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9.1 曲面的创建

 

Pro/ENGINEER系统提供了曲面特征(Surface feature),通过创建非常自由的单一曲面,再将这些单一曲面缝合为完整且没有间隙的曲面模型,最后再转化为实体模型。

本章主要讲述曲面创建和操作的基本方法和技巧。

本章主要内容

&        曲面的创建

&        曲面的操作

9.1  曲面的创建

本节主要讲述填充曲面、拉伸曲面、旋转曲面、扫描曲面、混合曲面和编辑混合曲面的创建。

9.1.1  填充曲面的创建

“填充”命令存在于“编辑”菜单条中,其作用是对二维剖面进行填充,使之成为一个没有厚度的平面,平面是曲面的一种特殊情况而已。

填充曲面的创建步骤为:

1)打开Pro/ENGINEER系统,新建一个“零件”设计环境,在此设计环境中绘制如图9-1所示的截面。

2)选中上一步绘制的截面,单击“编辑”菜单条中的“填充”命令,则以此截面为边界生成一个平面,如图9-2所示。

        

9-1  绘制截面                          9-2  生成填充曲面

9.1.2  拉伸曲面的创建

拉伸曲面的创建步骤和拉伸实体的创建类似,关键是在“拉伸特征”工具栏中选取“拉伸为曲面”命令。

拉伸曲面的创建步骤为:

1)接着使用上一小节创建的设计环境,单击“拉伸工具”命令,系统打开“拉伸特征”工具栏,单击其中的“拉伸为曲面”命令,表示拉伸特征为曲面,拉伸深度设为“50.00”。单击设计环境中的截面,则系统显示出拉伸曲面的预览特征,如图9-3所示。

2)单击“拉伸特征”工具栏中的“建造特征”命令,系统完成拉伸曲面特征的创建,如图9-4所示。

           

9-3  生成拉伸预览曲面                     9-4  生成拉伸曲面

9.1.3  旋转曲面的创建

旋转曲面的创建步骤和旋转实体的创建类似,关键是在“旋转特征”工具栏中选取“旋转为曲面”命令。

旋转曲面的创建步骤为:

1)接着使用上一小节创建的设计环境,鼠标右键单击“设计树”浏览器中的截面特征,在弹出的快捷菜单条中选取“编辑定义”命令,重新进入草图绘制环境,在此环境中添加一条竖直的中心线,如图9-5所示。

2)完成截面绘制后,单击“旋转工具”命令,此时系统以360o旋转出一个预览旋转体,并同时打开“旋转特征”工具栏,单击此工具栏中的“拉伸为曲面”命令,并将此工具栏中的旋转角度改为“90”,则系统以90o角生成截面旋转曲面特征预览体,如图9-6所示。

3)单击“旋转特征”工具栏中的“建造特征”命令,系统完成旋转曲面特征的创建,如图9-7所示。

  

9-5  绘制旋转中心线        9-6  生成旋转预览曲面        9-7  生成旋转曲面

4)旋转曲面特征的创建先讲述到此,关闭当前设计环境并且不保存。

9.1.4  扫描曲面的创建

扫描曲面的创建步骤和扫描实体的创建类似,关键是在“扫描特征”工具栏中选取“扫描为曲面”命令。

扫描曲面的创建步骤为:

1)在Pro/ENGINEER系统中新建一个“零件”设计环境。单击“草绘工具”命令,选取FRONT基准面为绘图平面,使用系统默认的参照面,在设计环境中绘制如图9-8所示的样条曲线。

2)生成此样条曲线后,单击“草绘器工具”工具栏中的“可变剖面扫描工具”命令,此时系统默认把上步绘制的样条曲线作为扫描轨迹线,并同时打开“扫描特征”工具栏,此时工具栏中默认的是“扫描为曲面”命令,然后单击“扫描特征”工具栏中的“创建或编辑扫描剖面”命令,系统进入草绘设计环境,在此设计环境中绘制一个圆,如图9-9所示。

                

9-8  绘制样条曲线                   9-9  绘制扫描截面

3)单击“草绘器工具”工具栏中的“继续当前部分”命令,系统生成一个扫描曲面特征预览体,如图9-10所示。

4)单击“建造特征”命令,生成扫描曲面特征,如图9-11所示。

         

