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四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程学习情景4自由曲面功能任务——★分析零件图样的形状结构及尺寸要求★确定零件图样的绘制步骤及方法★用自由曲面功能绘制零件的三维曲面造型★检查零件的三维曲面造型★讨论零件的三维曲面造型的其他绘制方法及优化图样四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图4—1可乐瓶底零件图四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程资讯——1.概述自由曲面是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。只使用特征建模方法就能够完成设计的产品是有限的，绝大多数实际产品的设计都离不开自由曲面。自由曲面既能生成曲面，也能生成实体。用好自由形状特征的基础是曲线的构造，通过采用点、线、片体或者实体的边界和表面来定义自由曲面。通过自由曲面操作，可以构造标准特征建模方法所无法创建的复杂形状；修剪一个实体从而获得一个特殊的形状；将封闭片体缝合成一个实体；对一个线框模型进行蒙皮。本章所讲述的所有功能对应的工具框如图4—2所示，或者通过选择菜单栏【插入】/【自由形式特征选项】/【编辑】/【自由形式特征】和【编辑】/【特征参数】选项可以找到。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图4—2自由曲面工具条1.1自由曲面的构造方法根据产品的外形要求，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生成曲线，使用UG提供的各种曲面构造方法构造曲面。一般来讲，对于简单的曲面，可以一次完成建模。而实际产品的形状往往比较复杂，一般都难于一次完成，对于复杂的曲面，首先应该采用曲线构造方法生成主要或大面积的片体，然后进行曲面的过渡连接，光顺处理，曲面的编辑等方法完成整体造型。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程1.2自由曲面的术语和参数说明(1)术语【片体】：是UG术语，特指一个或者多个表面组成，厚度为0的几何物体。【自由曲面】：是UG术语，是用UG的自由形式特征功能所创建的特征。【曲面】：曲面是一种泛指，片体和自由曲面都可以成为曲面。(2)参数说明U方向和V方向通过多行方向大致相同的点或者方向为片体的行、规定为U方向，于U方向垂直的方向成为片体的列，规定为V方向。2点构造曲面2.1通过点构造曲面单击图标，或者选择下拉菜单【插入】/【自由形式特征】/【通过点】选项，系统弹出如图4—3所示对话框。点击确定按钮，系统将弹出如图4—4所示对话框。共提供了4种选点方式：在完成设置定义点的选项以后，则拾取点生成曲面。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图4—3【通过点】对话框图4—4【过点】对话框2.2通过极点构造曲面单击图标，或者选择下拉菜单【插入】/【自由形式特征】/【由极点】选项，系统弹出如图4—5所示对话框，其操作过程和对话框内容与【通过点】构造面相同，只是在选取点的时候，只能用点构造器来逐行取点。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图4—5【通过极点】对话框3.曲线构造曲面3.1创建直纹曲面在【自由形式特征】工具图标栏中单击，或者选择菜单命令【插入】/【自由形式特征】/【直纹面】，系统会弹出对象选取对话框，让用户指定截面现串，在确定了截面线串后，系统会弹出如图所示的【直纹】对话框，让用户设置相应的直纹曲面参数,如图4—6所示。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图4—6【直纹】对话框3.2通过曲线创建曲面单击图标，或者选择下拉菜单【插入】/【自由形式特征】/【通过曲线】选项，系统弹出如图4—7所示对话框，提示用户选择截面并设置矢量方向。设置完成后点击确定按钮，系统弹出如图4—8所示对话框，设置参数。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图4—7【通过曲线】对话框图4—8【通过曲线】对话框四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程3.3通过曲线网格创建曲面单击图标，或者选择下拉菜单【插入】/【自由形式特征】/【通过曲线网格】选项，系统弹出【通过曲线网】格对话框，让用户指定主线串和横向线串，在确定了所需线串后，系统会弹出如图4—9所示的【通过曲线网格】对话框，让用户设置相应的曲面创建参数。图4—9通过曲线网格对话框四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程3.4通过扫掠方式创建曲面单击图标，或者选择下拉菜单【插入】/【自由形式特征】/【扫掠】选项，系统弹出【扫掠】对话框，让用户指定引导线串，引导线串只能1～3条，选择不同的引导线串数量，在构造时的特征选项是不一样的。定义1条引导线时，由于限制条件较少，因此会有较多的选项设置对话框让用户来定义所要创建的曲面。而定义2条引导线串时，由于方位已由第2条引导线控制，所以其设置选项中并不会出现定义方向变化的选项。而定义3条引导线时，这3条引导线可以相互定义曲面的方位及比例变化，故当定义3条线时，系统并不会显示方位变化及比例变化的设置选项。在确定了引导线串后，系统会弹出对话框，让用户选取截面线串，截面线串最多可以达150条，设置相应的曲面创建参数即可生成曲面。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程决策——★绘制可乐瓶底所需的三维曲线线框★运用三维曲面造型做出雏形★倒角并光顺曲面四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程计划——★新建绘制可乐瓶底的文件★根据可乐瓶底的形状、尺寸绘制各个实体单元的二维线框★运用实体造型和曲面造型手段绘制可乐瓶底实体单元★检查可乐瓶底各个实体单元的形状结构、尺寸的正确性★运用布尔操作将各个实体单元合并为一个实体★按照要求作瓶底倒角，光顺曲面★检查可乐瓶底零件造型的正确性四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程实施——1）在XZ平面创建可乐瓶底所需曲线。其中圆弧1为起点在（58，0），终点在（42，50.5），半径为120的圆弧；圆弧2为一经过下列点的样条线（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）；在圆弧1与圆弧2之间作R12的圆角；圆弧3为起点在（58，10），终点在（16.6，43），半径为80的圆弧。