SurfMill造型实例

1第一章三维坐标系统1．1坐标系使用SurfMill绘制三维图形必须先理解三维坐标系。1．1．1世界坐标系世界坐标系是系统默认的固定不变的坐标系，它不会随着绘图平面或者视图的变化而改变;世界坐标系是唯一的，用户不能修改。1．1．2用户坐标系用户坐标系是在某一绘图平面上建立的坐标系。一个绘图面对应一个用户坐标系，改变绘图平面则定义在该面上坐标系也随之变化。它是由用户定义的空间三维坐标系，用户坐标系可以根据用户绘制图形的需要而创建、修改或者删除。图1-1三维坐标系1．2绘图平面一个坐标系有三个平面与其对应，即XOY平面、XOZ平面和YOZ平面，每个平面都可以根据需要设定为绘图平面。2绘图平面是定义在空间某一方向的平面。绘图平面坐标系随着绘图平面的创建而生成的。例如俯视图XOY平面内，X轴和Y轴在绘图平面内，Z轴为绘图平面的法矢方向。有了绘图平面坐标系，空间上与之平行的一系列平面与绘图平面之间的距离可通过导航工具栏中按钮来标定，如图1-2所示：如下图1-2，在绘图平面内的绘图图形，实际是在该用户坐标系中的俯视图XOY平面内绘图，这样方便地将三维空间绘图转换为二维平面绘图。设定不同的Z向深度值，可确定出一系列平行于该绘图面内的平面。在一定工作深度的平面内绘图，如同在绘图平面内绘图一样方便。图1-2绘图平面-俯视图XOY面Z向深度要点提示：初学者应该特别注意并弄清楚要绘制的图形应该在哪个绘图面上，俯视图XOY，前视图XOZ，右视图YOZ，然后把该绘图面设置为系统当前绘图平面，再开始绘制图形！利用快捷键F9键可以切换当前绘图面。1．3图层管理在图形设计过程中，可将属性相似的对象放在一层，可以方便于选择、显示、加锁和编辑等操作。点击右侧导航工具栏中的→，如图1-3所示：3图1-3图层管理器很多初学者说不用建立图层也可以画出图形并做出曲面；其实图层的最大优点就是使你画的图直观化，系统化，易于管理和操作，方便于选择、显示、加锁和编辑等操作。在一个复杂的三视尺寸图中，你可以很清楚的知道你所做的图是视图的哪一部分，很方便的对做图进行隐藏加锁等操作进行修改；还可以进行单个图形或者整个图层的复制或者移动。所以初学者应该养成做图前先建立好图层，在相应的图层做相应的图形的良好习惯。1．4快捷键为了让大家作图快捷方便，请在作图中尽量使用以下常用快捷键来快速作图：绘制直线→Ctrl+Q；绘制圆→Ctrl+L；绘制圆弧→Ctrl+A；绘制矩形→Ctrl+T；三维旋转观察→Ctrl+鼠标右键；平移观察→Shift+鼠标右键；切换当前绘图平面→F9；全部观察→F6；窗口观察→F5；撤消重做→Ctrl+Z；编辑→修剪→ALT+8；面面倒角→ALT+S→S→1；面面裁剪→ALT+S→X→4等常用快捷命令。4第二章SurfMill曲面造型实例2．1简介SurfMill是三维设计与加工软件，它的工作对象是三维的。目前SurfMill的三维模型主要通过线框和曲面来构建。应用SurfMill进行曲面造型基本步骤如下：第一，在空间平面上进行三维线框的设计打样，绘制出模型的特征轮廓曲线；第二，在模型的轮廓特征线基础上，应用曲面构造工具，创建曲面；第三，应用曲面编辑工具，例如曲面裁剪、曲面圆角过渡等，编辑修改曲面，获得曲面模型；第四，对曲面模型进行刀具轨迹自动编程，生成加工刀具路径。这四个步骤的曲面造型思路，即由点生成线，由线生成面，由面生成三维模型以及由曲面模型生成刀具路径，也是当今主流CAD/CAM系统曲面造型的基本思路，读者必须领会把握。本章主要叙述三维绘图和曲面构造，即如何定义三维线框打样平面，如何观察三维模型设计效果，如何输入空间点、长度和角度，如何构造曲面和编辑曲面。本章所有实例可参考JDP5X→Samples→SurfMill文件夹。2．2基础建模知识要点：图层管理器，坐标系，拉伸面、两面倒角，两组面倒角。图2-1渲染图5图2-2三视图及尺寸操作步骤：初学者应该作图前先建立好图层，在相应的图层作相应的图形。