XC坐标面）。

4）在“镜像特征”对话框中单击“应用”按钮，镜像特征结果如图6-150所示。

步骤15 使用“镜像特征”对话框创建镜像曲面。

1）选择在水瓶底部刚完成的两个曲面作为要镜像的特征。

2）在“镜像平面”选项组的“平面”下拉列表框中默认选择“现有平面”，单击“选择平面”按钮，在图形窗口中选择基准坐标系（0）中的YZ平面（ZC-YC坐标面）。

3）在“镜像特征”对话框中单击“确定”按钮，镜像特征结果如图6-151所示。

图6-150 镜像特征操作结果1

图6-151 镜像特征操作结果2

说明：为了让模型显示效果美观，此时可以将相关的曲线和基准坐标系（0）隐藏起来。

步骤16 规律延伸。

1）在功能区的“曲面”选项卡的“曲面”面板中单击“规律延伸”按钮，打开“规律延伸”对话框。

2）选择要延伸的基本曲线轮廓，如图6-152所示。

3）在“规律延伸”对话框中，从“类型”下拉列表框中选择“矢量”选项，接着在“参考矢量”选项组的“指定矢量”下拉列表框中选择“ZC轴”图标选项。然后分别设置长度规律、角度规律和相反侧延伸的类型，如图6-153所示。

图6-152 选择基本曲线轮廓

图6-153 规律和“延伸类型”设置

4）在“斜接”选项组的“方法”下拉列表框中选择“清晰”选项，而其他选项组的选项和参数可采用默认值。

5）在“规律延伸”对话框中单击“确定”按钮。

步骤17 将所有片体曲面缝合成一个片体曲面。

1）在功能区的“曲面”选项卡的“曲面工序”面板中单击“缝合”按钮，打开图6-154所示的“缝合”对话框，并从“类型”选项组的“类型”下拉列表框中选择“片体”选项。

2）选择拉伸片体作为“目标片体”，接着选择其他片体作为“工具片体”。

3）单击“确定”按钮，将所有片体缝合成一个片体。

步骤18 面倒圆。

1）在功能区的“曲面”选项卡的“曲面”面板中单击“面倒圆”按钮，打开“面倒圆”对话框，从“类型”选项组的“类型”下拉列表框中选择“两个定义面链”选项。

2）指定面链1，如图6-155所示。

图6-154 “缝合”对话框

图6-155 指定面链1

3）在“面链”选项组中单击“面链2”按钮，在图形窗口中依次单击底面的4处曲面片，接着在“横截面”选项组的“截面方向”下拉列表框中选择“滚球”选项，从“圆角宽度方法”下拉列表框中选择“自然变化”选项，从“形状”下拉列表框中选择“圆形”选项，从“半径方法”下拉列表框中选择“恒定”选项，在“半径”框中输入半径为“2”，如图6-156所示。

图6-156 指定面链2和设置倒圆横截面

4）在“约束和限制几何体”选项组和“修剪和缝合选项”选项组中按图6-157所示设置各选项。

5）在“设置”选项组中确保选中“相遇时添加相切面”复选框和“移除自相交”复选框，如图6-158所示

图6-157 设置修剪和缝合选项等

图6-158 在“设置”选项组中进行设置

6）在“面倒圆”对话框中单击“确定”按钮。

步骤19 加厚片体。

1）在功能区“曲面”选项卡的“曲面工序”面板中单击“加厚”按钮，打开“加厚”对话框。

2）选择要加厚的面。

3）在“厚度”选项组中设置“偏置1”为“1mm”，“偏置2”为“0mm”，并在“设置”选项组中选中“移除裂口”复选框，如图6-159所示。

4）单击“加厚”对话框中的“确定”按钮。

基本完成的水瓶造型如图6-160所示，可以将“缝合”片体特征隐藏。

图6-159 设置加厚厚度

图6-160 完成的水瓶造型