四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院CADCAM說課

四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院CADCAM說課學(xué)習(xí)情景4自由曲面功能任務(wù)——★分析零件圖樣的形狀結(jié)構(gòu)及尺寸要求★

確定零件圖樣的繪制步驟及方法★用自由曲面功能繪制零件的三維曲面造型★檢查零件的三維曲面造型★討論零件的三維曲面造型的其他繪制方法及優(yōu)化圖樣圖4—1可樂瓶底零件圖資訊——1.概述自由曲面是CAD模塊的重要組成部分，也是體現(xiàn)CAD/CAM軟件建模能力的重要標(biāo)志。只使用特征建模方法就能夠完成設(shè)計的產(chǎn)品是有限的，絕大多數(shù)實際產(chǎn)品的設(shè)計都離不開自由曲面。自由曲面既能生成曲面，也能生成實體。用好自由形狀特征的基礎(chǔ)是曲線的構(gòu)造，通過采用點、線、片體或者實體的邊界和表面來定義自由曲面。通過自由曲面操作，可以構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)特征建模方法所無法創(chuàng)建的復(fù)雜形狀；修剪一個實體從而獲得一個特殊的形狀；將封閉片體縫合成一個實體；對一個線框模型進(jìn)行蒙皮。本章所講述的所有功能對應(yīng)的工具框如圖4—2所示，或者通過選擇菜單欄【插入】/【自由形式特征選項】/【編輯】/【自由形式特征】和【編輯】/【特征參數(shù)】選項可以找到。圖4—2自由曲面工具條1.1自由曲面的構(gòu)造方法根據(jù)產(chǎn)品的外形要求，首先建立用于構(gòu)造曲面的邊界曲線，或者根據(jù)實樣測量的數(shù)據(jù)點生成曲線，使用UG提供的各種曲面構(gòu)造方法構(gòu)造曲面。一般來講，對于簡單的曲面，可以一次完成建模。而實際產(chǎn)品的形狀往往比較復(fù)雜，一般都難于一次完成，對于復(fù)雜的曲面，首先應(yīng)該采用曲線構(gòu)造方法生成主要或大面積的片體，然后進(jìn)行曲面的過渡連接，光順處理，曲面的編輯等方法完成整體造型。1.2自由曲面的術(shù)語和參數(shù)說明(1)術(shù)語【片體】：是UG術(shù)語，特指一個或者多個表面組成，厚度為0的幾何物體?！咀杂汕妗浚菏荱G術(shù)語，是用UG的自由形式特征功能所創(chuàng)建的特征。【曲面】：曲面是一種泛指，片體和自由曲面都可以成為曲面。(2)參數(shù)說明U方向和V方向通過多行方向大致相同的點或者方向為片體的行、規(guī)定為U方向，于U方向垂直的方向成為片體的列，規(guī)定為V方向。2點構(gòu)造曲面2.1通過點構(gòu)造曲面單擊圖標(biāo)，或者選擇下拉菜單【插入】/【自由形式特征】/【通過點】選項，系統(tǒng)彈出如圖4—3所示對話框。點擊確定按鈕，系統(tǒng)將彈出如圖4—4所示對話框。共提供了4種選點方式：在完成設(shè)置定義點的選項以后，則拾取點生成曲面。圖4—3【通過點】對話框圖4—4【過點】對話框2.2通過極點構(gòu)造曲面單擊圖標(biāo)，或者選擇下拉菜單【插入】/【自由形式特征】/【由極點】選項，系統(tǒng)彈出如圖4—5所示對話框，其操作過程和對話框內(nèi)容與【通過點】構(gòu)造面相同，只是在選取點的時候，只能用點構(gòu)造器來逐行取點。圖4—5【通過極點】對話框3.曲線構(gòu)造曲面3.1創(chuàng)建直紋曲面在【自由形式特征】工具圖標(biāo)欄中單擊，或者選擇菜單命令【插入】/【自由形式特征】/【直紋面】，系統(tǒng)會彈出對象選取對話框，讓用戶指定截面現(xiàn)串，在確定了截面線串后，系統(tǒng)會彈出如圖所示的【直紋】對話框，讓用戶設(shè)置相應(yīng)的直紋曲面參數(shù),如圖4—6所示。圖4—6【直紋】對話框3.2通過曲線創(chuàng)建曲面單擊圖標(biāo)，或者選擇下拉菜單【插入】/【自由形式特征】/【通過曲線】選項，系統(tǒng)彈出如圖4—7所示對話框，提示用戶選擇截面并設(shè)置矢量方向。