2．2．1新建管理图层点击右侧导航工具栏中的→，在图层管理对话框中新建四个图层，名称分别为Top,Front,Side和Surface层；如图2-3所示；图2-3在图层管理器中新建四个图层62．2．2绘制线架曲线为了让大家更加清楚地了解图层和三维坐标系，此例分别采用二维平面绘图法和三维空间绘图法来画图。三维空间绘图1）设置当前图层为Top层；用F9键来调整当前绘图平面为XOY面，在世界坐标系的俯视图XOY平面内分别绘制两条正交直线CTRL+Q和矩形CTRL+T，其中选中2条绘制的正交直线后，单击鼠标右键可以“修改属性”，修改线型和线宽；其中输入矩形两角点坐标分别为(-35.56,-29.845)和(40.62,29.845)，如图2-4；2）在平行于XOY平面高度为45.72平面内绘制圆CTRL+L，圆心(0,0,45.72)，半径R为10.16；俯视绘图面XOY中绘制的曲线如图2-4；3）设置当前图层为Front层；用F9键切换当前绘图平面为XOZ面，在此绘图面内绘制曲线如图2-5,并将它们编辑→曲线组合→ALT+E→A为一条组合曲线；步骤如下：图2-4俯视图XOY面的圆和矩形图2-5前视图XOZ平面内绘制的组合曲线（1）绘制直线CTRL+Q，直线起点输入（0，0），直线末点（-35.56,0），依次输入相对坐标直线末点（@0,0,10.16），末点（@10.16,0）；得到O点，以O点为圆心绘制圆CTRL+L，半径R为10.16，如图2-6左侧所示；（2）绘制直线CTRL+Q，起点（0,0），末点（40.62,0）,再输入相对坐标直线末点（@-10.16,0）,以P为圆心绘制半径为10.16的圆，如图2-6右侧所示；（3）绘制直线，选择，以P为起点，输入角度-27度，直线长度-60，绘制一条角度线L1；然后以O为起点，输入角度34度，长度60，绘制另7一条L2；然后选择，拾取直线L1，方向向上，输入距离为10.16，得到直线L3；再拾取L2向上等距10.16得到直线L4；最后绘制圆弧CTRL+A→，分别选择L3和L4得到圆弧，如图2-7所示；（4）使用编辑→修剪命令→ALT+8，裁减掉不要的部分，然后将它们编辑→曲线组合→ALT+E→A为一条组合曲线，如图2-5所示；4）设置当前图层为Side层；调整当前绘图平面为YOZ面，在平行于这个绘图面的平面内绘制模型左侧圆弧CTRL+A，输入圆心(-50.08,0,0),半径R为10.16，角度范围为(0,180)，如图2-8；5）在轴侧视图XYZ下观察绘制好的线架曲线如图2-9；图2-8右视图平行于YOZ平面的圆弧图2-9轴侧视图XYZ下绘制好的线架曲线二维平面绘图1）在俯视图XOY平面内，随意位置建立2个新坐标系，分别命名UCS-1和UCS-2，新坐标系XY轴方向与世界坐标系保持一致，如图2-10；2）在系统默认坐标系下绘制矩形CTRL+T，输入矩形两角点坐标分别为(-35.56,-29.845)和(40.62,29.845)；绘制圆CTRL+L，圆心(0,0,45.72)，半径R为10.16；绘制的曲线如图2-10；3）点击，设置UCS-1为当前坐标系，在此绘图面内绘制曲线如8图2-10,并将它们编辑→曲线组合→ALT+E→A为一条组合曲线；4）点击，设置UCS-2为当前坐标系，在平行于这个绘图面的平面内绘制模型左侧圆弧CTRL+A，输入圆心(50.08,0,0),半径R为10.16，角度范围为(0,180)，如图2-10；图2-10二维平面作图5）绘制矩形CTRL+T，输入矩形两角点坐标分别为（-60,-100）和(60,100)；6）选择“绘制→曲面拉伸”命令，选中矩形的四条边框，选中“”选项，拉伸高度50，点“确定”，生成一矩形体；如图2-11所示7）在矩形的左侧和前侧分别建立新坐标系UCS-Left和UCS-Front，坐标系原点取矩形边框的中点，如图2-11所示；9图2-11等轴侧图下的各坐标系8）选择“变换→UCS到UCS”命令，选择好图形，参考坐标系和目标坐标系，把UCS-1和UCS-2做好的平面图分别变换到UCS-Front和UCS-Left坐标系中，如图2-12所示；图2-12变换→UCS到UCS9）鼠标压下捕捉功能中按钮，选择“变换→3D平移”命令，选中图形，点按钮，分别选中坐标系UCS-Left的原点与系统世界坐标系的原点，选“”，结果如图2-13所示；坐标系UCS-Front的图形也同样方法平移到世界坐标系中。