当前位置:首页 >> 经济学 >>

最新 精美课件 UG曲面造型_图文

第7章

曲面造型

1. 曲面基础 2. 曲面构造

3.上机实践
4. 上机实践 5. 编辑曲面 6. 上机实践

1.曲面基础
基本术语
曲面构造方法和原则

曲面基础
曲面是由一个面或多个面组合而成的几何体,它本身没有厚度和 质量,常用于复杂的模型设计中,如下图所示为使用UG曲面功能 设计的汽车车身造型。本节介绍构造曲面的基本方法、原则和术 语。

基本术语

在创建曲面的过程中,经常会遇到一些术语,了解这些术语的定 义,有助于更准确地创建曲面。
自由曲面:由自由形状特征创建的曲面即是“自由曲面”,自由曲面可 以由“点”、“线”和“面”创建或延伸得到。 B样条曲面:在UG中,利用“直纹面”、“通过曲线组曲面”、“通过 曲线网格曲面”、“扫掠曲面”以及“自由曲面成型”等构建的曲面都 是B样条曲面。 片体:一种UG术语,“片体”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。

基本术语
补片类型:片体是由补片组成的,根据片体中的补片数量,可将其分为 单补片片体和多补片片体。只含有一个补片的片体称为单补片片体;而 多补片片体由一系列单补片阵列组成,如下图所示。

U向和V向:曲面的参数方程有U、V两个变量,相应地,曲面的模型也 用U、V两个方向来表示。U向是曲面的行所在的方向,V向是曲面的列 所在的方向。 阶次:阶次是曲面方程的一个重要参数,每个片体都包含U、V两个方向 的阶数,每个方向的阶次必须介于2~24之间,如果没有要求,建议采 用3~5阶来创建曲面,这样的曲面易于控制形状。

曲面构造方法和原则
在曲面的构造过程中有很多方法和原则,熟悉这些方法并遵循一 定的原则将有利于设计工作的顺利进行。

曲面构造方法
UG的曲面建模功能强大,可以通过点、线或曲面等多种方法来构 造曲面,用户在创建曲面时可以灵活选择运用,具体如下。
使用点构造曲面:在UG中用户可以使用“通过点”、“从极点”或 “从点云”方式来创建曲面。 使用曲线构造曲面:用户可以选取曲线作为截面线串或引导线串来创建 曲面,主要包括“直纹面”、“通过曲线组”、“通过曲线网格”、 “扫掠”等创建方式。 使用已有的曲面构造曲面:此种方法是通过使用相关的曲面操作和编辑 命令,对已有曲面进行诸如延伸、偏置、桥接和修剪等操作来创建曲面。

曲面构造方法和原则
曲面构造原则
下面是构造曲面时应该遵循的一些原则。
构造曲面的曲线应尽可能地简单、光顺连续,避免有尖角和自相交等情 况,并且曲线的阶次不宜过高,一般采用3阶。
应根据曲面的特点合理地选取构造曲面的方法。 构造的曲面应尽可能简单。 对于一般的简单曲面,可以一次完成曲面的创建。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,然后再使用其 他曲面操作进行处理,最终达到理想的效果。 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。

2.曲面构造
通过点 从极点 从点云 通过曲线组 延伸 修剪和延伸 圆角曲面 按曲面整体变形 艺术曲面 通过曲线网格 规律延伸

扫掠
桥接 N边曲面

偏置曲面
大致偏置 修剪的片体

直纹面

通过点
“通过点”创建曲面是通过指定一系列的矩形阵列点来创建曲面, 所创建的曲面通过所有指定的点。
单击“曲面”工具条中的“通过点”按钮,打开“通过点”对话 框,在该对话框中设置相应的参数,并指定要通过的点即可创建 通过所有点的曲面。

从极点
“从极点”创建曲面是指通过定义曲面的矩形阵列点来创建曲面, 其创建方法同“通过点”相似。
单击“曲面”工具条中的“从极点”按钮,打开“从极点”对话 框,在该对话框中设置相应,然后指定构造曲面的极点即可创建 曲面。