9-10  生成扫描预览曲面                  9-11  生成扫描曲面

5)扫描曲面特征的创建先讲述到此,关闭当前设计环境并且不保存。

9.1.5  混合曲面的创建

混合曲面的创建步骤和混合实体的创建类似,关键是在“混合特征”工具栏中选取“混合为曲面”命令。

混合曲面的创建步骤为:

1)在Pro/ENGINEER系统中新建一个“零件”设计环境。左键单击“插入”菜单条中的“混合”命令,选取混合菜单条中的“曲面”命令,表示要生成混合曲面特征。保持系统弹出的“混合选项”菜单条中的选项不变,单击此菜单条中的“完成”命令,系统打开“属性”菜单条,左键选取此菜单条中的“光滑”选项,然后单击“完成”命令。选取FRONT基准面为草绘平面,使用系统默认的参照面,进入草绘环境绘制如图9-12所示的剖面。

2)单击“草绘”菜单条中“特征工具”下的“切换截面”命令,此时上一步绘制的截面变成灰色,表示此时草绘环境进入了下一个剖面的绘制,然后在当前设计环境中绘制如图9-13所示的剖面。

            

9-12  绘制混合截面                         9-13  绘制混合第二截面

3)单击“草绘器工具”工具栏中的“继续当前部分”命令,系统打开“深度”菜单条,保持此菜单条中的“盲孔”选项不变,单击“完成”命令,在消息显示区中输入深度值“50.00”,此时混合曲面特征的所有定义都完成,单击“曲面:混合,平行”对话框中的“确定”按钮,系统生成混合曲面特征,如图9-14所示。

9-14  生成混合曲面

4)混合曲面特征的创建先讲述到此,关闭当前设计环境并且不保存。

9.1.6  边界混合曲面的创建

利用“边界混合”命令,利用已经定义好的图元,在一个或两个方向上创建边界混合的特征。在每个方向上选定的第一个和最后一个图元定义曲面的边界。添加更多的参照图元(如控制点和边界条件)能使用户更完整地定义曲面形状。

选取参照图元的规则如下:

·    曲线、零件边、基准点、曲线或边的端点可作为参照图元使用。

·    在每个方向上,都必须按连续顺序选择参照图元,但是也可对参照图元进行重新排序。

对于在两个方向上定义的混合曲面来说,其外部边界必须形成一个封闭的环,也就是外部边界必须相交。若边界不终止于相交点,Pro/ENGINEER系统将自动修剪这些边界,并使用有关部分。注意,为混合而选的曲线不能包含相同的图元数。

下面具体讲述边界混合曲面的创建步骤:

1)在Pro/ENGINEER系统中新建一个“零件”设计环境;左键单击“基准特征”工具栏中的“造型工具”命令,系统打开“造型工具”工具栏,如图9-15所示。

9-15  “造型工具”工具栏

“造型工具”工具栏中的命令如下。

·  选取鼠标选取状态。

·  设置活动基准平面设置设计环境中的基准平面,用户可在此基准平面上绘制曲线等图元。

·  设置活动基准平面其作用是创建一个基准面。

·  创建曲线通过单击鼠标左键生成一条曲线,单击鼠标中键表示结束此命令。

·  编辑曲线编辑设计环境中已有的曲线。

·  曲线到曲面投影通过将曲线投影到曲面上来创建COS

·  边界曲线创建曲面通过边界曲线来创建曲面。

·  连接曲面将曲面连接起来。

·  修剪面组修剪选定的面组。

·  确定并退出确定并退出“造型工具”工具栏。

·  确定并退出其作用是取消并退出造型工具工具栏。

2)此时系统默认的活动基准面平面是FRONT基准面,单击“创造曲线”命令,系统打开“创建曲线”工具栏,选中此工具栏中的“控制点”选项,如图9-16所示。

9-16  “创建曲线”工具栏

3)在当前活动基准平面上创建一条曲线,如图9-17所示。

4)单击“创建曲线”工具栏中的“确定”命令,系统关闭“创建曲线”工具栏,然后鼠标单击“建造特征”命令,生成一条曲线,如图9-18所示。

             

