曲面建模——自由曲面的创建实用教案

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5.1 曲面(qmin)基础 基本(jbn)术语 首先我们来熟悉一下在曲面构造过程中经常遇到(y do)的一些术语。 自由曲面:由自由曲面形状特征创建的曲面即是“自由曲面”,自由曲面可由“点”“线”和“面”创建或延伸得到。 片体:是一种UG术语,用于和“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”。 第1页/共40页第一页,共40页。曲面:也是一种UG术语,一种泛称,“片体”和“自由曲面”都可以称为曲面,就像“点”和“线”一样,构造曲面的最终目的也是形成(xngchng)实体。 U方向(fngxing)和V方向(fngxing):U方向(fngxing)指曲面的行所在的方向(fngxing);V方向(fngxing)指曲面列所在的方向(fngxing)。 阶次:指描述曲面(qmin)参数方程的次方数。 曲面构造技巧 在曲面的构造过程中有很多方法和技巧,熟悉这些有利于设计工作的顺利进行。 第2页/共40页第二页,共40页。1.对于一般的简单曲面,可以一次完成曲面的建立。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,然后再使用曲面的相应操作(cozu)进行处理以得到完整的造型。 2.构造曲面的曲线应尽可能的简单,以便后续(hux)的工作。 3.构造曲面的曲线(qxin)应尽可能的光顺连续。 4.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,或者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。 第3页/共40页第三页,共40页。曲面(qmin)命令 曲面命令在建模中应用非常广泛。曲面命令主要包括“曲面”、“编辑曲面”和“自由曲面形状”工具条,其中“曲面”工具条主要用于曲面的构造(guzo),“编辑曲面”工具条用于曲面的编辑,而“自由曲面形状”工具条主要用于曲面的变形和美化处理等。 第4页/共40页第四页,共40页。5.1 4 曲面(qmin)建模的一般过程 一般来说,创建曲面都是从曲线开始的。可以通过点创建曲线来创建曲面,也可以通过抽取或使用视图区已有的特征边缘线创建曲面。其一般的创建过程如下所示。(1)首先创建曲线。可以用测量得到的云点创建曲线,也可以从光栅图像中勾勒出用户所需曲线。(2)根据创建的曲线,利用过曲线、直纹、过曲线网格、扫掠(so l)等选项,创建产品的主要或者大面积的曲面。(3)利用桥接面、二次截面、软倒圆、N-边曲面选项,对前面创建的曲面进行过渡接连、编辑或者光顺处理。最终得到完整的产品模型。第5页/共40页第五页,共40页。5.2 点构造(guzo)曲面 “通过(tnggu)点”构造曲面 1单击“曲线(qxin)”工具条中的“点”按钮,打开“点”对话框添加曲面的控制点: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)、(10.0,30.0,5.0)、(15.0,30,2.5)2第6页/共40页第六页,共40页。2单击“曲面”工具条中的“通过(tnggu)点”按钮,打开“通过(tnggu)点”对话框,在该对话框中将“行阶次”和“列阶次”改为“3”,然后单击“确定”按钮 在打开(d ki)的“过点”对话框中单击“全部成链”按钮 3第7页/共40页第七页,共40页。在弹出“指定点”对话框后分别单击步骤1中设定(sh dn)的每个链的第一个和最后一个点 45选取曲面的控制点后弹出第二个“过点”对话框,单击“所有指定(zhdng)的点”按钮,完成曲面的生成 第8页/共40页第八页,共40页。“从极点(jdin)”构造曲面 使用“从极点”方式创建曲面与“通过点”相似,不同之处在于使用“从极点”方式选取的点将成为(chngwi)曲面的控制极点,而且选取点(或创建点)的过程有些不同,其主要操作将在“点”对话框中完成,不能通过“链”或“框”的形式进行选取。 在“曲线”工具条中单击“从极点”按钮,会弹出“从极点”对话框,此对话框与“通过点”对话框相同(xin tn),这里不再讲述,设置好后单击“确定”按钮,将弹出点对话框。 第9页/共40页第九页,共40页。