第七章 专业曲面设计

    在这里将拉伸曲面、旋转曲面、扫描曲面、混合曲面、扫描混合曲面和填充曲面等这些曲面统称为基本曲面。要创建这些基本曲面，在执行特征创建工具或命令的过程中，需要选择“曲面”类型（如单击“曲面”按钮），具体的操作方法及步骤和创建实体特征时差不多。

    下面介绍创建基本曲面的相关范例，也可以让读者复习相关特征创建工具或命令的应用。

7.2.1  创建拉伸曲面范例

    下面通过典型例子来介绍创建、编辑定义拉伸曲面的方法及一般步骤。

    1)在“快速访问”工具栏中单击“新建”按钮，新建一个使用“mmns_part_solid”公制模板的实体零件文件，该文件名自定，如将文件名设为“bc_7_2_1”。

    2)在功能区的“模型”选项卡的“形状”面板中单击“拉伸”按钮，并在“拉伸”选项卡中单击“曲面”按钮。

    3)选择“FRONT（基准平面）”作为草绘平面，快速进入内部草绘器中。

    4)在功能区出现的“草绘”选项卡中单击“设置”面板中的“草绘视图”按钮，从而定向草绘平面使其与屏幕平行。

    5)绘制剖面，如图7-3所示，然后单击“确定”按钮，完成草绘并退出草绘器。

 图7-3  绘制拉伸剖面曲线

    6)在“拉伸”选项卡的“深度选项”下拉列表框中选择“对称”选项。

    7)在“拉伸”选项卡的侧1“深度”文本框中输入拉伸深度为“100”。

    8)在“拉伸”选项卡中单击“完成”按钮。按〈Ctrl+D〉组合键以默认的标准方向来观察创建的曲面，效果如图7-4所示。

图7-4  创建的拉伸曲面

    下面的步骤是重新编辑定义该拉伸曲面，将其拉伸剖面修改为封闭的图形，并设置使曲面具有封闭端。

    9)在模型树中，右击“拉伸1”特征（即创建的拉伸曲面特征），接着从弹出的快捷菜单中选择“编辑定义”命令，从而打开创建该特征时所用的“拉伸”选项卡。

    10)在“拉伸”选项卡中打开“放置”面板，接着单击其上的“编辑”按钮，如图7-5所示，从而进入草绘模式。

图7-5  在“放置”面板中操作

    11)添加圆弧，使剖面形成闭合形式，如图7-6所示，然后单击“确定”按钮。

图7-6  修改剖面

    12)在“拉伸”选项卡中打开“选项”面板，单击“封闭端”复选框以选中该复选框，接着选中“添加锥度”复选框，并设置锥度值为“20”，如图7-7所示。

图7-7  设置封闭端和添加锥度

    13)在“拉伸”选项卡中单击“完成”按钮。按〈Ctrl+D〉组合键以默认的标准方向视角来观察曲面效果，如图7-8所示。

图7-8  具有封闭端的拉伸曲面

7.2.2  创建旋转曲面范例

    下面通过典型例子来介绍创建旋转曲面的方法及一般步骤。

    1)在“快速访问”工具栏中单击“新建”按钮，新建一个名称为“bc_7_2_2”的实体零件文件，该零件文件使用“mmns_part_solid”公制模板。

    2)在功能区的“模型”选项卡的“形状”面板中单击“旋转”按钮，接着在功能区出现的“旋转”选项卡中单击“曲面”按钮。

    3)在“旋转”选项卡中单击“放置”标签，打开“放置”面板，接着单击“定义”按钮，弹出“草绘”对话框。

    4)选择“FRONT（基准平面）”作为草绘平面，其他设置采用默认选项，在“草绘”对话框中单击“草绘”按钮，进入草绘模式。接着在功能区出现的“草绘”选项卡中单击“设置”面板中的“草绘视图”按钮，从而定向草绘平面使其与屏幕平行。

    5)绘制如图7-9所示的旋转剖面和一条竖直的几何中心线，绘制的所有剖面曲线段均位于几何中心线的同一侧，所绘制的几何中心线将作为旋转轴。然后单击“确定”按钮，完成草绘并退出草绘模式。

