曲面建模——自由曲面的創(chuàng)建PPT課件

1、5.1 曲面基礎(chǔ) 基本術(shù)語 首先我們來熟悉一下在曲面構(gòu)造過程中經(jīng)常遇到的一些術(shù)語。 自由曲面：由自由曲面形狀特征創(chuàng)建的曲面即是“自由曲面”，自由曲面可由“點”“線”和“面”創(chuàng)建或延伸得到。 片體：是一種UG術(shù)語，用于和“實體”對應(yīng)，“片體”和“實體”都是由一個或多個表面組成的幾何體，厚度為“0”的是片體，不為“0”的是“實體”。 第1頁/共40頁曲面：也是一種UG術(shù)語，一種泛稱，“片體”和“自由曲面”都可以稱為曲面，就像“點”和“線”一樣，構(gòu)造曲面的最終目的也是形成實體。 U方向和V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。 階次：指描述曲面參數(shù)方程的次方數(shù)。 曲面構(gòu)造技巧

2、在曲面的構(gòu)造過程中有很多方法和技巧，熟悉這些有利于設(shè)計工作的順利進(jìn)行。 第2頁/共40頁1.對于一般的簡單曲面，可以一次完成曲面的建立。而對于相對復(fù)雜的曲面，首先應(yīng)該通過曲線構(gòu)造生成主要的或面積大的片體，然后再使用曲面的相應(yīng)操作進(jìn)行處理以得到完整的造型。 2.構(gòu)造曲面的曲線應(yīng)盡可能的簡單，以便后續(xù)的工作。 3.構(gòu)造曲面的曲線應(yīng)盡可能的光順連續(xù)。 4.在建模時，應(yīng)首先根據(jù)產(chǎn)品的外形要求，建立用于構(gòu)造曲面的邊界曲線，或者根據(jù)實際的測量數(shù)據(jù)生成點，然后根據(jù)點生成產(chǎn)品所需的曲面。 第3頁/共40頁曲面命令 曲面命令在建模中應(yīng)用非常廣泛。曲面命令主要包括“曲面”、“編輯曲面”和“自由曲面形狀”工具條，其

3、中“曲面”工具條主要用于曲面的構(gòu)造，“編輯曲面”工具條用于曲面的編輯，而“自由曲面形狀”工具條主要用于曲面的變形和美化處理等。 第4頁/共40頁5.1 4 曲面建模的一般過程 一般來說，創(chuàng)建曲面都是從曲線開始的?？梢酝ㄟ^點創(chuàng)建曲線來創(chuàng)建曲面，也可以通過抽取或使用視圖區(qū)已有的特征邊緣線創(chuàng)建曲面。其一般的創(chuàng)建過程如下所示。（1）首先創(chuàng)建曲線?？梢杂脺y量得到的云點創(chuàng)建曲線，也可以從光柵圖像中勾勒出用戶所需曲線。（2）根據(jù)創(chuàng)建的曲線，利用過曲線、直紋、過曲線網(wǎng)格、掃掠等選項，創(chuàng)建產(chǎn)品的主要或者大面積的曲面。（3）利用橋接面、二次截面、軟倒圓、N-邊曲面選項，對前面創(chuàng)建的曲面進(jìn)行過渡接連、編輯或者光順處

4、理。最終得到完整的產(chǎn)品模型。第5頁/共40頁5.2 點構(gòu)造曲面 “通過點”構(gòu)造曲面 1單擊“曲線”工具條中的“點”按鈕，打開“點”對話框添加曲面的控制點：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

5、.0，30.0，5.0）、（15.0，30，2.5）2第6頁/共40頁2單擊“曲面”工具條中的“通過點”按鈕，打開“通過點”對話框，在該對話框中將“行階次”和“列階次”改為“3”，然后單擊“確定”按鈕 在打開的“過點”對話框中單擊“全部成鏈”按鈕 3第7頁/共40頁在彈出“指定點”對話框后分別單擊步驟1中設(shè)定的每個鏈的第一個和最后一個點 45選取曲面的控制點后彈出第二個“過點”對話框，單擊“所有指定的點”按鈕，完成曲面的生成 第8頁/共40頁“從極點”構(gòu)造曲面 使用“從極點”方式創(chuàng)建曲面與“通過點”相似，不同之處在于使用“從極點”方式選取的點將成為曲面的控制極點，而且選取點（或創(chuàng)建點）的過程有