通过“点”对话框,可以在操作区中绘制点,也可以选取已有的点,注意选取一列后,需要在“点”对话框中单击“确定(qudng)”按钮,然后在弹出的“指定点”对话框中单击“是”按钮,这样指定了所有列后,将弹出“从极点”对话框,然后单击“所有指定的行”按钮即可。 指定列上的点,在“点”对话框中单击“确定”按钮,一列列的指定 由极点构成的曲面第10页/共40页第十页,共40页。“从点云”构造(guzo)曲面 “从点云”构建曲面的方式主要(zhyo)是处理三坐标测量仪等设备扫描所得到的点数据。使用“从点云”方式创建曲面与上面所介绍的“通过点”和“从极点”不同,它的曲面控制点不是以链方式存在的,而是无规律排列的,下面看一下操作。 与“通过点”和“从极点”方式(fngsh)创建曲面类似,“从点云”方式(fngsh)同样需先创建点,其所需点数跟“U向阶次”和“V向阶次”数有关,如“从点云”对话框中的“U向阶次”和“V向阶次”都是“3”,那么就需要“16”个控制点,即控制点数(U向阶次1)(V向阶次1)。 第11页/共40页第十一页,共40页。在“曲面”工具条中单击“从点云”按钮打开 “从点云”对话框,选好控制点后(注意(zh y)调整当前视图,令当前界面中需要显示大部分控制点),单击“确定”按钮即可生成曲面 。 用框的形式选中所有点第12页/共40页第十二页,共40页。5.3 通过(tnggu)曲线构造曲面 直纹”构造(guzo)曲面 1打开本书光盘提供(tgng)的素材文件5-3-1-zwqx-sc.prt 2单击“曲面”工具条中的“直纹”按钮,打开“直纹面”对话框 第13页/共40页第十三页,共40页。3选择一条曲线(在此曲线的左边单击),曲线被选取后会显示曲线方向(fngxing)标志单击“直纹面”对话框中的“截面线串2”按钮,再选择另一条(y tio)曲线(同样在曲线的左边单击,这样选择可确保选择的曲线方向一致),在“调整”下拉列表中选择“圆弧长”项,取消“保留形状”复选框的勾选,单击“直纹面”对话框的“确定”按钮完成直纹面的创建 4第14页/共40页第十四页,共40页。两条曲线被选择后所显示的曲线方向是否相同(曲线在选取后的箭头指向),将影响所生成的曲面形状。同时通过“直纹”我们(w men)还可以利用一条曲线以及曲线外的一点来生成曲面,在选择时要注意先选择点然后再选择曲线 第15页/共40页第十五页,共40页。1打开本书光盘提供的素材(sci)文件5-3-2-qxz-sc.prt 2单击“曲面”工具条中的“通过(tnggu)曲面组”按钮,打开“通过(tnggu)曲线组”对话框 通过曲线组”构造(guzo)曲面 第16页/共40页第十六页,共40页。3选择底面的直线,然后单击“通过曲线(qxin)组”对话框中的“添加新设置”按钮,再在工作区中选择中间的一条圆弧曲线(qxin),其曲线(qxin)方向要和底面直线的曲线(qxin)方向一致 4单击“通过曲线组”对话框中的“添加新设置”按钮,然后单击第三条曲线,同时要保持曲线方向一致,单击“确定(qudng)”按钮生成曲面 第17页/共40页第十七页,共40页。1打开本书光盘提供(tgng)的素材文件5-3-3-slqx-sc.prt,单击“曲面”工具条中的“扫掠”按钮,打开“扫掠”对话框 2在绘图区单击大的圆弧曲线,再在“截面”标签栏中单击“添加新设置(shzh)”按钮,单击较小的圆弧曲线,在“引导线”标签栏中单击“选择曲线”按钮,单击绘图区的引导线最后单击“确定”按钮完成扫掠 扫掠(so l)”构造曲面 第18页/共40页第十八页,共40页。通过(tnggu)曲线网格 该方法是指用主曲线和交叉曲线创建曲面的一种方法。其中主曲线是一组同方向的截面线串,而交叉曲线是另一组大致垂直于主曲线的截面线。通常把第一组曲线线串称为主曲线,把第二组曲线线串称为交叉曲线。由于没有对齐选项,在生成曲面,主曲线上的尖角不会生成锐边。“通过曲线网格”曲面建模有以下几个特点。 生成曲面或体与主曲线和交叉曲线相关联。 生成曲面为双多次三项式,即曲面在行与列两个方向均为3次。 主曲线环状封闭,可重复(chngf)选择第一条交叉线作为最后一条交叉线,可形成封闭实体。 选择主曲线时,点可以作为第一条截面线和最后一条截面线的可选对象。“通过(tnggu)曲线网格”对话框生成曲面第19页/共40页第十九页,共40页。截面(jimin) 创建截面可以理解(lji)为在截面曲线上创建曲面。主要是利用与截面曲线相关的条件来控制一组连续截面曲线的形状,从而生成一个连续的曲面。其特点是垂直于脊线的每个横截面内均为精确的二次(三次或五次)曲线。在飞机机身和汽车覆盖件建模中应用广泛。 