9-17  绘制曲线                          9-18  生成曲线

5)单击“创建内部基准平面”命令,系统打开“基准平面”对话框,此对话框和前面讲述的创建新基准面的对话框一样,单击设计环境中的FRONT基准面,在“基准平面”对话框中输入偏移值“20.00”,系统新建一个基准面,并将此面设为当前活动基准面,如图9-19所示。

6重复步骤(2)~步骤(4),在当前活动基准平面上生成一条曲线,如图9-20所示。

7)单击“造型工具”工具栏中的“确定并退出”命令,则在当前设计环境中生成两条曲线,如图9-21所示。

      

9-19  生成偏移基准面         9-20  生成另一条曲线        9-21  生成的两条曲线

8)单击“基准特征”工具栏中的“边界混合”命令,系统打开“边界混合”工具栏,如图9-22所示。

9-22 “边界混合”工具栏

9)单击设计环境中的任意一条曲线,然后按住Ctrl键,再单击另外一条曲线,此时系统生成边界混合曲面的预览体,如图9-23所示。

10)单击“边界混合”工具栏中的“建造特征”命令,生成一个曲面,如图9-24所示。

            

9-23  生成边界混合预览曲面                9-24  生成边界混合曲面

11)上一步生成的曲面为一个方向上的边界混合曲面,下面讲述两个方向上的边界混合曲面,关闭当前设计环境并且不保存。在Pro/ENGINEER系统中新建一个“零件”设计环境,单击“基准特征”工具栏中的“造型工具”命令,系统打开“造型工具”工具栏,此时系统默认的活动基准面平面是TOP基准面,单击“创建曲线”命令,系统打开“创建曲线”工具栏,选中此工具栏中的“控制点”选项,在当前的活动基准平面上绘制4条首尾相连的曲线,如图9-25所示。

12)单击“基准特征”工具栏中的“选取”命令,双击当前设计环境中的一条曲线,则曲线上出现控制点,如图9-26所示。

           

9-25  生成四条首尾相连曲线                     9-26  选取曲线

13按住键盘Alt键,使用鼠标左键将曲线上中间的一个控制点往Y轴正向拖动,同样的操作,将其他3条曲线中间的控制点往Y轴正向或负向移动,如图9-27所示。

14)单击“创建曲线”工具栏中的“确定”命令,系统关闭“创建曲线”工具栏(或者在当前设计中单击鼠标中键,也可以关闭“创建曲线”工具栏),然后单击“造型工具”工具栏中的“确定并退出”命令,则在当前设计环境中生成四条曲线,如图9-28所示。

          

9-27  移动曲线控制点                  9-28  生成不同面的曲线

15)单击“基准特征”工具栏中的“边界混合”命令,系统打开“边界混合”工具栏,单击设计环境中如图9-29所示的直线。

16)按住Ctrl键,使用单击如图9-30所示的曲线,此时系统显示一个方向的边界混合曲面预览体。

            

9-29  选取曲线                      9-30  生成边界混合预览曲面

17)单击“边界混合”工具栏中的“单击此处添加”子项,则此子项变成“选取项目”,如图9-31所示。

9-31  边界混合工具栏

18)此时设计环境中的设计对象发生如图9-32所示的变化。

19)重复步骤(15)~步骤(16),选取另外两条曲线为第二方向边界混合曲面的边界线,如图9-33所示。

20)单击“边界混合”工具栏中的“建造特征”命令,生成一个两个方向的边界混合曲面,如图9-34所示。

         

9-32  选取第一方向边界曲线   9-33  选取第二方向边界曲线   9-34  生成两个方向的边界混合曲面

21)上一步生成的曲面就是两个方向上的边界混合曲面,单击“文件”菜单条中的“保存副本”命令,将当前设计环境中的边界混合曲面保存名为“bianjiehunhequmian2”,关闭当前设计环境。

9.1.7  实例—汤锅

本节以汤锅为例,综合应用前面所学知识,讲述曲面创建的具体方法,具体步骤如下:

1)单击系统工具栏中的“新建”按钮,在弹出的对话框中选择文件的类型为“零件”、子类型为“实体”改变系统默认的文件名称为“tangguo”,不选中“使用缺省模板”复选框,将模板类型设为mmns_part_solid

9-35  三个混成的截面

2)单击下拉菜单“插入”→“混合”→“曲面”菜单命令。保持“混合选项”菜单管理器中的默认值,单击“完成”菜单命令。保持“属性”菜单管理器中的默认值,单击“完成”菜单命令。