从点云

“从点云”创建曲面是指通过一组无序排列的点集来创建曲面,所创 建的曲面将尽量逼近于所选的点。

单击“曲面”工具条中的“从点云”按钮,打开“从点云”对话框, 在该对话框中设置相应的参数以及定义一个曲面的坐标系,然后选取 要创建曲面的点即可创建曲面。

从点云

直纹面
“直纹面”实际上就是通过一组假想的直线,将两组截面线串之间 的对应点连结起来形成的曲面。 单击“曲面”工具条中的“直纹”按钮,打开“直纹面”对话框, 在绘图区指定创建曲面的两组截面曲线,然后指定曲面的对齐方式 即可创建直纹面。

第二组截 面曲线

第一组截 面曲线

直纹面
下面介绍一下“直纹面”对话框“调整”下拉列表中各选项的作用。
参数:根据截面线串的参数方程,以等参数间隔的方式生成对应点来 创建直纹面。 圆弧长:以相等的圆弧长间隔建立对应点来创建直纹面。

根据点:根据用户自定义的截面曲线上的对应点来创建直纹面。
距离 :选择该选项将弹出“矢量”对话框,通过该对话框可定义一矢量, 系统将沿垂直于矢量的方向,在截面曲线上以等参数间隔创建对应点, 从而创建直纹面,所生成直纹面的范围由截面曲线的范围来决定,如下 图所示。
指定的矢量

直纹面
角度:通过弹出的轴线创建方式选择对话框定义一条轴线,系统将以一组通过 轴线的等角度间隔的平面来定义截面线串上的对应点,如左图所示。 脊线:在垂直于脊线的方向上,以等参数间隔在截面线串上定义对应点,如 右图所示。
指定的轴线

指定的轴线

通过曲线组
“通过曲线组”是指通过选取一系列的截面线串来创建曲面,作 为截面线串的对象可以是曲线也可以是实体或片体的边。 单击“曲面”工具条中的“通过曲线组”按钮,打开“通过曲线 组”对话框,在绘图区选取要创建曲面的曲线组即可创建曲面。

通过曲线组
利用“通过曲线组”对话框中的“连续性”标签栏,可以在第一组 截面线串和最后一组截面线串处设置生成的曲面同与之相连曲面之 间的约束关系,如下图所示。

通过曲线网格
“通过曲线网格”是指通过选取两个方向上的曲线作为截面线串来 创建曲面。
单击“曲面”工具条中的“通过曲线网格”按钮,打开“通过曲线 网格”对话框,在绘图区选取构造曲面的主曲线和引导曲线即可创 建曲面。

扫掠
使用“曲面”工具条中的“扫掠”工具,可以令截面曲线沿所选的 引导线进行扫掠生成曲面,其使用方法同第5章介绍的“扫掠”工 具相同。

桥接
使用“桥接”工具可以在两个不相连的曲面之间创建一过渡曲面, 将两曲面进行连接。 单击“曲面”工具条中的“桥接”按钮,打开“桥接”对话框,在 绘图区指定要进行桥接的曲面,然后指定桥接曲面与要桥接的曲面 的连续关系即可创建桥接曲面。
要桥接 的曲面 生成的桥 接曲面

要桥接 的曲面

N边曲面
使用“N边曲面”命令,可以通过曲线、实体或片体的边来创建曲面, 包括“修剪的单片体”和“多个三角补片”两种创建方式。

修剪的单片体
利用“修剪的单片体”方式可以在所选的边界内创建单一的片体。 单击“曲面”工具条中的“N边曲面”按钮,打开“N边曲面”对话 框,单击该对话框“类型”选项组中的“修剪的单片体”按钮,并 设置相应的选项,然后在绘图区指定边界曲线等即可创建N边曲面。

N边曲面
选取边 界曲线

创建的 N边曲 面

N边曲面
多个三角补片
选择“N边曲面”对话框中的“多个三角补片”按钮,可以在选定的 一组边界曲线内生成由多个三角形补片组成的N边曲面,并且每个三 角形补片都由中心点和一条边界曲线组成。 单击“曲面”工具条中的“N边曲面”按钮,打开“N边曲面”对话 框,在该对话框的“类型”选项组中选择“多个三角补片”类型, 在绘图区指定边界曲线和边界面,然后通过打开的“形状控制”对 话框调整曲面的形状即可完成N边曲面的创建。

