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1、四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程学习(xux)情景4 自由曲面功能任务任务 分析零件图样的形状结构及尺寸要求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确定零件图样的绘制(huzh)步骤及方法步骤及方法 用自由曲面功能绘制用自由曲面功能绘制(huzh)零件的三维曲面造型零件的三维曲面造型 检查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讨论零件的三维曲面造型的其他绘制(huzh)方法及优化图样方法及优化图样第一页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图41 可乐(k l)瓶底零件图第二页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CA
2、M精品课程资讯资讯(z xn)1.概述(i sh)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42所示，或者通过选择(xunz)菜单栏【插入】/【自由形式特征选
3、项】/【编辑】/【自由形式特征】和【编辑】/【特征参数】选项可以找到。第三页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图42 自由(zyu)曲面工具条1.1 自由(zyu)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(ciyng)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。第四页，共37页。四川工程职业技术学院C
4、AD/CAM精品课程1.2 自由曲面的术语和参数(cnsh)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(chungjin)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(guzo)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43所示对话框。点击 确定确定 按钮，系统将弹出
5、如图44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。第五页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图43【通过(tnggu)点】对话框图44【过点】对话框2.2 通过极点(jdin)构造曲面单击图标 ，或者选择下拉菜单【插入】/【自由形式(xngsh)特征】/【由极点】选项，系统弹出如图45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。第六页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图45【通过(tnggu)极点】对话框 3.曲线构造(guzo)曲面3.1 创建(chungj
6、in)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46所示。第七页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图46【直纹】对话框3.2 通过曲线创建(chungjin)曲面单击图标 ，或者选择下拉菜单【插入】/【自由形式(xngsh)特征】/【通过曲线】选项，系统弹出如图47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48所示对话框，设置参数。第八页，共
7、37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图47 【通过(tnggu)曲线】对话框图48 【通过(tnggu)曲线】对话框第九页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程3.3 通过(tnggu)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(yngh)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49所示的【通过曲线网格】对话框，让用户(yngh)设置相应的曲面创建参数。图49 通过(tnggu)曲线网格对话框第十页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程3.4
8、通过扫掠方式(fngsh)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(yngh)指定引导线串，引导线串只能13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(yngh)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
9、，让用户(yngh)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。第十一页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程决策决策 绘制可乐瓶底所需的三维曲线线框绘制可乐瓶底所需的三维曲线线框运用运用(ynyng)三维曲面造型做出雏形三维曲面造型做出雏形 倒角并光顺曲面倒角并光顺曲面第十二页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程计划计划 新建绘制可乐瓶底的文件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运用实体造型和曲面(qmin)造型手段绘
10、制可乐瓶底实体单元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，光顺曲面按照要求作瓶底倒角，光顺曲面(qmin)检查可乐瓶底零件造型的正确性检查可乐瓶底零件造型的正确性第十三页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程实施实施(shsh)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(bnjng)为120的圆弧；圆弧2为一经过下列点的样条线（0，40
11、），（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(bnjng)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429所示。图429 构建曲面所需操作(cozu)对象第十四页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品
12、课程2）在【成型特征】工具栏里点击，进入(jnr)构建旋转体命令。系统弹出【旋转体】对话框，如图430所示。在刚才建立的曲线中拾取如图所示的几条曲线如图431所示，点击 确定 按钮。弹出【回转体】对话框，如图432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433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434所示，点击 确定 按钮，生成回转体如图435所示。图430【旋转体】对话框 图431 构建旋转体的操作(cozu)对象 第十五页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图432【回转(huzhun)体】对话
13、框 图433 选取(xunq)旋转轴 图434【回转(huzhun)体】对话框 图435 生成旋转体 第十六页，共37页。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(zyu)形式特征】/【扫掠】，系统弹出【扫掠】对话框，如图436所示。首先选取引导线，如图中曲线1，点击 确定 按钮如图437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438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439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】