图7-9  绘制旋转剖面和几何中心线

    6)接受默认的旋转角度为360°，单击“完成”按钮。按〈Ctrl+D〉组合键以默认的标准方向视角来观察创建的旋转曲面，效果如图7-10所示。

图7-10  绘制旋转曲面

7.2.3  创建扫描曲面范例

    扫描曲面是指将二维剖面沿着指定轨迹路径扫描而生成的曲面，扫描剖面可以是恒定的，也可以是可变的。下面介绍两个创建扫描曲面的典型范例。

    1．创建恒定截面扫描曲面的范例

    1)在“快速访问”工具栏中单击“新建”按钮，新建一个名称为“bc_7_2_3a”的实体零件文件，该零件文件使用“mmns_part_solid”公制模板。

    2)在功能区的“模型”选项卡的“形状”面板中单击“扫描”按钮 ，接着在“扫描”选项卡中单击“曲面”按钮和“恒定截面”按钮。

    3)在功能区的右侧区域单击“基准”|“草绘”按钮，系统弹出“草绘”对话框，选择“TOP（基准平面）”作为轨迹的草绘平面，以“RIGHT（基准平面）”为“右”方向参考，单击“草绘”对话框中的“草绘”按钮，进入草绘模式中。使草绘平面平行于屏幕后，绘制如图7-11所示的曲线，单击“确定”按钮。

 图7-11  绘制曲线

    4)在“扫描”选项卡中单击如图7-12所示的“退出暂停模式，继续使用此工具”按钮 。

图7-12  退出暂停模式并继续使用“扫描”工具

    5)刚绘制的曲线自动作为原点轨迹，注意原点轨迹的起点方向，如图7-13所示，若打开“参考”面板，则可以看到“截平面控制”选项为“垂直于轨迹”。

图7-13  定义相关参考 

    6)在“扫描”选项卡中单击“创建或编辑扫描截面”按钮，接着单击“草绘视图”按钮 以定向草绘平面使其与屏幕平行。

    7)绘制如图7-14所示的扫描截面，单击“确定”按钮。

 图7-14  绘制扫描截面

    8)在“扫描”选项卡中单击“完成”按钮 ，按〈Ctrl+D〉组合键以默认的标准方向视角来观察，效果如图7-15所示。

图7-15  绘制恒定截面扫描曲面

    2．创建可变截面扫描曲面的范例

    可变剖面扫描曲面是一类特殊的扫描曲面，它是在沿着一个或多个选定轨迹扫描剖面时通过控制剖面的方向、旋转和几何来生成的曲面。在沿轨迹线扫描的过程中，可以指定截面控制的方式，如截面垂直于轨迹、截面垂直于投影或截面恒定法向。

    1)在“快速访问”工具栏中单击“新建”按钮，新建一个名称为“bc_7_2_3b”的实体零件文件，该零件文件使用“mmns_part_solid”公制模板。

    2)在功能区的“模型”选项卡的“形状”面板中单击“扫描”按钮，接着在“扫描”选项卡中单击“曲面”按钮和“可变截面”按钮。

    3)在功能区的右侧区域单击“基准”|“草绘”按钮，系统弹出“草绘”对话框，选择“TOP（基准平面）”作为轨迹的草绘平面，以“RIGHT（基准平面）”为“右”方向参考，单击“草绘”对话框中的“草绘”按钮，进入草绘模式中。使草绘平面平行于屏幕后，绘制如图7-16所示的两条圆弧，它们各自的圆弧中心均落在竖直参照线上，单击“确定”按钮。

                                                       图7-16  绘制两条圆弧                                                                

    4)在“扫描”选项卡中单击“退出暂停模式，继续使用此工具”按钮，退出暂停模式，继续执行创建可变剖面扫描曲面的操作。

    5)选择半径较大的那条曲线作为原点轨迹，接着按着〈Ctrl〉键的同时选择另一条曲线作为辅助控制的链曲线，如图7-17所示，注意原点轨迹的起始箭头位置及方向。

 图7-17  选择原点轨迹与其他链轨迹

    6)在“扫描”选项卡中打开“参考”面板，从“截平面控制”下拉列表框中选择“恒定法向”，在图形窗口中选择“RIGHT（基准平面）”作为方向参考，“水平/竖直控制”选项默认为“自动”。

    7)在“扫描”选项卡中单击“创建或编辑扫描截面”按钮，接着单击“草绘视图”按钮 以定向草绘平面使其与屏幕平行。

    8)单击“圆：3点”按钮 ，绘制如图7-18所示的扫描截面，单击“确定”按钮。

图7-18  绘制剖面

    9)在“扫描”选项卡中单击“完成”按钮，按〈Ctrl+D〉组合键以默认的标准方向视角来观察，效果如图7-19所示。

 图7-19  完成的可变截面扫描曲面

7.2.4  创建混合曲面范例

    可以创建连接多个草绘截面的平滑面组。请看以下的一个操作范例。

    1)在“快速访问”工具栏中单击“新建”按钮，新建一个名称为“bc_7_2_4”的实体零件文件，该零件文件使用“mmns_part_solid”公制模板。

    2)在功能区的“模型”选项卡中依次单击“形状”组溢出按钮和“混合”按钮，打开“混合”选项卡，接着在“混合”选项卡中单击“曲面”按钮和“与草绘截面混合”按钮 。

    3)在“混合”选项卡中打开“截面”面板，确保选择“草绘截面”单选按钮，接着单击“定义”按钮，弹出“草绘”对话框。在图形窗口中选择“TOP（基准平面）”作为草绘平面，默认以“RIGHT（基准平面）”为“右”方向参考，单击“草绘”按钮。

