自由曲面建模教材

一、自由曲面建模我们知道实际产品中有很多零件如汽车摩托车的外形、一些光滑的过渡等等。用普通实体建模方法无法建立的。这时就需要自由曲面特征建模FreeFormFeatureModeling。他是UG的CAD模块的重要组成部分，目的是创建用前述的标准实体建模方法难以实现的形状。在UG中采用的是实体solid和片体sheet的混合建模方法。对于简单的特征采用标准的实体建模模块，对其中复杂的形状采用该模块。UG自由曲面建模通常是建立sheet，即厚度为零的自由曲面特征。可以采用片体转换为实体的方式（命令）如加厚thicken、对多个封闭的片体进行sew形成、或用片体trim实体来转换。从而建立较复杂的零件（当然实体也可以采用抽取命令（EXTRACT）转换为片体和线框模型），以上五个命令在CURVE和FORMFEATURE寻找。自由曲面特征命令在以下几个下拉菜单中有所涉及和影响：1、自由曲面特征的构建：INSERT--FreeFormFeature(有相关图标)2、自由曲面特征的编辑：EDIT---FreeFormFeature(有相关图标)3、自由曲面特征的分析和显示：Analysis---face；图形区鼠标右键中displaymode中faceanalysis(有相关图标)Information----B-surfaceEdit----objectdisplay(有相关图标)4、自由曲面特征的全局变量设置：preference----modeling自由曲面特征的几个概念：自由曲面特征：自由曲面可以这样理解，它是将平面弯曲成想象的任意形状。特征在此是指曲面可以修改或全相关、全参数化。为介绍方便，后成曲面。Smartsheet:全相关、全参数化,这类曲面的特征为都是由曲线生成，曲面与曲线相关。建议在特征树中进行编辑。INSERT--FreeFormFeature(有相关图标)中除了点生成的三种曲面外其他都是Smartsheet。非参数化的曲面：用自由曲面特征的编辑命令EDIT---FreeFormFeature(有相关图标)和transform等命令生成的曲面和点生成的曲面大多为非参数化的曲面，但是也可以用自由曲面特征的编辑命令来修改曲面的形状等。曲面的U,V向：作为平面有XY坐标，作为曲面，为了更好地表达曲面的形状，用行和列来表示，行row为U向，列column为V向，其组成的U,V方向的曲线可以称为等参数线或栅格曲线，可以在主菜单的予设置设置。preference----modeling（见下图）曲面的阶数degree:单一样条曲线有阶数degree，曲面阶数就有U向和V向阶数之分。如果将U,V方向的等参数线抽取（用命令curve---extract---isoparameter）出的曲线即为。每个方向可以为1-24阶。通常采用3X3，即U向和V向阶数均为3阶。可建立实体solid和片体sheet。实体转换为片体和线框模型的方法为CURVEFEATURE下的一般是构建曲面的截面线不封闭。构建曲面要注意以下问题：smartsheettolerances:构建曲面是一种逼近方法，误差是不可避免的。tolerances分为：distancetolerances和angletolerances。是理论曲面与实际曲面的最大误差。通常仅仅限制distancetolerances是不够的，当你发现作成的曲面数据太大或时间过长，一般来说就是误差太小的缘故。有时你可能将angletolerances设置的很大。设置方式在preferences----modeling中。一般来讲，需要指定两项误差的有：through对于SWEPT和曲面特征，当截面是平面封闭曲线时，产生的body是实体还是片体特征（缺省为solid）当构建曲面的曲线在一个平面上时，构建曲面是一个平面还是曲面？曲面的可编辑性好一些，但曲面数据量变大（缺省为plane）。所有曲面构建均是一种逼近方法。理论曲面与实际曲面之间的距离和角度偏差的最大值。曲面UV的栅格（等参数曲面）显示的个数。只在线框显示下起作用。curve/throughcurve/swept/ruled/bridge等，只须指定distancetolerances的有conic/extebsion/fillet/offset/faceblend/thicken等。U,V向：row为U向，column为V向patch:patch为组成sheet的基本部分，象样条的segment.有single和multiple。multiplepatch并不意味着是多个面。degree:U,Vdegree之分。可以为1-24。closed:U,V向之分。ThiscoursecoversthesefreeformfeaturetypesfoundontheFreeFormFeaturetoolbar.ThroughPointsFromPolesFromPointCloudRuledThroughCurvesThroughCurveMeshSweptSectionBodyExtensionEnlargeOffsetSurfaceBridgeGlobalShapingTrimmedSheetQuiltFilletSurfaceMidsurfaceThiscoursealsocoverstheseFormFeatures.BoundedPlane(InsertFormFeatureBoundedPlane)ThickenSheet(InsertFormFeatureBoundedPlane)ThiscoursealsocoverstheseFeatureOperations.FaceBlend(InsertFeatureOperationBoundedPlane)SoftBlend(InsertFeatureOperationBoundedPlane)为了创建自由曲面特征，必须首先预先给定一些几何结构如点、曲线、边、面等，根据给定的结构采用合适的曲面创建方法，来构建曲面。