执行“插入”|“网格曲面”|“截面”命令(或者单击“曲面”工具栏中的“剖切曲面”按钮),打开“剖切曲面”对话框。 在UG NX6中系统提供了20种截面曲面类型,其中“Rho”是投射判别式,是控制截面线“丰满度”的一个比例值。“顶点线串”完全定义截型体所需数据。其它线串控制曲面的起始和终止边缘以及曲面形状。 下面介绍其中常用的几种截面曲面类型,其余类型可参考其学习。“剖切曲面(qmin)”对话框生成曲面生成曲面生成曲面第20页/共40页第二十页,共40页。边曲面(qmin) N边曲面用于创建(chungjin)一组由端点相连曲线封闭的曲面,并指定其与外部面的连续性。 创建(chungjin)N边曲面,执行“插入”|“网格曲面”|“N边曲面”命令(或者单击“曲面”工具栏中的“N边曲面”按钮),打开“N边曲面”对话框。“N边曲面(qmin)”对话框第21页/共40页第二十一页,共40页。5.4 上机实践(shjin)创建皮带轮 1打开本书光盘的实例文件5-4-pdl-sc.prt,然后(rnhu)单击“曲面”工具条中的“扫掠”按钮,打开“扫掠”对话框 2连续单击选择“皮带轮”的“横截面”曲线,然后(rnhu)单击“引导线”标签栏中的“选择曲线”按钮,在操作区中单击已经绘制好的“圆” 第22页/共40页第二十二页,共40页。3在“扫掠(so l)”对话框的“截面选项”标签栏的“对齐方法”选项卡中将“调整”下拉列表改为“参数” 4在“设置”标签栏中勾选“保留形状(xngzhun)”复选框,最后在“扫掠”对话框中单击“确定”按钮即可完成“皮带轮”的创建 第23页/共40页第二十三页,共40页。5.5 自由(zyu)曲面形状 艺术(ysh)曲面 打开本书光盘提供(tgng)的素材文件5-5-1-ysqm-sc.prt,然后单击“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 1单击选择绘图区中较小的圆弧曲线,然后在“Section(Primary)Curves”标签栏中单击“添加新设置”按钮,单击选择另一较小的圆弧曲线2单击打开的“艺术曲面”对话框“Guide(Cross)Curves”标签栏中的“选择曲线”按钮,选择另一条曲线,单击“确定”按钮完成艺术曲面的创建 3第24页/共40页第二十四页,共40页。四点曲面(qmin) 单击“自由曲面形状(xngzhun)”工具条中的“四点曲面”按钮,打开“四点曲面”对话框,直接在绘图区中单击4次(实际上就是创建了4个点),再单击“四点曲面”工具条中的“应用”按钮,即可完成曲面的创建 使用上边方法创建的四点曲面,处在默认(mrn)的平面(即在X-Y平面)内。而利用外在的点(或曲线)绘制四点曲面则不局限于该平面内 第25页/共40页第二十五页,共40页。整体(zhngt)突变 单击“自由(zyu)形状曲面”工具条中的“整体突变”按钮,弹出“点”对话框,在绘图区单击确定两点,即可生成曲面 1在 “整体突变形状控制”对话框中,选中“选择控制”选项组中的“水平”单选钮,并拖动下边的滑块改变(gibin)曲面的形状(“选择控制”选项组中选择的按钮不同,调整的效果也不同),最后单击“确定”按钮,完成“曲面”的创建 2第26页/共40页第二十六页,共40页。片体变形(bin xng) 打开(d ki)本书光盘提供的素材文件5-5-4-ptbxqm-sc.prt,单击“自由形状曲面”工具条中的“片体变形”按钮,打开(d ki)“使曲面变形”对话框 1单击选择要变形的曲面,弹出“使曲面变形”调节对话框,同“整体突变”类似,通过在该对话框中对不同的选项进行调节来改变(gibin)曲面的形状 2第27页/共40页第二十七页,共40页。成形(chn xn) 打开上节生成的文件,单击“自由形状曲面(qmin)”工具条中的“X成形”按钮,打开“X成形”对话框 1“X成形”对话框包括:平移、旋转、比例、垂直于面/曲线平移、沿控制多边形平移、极点行平面化6种曲面变换方式(fngsh),同时可以通过“高级”选项卡中的按钮对曲面进行编辑 第28页/共40页第二十八页,共40页。单击要进行X成形的曲面,首先对该曲面上的点进行ZC方向平移,选择曲面较窄处一列点,然后单击“X成形”对话框的“平移方向”选项组中的Z向按钮,单击“步进”选项组中的“减少”按钮或“增加(zngji)”按钮对所选点的位置进行调节 2单击“X成形”对话框的“移动(ydng)类型”选项组中的旋转按钮,然后单击“X成形”对话框的“平移方向”选项组中的Y向按钮,选择曲面中另一端整列上的点绕Y轴作旋转 3第29页/共40页第二十九页,共40页。