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1、学习情景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步骤及方法确定零件图样的绘制步骤及方法 用自由曲面功能绘制零件的三维曲面造型用自由曲面功能绘制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方法及优化图样讨论零件的三维曲面造型的其他绘制方法及优化图样图41 可乐瓶底零件图资讯资讯 1.概述自由曲面是CAD模块的重要组成局部，也是表达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
2、，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外表来定义自由曲面。通过自由曲面操作，可以构造标准特征建模方法所无法创立的复杂形状；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，或者通过选择菜单栏【插入】/【自由形式特征选项】/【编辑】/【自由形式特征】和【编辑】/【特征参数】选项可以找到。图42 自由曲面工具条1.1 自由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
3、，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。1.2 自由曲面的术语和参数说明1术语【片体】：是UG术语，特指一个或者多个外表组成，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立的特征。【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 点构造曲面 2.1 通过
4、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。图43【通过点】对话框图44【过点】对话框2.2 通过极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】/【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。图45【通过极点】对话框 3.曲线构造曲面3.1 创立直纹曲面在【自由形式特征】工具图标栏中单击，或者选择菜单命
5、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，系统会弹出如下图的【直纹】对话框，让用户设置相应的直纹曲面参数,如图46所示。图46【直纹】对话框3.2 通过曲线创立曲面单击图标 ，或者选择下拉菜单【插入】/【自由形式特征】/【通过曲线】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 确定确定 按钮，系统弹出如图48所示对话框，设置参数。图47 【通过曲线】对话框图48 【通过曲线】对话框3.3 通过曲线网格创立曲面单击图标 ，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
6、【通过曲线网】格对话框，让用户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，让用户设置相应的曲面创立参数。图49 通过曲线网格对话框3.4 通过扫掠方式创立曲面单击图标 ，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来定义所要创立的曲面。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
7、，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，让用户选取截面线串，截面线串最多可以达150条，设置相应的曲面创立参数即可生成曲面。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三维曲面造型做出雏形运用三维曲面造型做出雏形 倒角并光顺曲面倒角并光顺曲面方案方案 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造型手段绘制可乐瓶底实体单元运用实体造型和曲
8、面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 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实施实施 1 在XZ平面创立可乐瓶底所需曲线。其中圆弧1为起点在58，0，终点在42，50.5，半径为120的圆弧；圆弧2为一经过以下点的样条线0，40，3.88，40.13，8.36，40.55，13.5，41.7，16.6，43，23.64，47.28，29.3，49.
9、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 构建曲面所需操作对象2在【成型特征】工具栏里点击，进入构建旋转体命令。系统弹出【旋转体】对话框，如图430所示。在刚刚建立的曲线中拾取如下图的几条曲线如图431所示，点击 确定确定 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
10、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 构建旋转体的操作对象 图432【回转体】对话框 图433 选取旋转轴 图434【回转体】对话框 图435 生成旋转体 3选取菜单中【插入】/【自由形式特征】/【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 确定确定 按钮。系统
11、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 确定确定 按钮。弹出【扫掠】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 确定确定 按钮。弹出【布尔操作】对话框，选取【创立】按钮，如图443所示。生成一个凹槽，如图444所示。图436【回转体】对话框 图437 拾取引导线串 图438 拾取截面线串 图439【扫掠】对话框 图440【扫掠】对话框 图441【扫掠】对话框 图442【扫掠】对话框 图443【布尔操作】对话框 图
12、444【扫掠】操作结果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 确定确定 按钮。系统弹出【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 确定确定 按钮。系统弹出【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445【变换】对话框 图446 选取旋转轴图447 【变换】对话框 图448 【变换】对话框 图449 变换操作结果5选取菜单中【插入】/【特征操作】/【减】
13、，系统弹出【减】对话框，如图450所示。选取步骤3所得的实体作为目标体，选取步骤5所得实体为工具体，点击 确定确定 按钮，所得结果如图451所示。图450【减】对话框 图451 减操作结果 6点击【特征操作】工具栏里的按钮，系统弹出【边缘圆角】对话框。把【默认半径】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。图452【边缘圆角】对话框 图453 选取边界 图454【边缘圆角】操作结果7在可乐瓶底部加一个15015015的长方体。如图455所示。图455 操作结果 检查检查 任务的完成情况任务的完成情况 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
