proe曲面造型实例精讲

ProE曲面造型实例精讲作者：黄光辉（IceFai、冰大）1.曲线和曲面的连接方式和分析2.曲面的相贯和分离，基本形状的判断3.基本曲面的转化方式，多边面的处理4.常用的构面技巧和策略5.过渡曲面和消失曲面的构建方法6.综合曲面实例精选详解7.常用的造型指令精讲理解曲线的连接surface_base-01.prtsurface_base-01.avi视频C0连接，两条曲线有公共端点，但曲线在公共点处法向不一致C1连接，也就是曲线相切，两条曲线有公共端点并且在该点的法向方向一致或成180度，但曲率大小不一样。C2连接，也就是曲线曲率连续，两条曲线有公共端点并且在该点的法向方向和曲率大小都一样C3连接，两条曲线有公共端点并且在该点的法向方向一致，曲率的变化保持一阶连续，在proe中没有显式的实现方法基本概念：对于曲线的曲率，在数学上的定义是用来描述曲线偏离直线的程度，它是用曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率来描述的。直观的来说，曲率是描述一个曲线的“弯曲”程度的，曲率越高，曲线的弯曲程度越高，曲率的倒数我们就称之为曲率半径。而两段曲线之间的连接情况我们则根据曲率的过渡的阶数变化情况来确定连接的阶数，称之为C0、C1、C2、C3…..Cn连接。选择要测量的几何设置区率梳显示的比例(高度)，值越大越方便观察设置成“已保存”可以在退出分析环境好依然留分析结果，可以用在我们动态调整曲线的场合在proe的曲率分析结果中，以曲率梳了表达曲线的曲率分布，曲率梳上的线条越长就表示曲率相对越高昀大和昀小曲率在proe中，曲线是曲面的基础，可以说一个曲面的构建过程很大部分是曲线的构建过程，理解曲线的连接情况并熟练掌握它们的定义方法是曲面构建的重要一环ProE曲线连接的定义造型（Style）中的曲线连接C1连接(相切),单箭头表示C2连接(曲率),双箭头表示C0连接(连续),直线段表示通过点（thrupoints）方式的曲线连接通过点方式创建的曲线也可以定以相切和曲率两个连接条件使用相切约束定义，符号T表示草绘（Sketch）中的曲线连接使用相等约束来定义曲率连续，以符号C表示在草绘（sketch）中草绘多义线（spline）的时候我们可以打开曲线的曲率梳来辅助曲线的调整曲线内部曲率调整草绘中也可以直接对曲线进行曲率的分析，并可以随曲线的调整而动态变化。理解曲面的连接surface_base-02.prtsurface_base-02.avi视频G1连接（相切）G2连接（曲率）基本概念：对于曲面的曲率，一般用高斯曲率来衡量，高斯曲率在数学上的定义是曲面上某一个点的昀大曲率和昀小曲率的乘积，曲面的连接根据高斯曲率的连接阶数确定为G0、G1、G2。。。Gn连接，其中G1也就是我们平时所说的相切连接，而G2则是曲率连续连接，当然G0就是两个曲面只是有公共边。着色曲率（高斯）分析高斯曲率是在proe中一个有效分析曲面连接情况的一个分析功能，他通过颜色的分布情况来表达曲面曲率的分布情况，颜色的过渡渐变的越自然越缓慢表明曲面的过渡越好，而颜色出现凸变则表明连接是G1或G0颜色发生突变表明两个曲面的连接是G1（相切）或G0连接。公共边界附近颜色渐变表明两个曲面的连接是G2（曲率）或以上连接不同的颜色代表不同的高斯曲率在Pro/Engineer中，通常用着色曲率（高斯）分析、反射分析（斑马条）和曲率（双向曲率）来分析和判断两个曲面的连接。反射（斑马条）分析反射条纹发生转折，表明为G1连接反射条纹光滑顺接，表明为G2或以上连接反射分析直观地用曲面的反射条纹（斑马条）来反映曲面的曲率变化情况。