下面调整曲面的平滑度,单击“高级”选项组中的更改(gnggi)阶次按钮,然后在“X成形”对话框下方的“U阶数”、“V阶数”、“U向补片数”、“V向补片数”可调编辑框中按图中所示进行更改(gnggi),然后单击“确定”按钮完成曲面的X成形 4第30页/共40页第三十页,共40页。剪断(jin dun)曲面 打开(d ki)本书光盘提供的素材文件5-5-6-jdqm-sc.prt 1单击“自由形状曲面”工具条中的“剪断曲面”按钮,打开(d ki)“剪断曲面”对话框,勾选“分隔”复选框 2第31页/共40页第三十一页,共40页。单击选中进行剪断(jin dun)的曲面,再单击曲面中的分割线3在“剪断曲面”对话框中单击“选择(xunz)步骤”选项组中的预览按钮,然后单击“确定”按钮,并在弹出的“替换面”对话框中单击“是”按钮 4第32页/共40页第三十二页,共40页。单击“自由形状曲面”工具条中的“剪断曲面”按钮,打开“剪断曲面”对话框,取消对话框中“分隔”复选框的勾选,单击要剪断的曲面部分,单击曲面的分割线,然后(rnhu)单击“选择步骤”选项组中的预览按钮,然后(rnhu)单击“确定”按钮完成曲面的剪断 5如果单击“选择(xunz)步骤”选项组中的预览按钮后,绘图区显示的剪断曲面不是自己希望的那样,那么可以单击“剪断曲面”对话框中的“切换区域”按钮,将剪断面切换到另一端 第33页/共40页第三十三页,共40页。在曲面(qmin)上绘制曲线 打开本书光盘提供(tgng)的素材文件5-5-7-hzqm-sc.prt 1单击“自由(zyu)形状曲面”工具条中的“曲面上的曲线”按钮,打开“曲面上的曲线”对话框 ,勾选“封闭的”复选框,再单击“Specify Points”按钮 2在曲面上连续单击来确定曲线的多个控制点,同时可以将鼠标移至控制点上对该点进行拖动,曲线设置完成后单击“确定”按钮完成曲线的绘制 3第34页/共40页第三十四页,共40页。5.6 上机实践(shjin)车座曲面设计 打开本书光盘提供的素材(sci)文件5-6-czqm-sc.prt 1第35页/共40页第三十五页,共40页。在“自由(zyu)曲面形状”对话框中单击“艺术曲面”按钮,打开“艺术曲面”对话框2单击选择车座底面轮廓后端部分,然后单击“Section(Primary)Curves”标签栏中的“添加(tin ji)新设置”按钮,再单击选择车座表面的后边中间曲线3单击“Guide(Cross)Curves”标签栏中的“选择曲线”标签,单击选择车座表面中间部分曲线,最后在“艺术(ysh)曲面”对话框中单击“确定”按钮完成车座后部曲面的生成 4第36页/共40页第三十六页,共40页。打开“艺术曲面”对话框,单击选择车座底面轮廓(lnku)的前端部分,然后单击“Section(Primary)Curves”标签栏中的“添加新设置”按钮,再单击选择车座表面的前边中间曲线5单击“Guide(Cross)Curves”标签栏中的“选择曲线”标签,单击选择车座表面(biomin)中间横着的曲线,最后在“艺术曲面”对话框中单击“确定”按钮完成车座前部曲面的生成 6第37页/共40页第三十七页,共40页。在“曲面”工具条中单击“通过(tnggu)曲线网格”按钮,打开 “通过(tnggu)曲线网格”对话框7在“交叉曲线(qxin)”标签栏中单击“选择曲线(qxin)”标签,再单击车座表面两边中一边的曲线(qxin),在“交叉曲线(qxin)”标签栏中单击“添加新设置”按钮,单击车座表面另一边的曲线(qxin),单击“确定”按钮完成车座曲面的制作 8单击车座底面轮廓曲线的中间横着的曲线,再在“主曲线”标签栏中单击“添加新设置”按钮,再单击选择车座表面的中间曲线,然后(rnhu)再次单击“添加新设置”按钮,单击选择车座底面的另一横着的曲线9第38页/共40页第三十八页,共40页。本章(bn zhn)小结 本章首先介绍了曲面建模的相关术语,曲面构造的技巧和一般过程。然后主要介绍了常用的几种曲面建模方法,包括通过点构造曲面、通过曲线构造曲面和自由曲面形状。读者可以参照本书提供的实例和相关知识点讲解,通过上机练习,逐步掌握(zhngw)各种曲面的创建方法。第39页/共40页第三十九页,共40页。感谢您的观看(gunkn)。第40页/共40页第四十页,共40页。
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