《ProENG 教程》課件-第6章

6.1曲面造型簡介

6.2曲面基礎(chǔ)特征常用的造型方法簡介

6.3曲面建模實(shí)例

第6章曲面建模

曲面特征主要用來創(chuàng)建復(fù)雜零件。曲面被稱為面，就是說它沒有厚度。在Pro/E中，曲面造型是指首先采用各種方法建立曲面，然后對曲面進(jìn)行修剪、切削等工作，之后將多個(gè)單獨(dú)的曲面進(jìn)行合并，得到一個(gè)整體的曲面，最后對合并的曲面進(jìn)行實(shí)體化，也就是將曲面加厚使之變?yōu)閷?shí)體。6.1曲面造型簡介6.2.1拉伸(Extrude)

拉伸(Extrude)曲面是指一條直線或者曲線沿著垂直于繪圖平面的一個(gè)或者兩個(gè)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(rèn)的參照，單擊草繪。系統(tǒng)自動進(jìn)入草圖繪制，繪制的曲線如圖

6-1所示。6.2曲面基礎(chǔ)特征常用的造型方法簡介圖6-1曲面截面曲線

(3)單擊→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→確定，創(chuàng)建的曲面如圖6-2所示。圖6-2生成的曲面6.2.2旋轉(zhuǎn)(Revolve)

旋轉(zhuǎn)(Revolve)曲面是由一條直線或者曲線繞一條中心軸線旋轉(zhuǎn)一定角度(0°～360°)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(xiàng)卡中定義繪圖平面為FRONT面，按照系統(tǒng)默認(rèn)的參照，單擊草繪，進(jìn)入草繪界面，繪制如圖6-3所示的草圖與旋轉(zhuǎn)中心軸線。圖6-3繪制曲線和旋轉(zhuǎn)中心軸線

(3)單擊→選擇旋轉(zhuǎn)角度為270→確定，創(chuàng)建的曲面如圖6-4所示。圖6-4旋轉(zhuǎn)曲面6.2.3掃描(Sweep)

掃描(Sweep)曲面是指由一條直線或者曲線沿著一條直線或曲線掃描路徑掃描后所生成的曲面。和實(shí)體特征掃描一樣，掃描曲面的方式比較多，掃描過程也比較復(fù)雜。其具體的建立步驟如下：

(1)單擊插入→掃描→曲面，將出現(xiàn)如圖6-5所示的對話框。

(2)在如圖6-6所示的掃描軌跡菜單管理器中選擇草繪軌跡→選擇FRONT(前視圖)作為草繪平面，使用系統(tǒng)默認(rèn)的參考方向→正向→缺省，系統(tǒng)將自動進(jìn)入草圖繪制模式，繪制如圖6-7所示的曲線。圖6-5掃描對話框圖6-6掃描軌跡菜單管理器圖6-7掃描的曲線軌跡

(3)單擊→在屬性菜單管理器中選擇開放端→完成，系統(tǒng)將自動進(jìn)入截面繪制方式，繪制如圖6-8所示的截面。注意：圖6-8中兩條虛線相交的地方是軌跡線的起點(diǎn)，截面封閉與否均可。圖6-8截面曲線(4)單擊確定按鈕，生成掃描曲面，如圖6-9所示。圖6-9生成的掃描曲面6.2.4混合(Blend)

混合(Blend)曲面的繪制方法與混合實(shí)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渡型兩種。

(1)單擊插入→混合→曲面→出現(xiàn)混合選項(xiàng)菜單管理器。

(2)選取平行→規(guī)則截面→草繪截面→完成。

(3)在屬性菜單管理器中選擇光滑→開放終點(diǎn)→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(rèn)的參考方向，進(jìn)入草繪界面。

(4)繪制第一條曲線，注意每條線的起點(diǎn)位置的箭頭方向一致，如圖6-10所示。圖6-10截面第一條曲線

(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?，繪制第二條曲線，如圖6-11所示。圖6-11截面第二條曲線

(6)單擊草繪下拉菜單→特征工具→切換截面，第二個(gè)曲線變?yōu)榛疑?，繪制第三條曲線，如圖6-12所示。圖6-12截面第三條曲線

(7)單擊→選擇盲孔→完成→輸入相鄰兩個(gè)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6.2.5平整(Flat)

平整(Flat)曲面是指以在指定的平面上繪制一個(gè)封閉的草圖的方式或者利用已經(jīng)存在的模型的邊線形成封閉草圖的方式生成曲面。在Pro/E中是采用填充特征來創(chuàng)建平整平面的。注意，平整(Flat)曲面的截面必須是封閉的。其具體的建立步驟如下：

