曲面建模——自由曲面的创建.pptx

本章知识点本章知识点 p曲面基础曲面基础基本术语基本术语 曲面构造技巧曲面构造技巧曲面命令曲面命令曲面建模的一般过程曲面建模的一般过程p点构造曲面点构造曲面“通过点通过点”构造曲面构造曲面“从极点从极点”构造曲面构造曲面 “从点云从点云”构造曲面构造曲面 p通过曲线构造曲面通过曲线构造曲面“直纹直纹”构造曲面构造曲面 “通过曲线组通过曲线组”构造曲面构造曲面 “扫掠扫掠”构造曲面构造曲面通过曲线网格通过曲线网格截面截面NN边曲面边曲面p自由曲面形状自由曲面形状艺术曲面艺术曲面 四点曲面四点曲面 整体突变整体突变X X成形成形 片体变形片体变形 剪断曲面剪断曲面 在曲面上绘制曲线在曲面上绘制曲线 5.1 曲面基础 5.1.1 基本术语 首先我们来熟悉一下在曲面构造过程中经常遇到的一些术语。自由曲面：自由曲面：由自由曲面形状特征创建的曲面即是“自由曲面”，自由曲面可由“点”“线”和“面”创建或延伸得到。片体：片体：是一种UG术语，用于和“实体”对应，“片体”和“实体”都是由一个或多个表面组成的几何体，厚度为“0”的是片体，不为“0”的是“实体”。曲面：曲面：也是一种UG术语，一种泛称，“片体”和“自由曲面”都可以称为曲面，就像“点”和“线”一样，构造曲面的最终目的也是形成实体。U方向和方向和V方向：方向：U方向指曲面的行所在的方向；V方向指曲面列所在的方向。阶次：阶次：指描述曲面参数方程的次方数。5.1.2 曲面构造技巧 在曲面的构造过程中有很多方法和技巧，熟悉这些有利于设计工作的顺利进行。1.对于一般的简单曲面，可以一次完成曲面的建立。而对于相对复杂的曲面，首先应该通过曲线构造生成主要的或面积大的片体，然后再使用曲面的相应操作进行处理以得到完整的造型。2.构造曲面的曲线应尽可能的简单，以便后续的工作。3.构造曲面的曲线应尽可能的光顺连续。4.在建模时，应首先根据产品的外形要求，建立用于构造曲面的边界曲线，或者根据实际的测量数据生成点，然后根据点生成产品所需的曲面。5.1.3 曲面命令 曲面命令在建模中应用非常广泛。曲面命令主要包括“曲面”、“编辑曲面”和“自由曲面形状”工具条，其中“曲面”工具条主要用于曲面的构造，“编辑曲面”工具条用于曲面的编辑，而“自由曲面形状”工具条主要用于曲面的变形和美化处理等。5.1 4 曲面建模的一般过程 一般来说，创建曲面都是从曲线开始的。可以通过点创建曲线来创建曲面，也可以通过抽取或使用视图区已有的特征边缘线创建曲面。其一般的创建过程如下所示。（1）首先创建曲线。可以用测量得到的云点创建曲线，也可以从光栅图像中勾勒出用户所需曲线。（2）根据创建的曲线，利用过曲线、直纹、过曲线网格、扫掠等选项，创建产品的主要或者大面积的曲面。（3）利用桥接面、二次截面、软倒圆、N-边曲面选项，对前面创建的曲面进行过渡接连、编辑或者光顺处理。最终得到完整的产品模型。5.2 点构造曲面 5.2.1 “通过点”构造曲面 1单击“曲线”工具条中的“点”按钮，打开“点”对话框添加曲面的控制点：L1（0.0，0.0，0.0）、（5.0，0.0，4.0）、（10.0，0.0，7.0）、（15.0，0.0，4.0）；L2（0.0，10.0，5.0）、（5.0，10.0，4.0）、（10.0，10.0，7.0）、（15.0，10.0，4.0）；L3（0.0，20.0，9.0）、（5.0，20.0，4.0）、（10.0，20.0，7.0）、（15.0，20.0，4.0）；L4（0.0，30.0，5.0）、（5.0，30.0，2.5）、（10.0，30.0，5.0）、（15.0，30，2.5）22单击“曲面”工具条中的“通过点”按钮，打开“通过点”对话框，在该对话框中将“行阶次”和“列阶次”改为“3”，然后单击“确定”按钮 在打开的“过点”对话框中单击“全部成链”按钮 3在弹出“指定点”对话框后分别单击步骤1中设定的每个链的第一个和最后一个点 45选取曲面的控制点后弹出第二个“过点”对话框，单击“所有指定的点”按钮，完成曲面的生成 5.2.2 “从极点”构造曲面 使用“从极点”方式创建曲面与“通过点”相似，不同之处在于使用“从极点”方式选取的点将成为曲面的控制极点，而且选取点（或创建点）的过程有些不同，其主要操作将在“点”对话框中完成，不能通过“链”或“框”的形式进行选取。