6、些不同，其主要操作將在“點”對話框中完成，不能通過“鏈”或“框”的形式進(jìn)行選取。 在“曲線”工具條中單擊“從極點”按鈕，會彈出“從極點”對話框，此對話框與“通過點”對話框相同，這里不再講述，設(shè)置好后單擊“確定”按鈕，將彈出點對話框。 第9頁/共40頁通過“點”對話框，可以在操作區(qū)中繪制點，也可以選取已有的點，注意選取一列后，需要在“點”對話框中單擊“確定”按鈕，然后在彈出的“指定點”對話框中單擊“是”按鈕，這樣指定了所有列后，將彈出“從極點”對話框，然后單擊“所有指定的行”按鈕即可。 指定列上的點，在“點”對話框中單擊“確定”按鈕，一列列的指定 由極點構(gòu)成的曲面第10頁/共40頁“從點云”構(gòu)造

7、曲面 “從點云”構(gòu)建曲面的方式主要是處理三坐標(biāo)測量儀等設(shè)備掃描所得到的點數(shù)據(jù)。使用“從點云”方式創(chuàng)建曲面與上面所介紹的“通過點”和“從極點”不同，它的曲面控制點不是以鏈方式存在的，而是無規(guī)律排列的，下面看一下操作。 與“通過點”和“從極點”方式創(chuàng)建曲面類似，“從點云”方式同樣需先創(chuàng)建點，其所需點數(shù)跟“U向階次”和“V向階次”數(shù)有關(guān)，如“從點云”對話框中的“U向階次”和“V向階次”都是“3”，那么就需要“16”個控制點，即控制點數(shù)（U向階次1）（V向階次1）。 第11頁/共40頁在“曲面”工具條中單擊“從點云”按鈕打開 “從點云”對話框，選好控制點后（注意調(diào)整當(dāng)前視圖，令當(dāng)前界面中需要顯示大部分

8、控制點），單擊“確定”按鈕即可生成曲面 。 用框的形式選中所有點第12頁/共40頁5.3 通過曲線構(gòu)造曲面 直紋”構(gòu)造曲面 1打開本書光盤提供的素材文件5-3-1-zwqx-sc.prt 2單擊“曲面”工具條中的“直紋”按鈕，打開“直紋面”對話框 第13頁/共40頁3選擇一條曲線（在此曲線的左邊單擊），曲線被選取后會顯示曲線方向標(biāo)志單擊“直紋面”對話框中的“截面線串2”按鈕，再選擇另一條曲線（同樣在曲線的左邊單擊，這樣選擇可確保選擇的曲線方向一致），在“調(diào)整”下拉列表中選擇“圓弧長”項，取消“保留形狀”復(fù)選框的勾選，單擊“直紋面”對話框的“確定”按鈕完成直紋面的創(chuàng)建 4第14頁/共40頁兩條曲

9、線被選擇后所顯示的曲線方向是否相同（曲線在選取后的箭頭指向），將影響所生成的曲面形狀。同時通過“直紋”我們還可以利用一條曲線以及曲線外的一點來生成曲面，在選擇時要注意先選擇點然后再選擇曲線 第15頁/共40頁1打開本書光盤提供的素材文件5-3-2-qxz-sc.prt 2單擊“曲面”工具條中的“通過曲面組”按鈕，打開“通過曲線組”對話框 通過曲線組”構(gòu)造曲面 第16頁/共40頁3選擇底面的直線，然后單擊“通過曲線組”對話框中的“添加新設(shè)置”按鈕，再在工作區(qū)中選擇中間的一條圓弧曲線，其曲線方向要和底面直線的曲線方向一致 4單擊“通過曲線組”對話框中的“添加新設(shè)置”按鈕，然后單擊第三條曲線，同時要

10、保持曲線方向一致，單擊“確定”按鈕生成曲面 第17頁/共40頁1打開本書光盤提供的素材文件5-3-3-slqx-sc.prt，單擊“曲面”工具條中的“掃掠”按鈕，打開“掃掠”對話框 2在繪圖區(qū)單擊大的圓弧曲線，再在“截面”標(biāo)簽欄中單擊“添加新設(shè)置”按鈕，單擊較小的圓弧曲線，在“引導(dǎo)線”標(biāo)簽欄中單擊“選擇曲線”按鈕，單擊繪圖區(qū)的引導(dǎo)線最后單擊“確定”按鈕完成掃掠 掃掠”構(gòu)造曲面 第18頁/共40頁通過曲線網(wǎng)格 該方法是指用主曲線和交叉曲線創(chuàng)建曲面的一種方法。其中主曲線是一組同方向的截面線串，而交叉曲線是另一組大致垂直于主曲線的截面線。通常把第一組曲線線串稱為主曲線，把第二組曲線線串稱為交叉曲線。

