pro5.第六章曲面建模

1、第 6 章 曲面建模曲面建模是用曲面構成物體形狀的建模方法， 曲面建模增加了有關邊和外表的信息， 可以進行面與面之間的相交、合并等方法。與實體建模相比，曲面建模具有控制更加靈 活 的優(yōu)點，有些功能是實體建模不能做到的，另外，曲面建模在逆向工程中發(fā)揮著巨 大的作 用。曲面特征的建立方式與實體特征的建立方式是根本相同的， 不過它具有更彈性化的 設 計方式， 如由點、 線來建立曲面。 本章中主要介紹簡單曲面特征的建立方式， 對 于通過點、 曲線來建立的高級曲面特征，我們可通過實例，介紹其建模步驟。6.1 曲面造型簡介曲面特征主要是用來創(chuàng)立復雜零件的， 曲面被稱之為面就是說它沒有厚度。 在 ProE

2、中 首先采用各種方法建立曲面，然后對曲面進行修剪、切削等工作，之后將多個單獨 的曲面 進行合并，得到一個整體的曲面。最后對合并的來的曲面進行實體化，也就是 將曲面加厚 使之變?yōu)閷嶓w。6.2 曲面根底特征常用的造型方法簡介本節(jié)簡單的地介紹曲面建模過程中常用的命令。6.2.1 Extrude 拉伸 Extrude 拉伸曲面 是指一條直線或者曲線沿著垂直于繪圖平面的一個或者兩個 方向拉 伸所生成的曲面。其具體建立步驟如下：1 選擇特征生成方式為拉伸，單擊 ，將拉伸方式確定為曲面。2 選擇FRONT面作為草繪平面，按照系統(tǒng)默認的參照，單擊“草繪I 系統(tǒng)自動進入草圖繪制，繪制曲線如圖 6-1所示；30圖

3、6-1曲面截面曲線圖6-2生成的曲面3宀單擊 f距離定義方式選擇為盲孔；在信息區(qū)輸入生長深度：20，單擊-Ok 確定，創(chuàng)立曲面如圖6-2所示。622 Revolve 旋轉(zhuǎn)Revolve 旋轉(zhuǎn)曲面是一條直線或者曲線繞一條中心軸線，旋轉(zhuǎn)一定角度0-360 度而生 成的曲面特征1 選擇特征生成方式為旋轉(zhuǎn)，單擊，將拉伸方式確定為曲面。2 在位置選項卡中定義繪圖平面為 FRONT面，按照系統(tǒng)默認的參照，單擊“草繪進 入草繪界面，繪制如圖6-3所示的草圖與旋轉(zhuǎn)中心線。3 單擊 選擇旋轉(zhuǎn)角度為270 確定，創(chuàng)立曲面如圖6-4所示；00圖6-3繪制曲線和旋轉(zhuǎn)中心25.00 7圖6-4旋轉(zhuǎn)曲62 3 Sweep

4、 掃描Sweep 掃描曲面是指一條直線或者曲線沿看一條直線或曲線掃描路徑掃描所生成的曲面，和實體特征掃描一樣，掃描曲面的方式比較多，掃描過程復雜。|確走職消圖6-5掃描曲面對話1 插入f掃描f曲面，出現(xiàn)如圖 的對話框。6-5所示2 .在掃描軌跡菜單管理器中選擇草繪軌跡圖6-6掃描軌跡菜單管理器Front 前視圖作為草繪平面，使 用系統(tǒng)默6-7 所示的曲認的參考方向T正向T缺省，系統(tǒng)自動進入草圖繪制模式，繪制如圖制如圖6-8所示的截面，注意圖中兩條虛線相交的地方是軌跡線的起點，截面封閉與否均4 單擊確定，生成掃描曲面如圖6-9所示;圖6-9生成掃描曲62 4 Blend 混合Blend 混合曲面

5、的繪制方法與混合實體方式相似，是指由一系列直線或曲線可是封閉的串連所生成的曲面，可以分為直線過渡型和曲線光滑過度型1.插入T混合T曲面T出現(xiàn)“混合選項菜單管理器。2 選取平行-規(guī)那么截面-草繪截面-完成3 在“屬性菜單管理器中選擇光滑-開放終點-完成-選擇 Front 前視圖作為 草繪平面正向缺省，使用系統(tǒng)默認的參考方向進入草繪界面。4 .繪制第一條曲線，注意起點位置箭頭方向，如圖6-10所示。5 .-單擊草繪下拉菜單-特征工具-切換截面，第一條曲線變?yōu)榛疑L制第二條曲 線，如圖6-11所示。6 .-單擊草繪下拉菜單-特征工具-切換截面，第二個曲線變?yōu)榛疑L制第三條曲 線，如圖6-12所示