在“曲线”工具条中单击“从极点”按钮，会弹出“从极点”对话框，此对话框与“通过点”对话框相同，这里不再讲述，设置好后单击“确定”按钮，将弹出点对话框。通过“点”对话框，可以在操作区中绘制点，也可以选取已有的点，注意选取一列后，需要在“点”对话框中单击“确定”按钮，然后在弹出的“指定点”对话框中单击“是”按钮，这样指定了所有列后，将弹出“从极点”对话框，然后单击“所有指定的行”按钮即可。指定列上的点，在“点”对话框中单击“确定”按钮，一列列的指定 由极点构成的曲面5.2.3 “从点云”构造曲面“从点云”构建曲面的方式主要是处理三坐标测量仪等设备扫描所得到的点数据。使用“从点云”方式创建曲面与上面所介绍的“通过点”和“从极点”不同，它的曲面控制点不是以链方式存在的，而是无规律排列的，下面看一下操作。与“通过点”和“从极点”方式创建曲面类似，“从点云”方式同样需先创建点，其所需点数跟“U向阶次”和“V向阶次”数有关，如“从点云”对话框中的“U向阶次”和“V向阶次”都是“3”，那么就需要“16”个控制点，即控制点数（U向阶次1）（V向阶次1）。在“曲面”工具条中单击“从点云”按钮打开“从点云”对话框，选好控制点后（注意调整当前视图，令当前界面中需要显示大部分控制点），单击“确定”按钮即可生成曲面。用框的形式选中所有点5.3 通过曲线构造曲面 5.3.1 “直纹”构造曲面 1打开本书光盘提供的素材文件5-3-1-zwqx-sc.prt 2单击“曲面”工具条中的“直纹”按钮，打开“直纹面”对话框 3选择一条曲线（在此曲线的左边单击），曲线被选取后会显示曲线方向标志单击“直纹面”对话框中的“截面线串2”按钮，再选择另一条曲线（同样在曲线的左边单击，这样选择可确保选择的曲线方向一致），在“调整”下拉列表中选择“圆弧长”项，取消“保留形状”复选框的勾选，单击“直纹面”对话框的“确定”按钮完成直纹面的创建 4两条曲线被选择后所显示的曲线方向是否相同（曲线在选取后的箭头指向），将影响所生成的曲面形状。同时通过“直纹”我们还可以利用一条曲线以及曲线外的一点来生成曲面，在选择时要注意先选择点然后再选择曲线 1打开本书光盘提供的素材文件5-3-2-qxz-sc.prt 2单击“曲面”工具条中的“通过曲面组”按钮，打开“通过曲线组”对话框 5.3.2 “通过曲线组”构造曲面 3选择底面的直线，然后单击“通过曲线组”对话框中的“添加新设置”按钮，再在工作区中选择中间的一条圆弧曲线，其曲线方向要和底面直线的曲线方向一致 4单击“通过曲线组”对话框中的“添加新设置”按钮，然后单击第三条曲线，同时要保持曲线方向一致，单击“确定”按钮生成曲面 1打开本书光盘提供的素材文件5-3-3-slqx-sc.prt，单击“曲面”工具条中的“扫掠”按钮，打开“扫掠”对话框 2在绘图区单击大的圆弧曲线，再在“截面”标签栏中单击“添加新设置”按钮，单击较小的圆弧曲线，在“引导线”标签栏中单击“选择曲线”按钮，单击绘图区的引导线最后单击“确定”按钮完成扫掠 5.3.3 “扫掠”构造曲面 5.3.4 通过曲线网格 该方法是指用主曲线和交叉曲线创建曲面的一种方法。其中主曲线是一组同方向的截面线串，而交叉曲线是另一组大致垂直于主曲线的截面线。通常把第一组曲线线串称为主曲线，把第二组曲线线串称为交叉曲线。由于没有对齐选项，在生成曲面，主曲线上的尖角不会生成锐边。