14、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 存档存档 扩充资讯扩充资讯 1.其他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，再根据所选取的创立形式，定义其大小与条件产生所需的曲面。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。图456截面体对话框下面简要介绍几种方法。两
15、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，中选取完峰线后系统会要求选取脊线，定义脊线后，系统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，中选取完成后系统会要求选取脊线，定义脊线后系统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-峰线-肩线 图460 两边-斜率-肩线 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
16、错误提示。图461 切弧-肩线 图462 三点-圆弧 两边-峰线：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，中选择完脊线，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 切弧：断面生成方式如图469所示。两边-斜率-圆弧：断面生成方式如图470所示图469 切弧 图470 两边-斜率-圆弧 4点-斜率：断面生成方式如图471所示。端点-斜率-三次方曲面：断面生成方式如图472所示。图471 4点-斜率 图471 4点-斜率 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
17、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立断面的对话框，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473 导圆弧-三次曲面 图474 点-半径-角度-弧 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。
18、断面生成方式如图475所示。线性-切面：选择该选项，则以线性-切面方式产生与外表相切的圆弧薄体。断面生成方式如图476所示。图475 五点 图476 线性-切面 圆-切线：首先选取切面，再选取始边，接着选取脊线，然后输入半径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。图477 圆-切线 图478 圆 2 曲面编辑2.1 延伸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
19、：相切延伸；法向延伸；角度延伸；圆弧延伸；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。l9、静夜四无邻，荒居旧业贫。4月-234月-23Monday,April 17,2023l10、雨中黄叶树，灯下白头人。23:04:05
20、23:04:0523:044/17/2023 11:04:05 PMl11、以我独沈久，愧君相见频。4月-2323:04:0523:04Apr-2317-Apr-23l12、故人江海别，几度隔山川。23:04:0523:04:0523:04Monday,April 17,2023l13、乍见翻疑梦，相悲各问年。4月-234月-2323:04:0523:04:05April 17,2023l14、他乡生白发，旧国见青山。17 四月 202311:04:05 下午23:04:054月-23l15、比不了得就不比，得不到的就不要。四月 2311:04 下午4月-2323:04April 17,202
21、3l16、行动出成果，工作出财富。2023/4/17 23:04:0523:04:0517 April 2023l17、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。11:04:05 下午11:04 下午23:04:054月-23l9、没有失败，只有暂时停止成功！。4月-234月-23Monday,April 17,2023l10、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。23:04:0523:04:0523:044/17/2023 11:04:05 PMl11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。4月-2323:04:0523:04Apr-2317-Apr
22、-23l12、世间成事，不求其绝对圆满，留一份缺乏，可得无限完美。23:04:0523:04:0523:04Monday,April 17,2023l13、不知香积寺，数里入云峰。4月-234月-2323:04:0523:04:05April 17,2023l14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。17 四月 202311:04:05 下午23:04:054月-23l15、楚塞三湘接，荆门九派通。四月 2311:04 下午4月-2323:04April 17,2023l16、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2023/4/17 23:04:0523:04:0517 April 20
23、23l17、空山新雨后，天气晚来秋。11:04:05 下午11:04 下午23:04:054月-23l9、杨柳散和风，青山澹吾虑。4月-234月-23Monday,April 17,2023l10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。23:04:0523:04:0523:044/17/2023 11:04:05 PMl11、越是没有本领的就越加自命非凡。4月-2323:04:0523:04Apr-2317-Apr-23l12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。23:04:0523:04:0523:04Monday,April 17,2023l13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。
24、4月-234月-2323:04:0523:04:05April 17,2023l14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。17 四月 202311:04:05 下午23:04:054月-23l15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。四月 2311:04 下午4月-2323:04April 17,2023l16、业余生活要有意义，不要越轨。2023/4/17 23:04:0523:04:0517 April 2023l17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。11:04:05 下午11:04 下午23:04:054月-23MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