(1)新建一個(gè)文件，命名為“pzqumian.prt”。

(2)單擊編輯→填充，打開如圖6-14所示的填充操作板。圖6-14填充操作板

(3)單擊操作板上的參照標(biāo)簽，在彈出的面板中單擊定義，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(rèn)的參考方向，系統(tǒng)自動進(jìn)入草圖繪制模式，繪制截面，如圖6-15所示。圖6-15繪制截面(4)單擊按鈕，完成曲面的創(chuàng)建，結(jié)果如圖6-16所示。圖6-16生成平整曲面6.2.6偏距(Offset)

偏距(Offset)曲面是指將一個(gè)曲面偏移一定的距離，產(chǎn)生與原曲面相似造型的曲面。編輯下拉菜單中的偏移用來創(chuàng)建偏移的曲面，要激活該選項(xiàng)，需要首先選取一個(gè)曲面。偏移操作是在圖6-17所示的偏移操作板中進(jìn)行的。圖6-17偏移操作板圖6-17中，參照標(biāo)簽用于指定偏移的曲面，其操作界面如圖6-18所示；選項(xiàng)標(biāo)簽用來進(jìn)行排除曲面等操作，其操作界面如圖6-19所示。

Pro/E提供的偏移形式有以下四種：創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)偏移特征；創(chuàng)建具有拔模特征的偏移特征；創(chuàng)建展開偏移特征；創(chuàng)建替換曲面特征，如圖6-20所示。具體內(nèi)容此處不予詳細(xì)介紹。

圖6-18參照標(biāo)簽圖6-19選項(xiàng)標(biāo)簽圖6-20偏移類型偏距曲面的具體步驟如下：

(1)利用拉伸的方式生成一個(gè)圓弧曲面，如圖6-21所示。

(2)選擇要偏移的曲面，單擊編輯下拉菜單中的偏移。

(3)定義偏移類型為標(biāo)準(zhǔn)偏移特征。

(4)定義偏移距離，在操作板的偏移數(shù)值欄中輸入距離為8，定義偏移方向。圖6-21拉伸曲面

(5)單擊按鈕，完成操作。得到的偏移結(jié)果如圖

6-22和圖6-23所示。圖6-22向內(nèi)偏移圖6-23向外偏移6.2.7復(fù)制(Copy)

復(fù)制(Copy)曲面是指通過復(fù)制已有曲面的方式來生成新的曲面。其具體的建立步驟如下：

(1)通過旋轉(zhuǎn)(Revolve)的方式生成6.2.2節(jié)中的曲面。

(2)選定要復(fù)制的曲面→編輯→復(fù)制→編輯→粘貼→出現(xiàn)如圖6-24所示的粘貼操作板。圖6-24粘貼操作板

(3)在操作板中選擇放置標(biāo)簽→點(diǎn)擊編輯按鈕→選擇目標(biāo)草繪面(可以選擇不同的對象作為粘貼草繪面)→進(jìn)入草繪界面，會發(fā)現(xiàn)被復(fù)制對象的草繪圖形→對圖形進(jìn)行編輯→單擊退出草繪界面→單擊，完成對象的復(fù)制，如圖

6-25所示。新生成的曲面與原來的曲面完全一致。圖6-25復(fù)制的曲面6.2.8圓角(Fillet)

圓角(Fillet)曲面是指通過創(chuàng)建圓角或倒圓角曲面來生成一個(gè)獨(dú)立的面組。其具體的建立步驟如下：

(1)首先通過拉伸的方式來生成如圖6-26所示的曲面。圖6-26拉伸的曲面(2)單擊插入→倒圓角，出現(xiàn)如圖6-27所示的圓角操作板。圖6-27圓角操作板

(3)選擇集標(biāo)簽，在參照中選擇需要倒圓角的兩個(gè)面，如圖6-28所示。圖6-28圓角設(shè)置對話框

(4)在信息區(qū)中輸入倒圓角的半徑尺寸→單擊→確定，曲面圓角如圖6-29所示。

圖6-29曲面圓角6.3.1燈罩

制作如圖6-30所示的燈罩，練習(xí)曲面建模的方法。6.3曲面建模實(shí)例圖6-30簡易燈罩

1．新建文件

單擊文件→新建，輸入文件名“Lightshell”→確定。

2．創(chuàng)建曲面

使用旋轉(zhuǎn)曲面命令創(chuàng)建曲面。

單擊插入→旋轉(zhuǎn)→點(diǎn)擊，選擇旋轉(zhuǎn)方式為曲面→選取FRONT(前視圖)作為草繪平面→使用系統(tǒng)默認(rèn)的參考基準(zhǔn)，進(jìn)入草繪界面。