“通过曲线网格”曲面建模有以下几个特点。生成曲面或体与主曲线和交叉曲线相关联。生成曲面为双多次三项式，即曲面在行与列两个方向均为3次。主曲线环状封闭，可重复选择第一条交叉线作为最后一条交叉线，可形成封闭实体。选择主曲线时，点可以作为第一条截面线和最后一条截面线的可选对象。“通过曲线网格”对话框生成曲面5.3.5 截面 创建截面可以理解为在截面曲线上创建曲面。主要是利用与截面曲线相关的条件来控制一组连续截面曲线的形状，从而生成一个连续的曲面。其特点是垂直于脊线的每个横截面内均为精确的二次（三次或五次）曲线。在飞机机身和汽车覆盖件建模中应用广泛。执行“插入”|“网格曲面”|“截面”命令（或者单击“曲面”工具栏中的“剖切曲面”按钮），打开“剖切曲面”对话框。在UG NX6中系统提供了20种截面曲面类型，其中“Rho”是投射判别式，是控制截面线“丰满度”的一个比例值。“顶点线串”完全定义截型体所需数据。其它线串控制曲面的起始和终止边缘以及曲面形状。下面介绍其中常用的几种截面曲面类型，其余类型可参考其学习。“剖切曲面”对话框生成曲面生成曲面生成曲面5.3.6 N边曲面 N边曲面用于创建一组由端点相连曲线封闭的曲面，并指定其与外部面的连续性。创建N边曲面，执行“插入”|“网格曲面”|“N边曲面”命令（或者单击“曲面”工具栏中的“N边曲面”按钮），打开“N边曲面”对话框。“N边曲面”对话框5.4 上机实践创建皮带轮 1打开本书光盘的实例文件5-4-pdl-sc.prt，然后单击“曲面”工具条中的“扫掠”按钮，打开“扫掠”对话框 2连续单击选择“皮带轮”的“横截面”曲线，然后单击“引导线”标签栏中的“选择曲线”按钮，在操作区中单击已经绘制好的“圆”3在“扫掠”对话框的“截面选项”标签栏的“对齐方法”选项卡中将“调整”下拉列表改为“参数”4在“设置”标签栏中勾选“保留形状”复选框，最后在“扫掠”对话框中单击“确定”按钮即可完成“皮带轮”的创建 5.5 自由曲面形状 5.5.1 艺术曲面 打开本书光盘提供的素材文件5-5-1-ysqm-sc.prt，然后单击“自由形状曲面”工具条中的“艺术曲面”按钮，打开“艺术曲面”对话框 1单击选择绘图区中较小的圆弧曲线，然后在“Section（Primary）Curves”标签栏中单击“添加新设置”按钮，单击选择另一较小的圆弧曲线2单击打开的“艺术曲面”对话框“Guide（Cross）Curves”标签栏中的“选择曲线”按钮，选择另一条曲线，单击“确定”按钮完成艺术曲面的创建 35.5.2 四点曲面 单击“自由曲面形状”工具条中的“四点曲面”按钮，打开“四点曲面”对话框，直接在绘图区中单击4次（实际上就是创建了4个点），再单击“四点曲面”工具条中的“应用”按钮，即可完成曲面的创建 使用上边方法创建的四点曲面，处在默认的平面（即在X-Y平面）内。而利用外在的点（或曲线）绘制四点曲面则不局限于该平面内 5.5.3 整体突变 单击“自由形状曲面”工具条中的“整体突变”按钮，弹出“点”对话框，在绘图区单击确定两点，即可生成曲面 1在“整体突变形状控制”对话框中，选中“选择控制”选项组中的“水平”单选钮，并拖动下边的滑块改变曲面的形状（“选择控制”选项组中选择的按钮不同，调整的效果也不同），最后单击“确定”按钮，完成“曲面”的创建 25.5.4 片体变形 打开本书光盘提供的素材文件5-5-4-ptbxqm-sc.prt，单击“自由形状曲面”工具条中的“片体变形”按钮，打开“使曲面变形”对话框 1单击选择要变形的曲面，弹出“使曲面变形”调节对话框，同“整体突变”类似，通过在该对话框中对不同的选项进行调节来改变曲面的形状 25.5.5 X成形 打开上节生成的文件，单击“自由形状曲面”工具条中的“X成形”按钮，打开“X成形”对话框 1“X成形”对话框包括：平移、旋转、比例、垂直于面/曲线平移、沿控制多边形平移、极点行平面化6种曲面变换方式，同时可以通过“高级”选项卡中的按钮对曲面进行编辑 