根据给定的条件，可以有以下四种方法：Tocreatefreeformfeatures,youmustuseordefineconstructiongeometry(points,curves,edgesofsheetsorsolids,facesofsheetsorsolids,orotherobjects)todevelopthefreeformfeatureshapes.Thefollowingtopicscoversomebutnotallofthemethodsthatyoucanusetocreatefreeformfeatures.CreatingFeaturesfromPoints根据给定的点及点组来创建（由点直接创建）Ifconstructiongeometryincludesonlypoints,youmaybeabletouseoneofthesethreeoptionstobuildthefeature.如果先预先给定的几何条件只有点及点组，可以采用以下方法创建曲面。但根据实际使用，建议先将点构建曲线，在通过曲线构建曲面的方法来实现。根据点云来创建FromPointCloud-在用光学或其他扫描方法获得大量的点时使用ifyouhavescatteredpoints.通过点ThroughPoints-但点形成一种矩形阵列时，又要求创建的曲面必须通过这些点时应用。ifdefinedpointsformarectangulararray.极点控制的曲面FromPoles-但点形成一种矩形阵列时，又要求创建的曲面必须在这些点组成的控制多边形面内时应用ifdefinedpointsformarectangulararray.CreatingFeaturesfromSectionStrings由曲线直接创建曲面Ifconstructiongeometrycontainsstringsofconnectedobjects(curves,faces,andedges),youmaybeabletouseoneofthesetwooptionstobuildthefeature.已知条件为具有两到多条大致平行的截面曲线时，可以用下列两种方法：直纹曲面Ruled-ifthetwostringsareroughlyparallel.当只有两大致平行的截面曲线通过曲线ThroughCurves-ifthethreeormorestringsareroughlyparallel.为具有两条或多条大致平行的截面曲线时Ifconstructiongeometrycontainsoneormorestrings(curves,faces,edges)thatareroughlyparalleltoeachother,andoneormoresectionstringsthatareroughlyperpendicularthethefirstsetofcurves,youmaybeabletouseoneofthesethreeoptionstobuildthefeature.当有纵横两组曲线，每一组内部曲线大致平行，纵横两组曲线之间大致正交，可以采用以下方法。扫描Swept-ifatleasttwosectionsstringsinroughlyperpendicularorientation.通过曲线网格ThroughCurveMesh-ifatleastfoursectionstringsexistwithatleasttwostringsineachdirection.纵横两组曲线在误差范围内相互有交点形成大致正交的网格。每组曲线至少有两个截面曲线。四周在误差范围内封闭。边界曲面BoundedPlane-ifcoplanarstringsformaclosedloop.平面内的封闭曲线。CreatingFeaturesfromFaces在曲面的基础上创建Iftheconstructiongeometrycontainsasheetorface,youmaybeabletouseoneofthesethreeoptionstobuildthefeature.在已有曲面上建立新的曲面偏置OffsetSurface-ifyouhaveasingleface.对已有单一曲面进行等距或不等距偏置ThickenSheet-ifyouhaveasheetbody.扩大Enlarge-ifyouhaveaface.对已有单一曲面进行纵或（横）向的延伸后缩短延伸Extension-ifyouhaveafaceandedges,edgecurves,orcurvesontheface.对已有单一曲面上的边或曲线进行切向、法向或角度的延伸。CreatingFeaturesfromFaces,TangencyStrings,Limits,andMoreIftheconstructiongeometrycontainsfaces,andoptionalsplinestrings,limitingpoints,andfacestowhichtangencyneedstobemaintained,andothergeometry,youmaybeabletouseoneoftheseoptionstobuildthefeature.FilletSurface-ifyouhavefaces,tangencystrings,andlimits.FaceBlend-ifyouhavefacesandtangencystrings.SoftBlend-ifyouhavefaces,tangencystrings,andaspline.桥接Bridge-ifyouhavefaces,andedges两个曲面建立一个光滑过渡的曲面.