6、。圖6-10截面第一條曲7 .-單擊-選擇盲孔-完成-輸入相鄰兩個截面之間的深度-確定，生成平行混合曲面如圖6-13所示。圖6-13生成平行混合曲面62 5 Flat 平整Flat是指在指定的平面上繪制一個封閉的草圖，或者利用已經(jīng)存在的模型的邊線來形成封閉草圖的方式來生成曲面。在ProE中是采用填充特征來創(chuàng)立平整平面的。注意，F(xiàn)lat 平整曲面的截面必須是封閉的1 通過“新建建立一個新文件，命名為“pzqumian.prt 。 2宀單擊“編輯下拉菜單t填充，翻開如圖6-14所示的填充操作板。¥« 屬性苴繪I 應職1不頂目定義 |圖6-14埴充操作板3.單擊操作板上的“參照標

7、簽，從彈出的上滑面板中單擊“定義標簽，彈出“草繪面板，選擇Front 前視圖作為草繪平面，使用系統(tǒng)默認的參考方向，系統(tǒng)自動進入草圖繪制模式，繪制截面，如圖6-15所示L100“ J 4/X.jfjrjrkiI5ft.CO(+撫ri一 豎1 +f圖6-15繪制截面圖6-16生成平整曲面4.單擊 按鈕，完成曲面的創(chuàng)立，結(jié)果如圖6-16所示62 6 Offset 偏距Offset 偏距曲面是指將一個曲面偏移一定的距離，而產(chǎn)生與原曲面相似造型的曲面?！熬庉嬒吕藛蔚摹捌剖怯脕韯?chuàng)立偏移的曲面，要激活該選項，需要選 取一個曲面。 偏移操作時在圖6-17中的偏移操作板中進行的圖6-17偏移操作版其中參照用

8、于指定偏移的曲面，操作界面如圖6-18所示，“選項標簽是用來進行排 除曲面等操作，界面如圖6-19所示。ProE提供的偏移形式有以下四種：創(chuàng)立標準偏移特征；創(chuàng)立具有拔模特征的偏 移特征；創(chuàng)立展開偏移特征；創(chuàng)立替換曲面特征，如圖6-20所示。具體此處不予詳細介紹S F5“選6-21所示。圖6-18 “參圖6-19照項1利用拉伸的方式來生成一個有圓弧曲面， 如圖2.乙選擇要偏移的曲面，單擊“編輯下拉 菜單，偏移命6-20偏移類3. 定義偏移類型為“標準偏移特征。4. 定義偏移距離，在操作板的偏移數(shù)值欄輸入 距離為8，定義偏移方 向。6-22，6-23 所示。5.單擊按鈕，完成 操作。得到的偏移結(jié)

9、果如圖圖6-21拉伸曲圖6-22向內(nèi)偏移可&23向外傭穆6.2.7 Copy 復制通過復制已有曲面的方式來生成新的曲面1 通過Revolve 旋轉(zhuǎn)的方式生成中的曲面。2選定要復制的曲面f編輯f復制f編輯f粘貼f出現(xiàn)如6-24所示的粘貼操作圖板；圖6-24粘貼操作板3 在操作板中選擇放置選項，點擊編輯按鈕，選擇目標草會面可以選擇不同的對象 作為粘貼草繪面，進入草繪界面，會發(fā)現(xiàn)被復制對象的草繪圖形f對圖形進行 編輯f單擊按鈕退出草繪界面，單擊，完成對象的復制，新生成的曲面與原來的 曲面完全一致。圖6-25復制的曲6.2.8 Fillet 圓角通過創(chuàng)立圓角或倒圓角曲面來生成一個獨立的面組。1

10、 首先利用拉伸的方式來生成如圖6-26所示的曲面。2宀插入f倒圓角，出現(xiàn)如圖 6-27所示的圓角操作板；3 選擇“集標簽，在參照中選擇需要倒圓角的兩個面，如圖6-28所示。6-29o f Ok 確定，曲面圓角如圖4 .f在信息區(qū)中輸入倒圓角的半徑尺寸所示圖6-26拉伸的曲圖6-27圓角操作F5 35 伸曲面汙扌忡圖6-29曲面圓圖6-28圓角設置對話6.3曲面建模實例燈罩制作如圖6-30所示的燈罩，練習曲面建模的插入新建轉(zhuǎn)亍，選擇旋轉(zhuǎn)方式為曲面f八選取文件f新建，輸入文件名：Lightshell ,確Front 前視圖圖作為草簡易燈面f使 用系統(tǒng)2 創(chuàng)立曲使用“旋轉(zhuǎn)曲面命令創(chuàng)立曲默認的參考基準