单击要进行X成形的曲面，首先对该曲面上的点进行ZC方向平移，选择曲面较窄处一列点，然后单击“X成形”对话框的“平移方向”选项组中的Z向按钮，单击“步进”选项组中的“减少”按钮或“增加”按钮对所选点的位置进行调节 2单击“X成形”对话框的“移动类型”选项组中的旋转按钮，然后单击“X成形”对话框的“平移方向”选项组中的Y向按钮，选择曲面中另一端整列上的点绕Y轴作旋转 3下面调整曲面的平滑度，单击“高级”选项组中的更改阶次按钮，然后在“X成形”对话框下方的“U阶数”、“V阶数”、“U向补片数”、“V向补片数”可调编辑框中按图中所示进行更改，然后单击“确定”按钮完成曲面的X成形 45.5.6 剪断曲面 打开本书光盘提供的素材文件5-5-6-jdqm-sc.prt 1单击“自由形状曲面”工具条中的“剪断曲面”按钮，打开“剪断曲面”对话框，勾选“分隔”复选框 2单击选中进行剪断的曲面，再单击曲面中的分割线3在“剪断曲面”对话框中单击“选择步骤”选项组中的预览按钮，然后单击“确定”按钮，并在弹出的“替换面”对话框中单击“是”按钮 4单击“自由形状曲面”工具条中的“剪断曲面”按钮，打开“剪断曲面”对话框，取消对话框中“分隔”复选框的勾选，单击要剪断的曲面部分，单击曲面的分割线，然后单击“选择步骤”选项组中的预览按钮，然后单击“确定”按钮完成曲面的剪断 5如果单击“选择步骤”选项组中的预览按钮后，绘图区显示的剪断曲面不是自己希望的那样，那么可以单击“剪断曲面”对话框中的“切换区域”按钮，将剪断面切换到另一端 5.5.7 在曲面上绘制曲线 打开本书光盘提供的素材文件5-5-7-hzqm-sc.prt 1单击“自由形状曲面”工具条中的“曲面上的曲线”按钮，打开“曲面上的曲线”对话框，勾选“封闭的”复选框，再单击“Specify Points”按钮 2在曲面上连续单击来确定曲线的多个控制点，同时可以将鼠标移至控制点上对该点进行拖动，曲线设置完成后单击“确定”按钮完成曲线的绘制 35.6 上机实践车座曲面设计 打开本书光盘提供的素材文件5-6-czqm-sc.prt 1在“自由曲面形状”对话框中单击“艺术曲面”按钮，打开“艺术曲面”对话框2单击选择车座底面轮廓后端部分，然后单击“Section（Primary）Curves”标签栏中的“添加新设置”按钮，再单击选择车座表面的后边中间曲线3单击“Guide（Cross）Curves”标签栏中的“选择曲线”标签，单击选择车座表面中间部分曲线，最后在“艺术曲面”对话框中单击“确定”按钮完成车座后部曲面的生成 4打开“艺术曲面”对话框，单击选择车座底面轮廓的前端部分，然后单击“Section（Primary）Curves”标签栏中的“添加新设置”按钮，再单击选择车座表面的前边中间曲线5单击“Guide（Cross）Curves”标签栏中的“选择曲线”标签，单击选择车座表面中间横着的曲线，最后在“艺术曲面”对话框中单击“确定”按钮完成车座前部曲面的生成 6在“曲面”工具条中单击“通过曲线网格”按钮，打开“通过曲线网格”对话框7在“交叉曲线”标签栏中单击“选择曲线”标签，再单击车座表面两边中一边的曲线，在“交叉曲线”标签栏中单击“添加新设置”按钮，单击车座表面另一边的曲线，单击“确定”按钮完成车座曲面的制作 8单击车座底面轮廓曲线的中间横着的曲线，再在“主曲线”标签栏中单击“添加新设置”按钮，再单击选择车座表面的中间曲线，然后再次单击“添加新设置”按钮，单击选择车座底面的另一横着的曲线9本章小结本章小结 本章首先介绍了曲面建模的相关术语，曲面构造的技巧和一般过程。然后主要介绍了常用的几种曲面建模方法，包括通过点构造曲面、通过曲线构造曲面和自由曲面形状。读者可以参照本书提供的实例和相关知识点讲解，通过上机练习，逐步掌握各种曲面的创建方法。