N边曲面
选取边 界曲线

边界面
创建的 N边曲 面

N边曲面
下面是“形状控制”对话框“中心控制”选项组各单选钮的作用。
“位置”单选钮:选择该单选钮可以通过拖动对话框中的“X”、“Y”和 “Z”滑块来改变N边曲面中心点的位置,从而控制曲面的形状,如下图 所示。 “倾斜”单选钮:选择该单选钮可以拖动对话框中的“X”和“Y”滑块改 变中心点所在的X平面和Y平面的倾斜程度,进而控制曲面的形状,如 下图所示。

延伸
“延伸”就是在已有曲面的基础上,通过曲面的边界或面上曲线 来延伸曲面。主要包括“相切的”、“垂直于曲面”、“有角度 的”和“圆的”四种方式,下面分别介绍。

“相切的”方式
“相切的”延伸方式是从曲面的边缘开始延伸曲面,延伸的部 分与原曲面保持相切。

单击“曲面”工具条中的“延伸”按钮,打开“延伸”对话框, 在该对话框中选择“相切的”延伸方式,然后选取要延伸的曲 面和曲面上要延伸的边,并指定延伸的长度即可按“相切的方 式”延伸曲面。

延伸

要延 伸的 曲面

要延 伸的 边

延伸
“垂直于曲面”方式
使用“垂直于曲面”方式可以以曲面上的曲线为延伸边界,生成垂 直于原曲面的延伸曲面。 在“延伸”对话框中单击“垂直于曲面”按钮,然后在绘图区依次 选取要延伸的曲面和曲面上的一条曲线,再在弹出的“法向延伸” 对话框中输入要延伸的长度值,单击“确定”按钮,即可在所选曲 线处生成垂直于原曲面的延伸曲面。

延伸
延伸方向
面上的 曲线 原曲面

生成的延 伸曲面

延伸
“有角度的”方式
使用“有角度的”方式延伸曲面,可以在曲面上的某一曲线处生成 与原曲面成一定角度的延伸曲面。 单击“延伸”对话框中的“有角度的”按钮,然后在绘图区依次选 取要延伸的曲面和作为延伸边界的曲线,再在弹出的“角度延伸” 对话框中设置延伸长度和角度,单击“确定”按钮,即可生成与原 曲面成一定角度的延伸曲面。

延伸
面上的 曲线 原曲面

生成的延 伸曲面

延伸
“圆的”方式
单击“延伸”对话框中的“圆的”按钮,可以以曲面的边缘线为边 界,生成以所选边缘线的曲率半径为半径的圆弧曲面
生成的延 伸曲面

延伸方向
原曲面

要延伸 的边缘

规律延伸

规律延伸是指根据一定的规律对曲面的延伸进行控制。 单击“曲面”工具条中的“规律延伸”按钮,打开“规律延伸”对 话框,在绘图区依次指定延伸的基本曲线串和参考面、然后指定延 伸长度和角度的控制规律,即可将曲面进行规律延伸。 规律延伸的详细操作步骤见本书正文。

规律延伸

参考面 基本曲 线串

生成的延 伸曲面

偏置曲面
使用“偏置曲面”工具可以将所选的曲面偏置一定的距离生成新的 曲面。 单击“曲面”工具条中的“偏置曲面”按钮,打开“偏置曲面”对 话框,选取要偏置的曲面,然后指定偏置方向和偏置距离即可创建 偏置曲面。
要偏置 的面 边界面

生成的 偏置面

偏置曲面
下面介绍一下“偏置曲面”对话框“特征”标签栏的“输出”下拉 列表中各选项的作用。
相连面的一个特征:偏置后生成的曲面会自动延伸,保持偏置前的连接关系 。 每个面一个特征:偏置后的面各自独立。
选择“相连面的一 个特征”选项时生 成的偏置曲面 选择“每个面一个 特征”选项时生成 的偏置曲面

要偏置 的面

大致偏置

通过“大致偏置”操作,可以将一组面或片体同时偏移一定的距离, 生成无自相交、陡峭边和拐角的平滑过渡的片体。

单击“曲面”工具条中的“大致偏置”按钮,打开“大致偏置”对 话框,在绘图区选取要偏置的片体,然后在该对话框中选择创建曲 面的方法,以及设置偏置距离等参数即可完成曲面的偏置。

