UG4.0教程第九章 自由曲面建模

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第九章 自由曲面建模基础
在产品设计过程中,有很多零件的外形需要漂亮的外观,除安装配合部分之外,对于尺 寸要求不是很高,一般需要保证表面光顺连接。此类零件的设计单靠实体造型是难于实现的, 需要利用自由曲面特征造型(Free Form Feature)来完成。对复杂零件也可以采用实体和自由 曲面混合建模,用实体造型方法创建零件的基本形状,实体造型难以实现的形状用自由曲面 建模,然后与实体特征进行各种操作和运算,达到零件和产品的设计要求。
本章将介绍 NX 的自由曲面建模的基本功能。主要包括曲线构造、主曲面的构造、过 渡曲面的构造以及曲面的操作与编辑的一般方法。
9.1 自由曲面基础知识
帽儿山门票多少钱一张9.1.1 自由曲面概述
自由形状特征(Free Form Feature)是 NX/CAD 模块的重要组成部分,也是体现 CAD/ CAM 软件建模能力的重要标志。一般来说,只使用成型特征建模方法就能够完成设汁的产品 是有限的,绝大多数实际产品的设计都离不开自由形状特征。
现代产品的设计主要包括设计与仿形两大类。无论采用哪种方法.一般的设计过程是, 根据产品的造型
效果(或三维真实模型),进行曲面点数据采样、曲线拟合、曲面构造,生成 计算机三维实体模型,最后进行编辑和修改等。
NX 自由形状特征的构造方法繁多,功能强大,使用方便,全面地掌握和正确、合理地 使用该模块是用好 NX 的关键之一。体基于面,面依靠线,因此,用好曲面的基础是曲线的 构造。在构造曲线时应该尽可能仔细精确,避免缺陷,如曲线重叠、交叉、断点等,否则会 造成后续建模的一系列问题。
9.1.2 自由曲面建模的基本概念和术语
1. 体的类型
自由曲面的构造结果有别于成型特征的建模,其结果可能是片体,也有可能是实体。体 的类型取决于建模参数预设置和建模条件。
如果建模首选项中的体类型设置为“片体”时,则一般建模结果为“片体” ;如果此选 项设置为默认的“实体” ,当满足以下条件时,建模结果为实体:
(1) 体在两个方向上封闭。
(2) 体在一个方向上封闭,另一方向的两个瑞面为平面。
2. UV 网格­等参数曲线
哈尔滨中央大街美食推荐一个曲面在数学上是用 U 和 V 两个方向上的参数定义的,行方向由 U 参数定义,列方
向由 V 参数定义,如图 9.1 所示。等 U 、V 向的栅格线称为“等参数曲线” ,用于在“静态线 框”模式下显示曲面形成过程,对曲面特征没有影响。系统默认显示为不显示“栅格线” ,可 以通过编辑对象显示功能设置 U 、V
网格线数量。
图 9.1 曲面的 UV 网格显示 图 9.2 曲线或曲面的连续性
3. 曲线或曲面连接的连续性
连续性描述分段边界处的曲线或曲面的连接行为。NX 中常见的三种连续表达类型是实 G0、G1 和 G2。Gn 用于表示两个几何对象间的实际连续程度,如图 9.2 所述。
(1) G0 意味着两个对象相连或两个对象的位置是连续的,它们没有缝隙,即完全重合。
(2) G1 意味着两个对象光顺连接, “1”表示一阶微分连续,或者称为相切连续。
(3) G2 表示两个对象光顺连接, “2”表示为二阶微分连续,或者称为两个对象的曲率
是连续的;
同样,G3 表示两个对象光顺连接, “3”为三阶微分连续,依此类推。在我们一般的产 品设计中 G1 连续就能满足大部分产品开发需要。但是产品有时不仅仅满足于功能上需求, 而且对产品的外观设计也有同等重要的需求,对于外观质量要求高的产品需要曲面做到 G2 或 G2 以上的连续性。同时,为了在产品概念设计中得到美妙、逼真的渲染效果,对曲面的 连续性也有较高要求。
