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1、项目四自由曲面建模设计项目四PROJECT PROGRAMME任务三风轮模型的3D设计03PROJECT项目四 任务三 风轮模型的3D设计一、任务描述n按照要求完成如图4-38风轮模型的3D设计，其零件图如图4-39所示。图438风轮模型图439风轮零件图PROJECT项目四 任务三 风轮模型的3D设计二、任务分析n曲面设计与草图、曲线绘制紧密相关。在风轮的曲面设计，是涉及草图绘制，曲线直线的绘制，以及旋转、N边曲面、通过曲线网络、阵列、缝合等多项曲面创建与曲面编辑命令的综合应用。PROJECT项目四 任务三 风轮模型的3D设计三、任务实施n1.创建风轮底座n（1）创建草图，拉伸得风轮底座。n
2、在XY平面上，绘制如图4-40所示草图。注意：直径为8mm的圆形并非整圆，而是有左右两条圆弧、以及上下距离X轴3.5mm的水平线段构成的封闭图形。图440风轮底座草图PROJECT项目四 任务三 风轮模型的3D设计三、任务实施n2）拉伸得风轮底座n 选择直径为69mm的圆形草图曲线为截面线，以ZC轴为指定矢量，沿ZC轴正方向拉伸8mm得圆柱体。n选择直径为16mm的圆形草图曲线为截面线，以ZC轴为指定矢量，沿ZC轴负方向拉伸2mm，布尔运算选择与中圆柱体“合并”。n选择直径为6mm的圆形草图曲线为截面线，以ZC轴为指定矢量，以-14mm为起点，+13mm为终点，沿ZC轴正方向拉伸，布尔运算选择
3、“减去”，创建如图4-41（b）所示孔。n选择直径为8mm的圆弧与直线段形成的封闭图形为截面线，以ZC轴为指定矢量，以-2mm为起点，+3mm为终点，沿ZC轴正方向拉伸，布尔运算选择“减去”，创建如图4-41（c）所示的孔。PROJECT项目四 任务三 风轮模型的3D设计三、任务实施(a)(b)(c)图441创建风轮底座PROJECT项目四 任务三 风轮模型的3D设计三、任务实施n2.创建风轮叶片n（1）创建新的坐标系 n选择“动态”方式，在风轮底座顶面创建“绝对坐标系”。n(2)绘制草图n“草图坐标系”选择“新平面”，选择XC-YC平面为指定平面；“草图方向”选择“水平”为参考，选择XC轴为
4、指定矢量；“草图原点”选择“工作部件原点”方法。在指定平面创建直径为99mm的圆形，圆心与原坐标原点之间用直线段相连，直线段与ZC轴共线。图442创建新的坐标系图443绘制草图PROJECT项目四 任务三 风轮模型的3D设计三、任务实施n（3）旋转创建如图4-44所示球体。n（4）创建如图4-45所示草图n“草图坐标系”选择“新平面”，选择XC-ZC平面为指定平面；“草图方向”选择“水平”为参考，选择XC轴为指定矢量；“草图原点”选择“工作部件原点”方法。在指定平面分别创建直径为20mm、69mm的同心圆。图444创建球体图445绘制同心圆草图PROJECT项目四 任务三 风轮模型的3D设计三
5、、任务实施n（5）创建叶片曲线n1）在“表达式”中编辑零件图中描述叶片曲线的方程式：t=1；x=10*(cos(180*t)+3.14*t*sin(180*t)-10)；y=10*（sin(180*t-3.14*t*cos(180*t)；z=0。n2）利用“规律曲线”命令，在“X规律”“Y规律”“Z规律”选项组中，均选择“根据方程”方式，设置参数为t，函数分别设置为x、y、z，调整坐标系，使曲线的两个端点分别在直径为20mm与69mm的圆形轮廓线上。图446绘制叶片轮廓PROJECT项目四 任务三 风轮模型的3D设计三、任务实施n3）利用“偏置曲线”命令，距离原曲线前后2mm的处创建2条偏置曲