選取基準(zhǔn)，繪制如圖6-31所示的截面曲線和中心線。

單擊→輸入旋轉(zhuǎn)角度60→確定，創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)曲面，如圖6-32所示。圖6-31截面曲線和中心線圖6-32生成曲面

3．曲面變成實(shí)體

將曲面變成實(shí)體，注意實(shí)體的生長方向。

選擇步驟2中生成的曲面→單擊編輯→加厚，選擇生長方向如圖6-33所示→輸入厚度1→單擊，即可生成部分立體模型，如圖6-34所示。圖6-33實(shí)體的生長方向圖6-34實(shí)體模型

4.切半圓邊

單擊插入→拉伸→選擇方式為減材料→選取TOP為基準(zhǔn)面，按照系統(tǒng)默認(rèn)的參照，單擊草繪，進(jìn)入草繪界面。

點(diǎn)取半圓及兩邊為基準(zhǔn)線，繪制三個(gè)等徑相切圓弧，同時(shí)三個(gè)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6-35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，即生成半圓花邊，如圖6-37所示。圖6-35繪制相切圓弧圖6-36箭頭方向

5.創(chuàng)建參考面

創(chuàng)建一個(gè)有角度的參考基準(zhǔn)面。

單擊工作區(qū)右側(cè)的→選取中心軸線和FRONT面→輸入旋轉(zhuǎn)角度60→單擊，即可創(chuàng)建一個(gè)參考基準(zhǔn)面DTM1，如圖6-38所示。圖6-37生成半圓花邊圖6-38基準(zhǔn)面DTM1

6.鏡像肋板

選擇之前三步所生成的特征(旋轉(zhuǎn)、加厚和拉伸)→鏡像→選取對稱面為FRONT(前面)，生成對稱立體，如圖6-39所示。圖6-39復(fù)制肋板重復(fù)操作，選取各基準(zhǔn)面作為對稱面，生成燈罩，如圖6-40所示。圖6-40燈罩

7.切圓孔

單擊插入→拉伸→減材料→選取TOP為基準(zhǔn)面，使用系統(tǒng)默認(rèn)參照，單擊草繪，進(jìn)入草繪界面。

點(diǎn)取基準(zhǔn)線，繪制中心圓，單擊結(jié)束。

選正向，注意箭頭方向→選取穿過所有→確定，生成圓孔，如圖6-30所示。6.3.2漸開線圓柱齒輪——參數(shù)化設(shè)計(jì)

本例將創(chuàng)建一個(gè)由用戶參數(shù)關(guān)系式控制的圓柱齒輪，每一步的特征都由用戶參數(shù)、關(guān)系式進(jìn)行控制，這樣最終的模型就是一個(gè)完全由用戶參數(shù)控制的模型。

(1)新建零件，命名為“gear”。

(2)創(chuàng)建用戶參數(shù)。齒輪模數(shù)為M，齒輪齒數(shù)為Z，齒輪壓力角為ANG。具體方法如下：選擇工具下拉菜單中的參數(shù)命令，出現(xiàn)如圖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(shè)定齒輪參數(shù)。M值為2.5，齒數(shù)為112，壓力角ANG為20°。圖6-41參數(shù)對話框

(3)添加必要的關(guān)系式。單擊工具下拉菜單→關(guān)系，彈出如圖6-42所示的關(guān)系對話框，輸入如下的關(guān)系式：d=m*z，r=(m*z*cos(ang))/2(其中，d為分度圓直徑，r為基圓半徑)。圖6-42關(guān)系對話框

(4)拉伸齒輪圓柱。單擊拉伸圖標(biāo)，選擇FRONT作為繪圖平面，按照系統(tǒng)默認(rèn)的參照進(jìn)入草繪界面。繪制如圖6-43所示的草圖(必須以原點(diǎn)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(guān)系式約束)。單擊工具下拉菜單中的關(guān)系命令，利用將尺寸切換為符號表示(見圖6-44)，并在關(guān)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，得到齒輪圓柱。圖6-43草圖截面