4. 曲线或曲面的阶次(Degree )
阶次是一个数学概念,用于定义曲线或曲面的多项式方程的最高次数,对于曲面而言包 含 U 、V 两个方向的阶次。NX 的曲线或曲面最高可以定义为 24 阶,但阶次越高越复杂,系 统计算时间越长,一般建议作 3 阶曲线和曲面。如果需要作到曲率连续,可能需要 5 阶。
9.1.3 自由曲面建模的一般流程
自由曲面建模的一般过程如图 9.3 所示。
1. 构造和分析曲线
根据产品外形的要求,首先建立用于构造曲面的边界曲线,或者根据实样测量的数据点 来生成曲线。 构造曲线可以使用 NX 的草图和一般曲线功能, 对于平面曲线一般建议使用 NX 的草图来完成,空间的或自由曲线通过一般曲线功能来完成。对于更容易表达产品外形的样 条曲线需要进行分析,如曲线的曲率梳、阶次、分段等。
图 9.3 自由曲面建模的一般流程
2. 构造主片体
利用 NX 的曲线构造曲面的方法生成主要或大面积的片体,这些方法中最主要的功能有 以下几种类型:直纹曲面、过曲线组曲面、过曲线网格和扫掠等。
3. 构造曲面过渡连接
使用 NX 提供的各种曲面过渡方法构造过渡曲面连接和光顺处理,如 NX 的各种倒圆功 能(边倒圆、面倒圆等)、桥接曲面、二次截面(Section )和 N 边曲面等。曲面的过渡连接 的最主要的要求是表面光顺,外形美观,依次主观成分较多。
4. 分析/编辑自由曲面特征
利用表面分析工具检查曲面的变形、波动和缺陷等,系统利用各种彩直观的显示分析 结果,也可以使用表面反射功能分析环境在曲面上的反射结果。表面分析还可以获得诸如高 斯半径、斜率等一系列数据分析结果。
这些工具被放在菜单【分析】→【形状】→【面】之中,包括半径分析、反射分析、斜 率分析和距离分析,其中最为常用的是反射分析和半径分析。如果对分析的结果不满意,可 以对自由曲面进行编辑,直到获得最佳结果为止。
5. 曲面的操作和转化为实体模型
对于自由曲面可以进行偏置、修剪、延伸和缝合等操作。而一般建模要求最后的结果为 实体,这可以通过以下几种方式实现:
(1) 使用片体修剪实体以获得实体上的曲面形状。
(2) 利用补片体功能在实体上进行修补操作。
(3) 对于闭合的片体进行缝合操作以获得实体。
(4) 对片体进行增厚以获得实体。
9.2 曲线(Curve )
曲线功能一般用于构造三维空间少量的空间曲线,复杂的平面曲线建议使用草图。曲线 中的操作命令一般会产生特征曲线,如曲线投影、偏置曲线、修剪曲线、相交曲线和桥接曲 线等,这些功能对于构造复杂的形体具有至关重要的作用。 构造曲线
构造主片体
构造主过渡片体 分析/编辑自由曲面特征 缝合/增厚/补片 体/修剪体等
修剪/延伸/偏置/
缝合等 片体模型 实体模型
9.2.1 相关基本曲线
相关曲线主要包括创建具有相关参数性质的点、直线和圆弧。相关曲线一般用于创建具 有相关性的 3D 线框,它们属于特征曲线,每一种相关曲线会创建一个独立的带有时间戳的 特征节点。相关曲线的相互作用性质和用法与草图曲线非常类似。
1. 关联点(Associative Point)
关联点工具用于建立几何体上相关联的点,这些点会随关联几何体的变化而变化。在图 9.4 的实例中,给出了关联点和一般点的对比结果。在图(a)中通过指定长方体边缘上的控制 点方式创建了两种类型的点,其中箭头所指的点为关联点,当长方体的尺寸发生改变时,关 联点会发生相应的改变来与长方体关联,而一般点则维持原来位置不变,如图(b)所示。