11、，進入草繪界面；f選取基準，繪制如圖6-31所示的截面曲線和中心線;圖6-31截面曲線和中圖6-32生成曲f單擊 f輸入旋轉(zhuǎn)角度60 f確定，創(chuàng)立旋轉(zhuǎn)曲面如圖6-32所3 .曲面變成實將曲面變成實體，注意實體生長 方向。6-33所示f輸入厚1 f單擊選擇2中生成的曲面f編輯f加厚，選擇生長 方向如圖即可生成局部的立體模型如圖6-34所示。圖6-33實體生長方向圖6-34實體模型4.切半圓邊插入-拉伸-選擇方式為減材料-選取 TOP為基準面，按照系統(tǒng)默認的參照，單擊“草繪進入草繪界面。點取半圓及兩邊為基準線，繪制三個等徑相切圓弧，同時三個圓弧與大半圓以及 兩邊相切，結(jié)合大圓弧使截面封閉，如圖6-

12、35所示，單擊"，結(jié)束。注意箭頭方向如圖6-36所示選取穿過所有“確定"，生成半圓花邊，如圖6-37所示KJ / J圖6-36箭頭方向5.創(chuàng)立參考面?zhèn)}U建一個有角度的參考基準面。單擊工作區(qū)右側(cè)的 T選取中心軸線圖6-37生成半圓花邊圖6-38基準面Dim1和 創(chuàng)立一個參考基準面Dim1如圖6-38所|Ni :廠6.鏡像肋板選擇之前二步所生成的特征旋轉(zhuǎn)、加厚和拉伸鏡像f選取對稱Front、八 刖面為生成對稱立體，如圖6-39所示重復操作，選取各對稱面作為對稱面，生成燈罩，如圖6-40所示圖6-40鏡像肋板7.切圓孔插入-拉伸-減材料選取 Top為基準面，使用系統(tǒng)默認參照，單擊

13、“草繪進入 草繪界面。點取基準線，繪制中心圓，單擊“V ，結(jié)束。選“正向，注意箭頭方向-選取穿過所有，OK “確定，生成圓孔，如圖6-30所示。漸開線圓柱齒輪一一參數(shù)化設計本例將創(chuàng)立一個由用戶參數(shù)關系式控制的圓柱齒輪，每一步的特征都是由用戶參數(shù)、關系式進行控制，這樣最終的模型就是一個完全有用戶參數(shù)控制的模型。1. 新建零件，命名為gear。2. 創(chuàng)立用戶參數(shù)。齒輪模數(shù) M，齒輪齒數(shù)Z，齒輪壓力角ANG。具體方法如下: 選擇下拉菜單“工具中“參數(shù)命令，出現(xiàn)圖 6-41所示的“參數(shù)對話框-將“查找范圍 選擇為“零件，然后單擊按鈕，開始設定齒輪參數(shù)。M值為2.5，齒數(shù)為112，壓力角ANG為20 &

14、#176;。圖6-41參數(shù)對話框3. 添加必要關系式。單擊工具下拉菜單關系，彈出如圖6-42所示的關系對話框，輸入如下的關系d=m*z ; r= m*z*cos ang /2 其中d為分度圓直徑，r為基圓半徑。4. 拉伸齒輪圓柱。單擊拉伸圖標，選擇FRONT作為繪圖平面，按照系統(tǒng)默認的參照進入草繪界面。繪制圖6-43中所示的草圖必須以原點為圓心，圓的直徑可以隨便給定， 在之后的操作中該尺寸將由關系式約束。單擊工具中關系命令，利用將尺寸切換為符號 表示圖6-44 ，并在關系中輸入：sd0 = m*z+2*m，通過參數(shù)約束草圖尺寸。 最后輸入齒 輪厚度63，得到出輪圓柱。文件s' -鼻用二

15、目見亍卜局部券毬圖6-42關系對話371.(10圖6-43草圖截面/ZiF圖6-44符號表不5.繪制漸開線基準曲線。單擊基準曲線的創(chuàng),在隨后的菜單管理器中選擇"從方程宀完成，系統(tǒng)彈出如圖如圖 6-45所示的“曲線：從方程對話框f在坐標選擇 中選 取默認的PRT_CSYS_DEF ，并在圖6-46中的坐標類型中選擇笛卡爾坐標f在彈 出的記事本中輸入如下的方程式：an g=t*90 s=(pi*r*t)/2圖6-45 “曲線：從方程對話框得到的曲線如圖6-47所示圖6-47基準曲線xc=r*cos(a ng) yc=r*s in(ang) x=xc+(s*s in(an g) y=yc-