6、线。n4）利用“投影曲线”，将下方两条规律曲线投影至球体表面。n5）用直线依次连接各条曲线，绘制叶片图形轮廓。图447投影曲线图448创建叶片轮廓图449创建叶片内表面PROJECT项目四 任务三 风轮模型的3D设计三、任务实施n（6）创建叶片实体n1）利用“N边曲面”命令，创建叶片四周内表面。n2）利用“通过曲线组”命令，创建叶片四周、顶面及底面n选择投影曲线为主曲线，选择直线为交叉曲线，创建叶片顶面。选择叶片内侧上下曲线为主曲线，选择左右直线为交叉曲线，创建叶片内侧表面。相同操作创建叶片其余四个表面。图450创建叶片外表面PROJECT项目四 任务三 风轮模型的3D设计三、任务实施n3）利
7、用“缝合”命令，依次将叶片各表面进行缝合，创建叶片实体。n4“草图坐标系”选择“新平面”，选择YC-ZC平面为指定平面；“草图方向”选择“水平”为参考，选择YC轴为指定矢量；“草图原点”选择“工作部件原点”方法。绘制如图4-51（a）所示草图。图4-51(b)中细节处，为修饰叶片形状，无尺寸要求。n5）利用“旋转”命令，选择图4-51(b)中曲线为截面线，ZC轴为指定矢量，旋转360，布尔运算选择“减去”，完成对叶片的细节编辑,如图4-51(c)中。n6）利用“移动对象”命令，选择“角度”120，复制创建另外两个叶片实体，完成叶片实体的创建。思考：是否有其他方法复制另外两个叶片实体？PROJE
8、CT项目四 任务三 风轮模型的3D设计三、任务实施(c)(a)(b)图451编辑叶片细节图452创建余下两面叶片PROJECT项目四 任务三 风轮模型的3D设计三、任务实施n3.绘制孔轮廓n（1）绘制孔轮廓草图。“草图坐标系”选择“新平面”，选择XC-YC平面为指定平面；“草图方向”选择“水平”为参考，选择YC轴为指定矢量；“草图原点”选择“工作部件原点”方法。绘制如图4-53所示草图，完成孔轮廓草图的绘制，如图4-54中所示。(a)(b)图453绘制草图图454孔轮廓草图PROJECT项目四 任务三 风轮模型的3D设计三、任务实施n（2）利用“拉伸”命令，选择孔轮廓曲线为截面线，沿ZC轴正方
9、向，拉伸20mm，布尔运算选择减去，创建孔轮廓，如图4-55中所示。n（3）利用“阵列几何特征”命令，选择“圆形”阵列类型，完成另外两个孔轮廓的创建，如图4-56中所示。图455创建孔图456阵列孔PROJECT项目四 任务三 风轮模型的3D设计三、任务实施n4.细节修饰n利用“边倒圆”命令，修饰倒角。依次选择孔轮廓、叶片与底座交线，创建半径为2mm的边倒圆，如图4-57中所示n5.创建组合体n合并叶片与底座，隐藏所有草图，基准及曲线，得如图4-38中风轮3D模型。图457边倒圆图438风轮模型项目四PROJECT PROGRAMME任务三知识链接03PROJECT项目四 知识链接n1.曲面的
10、偏置n曲面偏置：可以将一个或者几个现有的曲面生成偏置曲面；也可以将现有的曲面进行偏移。n（1）偏置曲面 将现有曲面偏置生成与原曲面相似的曲面。n其命令打开方式：n【曲面】【曲面操作】【偏置曲面】n【菜单】【插入】【偏置/缩放】【偏置曲面】n执行上述操作后，打开如图4-58所示对话框，选项介绍见表4-14。图458“偏置曲面”对话框PROJECT项目四 知识链接序号选项功能介绍1基面选择需要偏置的已有面为“基面”，可选择一个面，也可选择多个面。2偏置1可设定偏置距离；“反向”选项可改变偏置方向。3特征在“输出”选项中有“为每个面创建一个特征”与“为所有面创建一个特征”两个选项，可定义各个生成偏置