(a) 创建关联点和一般点 (b) 几何体方式改变之后
图 9.4 关联点
攀枝花旅游攻略自驾游2. 直线(Line)
直线命令用于创建关联曲线,是特征曲线的一种。直线的类型取决于组合的约束类型, 通过组合不同类型的约束,可以创建多种类型的直线。
创建关联直线的一般步骤如下所述。
(1) 指定直线的起点约束:点或者相切约束。
1) 点:利用“捕捉点”工具指定起点。
2) 相切约束:选择一个圆弧从而获得切点。
3) 自动判断约束:来根据选择对象来自动判断点或者相切约束。
汽车票网上订票app(2) 指定直线的终点约束:直线的终点约束除点和相切约束之外还包含了更多的类型。
1) 角度约束:选择一条已经存在的直线来获得平行、垂直或角度约束。
2) 沿工作坐标系的轴:作平行于 XC、YC 或 ZC 的直线。
3) 法线约束:直线沿选中对象的法线方向。
(3) 指定直线所在的平面:一般不需要指定平面,系统根据起点和终点约束自动判断平
面,如果需要指定其它平面,可以使用以下一些选项。
1) 自动平面:系统默认的方式。
2) 锁定平面:锁定平面,当约束方式改变时平面不变。
3) 选择现有的平面:选择已经存在的平面。
4) WCS 的主平面:在 WCS 的主平面上创建直线。
5) 创建基准平面:系统启动基准平面工具构造直线所在的平面。
(4) 直线编辑模式:当指定直线所需要的所有约束或,系统进入直线编辑模式,您可以
进行如下编辑操作。
1) 调整起点和终点的限制:此功能用于控制直线的长度,包括输入值、直到选定
对象和在点上三种方式。
2) 修改直线的约束。携程火车票查询预订
3) 在几个备选解之间切换:如果直线的约束可以有多个解,可以使用此选项在
这些另解中切换。
(5) 单击 MB2 完成直线的绘制。
以上除步骤(1)(2)为必须的步骤之外,其它均为可选步骤。当关闭直线对话框的“关联”选项时, 会得到非相关的直线,在 NX 的许多特征曲线对话框中都有此选项。
3. 圆弧/圆(Arc/Circle)
圆弧/圆包括两种创建类型:三点方式 和圆心方式 。以下分别介绍两种圆弧的创建方 法。
:三点方式是指通过指定圆弧必须经过的三个点或者两个点和一个半径的方式创建圆 弧,其一般步骤如下。
(1) 指定起点约束:包括点、相切和自动判断三种约束类型。
(2) 指定圆弧的终点约束:除半径方式之外,其它约束方式与起点约束相同。
(3) 指定圆弧的中间点约束:与圆弧的终点约束方式相同。
(4) 圆弧编辑模式:当指定圆弧所需要的所有约束后,系统进入直线编辑模式,您可以
进行如下编辑操作。
1) 调整起点和终点的限制:此功能用于控制圆弧圆心角的大小,包括输入数值、
直到选定对象和在点上三种方式。
2) 修改圆弧的约束。
3) 在几个备选解之间切换。
4) 作当前预览圆弧的互补圆弧。
5) 在整圆和圆弧之间进行切换。
(5) 单击 MB2,完成圆弧的创建。清远全部免费旅游景点
:基于中心的圆弧是通过指定圆心点以及圆弧上一点的约束来创建圆弧,其一般创建 步骤如下。
(1) 圆心:通过“捕捉点”工具指定圆心点。
(2) 指定圆弧上的一个约束:包括点、相切、半径以及自动判断的定义方式。
(3) 当指定所有的约束之后,系统进入圆弧的编辑模式,根据需要对圆弧进行调整。
(4) 单击 MB2,完成圆弧的创建。
9.2.2 样条曲线(Spline)
样条线是构造曲面的一种重要曲线,可以是二维的,也可以是三维。样条曲线是以多项

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