16、(s*cos(a ng) z=06.選擇性粘貼5中所得到的曲線。首先5中得到的曲線，單擊46 “編輯類型管理復制命令，之后單擊“選擇性粘貼，在出現(xiàn)的操作板中選擇“對副本應用移動/旋轉(zhuǎn)變換，彈出選擇性粘貼操作板，如圖6-49所示。中心線為圓柱軸線，角度給定一任意值，之后在 利用 關系式“ d2=360/(4*z) (此處的d2為旋轉(zhuǎn)的角度)對其進行約束。粘貼的結(jié)果如圖6-50所示。圖6-49 “選擇性粘貼操作板7.建立基準平面。首先單擊，選擇靠近曲線的一側(cè)圓柱外表為繪圖面，畫一條通過圓 柱 面中心線與第5步所得到曲線與圓柱面交點的直線。以該直線與圓柱的軸線為參照建 立起 基準平面DIM1。結(jié)果如

17、圖6-50所示。圖6-50建立基準平面8.將曲線進行鏡像。選擇6中粘貼所得的曲線，以DIM1面為參考平面，將曲線鏡像9. 生成一個齒。單擊拉伸，將拉伸特征選擇為去除材料，拉伸距離選擇為全部貫穿。選 擇圓柱的一個平面作為繪圖平面，繪制一個圓，直徑取任 意值，在之后將通過關系進行約束關系式sd4 = m*z-m*2.5 , sd4是此處該圓心的直徑的尺寸代號，之后將原柱以及6、8中的曲線進行投影，用直線將漸開線與齒根圓連接在一起，最后裁減掉多 余線段得到圖6-51所示的草圖。生成的第一個齒如圖6-52所示。圖6-51最終草1/圖6-52生成的第一個齒10. 陣列齒。選擇之前拉伸形成的特征，單擊陣列

18、圖標，出現(xiàn)圖6-53所示的陣列操作板。360/122。單擊口完成陣列。整體結(jié)果將定位方式設定為軸，選擇圓柱的中心線作為參照，陣列的個數(shù)為112個，間隔的 角度為6-54所示。圖6-54齒陣列結(jié)11. 生成連接孔。利用拉伸去除材料，繪圖平面選擇為圓柱端面，距離確定為貫穿 草圖如圖6-55所示，齒輪最終形狀如圖6-56所示。圖6-55連接孔草圖6-56圓柱直齒簡易風扇葉片制作如圖6-41所示的簡易風扇葉片，綜合練習曲面建 模的方法。圖6-41簡易風扇葉1 新建文件>File 文件f New 新建，輸入文件名：Fan, Ok 確定。2 創(chuàng)立軸套使用Revolve 旋轉(zhuǎn)曲面命令來創(chuàng)立軸套:統(tǒng)默認

19、的參考基準，進入草繪界面;Front 前視圖作為草繪平面f, 繪制如圖用系31所示的截面曲線圖6-43軸套旋轉(zhuǎn)曲3 拉伸面插入-拉伸-，選擇旋轉(zhuǎn)方式為曲面-Front 前視圖作為草繪平面T,使用Extrude 拉伸命令來創(chuàng)立兩個投影圓柱面：使用系統(tǒng)默認的參考基準，進入草繪界面；繪制如圖6-31所示的截面曲線和中心線；- Pla ne平面Pick 選取選擇軸套的上外表作為草繪平面Okay 正向Default缺省使用系統(tǒng)默認的生長方向和參考面，系統(tǒng)自動進入草圖繪制模式。-選取圓作為基準，繪制如圖6-44所示的兩個同心圓做截面；單擊，使用系統(tǒng)默認的生長方向，即向下的方向；-Blind 肓孔-Done

20、 完成，在信息區(qū)輸入生長深度 60-單擊。；> Ok 確定，調(diào)整視圖到Default 缺省狀態(tài)，創(chuàng)立拉伸曲面如圖6-45所示。4 創(chuàng)立草繪基準平面新建一個基準平面，用于繪制草圖f選取Make Datum 產(chǎn)生基準t Offset 偏距t Pick 選取選取 Fro nt 前視圖平面tEnter Value 輸入值，方向如圖6-46所示，在信息區(qū)輸入偏距：120t單擊 t Done完成，新建一個基準平面Dim1 ,如圖6-47所示圖6-46基準偏距方圖6-47基準平面 Dim15 草繪曲線在草繪平面上，草繪三條曲線。t單擊工作區(qū)右側(cè)的,T Pick 選取選取新建平面 Dim1做為草繪平面；