3)选择TOP面为草绘平面,选择弹出的菜单中的“正向”命令,再选择“缺省”菜单命令,进入草绘工作界面。绘制第一个截面——半径为“50”的圆。单击下拉菜单中的“草绘”→“特征工具”→“切换剖面”菜单命令。第一截面变淡,绘制第二个截面——半径为“75”的圆。继续绘制第三个截面——半径为“60”的圆。绘制的三个混成截面完成后如图9-35所示,单击“草绘器工具”工具栏中的按钮,系统退出草绘工作环境。

4)在提示栏中弹出“深度文本框”,输入第一、第二截面的混成深度值“20”,如图9-36所示。单击后面的按钮。再输入第二、第三截面的混合深度值“10”。单击后面的按钮。

9-36  提示栏中深度文本框

生成的混成模型如图9-37所示。

9-37  混成模型

5)单击“工程特征”工具栏中的“壳特征”工具按钮,系统弹出如图9-38所示的特征面板。输入厚度值“2”。

9-38  壳特征面板

6)单击“选项”按钮系统弹出如图9-39所示的控制面板,选中“延伸派出的曲面”复选框,再在模型中选择如图9-40所示的排除曲面。单击按钮,完成抽壳特征的建立,生成的模型如图9-41所示。

                  

9-39 “选项”控制面板                         9-40  排除曲面

7在“基准特征”工具栏中单击“基准平面”工具按钮,弹出“基准平面”对话框,如图9-42所示。选择TOP基准面,并输入偏移植“20”,生成如图9-43所示的基准面。

8)单击下拉菜单“插入”→“扫描”→“曲面”菜单命令。在“扫描轨迹”菜单管理器中单击“草绘轨迹”菜单命令,以绘制扫描轨迹线。

9)选择刚生成的基准面DTM1为绘图面,在弹出的视图方向菜单中单击“正向”菜单命令,如图9-44所示,在随后弹出的参考平面菜单中单击“缺省”菜单命令,如图9-45所示,使用系统默认的参考面。进入绘制轨迹线的工作界面。

                 

9-41  抽壳后的模型                 9-42  创建“基准平面”对话框

                  

9-43  生成的基准面                           9-44  视图方向

10)单击“草绘器工具”工具栏中的样条按钮,绘制如图9-46所示的曲线,为了保证绘制的轨迹是一条关于水平基准线对称的曲线,通过镜像方式来完成,镜像后的轨迹线如图9-47所示。

              

9-45  参考平面菜单管理器                    9-46  扫描轨迹

11单击“草绘器工具”工具栏中的按钮,系统显示轨迹开放“属性”菜单管理器,选择“合并终点”菜单命令,单击“完成”菜单命令,系统再次进入草绘状态,并且与轨迹垂直的面作为扫描截面绘图面。绘制如图9-48所示的扫描截面,单击“草绘器工具”工具栏中的按钮,完成特征截面的绘制。

     

9-47  镜像后的扫描轨迹                         9-48  扫描截面

12)单击“曲面:扫描”信息窗口中的“预览”按钮,观察生成的扫描特征,扫描特征如图9-49所示。用镜像命令来创建另一侧的手柄,如图9-50所示。

         

                 9-49  扫描特征                  9-50  镜像扫描特征后的模型

13)单击“工程特征”工具栏中的倒圆角按钮,弹出如图9-51所示的特征面板,按住Ctrl9-52所示的边,单击特征面板中的“设置”按钮,弹出如图9-53所示的“设置”面板。单击“完全倒圆角”按钮,成的模型如图9-54所示。

9-51  倒圆角特征面板

                

             9-52  选择倒圆角的两条边                         9-53 “设置”面板

14)再单击“工程特征”工具栏中的倒圆角按钮,输入倒圆角的数值为2。选择如图9-55所示的边。单击特征面板中的按钮。完成倒圆角特征的建立。

15)用同样的方式给设定锅底部的内棱边倒圆角为3,生成的汤锅模型如图9-56所示。

16)单击下拉菜单中的“文件”→“保存副本”菜单命令,在新建名称中输入“tangguo”,保存当前模型文件。

 

9-54  倒圆角后的模型         9-55  选择倒圆角的边          9-56  汤锅模型