11、面之间的独立性，详见表415。表4-14 “偏置曲面”主要选项及功能介绍PROJECT项目四 知识链接序号选项功能介绍图示1为每个面创建一个特征偏置曲面之间保持独立2为所有面创建一个特征偏置曲面之间建立同原有面相似的联系表4-15“输出”选项偏置曲面对比PROJECT项目四 知识链接n（2）偏置面 将现有曲面进行偏移。n其命令打开方式：n【菜单】【插入】【偏置/缩放】【偏置面】n执行上述操作后，打开如图4-59所示对话框。选定需要偏移的现有曲面，设定偏置距离，单击确定，即可将已有曲面进行偏移，得到偏置面，如表4-16中所示。图459“偏置面”对话框偏执面偏置前偏置后图 示表4-16“偏置面”命
12、令图示PROJECT项目四 知识链接n2.曲面的抽取n曲面的抽取：从实体或者片体中抽取已存在的曲面来创建片体，是一个曲面复制的过程。n（1）抽取独立曲面 从实体或片体中，选定曲面，单击抽取。n其命令调用方式如下：n【曲面】【曲面操作】【抽取几何特征】n【菜单】【插入】【关联复制】【抽取几何特征】n执行上述操作后，打开如图4-60所示对话框。抽取特征选择“面”，“面选项”选择“单个面”，即可实现对实体或片体中独立面的抽取，如表4-17所示。图460“抽取几何特征”对话框独立面抽取抽取前抽取后图 示表4-16“偏置面”命令图示PROJECT项目四 知识链接n（2）抽取区域曲面 通过选定种子曲面和边
13、界曲面，来抽取从两曲面之间的所有曲面（包括种子曲面，不包括边界曲面）。n其命令调用方式如下：n【曲面】【曲面操作】【抽取几何特征】n【菜单】【插入】【关联复制】【抽取几何特征】n执行上述操作后，打开如图4-61所示对话框。抽取特征选择“面区域”，定义“种子面”以及“边界面”，即可实现对种子面与边界面之间区域曲面的抽取，如表4-18所示。图461“抽取区域曲面”对话框区域面抽取偏置前偏置后图 示表4-16“偏置面”命令图示种种子子面面边边界界面面PROJECT项目四 知识链接n3.曲面的修剪n曲面的修剪：从指定曲面上去除某一部分。n（1）一般的曲面修剪 在进行拉伸或旋转等命令时，利用布尔求差运算
14、完成指定曲面上某一部分的去除，如表4-19所示。一般的曲面修剪修剪前修剪中修剪后图示表4-19“一般的曲面修剪”命令图示PROJECT项目四 知识链接n（2）修剪片体 通过曲线、面或基准平面对指定曲面进行修剪。n其命令调用方式如下：n【曲面】【曲面操作】【修剪片体】n【菜单】【插入】【修剪】【修剪片体】n执行上述操作后，打开如图4-62所示对话框。对话框各选项组功能介绍及图示详见表4-20。图462“修剪片体”对话框PROJECT项目四 知识链接序号选项功能介绍图示1目标选定需要修剪的目标2边界选定修剪的边界对象，可为面、边、曲线或基准平面3投影方向垂直于面选定修剪边界投影方向垂直于选定曲面垂