圖6-44符號表示

(5)繪制漸開線基準(zhǔn)曲線。單擊基準(zhǔn)曲線的創(chuàng)建按鈕，在隨后的菜單管理器中選擇從方程→完成，系統(tǒng)彈出如圖6-45所示的從方程對話框→在坐標(biāo)選擇中選取默認(rèn)的坐標(biāo)系，并在圖6-46中的設(shè)置坐標(biāo)類型菜單管理器中選擇笛卡爾→在彈出的記事本中輸入如下方程式：

ang=t*90

s=(pi*r*t)/2

xc=r*cos(ang)

yc=r*sin(ang)

x=xc+(s*sin(ang))

y=yc－(s*cos(ang))

z=0圖6-45從方程對話框

圖6-46設(shè)置坐標(biāo)類型菜單管理器得到的曲線如圖6-47所示。圖6-47基準(zhǔn)曲線

(6)選擇性粘貼步驟(5)中所得到的曲線。首先選定步驟(5)中得到的曲線，單擊編輯中復(fù)制命令，之后單擊選擇性粘貼，結(jié)果如圖6-48所示。在出現(xiàn)的操作板中選擇對副本應(yīng)用移動/旋轉(zhuǎn)變換，彈出選擇性粘貼操作板，如圖6-49所示。其中，中心線為圓柱軸線，角度給定一任意值，之后再利用關(guān)系式“d2=360/(4*z)”(此處的d2為旋轉(zhuǎn)角度)對其進(jìn)行約束。粘貼的結(jié)果如圖6-50所示。圖6-48選擇性粘貼圖6-49選擇性粘貼操作板圖6-50建立基準(zhǔn)平面

(7)建立基準(zhǔn)平面。首先單擊，選擇靠近曲線的一側(cè)圓柱表面為繪圖面，畫一條通過圓柱面中心線與第(5)步所得到的曲線和圓柱面的交點(diǎn)的直線。以該直線與圓柱的軸線為參照建立起基準(zhǔn)平面DTM1，結(jié)果如圖6-50所示。

(8)將曲線進(jìn)行鏡像。選擇步驟(6)中粘貼所得的曲線，以DTM1面為參考平面，將曲線鏡像。

(9)生成一個(gè)齒。單擊拉伸按鈕，將拉伸特征選擇為去除材料，拉伸距離選擇為全部貫通。選擇圓柱的一個(gè)平面作為繪圖平面，繪制一個(gè)圓，直徑取任意值，然后將通過關(guān)系進(jìn)行約束(關(guān)系式為sd4=m*z－m*2.5，sd4是此處該圓心的直徑的尺寸代號)，之后將原來的圓柱以及步驟(6)、(8)中的曲線進(jìn)行投影，用直線將漸開線與齒根圓連接在一起，最后裁剪掉多余線段，得到如圖6-51所示的草圖。生成的第一個(gè)齒如圖6-52所示。圖6-51最終草圖圖6-52生成的第一個(gè)齒

(10)陣列齒。選擇之前拉伸形成的特征，單擊陣列圖標(biāo)，出現(xiàn)圖6-53所示的陣列操作板。將定位方式設(shè)定為軸，選擇圓柱的中心線作為參照，陣列的個(gè)數(shù)為112個(gè)，間隔的角度為360/122，單擊，完成陣列。整體結(jié)果如圖6-54所示。圖6-53陣列操作板圖6-54齒陣列結(jié)果

(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。連接孔草圖如圖6-55所示。齒輪的最終形狀如圖6-56所示。圖6-55連接孔草圖圖6-56圓柱直齒輪6.3.3簡易風(fēng)扇葉片

制作如圖6-57所示的簡易風(fēng)扇葉片，綜合練習(xí)曲面建模的方法。圖6-57簡易風(fēng)扇葉片

1．新建文件

單擊文件(File)→新建(New)，輸入文件名Fan→確定。

2．創(chuàng)建軸套

使用旋轉(zhuǎn)(Revolve)曲面命令來創(chuàng)建軸套，其步驟如下：

單擊插入→旋轉(zhuǎn)→，選擇旋轉(zhuǎn)方式為曲面→在放置中選取FRONT(前視圖)作為草繪平面→使用系統(tǒng)默認(rèn)的參考基準(zhǔn)，進(jìn)入草繪界面，繪制如圖6-58所示的截面曲線和中心線→單擊→輸入旋轉(zhuǎn)角度360→確定，創(chuàng)建的旋轉(zhuǎn)曲面如圖6-59所示。圖6-58截面曲線和中心線圖6-59軸套旋轉(zhuǎn)曲面

3．拉伸面

使用拉伸(Extrude)命令來創(chuàng)建兩個(gè)投影圓柱面，其步驟如下：

(1)單擊插入→拉伸→，選擇旋轉(zhuǎn)方式為曲面→選取TOP(俯視圖)作為草繪平面→使用系統(tǒng)默認(rèn)的參考基準(zhǔn)，進(jìn)入草繪界面，繪制如圖6-58所示的截面曲線和中心線→平面(Plane)→選取(Pick)→選擇軸套的上表面作為草繪平面→正向(Okay)→缺省(Default)，使用系統(tǒng)默認(rèn)的生長方向和參考面，系統(tǒng)自動進(jìn)入草圖繪制模式。