11、由于沒有對齊選項，在生成曲面，主曲線上的尖角不會生成銳邊。“通過曲線網(wǎng)格”曲面建模有以下幾個特點。 生成曲面或體與主曲線和交叉曲線相關(guān)聯(lián)。 生成曲面為雙多次三項式，即曲面在行與列兩個方向均為3次。 主曲線環(huán)狀封閉，可重復(fù)選擇第一條交叉線作為最后一條交叉線，可形成封閉實體。 選擇主曲線時，點可以作為第一條截面線和最后一條截面線的可選對象?！巴ㄟ^曲線網(wǎng)格”對話框生成曲面第19頁/共40頁截面 創(chuàng)建截面可以理解為在截面曲線上創(chuàng)建曲面。主要是利用與截面曲線相關(guān)的條件來控制一組連續(xù)截面曲線的形狀，從而生成一個連續(xù)的曲面。其特點是垂直于脊線的每個橫截面內(nèi)均為精確的二次（三次或五次）曲線。在飛機(jī)機(jī)身和汽車覆

12、蓋件建模中應(yīng)用廣泛。 執(zhí)行“插入”|“網(wǎng)格曲面”|“截面”命令（或者單擊“曲面”工具欄中的“剖切曲面”按鈕），打開“剖切曲面”對話框。 在UG NX6中系統(tǒng)提供了20種截面曲面類型，其中“Rho”是投射判別式，是控制截面線“豐滿度”的一個比例值?！绊旤c線串”完全定義截型體所需數(shù)據(jù)。其它線串控制曲面的起始和終止邊緣以及曲面形狀。 下面介紹其中常用的幾種截面曲面類型，其余類型可參考其學(xué)習(xí)?！捌是星妗睂υ捒蛏汕嫔汕嫔汕娴?0頁/共40頁邊曲面 N邊曲面用于創(chuàng)建一組由端點相連曲線封閉的曲面，并指定其與外部面的連續(xù)性。 創(chuàng)建N邊曲面，執(zhí)行“插入”|“網(wǎng)格曲面”|“N邊曲面”命令（或者單擊“

13、曲面”工具欄中的“N邊曲面”按鈕），打開“N邊曲面”對話框。“N邊曲面”對話框第21頁/共40頁5.4 上機(jī)實踐創(chuàng)建皮帶輪 1打開本書光盤的實例文件5-4-pdl-sc.prt，然后單擊“曲面”工具條中的“掃掠”按鈕，打開“掃掠”對話框 2連續(xù)單擊選擇“皮帶輪”的“橫截面”曲線，然后單擊“引導(dǎo)線”標(biāo)簽欄中的“選擇曲線”按鈕，在操作區(qū)中單擊已經(jīng)繪制好的“圓” 第22頁/共40頁3在“掃掠”對話框的“截面選項”標(biāo)簽欄的“對齊方法”選項卡中將“調(diào)整”下拉列表改為“參數(shù)” 4在“設(shè)置”標(biāo)簽欄中勾選“保留形狀”復(fù)選框，最后在“掃掠”對話框中單擊“確定”按鈕即可完成“皮帶輪”的創(chuàng)建 第23頁/共40頁5.

14、5 自由曲面形狀 藝術(shù)曲面 打開本書光盤提供的素材文件5-5-1-ysqm-sc.prt，然后單擊“自由形狀曲面”工具條中的“藝術(shù)曲面”按鈕，打開“藝術(shù)曲面”對話框 1單擊選擇繪圖區(qū)中較小的圓弧曲線，然后在“Section（Primary）Curves”標(biāo)簽欄中單擊“添加新設(shè)置”按鈕，單擊選擇另一較小的圓弧曲線2單擊打開的“藝術(shù)曲面”對話框“Guide（Cross）Curves”標(biāo)簽欄中的“選擇曲線”按鈕，選擇另一條曲線，單擊“確定”按鈕完成藝術(shù)曲面的創(chuàng)建 3第24頁/共40頁四點曲面 單擊“自由曲面形狀”工具條中的“四點曲面”按鈕，打開“四點曲面”對話框，直接在繪圖區(qū)中單擊4次（實際上就是創(chuàng)

15、建了4個點），再單擊“四點曲面”工具條中的“應(yīng)用”按鈕，即可完成曲面的創(chuàng)建 使用上邊方法創(chuàng)建的四點曲面，處在默認(rèn)的平面（即在X-Y平面）內(nèi)。而利用外在的點（或曲線）繪制四點曲面則不局限于該平面內(nèi) 第25頁/共40頁整體突變 單擊“自由形狀曲面”工具條中的“整體突變”按鈕，彈出“點”對話框，在繪圖區(qū)單擊確定兩點，即可生成曲面 1在 “整體突變形狀控制”對話框中，選中“選擇控制”選項組中的“水平”單選鈕，并拖動下邊的滑塊改變曲面的形狀（“選擇控制”選項組中選擇的按鈕不同，調(diào)整的效果也不同），最后單擊“確定”按鈕，完成“曲面”的創(chuàng)建 2第26頁/共40頁片體變形 打開本書光盤提供的素材文件5-5-4