15、直于曲线平面选定修剪边界投影方向垂直于曲线所在平面沿矢量选定修剪边界投影方向沿选定的矢量方向4区域保留勾选此项，则保留选定区域放弃勾选此项，则舍弃选定区域表4 20“修剪片体”选项功能介绍及图示PROJECT项目四 知识链接n（3）分割面 利用曲线、边缘、面、基准平面或实体等多个分割对象，将现有体的一个面或多个面进行分割。n其命令调用方式如下：n【曲面】【曲面操作】【更多】【分割面】n【菜单】【插入】【修剪】【分割面】n执行上述操作后，打开如图4-63所示对话框。图示详见表4-21。图463“分割面”对话框分割面分割前分割后图 示表4-21 “偏置面”命令图示PROJECT项目四 知识链接n（
16、3）修剪与延伸 修剪或延伸一组边或面，使之与另一组边或面相交。n其命令调用方式如下：n【曲面】【曲面操作】【修剪和延伸】n【菜单】【插入】【修剪】【修剪与延伸】n执行上述操作后，打开如图4-64所示对话框。对话框各选项组功能介绍详见表4-22，图示如表4-23中所示。图464“修剪和延伸”对话框PROJECT项目四 知识链接序号选项功能介绍1修剪和延伸类型直至选定延伸目标曲面，与工具曲面相交，工具面无变化制作拐角延伸目标曲面，与工具曲面相交，工具面保留相交部分2目标选择需要目标曲面的边或目标体的面3工具选择工具面4曲面延伸形状自然曲率延伸曲面，使边界处曲率连续，随后相切至曲面区域外自然相切延伸
17、一个从边界开始相切的曲面镜像通过对曲面的曲率连续形状进行镜像，延伸一个曲面8体输出延伸原片体只延伸选定目标曲面9延伸为新面创建一个新面附加到原面上，而不是与原面合并延伸为新片体创建一个新片体，与原片体分开表4 22“修剪和延伸”选项功能介绍PROJECT项目四 知识链接修剪和延伸修剪和延伸前修剪和延伸后直至选定制作拐角图示表4 23“修剪和延伸”图示PROJECT项目四 知识链接n4.曲面的缝合n曲面的缝合：通过公共边或公共面将多个片体连接形成一个组合体。n命令打开方式：n【曲面】【曲面操作】【缝合】n【菜单】【插入】【组合】【缝合】n执行上述操作后，打开如图4-65所示对话框。选择需要缝合的
18、“目标”，通过与各目标相接的“工具面”将其连接形成一个整体。图465“缝合”对话框PROJECT项目四 任务评价表考核项目与权重考核内容评价标准自评互评教师评价专业知识（20%）（1）掌握曲面编辑命令的使用方法。（10分）未能掌握命令的调用位置及方法，无法按要求完成曲面编辑扣1分（2）掌握曲面造型设计的流程及思路。（10分）未能正确选择命令，无法完成曲面编辑扣1分专业能力（30%）（1）能够正确使用曲面编辑命令，完成曲面编辑。（10分）未能正确使用命令完成要求曲面的编辑，酌情扣1-5分（2）能够选择恰当的曲面编辑命令，完成所需曲面设计。（10分）未能完成要求曲面的设计，酌情扣1-5分（3）能够
19、按照要求完成曲面造型的设计。（10分）未能完成要求造型设计，酌情扣1-5分职业素养（20%）（1）敬业守时、认真负责、踏实严谨、谦虚好学。（5分）迟到、早退、无故缺勤等每次扣1分（2）具有良好的团队合作精神，能热心帮助其他同学完成任务。（5分）不参加小组讨论每次扣1分（3）能准确快速表达个人思想和见解，能灵活运用所学知识，有创造性。（10分）根据所学知识进行创意设计情况酌情加1-10分项目总结（30%）（1）按照任务实施步骤完成风轮的曲面设计任务，主要包括风轮叶片各曲面的创建与编辑。（10分）根据任务完成情况，缺少步骤酌情扣1-10分（2）能总结研究归纳，得出规律和指导性经验，技术文件完整、规范、条理清晰，在项目结束后，反思自己的任务完成情况和质量。（20分）根据项目总结和项目反思情况酌情加1-10分总分合计（自评占比40%，互评占比20%，教师评价占比40%）任务三考核评价表