绘制连续线段，线段上点坐标为（16.6，-22.91），（16.6，-9.43），（16.6，9.43），（16.6，22.91），（16.6，-22.91）。如图4—29所示。图4—29构建曲面所需操作对象四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程2）在【成型特征】工具栏里点击，进入构建旋转体命令。系统弹出【旋转体】对话框，如图4—30所示。在刚才建立的曲线中拾取如图所示的几条曲线如图4—31所示，点击确定按钮。弹出【回转体】对话框，如图4—32所示。点击【轴和角】按钮，系统弹出【矢量构成】对话框，刷新图面后，直接选取旋转轴，如图4—33所示。系统又弹出【回转体】对话框，定义参数，按图上要求设定参数，如图4—34所示，点击确定按钮，生成回转体如图4—35所示。图4—30【旋转体】对话框图4—31构建旋转体的操作对象四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图4—32【回转体】对话框图4—33选取旋转轴图4—34【回转体】对话框图4—35生成旋转体四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程3）选取菜单中【插入】/【自由形式特征】/【扫掠】，系统弹出【扫掠】对话框，如图4—36所示。首先选取引导线，如图中曲线1，点击确定按钮如图4—37所示。系统要求选择第2条引导线，直接点击确定按钮。系统要求选择截面线串1，在图中拾取线串，如图4—38中曲线2，点击确定按钮。系统弹出【扫掠】对话框，设置参数，如图4—39所示，【对齐方式】选参数，【截面位置】选沿导线任何位置，公差设为“0”。点击确定按钮。弹出【扫掠】对话框，如图4—40所示。选取【固定的】。弹出【扫掠】对话框，如图4—41所示。选取【恒定的】选项。弹出【扫掠】对话框，设定比例为1，如图4—42所示。点击确定按钮。弹出【布尔操作】对话框，选取【创建】按钮，如图4—43所示。生成一个凹槽，如图4—44所示。图4—36【回转体】对话框图4—37拾取引导线串四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图4—38拾取截面线串图4—39【扫掠】对话框图4—40【扫掠】对话框图4—41【扫掠】对话框四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图4—42【扫掠】对话框图4—43【布尔操作】对话框图4—44【扫掠】操作结果四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程4）选取菜单中【编辑】/【变换】，选取步骤4中所建立的对象。点击【变换】对话框中的确定按钮。系统弹出【变换】对话框，如图4—45所示，点击【绕一点旋转】按钮。弹出【变换】对话框，要求选取旋转轴，在图中拾取曲线3为旋转直线，如图4—46所示。弹出【变换】对话框，输入角度“72”，如图4—47所示，点击确定按钮。系统弹出【变换】对话框，如图4—48所示，点击四次【复制】按钮，再单击【取消】。得到如图4—49所示结果。图4—45【变换】对话框图4—46选取旋转轴四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图4—47【变换】对话框图4—48【变换】对话框图4—49变换操作结果四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程5）选取菜单中【插入】/【特征操作】/【减】，系统弹出【减】对话框，如图4—50所示。选取步骤3所得的实体作为目标体，选取步骤5所得实体为工具体，点击确定按钮，所得结果如图4—51所示。图4—50【减】对话框图4—51减操作结果6）点击【特征操作】工具栏里的按钮，系统弹出【边缘圆角】对话框。把【默认半径】设为“5.5”，如图4—52所示。选取边界如图4—53所示，得到如图4—54所示结果。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图4—52【边缘圆角】对话框图4—53选取边界图4—54【边缘圆角】操作结果四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程7）在可乐瓶底部加一个150×150×15的长方体。如图4—55所示。图4—55操作结果四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程检查——★任务的完成情况★复查★交叉互检评估——★分析整个工作过程，对出现的问题进行修改并优化★写出评估报告★存档四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程扩充资讯——1.其他构造曲面截面体功能产生曲面的方式为定义曲面的开始方向与控制曲面方向，再根据所选取的创建形式，定义其大小与条件产生所需的曲面。另外，系统还会从控制曲线直接获取二次端点的切向矢量，并且会使用连续的二维二次外形参数调整曲面的整个外形。选择菜单命令【插入】/【自由形式特征】/【截面体】或单击按钮，系统将弹出如图4—56所示的【截面】对话框，让用户进行相关的截面操作。该对话框上部，系统提供了20种截面形式，它们的操作过程大致相同。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图4—56截面体对话框四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程下面简要介绍几种方法。·（两边-峰线-肩线）：首先选择始边，再选取肩线－定义曲线穿越的曲线，再选取终边，接着再选取峰线，当选取完峰线后系统会要求选取脊线，定义脊线后，系统即自动依定义开始产生薄体，断面生成方式如图4—59所示。·（两边-斜率-肩线）：首先选择始边弧，再选取始边斜率控制线，选取肩线，定义曲线穿越的定义点，再选取终边弧，接着再选取终边斜率控制线，当选取完成后系统会要求选取脊线，定义脊线后系统即自动依定义开始产生薄体，断面生成方式如图4—60所示。图4—59两边-峰线-肩线图4—60两边-斜率-肩线四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程·(切弧-肩线)：断面生成方式如图4—61所示。·（三点-圆弧）：断面生成方式如图4—62所示，生成的圆弧弧度要小于180度，否则系统将出现错误提示。图4—61切弧-肩线图4—62三点-圆弧·(两边-峰线)：断面生成方式如图4—63所示，其中RHO为了定义内部曲线B的位置，rho＝BC/AC，当选择完脊线，系统将提示输入RHO的值。·(两边-斜率)：断面生成方式如图4—64所示，RHO含义同上。图4—63两边-峰线图4—64两边-斜率四川工