圖6-60兩個(gè)同心圓截面

(2)選取圓作為基準(zhǔn)，繪制如圖6-60所示的兩個(gè)同心圓作截面→單擊，使用系統(tǒng)默認(rèn)的生長方向，即向下的方向。

(3)單擊盲孔(Blind)→完成(Done)，在信息區(qū)輸入生長深度60→單擊。

(4)單擊確定，調(diào)整視圖到缺省(Default)狀態(tài)，創(chuàng)建拉伸曲面，如圖6-61所示。圖6-61拉伸曲面

4．創(chuàng)建草繪基準(zhǔn)平面

新建一個(gè)基準(zhǔn)平面，用于繪制草圖，其步驟如下：

選取→產(chǎn)生基準(zhǔn)(MakeDatum)，在對話框中選取FRONT(前視圖)作為草繪平面，方向如圖6-62所示，在信息區(qū)輸入偏距120→單擊→完成，新建一個(gè)基準(zhǔn)平面DTM1，如圖6-63所示。圖6-62基準(zhǔn)偏距方向圖6-63基準(zhǔn)平面DTM1

5．草繪曲線

在草繪平面上，草繪三條曲線，其步驟如下：

(1)單擊工作區(qū)右側(cè)的→選取(Pick)→選取新建平面DTM1作為草繪平面→正向(Okay)→選取底部(BOTTOM)作為參考，并選取旋轉(zhuǎn)體頂面作為參考，進(jìn)入草繪模式。

(2)單擊，以線框模式顯示模型，選取三個(gè)柱面的軸線、轉(zhuǎn)向輪廓線及上下面作為基準(zhǔn)參照方向，如圖6-64所示。圖6-64參照基準(zhǔn)

(3)單擊關(guān)閉(Close)按鈕，繪制如圖6-65所示的三條圓弧曲線。圖6-65繪制三條圓弧曲線

(4)單擊→確定，觀察如圖6-66所示的三條圓弧曲線。圖6-66三條圓弧曲線

6．投影曲線

將三條圓弧曲線通過投影(Projected)命令投影到三個(gè)圓柱曲面上，其步驟如下：

(1)點(diǎn)擊插入→造型→右側(cè)的投影曲線，即下落曲線(Projected)，將出現(xiàn)如圖6-67所示的選項(xiàng)→在右邊的選項(xiàng)中選取圓弧曲線→在右邊的選項(xiàng)中選取拉伸的圓柱面→在右邊的選項(xiàng)中選取前面作為投影方向→→完成。圖6-67曲面選項(xiàng)

(2)選取最短的曲線R45的圓弧曲線→選取曲線將要投影的面→選取軸套前面→選用沿FRONT投影的方向，如圖6-68所示，投影結(jié)果如圖6-69所示。圖6-68FRONT的投影方向圖6-69第一條空間曲線

(3)重復(fù)命令，將其他兩條圓弧曲線也投影到相應(yīng)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，得到的空間曲線如圖6-70所示。圖6-70空間曲線一

7．新建圖層

新建一個(gè)參考圖層，將兩個(gè)圓形曲面和平面圓弧曲線隱藏，其步驟如下：

(1)單擊視圖→層(Layers)，彈出層對話框→單擊，輸入層名Ref。

(2)選中Ref層，在要增加的項(xiàng)目中選取兩個(gè)圓形曲面→確定(完成選取)。

(3)繼續(xù)增加曲線，選取曲線(Curve)→選中第5步中繪制的三條圓弧曲線，完成選取→確定。

(4)選中Ref層→單擊隱藏層→刷新，將顯示空間曲線，如圖6-71(a)所示。從缺省的角度來看，空間曲線如圖6-71(b)所示。圖6-71空間曲線二

8．生成空間曲邊線

使用通過點(diǎn)(ThroughPoints)命令生成葉片的兩條空間曲邊線，其步驟如下：

(1)單擊插入→造型→右側(cè)的曲線→由軸套內(nèi)側(cè)向外依次選取(Select)三條投影曲線的端點(diǎn)→點(diǎn)擊→完成，創(chuàng)建一條過點(diǎn)的曲線，如圖6-72所示。

(2)重復(fù)上面的步驟，創(chuàng)建另外一條過點(diǎn)的曲線，空間曲邊線如圖6-73所示。圖6-72過點(diǎn)繪制第一條空間曲線圖6-73過點(diǎn)繪制第二