21、t Done完成t Okay 正向，選取Bottom 底部參考，選取旋轉(zhuǎn)體頂面作為參考，進 入草繪模式；T單擊，以線框模式顯示模型，選取三個柱面的軸線、轉(zhuǎn)向輪廓線及上下面為作為基 準參照方向，如圖6-48所示;f單擊Close 關閉，繪制如圖6-49所示的二條圓弧曲 線；圖6-50所f單擊 宀 察如圓弧曲Ok 確定；觀b缺省方向a關閉尺寸觀看觀看圖6-50三條圓弧曲6 .投影曲線將三條圓弧曲線通過 Projected 投影命令投影到三個圓柱曲面上。f 單擊工作區(qū)右側(cè)的f Projected 投影f Done 完成f Select 選取f Done 完成；f One By One 依次，選取最短

22、的曲線 R45的圓弧曲線；f Done 完成，系統(tǒng)提示選取要增加的平面，也就是曲線將要投影上的面，選取軸 套前面；f Done 完成f Along Dir 沿方向f Done 完成；f使用平面作為參考， 選取Front 前視圖，使用沿Front投影的方向如圖6-51所 示f Okay 正重復命令，將其它兩條圓弧曲線也投影到相應的圓柱曲面上，其中R50的圓弧曲線，投影到中間 125的圓柱曲面上，R75.5的圓弧曲線，投影到最大的 125的圓柱曲面上，得到空間曲線如圖6-53所示；7 .新建圖層新建一個參考圖層，將兩個圓形曲面和平面圓弧曲線隱藏：-單擊View 視圖下拉菜單-Layers 層，彈出

23、層的對話框，單擊，輸入層名：Ref，Ok 確定；-選中Ref層，單擊 -Quilt 面組，系統(tǒng)提示選取要增加的工程，選取兩個圓形曲面，Done Sel 完成選取；繼續(xù)增加曲線，選取 Curve 曲線，選中第4步中繪制的三條圓弧曲線， Done Sel完成選取Done/Return 完成/返回；選中Ref層單擊 關閉層再單擊 刷新Save Datus 保存狀態(tài)Close 關閉，示空間曲線如圖6-54 a所示，從缺省角度觀看空間曲線如圖6-54 ( b)所示ab圖6-54空間曲線圖6-53空間曲8 生成空間曲邊線使用Through Points 通過點命令來生成葉片的兩條空間曲邊線邊線。f單擊工作

24、區(qū)右側(cè)的 f Through Points 通過點f Done 完成，系統(tǒng)提示選取點， 由軸套 內(nèi)側(cè)向外依次選取三條投影曲線的端點;f Done 完成f Ok 確定，創(chuàng)立一條過點的曲線，如圖6-55所示；宀重復上面的 步驟，創(chuàng)立另外一條過點的曲線，空間曲邊線如圖6-56所示；圖6-56過點繪制第二條空間曲線圖6-55過點繪制第一條空間9 生成葉片曲面使用Boundaries 邊界命令來生成葉片曲面，如圖6-57所示。Feature 特征f Create 創(chuàng)立f Surface 曲面f New 新建f Advaneed高級f Done 完成曲面f Done 完成；f在如圖6-59所示的菜單管理器

25、中選取First Dir 第一方向選取第8步生成的兩條曲線，作為第一方向線；f單擊Seco nd Dir 第二方向，由內(nèi)向外，依次選取三條投影曲 線作為第二方向線；圖6-57生成葉片曲?Done Curves 確認曲線圖6-58邊界菜單管理圖6-59> Ok 確定，得到空間曲曲線方10 裁剪葉片曲面使用Trim 裁剪命令來細化葉片曲面> ExtrudeFeature 特征 f Create 創(chuàng)立 f Surface 曲面 f Trim 裁剪 拉伸f Solid 實體fDone 完成，系統(tǒng)提示選取求交的基準面組，選擇葉片曲面;Default>Both Sides 雙側(cè)都宀Done 完成，選取 Top 頂視圖宀Okay 正向 缺省 ；線f Close 關閉參照對話框f繪制如圖6-60所示 的兩圓弧曲線，注意：曲線各個端點要與葉片的邊 相切，而且不 要增加任何對齊的約束，如不封閉可在兩弧間加畫一條曲線；f單擊，系統(tǒng)提示選擇要保存的區(qū)域，方向如圖6-61所示，選取內(nèi)部的葉片作為保留的定。圖6-60相切的兩圓弧曲區(qū)域，Side 1 第一側(cè)f Done 完成f Thru All 穿過所有