設(shè)置完成后點擊確定按鈕，系統(tǒng)彈出如圖4—8所示對話框，設(shè)置參數(shù)。圖4—7【通過曲線】對話框圖4—8【通過曲線】對話框3.3通過曲線網(wǎng)格創(chuàng)建曲面單擊圖標(biāo)，或者選擇下拉菜單【插入】/【自由形式特征】/【通過曲線網(wǎng)格】選項，系統(tǒng)彈出【通過曲線網(wǎng)】格對話框，讓用戶指定主線串和橫向線串，在確定了所需線串后，系統(tǒng)會彈出如圖4—9所示的【通過曲線網(wǎng)格】對話框，讓用戶設(shè)置相應(yīng)的曲面創(chuàng)建參數(shù)。圖4—9通過曲線網(wǎng)格對話框3.4通過掃掠方式創(chuàng)建曲面單擊圖標(biāo)，或者選擇下拉菜單【插入】/【自由形式特征】/【掃掠】選項，系統(tǒng)彈出【掃掠】對話框，讓用戶指定引導(dǎo)線串，引導(dǎo)線串只能1～3條，選擇不同的引導(dǎo)線串?dāng)?shù)量，在構(gòu)造時的特征選項是不一樣的。定義1條引導(dǎo)線時，由于限制條件較少，因此會有較多的選項設(shè)置對話框讓用戶來定義所要創(chuàng)建的曲面。而定義2條引導(dǎo)線串時，由于方位已由第2條引導(dǎo)線控制，所以其設(shè)置選項中并不會出現(xiàn)定義方向變化的選項。而定義3條引導(dǎo)線時，這3條引導(dǎo)線可以相互定義曲面的方位及比例變化，故當(dāng)定義3條線時，系統(tǒng)并不會顯示方位變化及比例變化的設(shè)置選項。在確定了引導(dǎo)線串后，系統(tǒng)會彈出對話框，讓用戶選取截面線串，截面線串最多可以達(dá)150條，設(shè)置相應(yīng)的曲面創(chuàng)建參數(shù)即可生成曲面。決策——★繪制可樂瓶底所需的三維曲線線框★運用三維曲面造型做出雛形★倒角并光順曲面計劃——★新建繪制可樂瓶底的文件★根據(jù)可樂瓶底的形狀、尺寸繪制各個實體單元的二維線框★運用實體造型和曲面造型手段繪制可樂瓶底實體單元★檢查可樂瓶底各個實體單元的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸的正確性★運用布爾操作將各個實體單元合并為一個實體★按照要求作瓶底倒角，光順曲面★檢查可樂瓶底零件造型的正確性實施——1）在XZ平面創(chuàng)建可樂瓶底所需曲線。其中圓弧1為起點在（58，0），終點在（42，50.5），半徑為120的圓??；圓弧2為一經(jīng)過下列點的樣條線（0，40），（3.88，40.13），（8.36，40.55），（13.5，41.7），（16.6，43），（23.64，47.28），（29.3，49.5），（35.75，50.17），（42，50.5）；在圓弧1與圓弧2之間作R12的圓角；圓弧3為起點在（58，10），終點在（16.6，43），半徑為80的圓弧。繪制連續(xù)線段，線段上點坐標(biāo)為（16.6，-22.91），（16.6，-9.43），（16.6，9.43），（16.6，22.91），（16.6，-22.91）。如圖4—29所示。圖4—29構(gòu)建曲面所需操作對象2）在【成型特征】工具欄里點擊，進(jìn)入構(gòu)建旋轉(zhuǎn)體命令。系統(tǒng)彈出【旋轉(zhuǎn)體】對話框，如圖4—30所示。在剛才建立的曲線中拾取如圖所示的幾條曲線如圖4—31所示，點擊確定按鈕。彈出【回轉(zhuǎn)體】對話框，如圖4—32所示。點擊【軸和角】按鈕，系統(tǒng)彈出【矢量構(gòu)成】對話框，刷新圖面后，直接選取旋轉(zhuǎn)軸，如圖4—33所示。系統(tǒng)又彈出【回轉(zhuǎn)體】對話框，定義參數(shù)，按圖上要求設(shè)定參數(shù)，如圖4—34所示，點擊確定按鈕，生成回轉(zhuǎn)體如圖4—35所示。圖4—30【旋轉(zhuǎn)體】對話框圖4—31構(gòu)建旋轉(zhuǎn)體的操作對象