大致偏置

生成的偏 置曲面

要偏置 的曲面

修剪的片体

使用“曲面”工具条中的“修剪的片体”工具,可以选取曲线、面 或基准平面作为修剪边界,对一个或多个片体进行修剪。

单击“曲面”工具条中的“修剪的片体”按钮,打开“修剪的片体” 对话框,在绘图区指定要修剪的片体和作为边界对象的曲线,然后 指定边界对象的投影方向和曲面上要修剪或保留的区域即可完成片 体的修剪操作。

修剪的片体
作为边界 对象的曲 线

要修剪 的曲面

修剪后 的曲面

修剪和延伸
“修剪和延伸”是指使用由边和曲面组成的工具体来修剪或延伸 一个或多个曲面。 单击“曲面”工具条中的“修剪和延伸”按钮,打开“修剪和延 伸”对话框,在该对话框的“类型”下拉列表中选择“直至选定 对象”选项,然后指定目标面和刀具面,以及两面上要保留或删 除的部分即可完成修剪和延伸操作。 详细操作步骤见本书正文。

修剪和延伸
目标 面

刀具面

修剪和延伸
下面介绍一下“修剪和延伸”对话框“类型”标签栏的下拉列表中 其他几个选项的作用。
按距离:可按指定的值延伸片体的边。 已测量百分比:可按所选的所有测量边的总弧长的百分比来延伸目标边。 直至选定对象:可以将目标体修剪至刀具体处。 制作拐角:可在目标和工具之间创建拐角,如下图所示。
生成 拐角

刀具 面

目标 面

圆角曲面

“圆角曲面”是指在实体或片体的面之间创建圆角片体。
单击“曲面”工具条中的“圆角曲面”按钮,在绘图区依次确定 要创建圆角曲面的两组面和圆角曲面的脊线,指定创建的圆角的 形式,指定圆角的截面形状、圆角的起点、半径值和终点即可创 建圆角曲面。 详细操作步骤见本书正文。

圆角曲面
要创建圆 角曲面的 曲面 选取两面的交 线作为圆角曲 面的脊线

半径值恒 定的圆角 曲面

要创建圆 角曲面的 曲面

半径值线 性变化的 圆角曲面

半径值S 型变化的 圆角曲面

按曲面整体变形
“按曲面整体变形”是指通过控制一个参考曲面将变形引入片体, 为片体加冠、拉长片体或创建可变偏置。 单击“曲面”工具条中的“按曲面整体变形”按钮,打开“整体 变形”对话框,在该对话框中选择一种变形方式和输出片体的类 型,然后依次指定要进行变形的片体、基本面和控制面即可完成 曲面的变形操作。
要变形 的片体 进行变形后 生成的曲面 基本面

控制面

艺术曲面

“艺术曲面”是使用任意数量的截面和引导线来创建曲面的 方法。 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,然后在绘图区依次选取截面曲线和引 导线,然后单击“确定”按钮完成艺术曲面的创建。

艺术曲面
引导线

截面曲线1

截面曲线2

3.上机实践
设计皮带轮

上机实践--设计皮带轮
本例将利用左下图所示的曲线制作右下图所示的皮带轮,从而练习 使用“扫掠”命令构造曲面的方法,具体操作步骤可参照本书提供 的视频文件“7-3(设计皮带轮).AVI”。

4.上机实践
设计自行车车座

上机实践--设计自行车车座
本例将利用左下图所示的曲线设计右下图所示的自行车车座,来练习 使用“艺术曲面”、“通过曲线网格”等命令构造曲面的方法,具体 操作步骤可参照本书提供的视频文件“7-4(设计自行车车座).AVI”。

5.曲面编辑
移动定义点 移动极点 扩大 更改阶次 更改边 法向反向 片体边界

等参数修剪/分割

移动定义点
“移动定义点”是指通过对构成曲面的定义点进行移动来修 改曲面。 单击“曲面编辑”工具条中的“移动定义点”按钮,在绘图 区选取要编辑的曲面,然后选取要移动的定义点,并设置相 应的偏置距离即可移动曲面的定义点。