    4)在功能区出现的“草绘”选项卡中单击“设置”面板中的“草绘视图”按钮，从而定向草绘平面使其与屏幕平行。接着绘制如图7-20所示的第一个混合截面，单击“确定”按钮。

图7-20  绘制第一个混合截面

    5)在“混合”选项卡的“截面”面板中，确保进入插入截面2的操作状态，草绘平面位置定位方式为“偏移尺寸”，从“偏置自”下拉列表框中默认选择“截面1”，输入“截面1”的偏移值为“50”，如图7-21所示，然后单击“草绘”按钮。

图7-21  设置截面2偏移自截面1的距离

    6)绘制如图7-22所示的截面2，然后单击“确定”按钮。

图7-22  绘制截面2

    7)在“混合”选项卡中打开“截面”面板，确保选中“草绘截面”单选按钮，单击“插入”按钮以插入截面3，设置其草绘平面位置定义方式为“偏移尺寸”，从“偏移自”下拉列表框中默认选择“截面2”，设置“截面2”的偏移距离为“50”，单击“草绘”按钮，进入截面3的草绘状态。

    8)绘制如图7-23所示的第3个截面，单击“确定”按钮。

 图7-23  绘制截面3

    9)在“混合”选项卡中打开“选项”面板，选择“混合曲面”下的“平滑”单选按钮，如图7-24所示。

 图7-24  选择“平滑”单选按钮

    10)在“混合”选项卡中单击“完成”按钮，完成创建的混合曲面特征如图7-25所示。

  图7-25  完成创建的混合曲面

7.2.5   创建扫描混合曲面范例

    可以使用扫描混合工具来创建面组，其简单范例如下。

    1)在“快速访问”工具栏中单击“新建”按钮，新建一个名称为“bc_7_2_5”的实体零件文件，该零件文件使用“mmns_part_solid”公制模板。

    2)在功能区的“模型”选项卡的“形状”面板中单击“扫描混合”按钮，接着在“扫描混合”选项卡中单击“曲面”按钮。

    3)在功能区右侧区域单击“基准”|“草绘”按钮，弹出“草绘”对话框，选择“TOP（基准平面）”作为草绘平面，默认草绘方向，单击“草绘”对话框中的“草绘”按钮。

    4)使草绘平面平行于屏幕后，绘制如图7-26所示的曲线，然后单击“确定”按钮。

 图7-26  草绘曲线

    5)在“扫描混合”选项卡中单击出现的“暂停模式”按钮，从而退出暂停模式，继续执行创建扫描混合曲面的操作。

    6)新创建的曲线自动被选中作为原点轨迹线，注意原点轨迹的起点箭头位置如图7-27所示，此时若打开“参考”面板，则可以看到默认的“截平面控制”选项为“垂直于轨迹”，“水平/竖直控制”选项为“自动”，“起点的X方向参考”选项为“默认”。

图7-27  原点轨迹及剖面控制等

    7)在“扫描混合”选项卡中打开“截面”面板，选择“草绘截面”单选按钮。
   
    8)在“截面”面板中单击“草绘”按钮，进入草绘模式。单击“草绘视图”按钮后，绘制如图7-28所示的剖面1（开始截面），然后单击“确定”按钮。

 图7-28  绘制剖面1

    9)按〈Ctrl+D〉组合键以默认的标准方向视角来显示模型，以便于选择要插入截面的点。在“截面”面板中单击“插入”按钮，接着选择如图7-29a所示的点定义截面2的放置位置，单击“截面”面板中的“草绘”按钮，进入草绘模式中。使草绘平面平行于屏幕后，绘制如图7-29b所示的剖面2，然后单击“确定”按钮。注意确保剖面2相对于初始截面X轴的旋转角度为“0”。

图7-29 剖面2放置点及其草绘图

    10)在“截面”面板中单击“插入”按钮，接着单击“草绘”按钮以绘制结束截面，进入草绘模式以开始绘制剖面3（结束截面）。单击“中心和轴椭圆”按钮绘制如图7-30所示的椭圆，并单击“法向”按钮分别标注椭圆的长轴半径和短轴半径，然后单击“确定”按钮。注意确保剖面3相对于初始截面X轴的旋转角度为“0”。

图7-30  绘制结束截面（截面3）

    11)在“扫描混合”选项卡中单击“完成”按钮，完成扫描混合曲面的创建，其完成效果如图7-31所示。
 

图7-31  创建的扫描混合曲面