根据两个连接面在公共边处的条纹的变化就可以判断两个面的连接情况曲面的连接分析和判断曲率分析曲面的曲率分析类似曲线的曲率分析效果一样，都是以曲率梳的形式来反映曲面的曲率，只不过对曲面来说有两个方向的曲率，所以便用两个方向的曲率梳阵列来表示，根据同一方向上相邻的两个曲面的曲率梳的连接情况便可以判断两个曲面的连接情况同一方向的曲率梳在连接处法向方向一致而大小不一样，表明是G1连接（相切）同一方向的曲率梳在连接处保持连续，表明是G2（曲率）或以上连接条纹数目尽管借助曲面的分析我们可清楚直观地了解到曲面的连接情况，但在大多数的情况下我们的构面其实并不需要借助这些分析来进行判断，单凭我们的肉眼就可以分辩出连接的顺滑与否。理解并总结曲面的相贯surface_base-03.prtsurface_base-03.avi视频在实际的造型中，有大量的边界或者轮廓是由两个不同的基本形状相贯而成的，直接使用这些数据来进行造型往往会给我们的造型带来困难；我们应该学会分辨它们的基本形状并分离出来分别创建，这样就可以大为简化我们的曲面构建方法，而这个前提是我们要对不同的基本形状的相贯形状有足够的认识；平面和回转面的斜交，得到类似鸡蛋形的相贯线，注意贯线和回转面变化以及贯线和相交方向的关系弧面和扫描面掠过部分相交，因为两个面只是部分相交，所以两个端部就会出现类似圆角的贯线，同时相贯深度也随之变化AB非相切面相交，一个简单但非相切面和另一个简单面相交，得到不规则非相切线C类扫描面和平面相贯，相贯线就类似于把扫描的截面单方向拉长的效果，比如椭圆截面得到的贯线可能就是rho=0.3的conic线。DE圆角面被斜面或斜弧面切掉，得到类椭圆相贯线。单独显示或许很容易判断，但在实际的造型环境下却会变得不那么直观了F复杂的相贯形状，需要我们根据相贯线的形状来进行推断，考虑如何使用简单面的变化来实现我们的相贯结果？实际的相贯还有很多，但如果你能做到想象任意两个形状相贯的大概形状便算成功简单三角面的转化（一）surface_case-01.prtsurface_case-01.avi视频剪切要根据两条需要剪切的边的变化转折点来确定。对于三角面，通过构建一个辅助的导引面，然后通过的剪切方法来达成四边面的构面条件是方法之一，这样可以在提高曲面质量的同时也能保证后续的薄壳成功。而合适的导引面和剪切方式是决定昀后曲面质量的关键12345对于造型，切急使用固定的套路进行拆面补平面，应该学会针对具体的形状来分析并采用尽可能简单的构面方法。拆面方法是战略上的，而具体某个面的构建是需要灵活应用指令，这是战术上的保证技巧简单三角面的转化（二）surface_case-02.prtsurface_case-02.avi视频三角面转化成四边面的另一个方式就是通过四边面的剪切达成三边面。对于这种方式，通常会造成剪切的边界和已有的轮廓或曲线有一定的偏差，但是通过一些必要的辅助手段我们可以把这个偏差减少到可以忽略的程度。对于一些常见的面比如椭圆弧凸起面，跑道形凸起面，我们可以优先考虑使用一些基本的指令如扫描和可变扫描来实现。注意到三边面的三条边都是圆弧，考虑使用一般的扫描创建四边面通过平面剪切扫描面得到头部的三角面，边界吻合很好。在我们的工作和生活中，所遇到的各种各样的三角面实际大多都是简单的四边面剪切后的结果，如果推测出这些规则的四边面构成是三角面造型的关键。从简单出发是我们的一个昀重要原则case-02_ex01.prt五边面的转化（一）在草绘中通过把多段图元合并成单一的spline，可以在保留规则图元的参数同时拥有spline的单一段的好处，是一个减少曲面片（patch）的好方法想像并推测5边面剪切前的四边构成情况并根据曲线的趋势来还原我们的四边面。边界混成的影响曲线是我们用四边面逼近5边面的一个重要辅助手段，通过影响曲线的调整我们可以更好的把我们的剪切边逼近目的边。使用影响曲线，结果吻合很好，偏差可以忽略未使用影响曲线，结果偏差较大123surface_case-03.prtsurface_case-03.avi视频4对于五边面，我们优先考虑使用四边面剪切得到5边的方法，选择一条容易逼近的边作为我们的剪切边。对于追求100％准确的，我们可以多切一个四边面出来构成昀后的补面，但这通常是多此一举。