10图2-13等轴侧图XYZ下已变换平移好的线架曲线总结：二维平面绘图法和三维空间绘图法它们两个的最终作图结果是一致的。很多人用惯了JD4.0版本，不适应5.0三维作图方式，所以完全可以按照以前的思路依旧二维平面作图，画图完毕后进行各个坐标系之间的变换和平移就可以了。2．2．3构造曲面模型1）设置当前图层为Surface层；2）拉伸面构造模型的上部和左右侧面：选择XOZ平面内的组合曲线，对其沿Y轴方向进行，拉伸距离29.845，选中“”选项，结果如图2-14所示；3）拉伸面构造模型左右两个侧面：分别选择XOY平面内矩形的上下边，沿Z轴正向进行拉伸，拉伸距离为30.48，倾斜角度为5º；注意要调整倾斜角度的正负使得其符合拔模角度的正确方向；拉伸结果如图2-15所示；图2-14拉伸面构造模型左右侧面和上部曲面图2-15拉伸面构造模型左右侧面114）模型前侧面与左右侧面和上面进行两组面倒角，倒角半径R=5.08，结果如图2-16；5）模型后侧面与左右侧面和上面进行两组面倒角，倒角半径R=5.08，结果如图2-17；图2-16前侧面与左右及上部曲面倒圆角图2-17后侧面与左右及上部曲面倒圆角说明：可以将上面两步倒角操作合为一步来完成，采用两组面倒角命令，第一组面选择模型的前后两个侧面，第二组面选择模型的左右和上部曲面，注意各曲面上的箭头指向；6）拉伸面构造模型顶部凸台：选择平行于XOY平面Z高度为45.72平面内的圆，沿Z轴负向进行拉伸，拉伸距离为30，拉伸角度-5，；如图2-18所示；7）凸台顶部倒圆角：选择凸台的顶面和侧面进行两面倒圆角，倒角半径R=1.0，结果如图2-19所示；8）凸台曲面与模型上部曲面进行两组面倒圆角：倒角半径R=5.08，如图2-20所示；图2-18拉伸曲面构造凸台图2-19凸台顶部曲面倒角图2-20凸台曲面与模型上部曲面倒角9）拉伸面构造模型左边凸台：选择模型右侧的圆弧曲线，沿X轴正向进行拉伸，拉伸距离为20，拔模角度为0度，结果如图2-21；10）左边凸台曲面与模型的左侧面进行两组面倒角操作：倒角半径R=5.08，如图2-22；图2-20拉伸面构造模型左侧凸台曲面图2-22左侧凸台曲面与模型左侧曲面倒圆角1211）曲面模型制作过程完闭。2．2．4要点补充说明（1）可参考范例文件夹JDP5X→Samples→SurfMill文件夹中“基础建模.jdp”；（2）如果模型在几个标准视图下有不同的轮廓特征形状，这时可以先生成模型的各个侧面和上下面来，然后通过面面裁剪或其它方法得到模型的大致形状，这种造型方法称为“交叉成型法”；本例中就先做出了模型的左右前后侧面和上部曲面，然后通过面组倒角的方法得到了模型的主体形状。下面我们通过一个例子再来体会这种方法：采用“交叉成型法”制作图2-23所示的模型；图2-23模型不同视图及尺寸从图2-23中我们可以看出在前视图和俯视图中有特征轮廓，因此可在世界坐标系的XOY平面和ZOX平面中分别绘制特征曲线，然后分别对两个平面中的曲线进行拉伸，最后再通过面组裁剪得到模型尺寸；本例有两种构造方法，分别如图2-24和图2-25所示：(a)XOY平面内曲线(b)ZOX平面内曲线(c)拉伸得到两组拉伸曲面(d)两组曲面互相裁剪结果图2-24模型构造方法113(a)ZOX平面内曲线(b)XOY平面内曲线(c)拉伸得到两组拉伸曲面(d)两组曲面互相裁剪结果图2-25模型构造方法2注意：本例中应调整好绘图面中曲线的位置，必要