第8章 曲面建模

第8章曲面建模通过NX实体建模可以方便而迅速地创建较为规则的3D实体。但对复杂程度较高的零件，单是使用实体特征来建立有时会很困难，因此需要借助于曲面建模。通过曲面特征建模可以完成各种复杂曲面、片体、非规则实体的创建，通过曲面编辑可以实现对曲面进行各种编辑修改操作。应熟练掌握这些操作，为以后建立和编辑复杂的曲面模型奠定基础。8.1曲面建模概述曲面是指那些不能利用体素、成型特征或含有直线、弧和二次曲线的草图构建的形状。曲面组成是空间特定位置上的点和线，因此创建质量较好的点和线是构建曲面的基础。曲面功能命令都位于“曲面”工具栏中，如图8-1所示。8.2由点创建曲面如果预先给定的几何条件只有点及点云，可以采用通过点、从极点和从点云三种方法创建曲面，下面分别介绍如下。8.2.1通过点构建曲面“通过点”用于通过一定数量的点来创建曲面。在逆向工程中，由测量仪扫描获得的成行排列的点，经过数据交换输入到NX中，然后利用“通过点”操作创建曲面。单击“曲面”工具栏中的“通过点”按钮，系统弹出“通过点”对话框，如图8-2所示。8.2.2从极点构建曲面“从极点创建曲面”使用方法与“通过点构造曲面”命令相同，但这个命令可以通过极点更好的控制曲面的外形。在逆向工程中，由测量仪扫描获得的成行排列的点，经过数据交换输入到NX中，然后利用“从极点”操作创建曲面。单击“曲面”工具栏中的“从极点”按钮，系统弹出“从极点”对话框，如图8-8所示。8.2.3从点云构建曲面“从点云创建曲面”用于通过近似与某一平面的大量的“点云”来创建曲面。在逆向工程中，由测量仪扫描获得的成行排列的点，经过数据交换输入到NX中，然后利用“从点云”操作创建曲面。单击“曲面”工具栏中的“从点云”按钮，系统弹出“从点云”对话框，如图8-9所示。8.3由线创建曲面利用曲线构造曲面的方法主要有“直纹”、“通过曲线组”、“通过曲线网格”、“扫掠”和“截面体”等，本节将介绍这些工具的使用方法。8.3.1直纹面直纹面”用于通过两条曲线轮廓线生成片体或实体。单击“曲面”工具栏中的“直纹”按钮，系统弹出“直纹面”对话框，如图8-10所示。8.3.2通过曲线组该方法是指通过一系列轮廓曲线（大致在同一方向）建立曲面或实体。轮廓曲线又叫截面线串。截面线串可以是曲线、实体边界或实体表面等几何体。其生成特征与截面线串相关联，当截面线串编辑修改后，特征会自动更新。“通过曲线组”方式与“直纹面”方法类似，区别在于“直纹面”只适用两条截面线串，并且两条截面线串之间总是相连的。而“通过曲线组”最多允许使用150条截面线串。执行“插入”|“网格曲面”|“通过曲线组”命令（或者单击“曲面”工具栏中的“通过曲线组”按钮），打开“通过曲线组”对话框，如图8-8所示。8.3.3通过曲线网格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。8.3.4扫掠扫掠是使用轮廓曲线沿空间路径扫掠而成，其中扫掠路径称为引导线（最多3根），轮廓线称为截面线。引导线和截面线均可以由多段曲线组成，但引导线必须一阶导数连续。该方法是所有曲面建模中最复杂、最强大的一种，在工业设计设计中使用广泛。创建扫掠曲面，执行“插入”|“扫掠”|“扫掠”命令（或者单击“曲面”工具栏中的“扫掠”按钮），打开“扫掠”对话框，如图8-19所示。8.3.5剖切曲面创建剖切曲面可以理解为在曲线上创建曲面。主要是利用与曲线相关的条件来控制一组连续曲线的形状，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”|“剖切曲面”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，如图8-27所示。在NX6中系统提供了20种剖切曲面类型，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剖切曲面类型，其余类型可参考其学习。8.3.6N边曲面N边曲面用于创建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，如图8-42所示。8.3.7规律延伸规律延伸曲面是指在已有片体或表面上曲线或原始曲面的边，生成基于长度和角度可按指函数规律变化的建立延伸曲面。其主要用于扩大曲面，通常采用近似方法建立。创建规律延伸曲面，执行“插入”|“弯边曲面”|“规律延伸”命令（或者单击“曲面”工具栏中的“规律延伸”按钮，打开“规律延伸”对话框，如图8-50所示。8.3.8偏置曲面偏置曲面用于创建原有曲面的偏置平面，即沿指定平面的法向偏置点来生成用户所需的曲面。其主要用于从一个或多个已有的面生成曲面，已有面称之为基面，指定的距离称为偏置距离。创建偏置曲面，执行“插入”|“偏置\缩放”|“偏置曲面”命令（或者单击“曲面”工具栏中的“偏置平面”按钮），打开“偏置平面”对话框，如图8-57所示。偏置曲面操作比较简单，选取基面后，设置偏置距离，单击“确定”按钮便完成偏置曲面操作。举例介绍用“偏置曲面”创建曲面的操作步骤如下。8.3.9修剪的片体“修剪的片体”是用定义的边界修剪所选择的片体。单击“曲面”工具栏中的“修剪的片体”按钮，系统弹出“修剪的片体”对话框，如图8-50所示。8.3.10修剪和延伸“修剪和延伸”用于从现有的基片体上生成“切向延伸片体”、“曲面法向延伸片体”、“角度控制的延伸片体”或“圆弧控制的延伸片体”。单击“曲面”工具栏中的“修剪和延伸”按钮，系统弹出“修剪和延伸”对话框，如图8-53所示。8.4综合实例——创建汽车模型本节利用一个车身造型的基本实例介绍曲面建模的若干功能，从而加深读者对本章的认识。具体操作步骤如下介绍。8.5小结NX的曲面造型功能用于构造模型上的自由曲面形状，使设计对象达到功能和美学上的和谐统一，使CAD和CAID融为一体。自由曲面既能生成曲面，也能生成实体，通过自由曲面操作，可以构造标准特征建模方法无法创建的复杂形状。本章主要介绍的内容包括曲面的创建和曲面的编辑。8.6思考练习•1.创建直纹面与创建过曲线组曲面有何异同点？•2.创建过曲线组曲面时对曲线的开闭和矢量方向的一致性有何要求？•3.简述扩大曲面的操作方法。•4.利用“直纹面”功能创建曲面时，对曲线的数量和选取方式有何要求？•5.如图8-130。完成如图8-131所示曲面的绘制。•6.创建如图8-132所示的花瓶。