详细操作步骤见本书正文。

移动定义点
要移动的 一列极点 要移动的 一列极点

要移动定义 点的曲面

曲面的 定义点

移动极点

“移动极点”是指通过修改曲面的极点来改变曲面。

单击“曲面编辑”工具条中的“移动极点”按钮,在绘图区 选取要移动极点的曲面,然后选取要移动的极点,并设置相 应的偏置距离即可移动曲面的极点。
详细操作步骤见本书正文。

移动极点
①选取要 编辑极点 的曲面 ②选取要 移动的极 点的范围

③选取要 移动的一 行极点

移动极点

④在该对 话框中设 置极点的 偏置距离

移动极 点后的 曲面

扩大
使用“编辑曲面”工具条中的“扩大”工具,可以对未修剪过的 曲面进行扩大或缩小,生成新的曲面。
单击“编辑曲面”工具条中的“扩大”按钮,打开“扩大”对话 框,在绘图区单击选取要进行操作的曲面,在“扩大”对话框的 “类型”选项组中选择一种扩大方式,然后拖动该对话框中的相 应滑块即可对曲面进行缩放。

要进行缩 放的曲面

等参数修剪/分割
“等参数修剪/分割”曲面是指按U向和V向等参数的百分比来修 剪或分割曲面。

等参数修剪
单击“编辑曲面”工具条中的“等参数修剪/分割”按钮,打开 “修剪/分割”对话框,单击此对话框中的“等参数修剪”按钮, 然后选取要进行修剪的曲面,并在打开的“等参数修剪”对话框 中设置相应的参数值即可对曲面进行修剪。

等参数修剪/分割

要修剪 的曲面

构造原曲 面的曲线

修剪后 的曲面

等参数修剪/分割
等参数分割
在“修剪/分割”对话框中单击“等参数分割”按钮,选择要进行分割的 曲面,然后在弹出的“等参数分割”对话框设置分割值,接着单击“确 定”按钮完成曲面的分割,其效果如图所示。
按指定的分割值 生成的分割线

更改阶次
使用“更改阶次”命令可以通过更改曲面的U向和V向阶次来改变 曲面平滑度。 单击“曲面编辑”工具条中的“更改阶次”按钮,在绘图区选取 要更改阶次的曲面,然后在打开的“更改阶次”值设置对话框中 设置“U向阶次”和“V向阶次”值,单击“确定”按钮即可更改 曲面的阶次,如下图所示。
更改阶 次前的 曲面 设置曲 面的阶 次

更改阶 次后的 曲面

更改边
使用“更改边”操作可以修改B曲面的边,使其与一条曲线或一 个体的边相匹配。 单击“编辑曲面”工具条中的“更改边”按钮,然后选取要更改 边的曲面和曲面上要更改的边,并利用弹出的相应对话框依次指 定更改边的方式和匹配方式,最后指定匹配对象即可完成更改边 操作。 详细操作步骤见本书正文。

更改边
曲面上要 更改的边

要匹配 的对象

要更改 边的曲 面

法向反向
使用“法向反向”工具可以反转片体的法向,为片体添加“负法 线”特征。 单击“编辑曲面”工具条中的“法向反向”按钮,在绘图选取要 反转法向的片体,然后单击“确定”按钮,即可将曲面的法向反 向,如下图所示。
操作后的 法向方向

操作前的 法向方向

片体边界

使用“片体边界”操作对曲面现有的边界进行编辑,可以移除片 体上的孔、移除片体上的修剪状态和替换片体的边。 单击“编辑曲面”工具条中的“片体边界”按钮,在绘图区选取 要编辑的曲面,在弹出的“编辑片体边界”方式选择对话框中选 择一种编辑方式,然后根据弹出的对话框进行相应的操作即可更 改片体边界。

片体边界

选取要 编辑边 界的曲 面

选择移 除孔方 式

选取要 移除的 孔

6.上机实践
设计卡扣

上机实践--设计卡扣
本例通过设计右下图所示的卡扣来练习曲面构造和编辑知识的应用, 具体操作步骤可参照本书提供的视频文件“7-6(设计卡扣).AVI”。