圖4—32【回轉(zhuǎn)體】對話框

圖4—33選取旋轉(zhuǎn)軸

圖4—34【回轉(zhuǎn)體】對話框圖4—35生成旋轉(zhuǎn)體3）選取菜單中【插入】/【自由形式特征】/【掃掠】，系統(tǒng)彈出【掃掠】對話框，如圖4—36所示。首先選取引導(dǎo)線，如圖中曲線1，點擊確定按鈕如圖4—37所示。系統(tǒng)要求選擇第2條引導(dǎo)線，直接點擊確定按鈕。系統(tǒng)要求選擇截面線串1，在圖中拾取線串，如圖4—38中曲線2，點擊確定按鈕。系統(tǒng)彈出【掃掠】對話框，設(shè)置參數(shù)，如圖4—39所示，【對齊方式】選參數(shù)，【截面位置】選沿導(dǎo)線任何位置，公差設(shè)為“0”。點擊確定按鈕。彈出【掃掠】對話框，如圖4—40所示。選取【固定的】。彈出【掃掠】對話框，如圖4—41所示。選取【恒定的】選項。彈出【掃掠】對話框，設(shè)定比例為1，如圖4—42所示。點擊確定按鈕。彈出【布爾操作】對話框，選取【創(chuàng)建】按鈕，如圖4—43所示。生成一個凹槽，如圖4—44所示。圖4—36【回轉(zhuǎn)體】對話框

圖4—37拾取引導(dǎo)線串

圖4—38拾取截面線串

圖4—39【掃掠】對話框

圖4—40【掃掠】對話框圖4—41【掃掠】對話框

圖4—42【掃掠】對話框

圖4—43【布爾操作】對話框圖4—44【掃掠】操作結(jié)果4）選取菜單中【編輯】/【變換】，選取步驟4中所建立的對象。點擊【變換】對話框中的確定按鈕。系統(tǒng)彈出【變換】對話框，如圖4—45所示，點擊【繞一點旋轉(zhuǎn)】按鈕。彈出【變換】對話框，要求選取旋轉(zhuǎn)軸，在圖中拾取曲線3為旋轉(zhuǎn)直線，如圖4—46所示。彈出【變換】對話框，輸入角度“72”，如圖4—47所示，點擊確定按鈕。系統(tǒng)彈出【變換】對話框，如圖4—48所示，點擊四次【復(fù)制】按鈕，再單擊【取消】。得到如圖4—49所示結(jié)果。圖4—45【變換】對話框

圖4—46選取旋轉(zhuǎn)軸圖4—47【變換】對話框圖4—48【變換】對話框圖4—49變換操作結(jié)果5）選取菜單中【插入】/【特征操作】/【減】，系統(tǒng)彈出【減】對話框，如圖4—50所示。選取步驟3所得的實體作為目標(biāo)體，選取步驟5所得實體為工具體，點擊確定按鈕，所得結(jié)果如圖4—51所示。圖4—50【減】對話框圖4—51減操作結(jié)果6）點擊【特征操作】工具欄里的按鈕，系統(tǒng)彈出【邊緣圓角】對話框。把【默認(rèn)半徑】設(shè)為“5.5”，如圖4—52所示。選取邊界如圖4—53所示，得到如圖4—54所示結(jié)果。圖4—52【邊緣圓角】對話框

圖4—53選取邊界圖4—54【邊緣圓角】操作結(jié)果7）在可樂瓶底部加一個150×150×15的長方體。如圖4—55所示。圖4—55操作結(jié)果檢查——★任務(wù)的完成情況★復(fù)查★交叉互檢

評估——★分析整個工作過程，對出現(xiàn)的問題進(jìn)行修改并優(yōu)化★寫出評估報告★存檔

擴(kuò)充資訊

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1.其他構(gòu)造曲面截面體功能產(chǎn)生曲面的方式為定義曲面的開始方向與控制曲面方向，再根據(jù)所選取的創(chuàng)建形式，定義其大小與條件產(chǎn)生所需的曲面。另外，系統(tǒng)還會從控制曲線直接獲取二次端點的切向矢量，并且會使用連續(xù)的二維二次外形參數(shù)調(diào)整曲面的整個外形。選擇菜單命令【插入】/【自由形式特征】/【截面體】或單擊按鈕，系統(tǒng)將彈出如圖4—56所示的【截面】對話框，讓用戶進(jìn)行相關(guān)的截面操作。該對話框上部，系統(tǒng)提供了20種截面形式，它們的操作過程大致相同。圖4—56截面體對話框圖4—77圓-切線圖4—78圓

2曲面編輯2.1延伸延伸主要用于擴(kuò)大曲面片體。該選項用于在已經(jīng)存在的片體（或面）上建立延伸片體。延伸通常采用近似方法建立。延伸主要有幾種方式：相切延伸；