技巧五边面的转化（二）surface_case-04.prt在一般的构面中，尽量避免添加中间的辅助截面来参与构面。但对于本例，考虑到头部的变化太快，所以添加一个截面来限制头部变化的影响范围12345surface_case-04.avi视频6五边面转化成四边面的另一个方法就是拆分成两个四边面。由于拆分边界是实际不存在的，需要我们自己来根据形状来构建，我们拆分曲线的一个重要依据和参考就是轮廓曲线的拐点或是过渡开始点。剪切正好通过两个转折点五边面的转化（三）surface_case-05.prtsurface_case-05.avi视频1234567还记得圆轨迹可变扫描方法的处理？利用带特征可以为相邻的两个面创建一个公共边界条件基准以更好地控制两个曲面的连接带特征的创建主要有两个要素，基础曲线是两个面的公共边界，而参照曲线则是参与构面并且和基础曲线有交点的曲线。注意的是带特征只能选择基准曲线不能选择面边界。相切参考注意选择带特征指令：插入-模型基准-带…造型优先考虑造型的形状是否准确到位，然后再考虑过渡的自然，而对于分析的G1,G2只是曲面质量的参考，并不是判断的唯一标准五边面的转化（四）surface_case-07.prtsurface_case-07.avi视频1234567对于曲面造型，终极目标是得到准确的造型；所以我们在进行曲面的拆分的时候应该更注重曲面本身的构成和趋势而不是一味的追求光滑。对于一些本身是规则图元组成的曲面过渡条件，我们应该尽量使用规则的方法来完成过渡。可变扫出搭配控制图形关系的使用，是一个相当灵活的可控曲面创建方法，应当掌握并灵活应用。根据实际的需要添加必要的内部构面截面以控制曲面过渡更自然。构面过程中避免添加内部的辅助截面，如果需要添加，优先考虑添加控制点使用控制点选项4过渡面的处理（一）surface_case-06.prt21surface_case-06.avi视频所谓的过渡面就是两部分有明显差异的形状的中间过渡部分曲面。创建过渡面的基本方法先创建基本形状部分然后创建过渡部分，这样可以避免过渡部分的曲面影响到基本形状部分；通常需要借助一些辅助线、控制点来实现不同形状的消失和变化。根据造型确定基本形状的过渡起点和终点并创建基本形状无控制点控制小圆角消失不合理添加控制点对使圆角过渡消失更为合理控制点的位置大致放置，将来细调技巧3case-05_ex01.prt过渡面的处理（二）surface_case-05.prtsurface_vss-02.avi视频基本面综合实例（一）surface_pr-01.prtsurface_pr-01.avi视频1234双轨迹可变扫描通常是构建类似这种长条弧顶面的快捷方法，结合端部的三角面处理方法就可以完成弧顶面的处理为了避免零截面的出现，我们的原始轨迹通常要往回延伸一点距离通过在造型（style）中的COS线构建然后剪切达成四边面的条件，并创建昀后的四边面。通过替换的偏移选项，我们可以用新得到的弧面替代原来的平面达成弧面实体技巧13456对于弧面上的凹陷或隆起细节，应用圆轨迹的可变扫出是一个相当通用和完美的处理方法基本面综合实例（一）2使用一个和原始面渐变距离的轨迹作为扫描轨迹，实现一个从相切到逐渐加大级差的过渡（反消失）12非圆轮廓凸弧面（一）对于非圆轮廓的凸起弧面，我们通常可以使用圆轨迹的可变扫出（vss）方法来快捷得到高质量的曲面。主要有三个要点：1.标准圆作为原始轨迹，圆心和昀高点投影重合2.扫出截面的昀高点在圆中心轴上3.截面昀高点使用与固定参考定距离的标注方式3surface_case-10.prtsurface_case-10.avi视频这种方法出来的曲面效果类似于旋转曲面的效果。虽然uv有收敛但曲面质量不错。技巧使用草绘圆作为原始轨迹，边界轮廓作为轨迹进行可变扫描草绘截面使用中心轴作为参考，由一段圆心在轴上的圆弧构成。case-10_ex01.prt非规则轮廓凸弧面（二）sd17=.5*kd15surface_case-11.prtsurface_case-11