14、对话框，如图440所示。选取【固定的】。弹出【扫掠】对话框，如图441所示。选取【恒定的】选项。弹出【扫掠】对话框，设定比例为1，如图442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443所示。生成一个凹槽，如图444所示。图436【回转(huzhun)体】对话框 图437 拾取(shq)引导线串 第十七页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图438 拾取(shq)截面线串 图439【扫掠(so l)】对话框 图440【扫掠(so l)】对话框 图441【扫掠】对话框 第十八页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图442【扫掠(s
15、o l)】对话框 图443【布尔操作(cozu)】对话框 图444【扫掠】操作(cozu)结果第十九页，共37页。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(xtng)弹出【变换】对话框，如图445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446所示。弹出【变换】对话框，输入角度“72”，如图447所示，点击 确定 按钮。系统(xtng)弹出【变换】对话框，如图448所示，点击四次【复制】按钮，再单击【取消】。得到如图449所示结果。图44
16、5【变换(binhun)】对话框 图446 选取(xunq)旋转轴第二十页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图447 【变换(binhun)】对话框 图448 【变换(binhun)】对话框 图449 变换(binhun)操作结果第二十一页，共37页。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450所示。选取步骤3所得的实体(sht)作为目标体，选取步骤5所得实体(sht)为工具体，点击 确定 按钮，所得结果如图451所示。图450【减】对话框 图451 减操作(cozu)结果 6）点击【特征操作】工具
17、栏里的按钮，系统弹出【边缘圆角】对话框。把【默认半径(bnjng)】设为“5.5”，如图452所示。选取边界如图453所示，得到如图454所示结果。第二十二页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图452【边缘(binyun)圆角】对话框 图453 选取(xunq)边界 图454【边缘(binyun)圆角】操作结果第二十三页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程7）在可乐(k l)瓶底部加一个15015015的长方体。如图455所示。图455 操作(cozu)结果 第二十四页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程检查检查 任务的完成情况任务的完成
18、情况(qngkung)复查复查 交叉互检交叉互检 评估评估 分析整个工作过程，对出现的问题进行修改并优化分析整个工作过程，对出现的问题进行修改并优化 写出评估报告写出评估报告(bogo)存档存档 第二十五页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程扩充扩充(kuchng)资讯资讯 1.其他(qt)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(tiojin)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
19、体】或单击 按钮，系统将弹出如图456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。第二十六页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图456截面(jimin)体对话框第二十七页，共37页。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(xtng)会要求选取脊线，定义脊线后，系统(xtng)即自动依定义开始产生薄体，断面生成方式如图459所示。（两边-斜率-肩线）：首先选择始边弧，再选取
20、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(xtng)会要求选取脊线，定义脊线后系统(xtng)即自动依定义开始产生薄体，断面生成方式如图460所示。图459 两边(lingbin)-峰线-肩线 图460 两边(lingbin)-斜率-肩线 第二十八页，共37页。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461所示。（三点-圆弧）：断面生成方式如图462所示，生成的圆弧弧度要小于180度，否则系统将出现(chxin)错误提示。图461 切弧-肩线 图462 三点(sn din)-圆弧 (两边-峰线)
21、：断面生成方式如图463所示，其中RHO为了定义内部曲线B的位置，rhoBC/AC，当选择完脊线(j xin)，系统将提示输入RHO的值。(两边-斜率)：断面生成方式如图464所示，RHO含义同上。图463 两边-峰线 图464两边-斜率 第二十九页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程 (切弧)：断面(dun min)生成方式如图469所示。(两边-斜率-圆弧)：断面(dun min)生成方式如图470所示图469 切弧 图470 两边(lingbin)-斜率-圆弧 （4点-斜率）：断面(dun min)生成方式如图471所示。（端点-斜率-三次方曲面）：断面(dun min
22、)生成方式如图472所示。图471 4点-斜率 图471 4点-斜率 第三十页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程 （导圆弧-三次曲面）：首先选取第一个曲面上的弧，在选取第二个曲面上的弧，选取后在选取脊线。系统就会根据所设置的定义，以平滑的三次曲线产生S型薄体与曲面相切。断面生成方式如图473所示。（点-半径-角度-弧）：首先选取切面上的始边定义圆弧的起始位置，接着(ji zhe)再选取脊线，选取脊线后，系统即会弹出显示法线方向及出现创建断面的对话框，法线方向即为产生圆弧的边，再输入半径与半径法则及角度与角度法则后，系统就会根据所定义产生薄体。断面生成方式如图474所示。图4
23、73 导圆弧-三次曲面 图474 点-半径(bnjng)-角度-弧 第三十一页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程 (五点)：首先选取始边曲线，定薄体的起始位置，再依次定义第1、第2、第3内部弧及终边，当依次定义弧时，系统会要求选取脊线，选取脊线后，系统即在定义的弧位置产生薄体。断面生成方式(fngsh)如图475所示。(线性-切面)：选择该选项，则以线性-切面方式(fngsh)产生与表面相切的圆弧薄体。断面生成方式(fngsh)如图476所示。图475 五点 图476 线性-切面(qimin)(圆-切线)：首先(shuxin)选取切面，再选取始边，接着选取脊线，然后输入半径
24、并设置产生的圆弧薄体类型，系统即自动产生圆弧薄体。可以产生两种方式的圆弧，如图477所示。(圆)：选择该选项，则产生全圆的薄体。先后选择导引线、定位线和脊线，系统将自动生成实体。断面生成方式如图478所示。第三十二页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程图477 圆-切线(qixin)图478 圆 第三十三页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程2 曲面(qmin)编辑2.1 延伸(ynshn)延伸主要用于扩大曲面片体。该选项用于在已经存在的片体（或面）上建立延伸片体。延伸通常采用近似方法建立。延伸主要有几种方式：相切延伸；法向延伸；角度(jiod)延伸；圆弧延
25、伸；规律控制延伸。2.2 偏置曲面 偏置曲面功能可以从一个或更多已有的曲面生成偏置曲面。系统会沿选定的面的法向偏置点的方向来生成正确的偏置曲面。指定的距离称为偏置距离，已有的曲面称为基面。可以选择任何类型的面作为基面。如果选择多个面进行偏置，则会产生多个偏置结果。选择菜单命令【插入】/【自由形式特征】/【偏置】，系统就会让用户指定偏置曲面操作对象，随后会弹出如果所示的【偏置曲面】对话框，让用户进行相关的偏置参数设置操作。第三十四页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程第三十五页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程第三十六页，共37页。四川工程职业技术学院CAD/CAM精品课程第三十七页，共37页。