16、-ptbxqm-sc.prt，單擊“自由形狀曲面”工具條中的“片體變形”按鈕，打開“使曲面變形”對話框 1單擊選擇要變形的曲面，彈出“使曲面變形”調(diào)節(jié)對話框，同“整體突變”類似，通過在該對話框中對不同的選項進(jìn)行調(diào)節(jié)來改變曲面的形狀 2第27頁/共40頁成形 打開上節(jié)生成的文件，單擊“自由形狀曲面”工具條中的“X成形”按鈕，打開“X成形”對話框 1“X成形”對話框包括：平移、旋轉(zhuǎn)、比例、垂直于面/曲線平移、沿控制多邊形平移、極點行平面化6種曲面變換方式，同時可以通過“高級”選項卡中的按鈕對曲面進(jìn)行編輯 第28頁/共40頁單擊要進(jìn)行X成形的曲面，首先對該曲面上的點進(jìn)行ZC方向平移，選擇曲面較窄處一

17、列點，然后單擊“X成形”對話框的“平移方向”選項組中的Z向按鈕，單擊“步進(jìn)”選項組中的“減少”按鈕或“增加”按鈕對所選點的位置進(jìn)行調(diào)節(jié) 2單擊“X成形”對話框的“移動類型”選項組中的旋轉(zhuǎn)按鈕，然后單擊“X成形”對話框的“平移方向”選項組中的Y向按鈕，選擇曲面中另一端整列上的點繞Y軸作旋轉(zhuǎn) 3第29頁/共40頁下面調(diào)整曲面的平滑度，單擊“高級”選項組中的更改階次按鈕，然后在“X成形”對話框下方的“U階數(shù)”、“V階數(shù)”、“U向補(bǔ)片數(shù)”、“V向補(bǔ)片數(shù)”可調(diào)編輯框中按圖中所示進(jìn)行更改，然后單擊“確定”按鈕完成曲面的X成形 4第30頁/共40頁剪斷曲面 打開本書光盤提供的素材文件5-5-6-jdqm-s

18、c.prt 1單擊“自由形狀曲面”工具條中的“剪斷曲面”按鈕，打開“剪斷曲面”對話框，勾選“分隔”復(fù)選框 2第31頁/共40頁單擊選中進(jìn)行剪斷的曲面，再單擊曲面中的分割線3在“剪斷曲面”對話框中單擊“選擇步驟”選項組中的預(yù)覽按鈕，然后單擊“確定”按鈕，并在彈出的“替換面”對話框中單擊“是”按鈕 4第32頁/共40頁單擊“自由形狀曲面”工具條中的“剪斷曲面”按鈕，打開“剪斷曲面”對話框，取消對話框中“分隔”復(fù)選框的勾選，單擊要剪斷的曲面部分，單擊曲面的分割線，然后單擊“選擇步驟”選項組中的預(yù)覽按鈕，然后單擊“確定”按鈕完成曲面的剪斷 5如果單擊“選擇步驟”選項組中的預(yù)覽按鈕后，繪圖區(qū)顯示的剪斷曲

19、面不是自己希望的那樣，那么可以單擊“剪斷曲面”對話框中的“切換區(qū)域”按鈕，將剪斷面切換到另一端 第33頁/共40頁在曲面上繪制曲線 打開本書光盤提供的素材文件5-5-7-hzqm-sc.prt 1單擊“自由形狀曲面”工具條中的“曲面上的曲線”按鈕，打開“曲面上的曲線”對話框 ，勾選“封閉的”復(fù)選框，再單擊“Specify Points”按鈕 2在曲面上連續(xù)單擊來確定曲線的多個控制點，同時可以將鼠標(biāo)移至控制點上對該點進(jìn)行拖動，曲線設(shè)置完成后單擊“確定”按鈕完成曲線的繪制 3第34頁/共40頁5.6 上機(jī)實踐車座曲面設(shè)計 打開本書光盤提供的素材文件5-6-czqm-sc.prt 1第35頁/共40頁在“自由曲面形狀”對話框中單擊“藝術(shù)曲面”按鈕，打開“藝術(shù)曲面”對話框2單擊選擇車座底面輪廓后端部分，然后單擊“Section（Primary）Curves”標(biāo)簽欄中的“添加新設(shè)置”按鈕，再單擊選擇車座表面的后邊中間曲線3單擊“Guide