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書名： CAXA制造工程師2019技能課訓(xùn)
作者名：張云杰郝利劍編著
本章字數(shù)： 3590字
更新時間： 2021-02-22 16:16:38

3.1 曲面生成

基本概念

曲面的生成是在直線或曲線的基礎(chǔ)上，運用曲面生成命令生成曲面造型。根據(jù)曲面特征線的不同組合方式，可以組織不同的曲面生成方式。

課堂講解課時：2課時

3.1.1 設(shè)計理論

曲面的生成方式共有10種：直紋面、旋轉(zhuǎn)面、掃描面、邊界面、放樣面、網(wǎng)格面、導(dǎo)動面、等距面、平面和實體表面。曲面造型的命令在【曲面】選項卡的【曲面生成】組中，如圖3-1所示。

圖3-1 曲面造型命令

3.1.2 課堂講解

1.直紋面

直紋面是由一根直線兩端點分別在兩曲線上勻速運動而形成的軌跡曲面。單擊【曲面】選項卡【曲面生成】組中的【直紋面】按鈕，彈出命令行，如圖3-2所示。通過命令行，可選擇直紋面的生成方式，有【曲線+曲線】、【點+曲線】和【曲線+曲面】三種。

（1）曲線+曲線

用給定的兩條空間曲線生成直紋面，如圖3-3所示。

圖3-2 直紋面生成方式

圖3-3 曲線+曲線

在拾取曲線時應(yīng)注意拾取點的位置，要拾取曲線的同側(cè)對應(yīng)位置；否則將使兩曲線的方向相反，生成的直紋面發(fā)生扭曲。如系統(tǒng)提示“拾取失敗”，可能是由于在拾取的設(shè)置中沒有這種類型的曲線，解決方法是選擇【設(shè)置】|【拾取過濾設(shè)置】菜單命令，在打開的【拾取過濾器】對話框的【圖形元素的類型】中選擇所有類型。

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（2）點+曲線

用給定的一點和曲線生成直紋面，如圖3-4所示。

圖3-4 點+曲線

（3）曲線+曲面

用給定的曲線和曲面生成直紋面，如圖3-5所示。

圖3-5 曲線+曲面

當曲線沿指定方向以一定的錐度向曲面投影作直紋面時，如曲線的投影不能全部落在曲面內(nèi)，直紋面將無法生成，輸入方向時可按空格鍵或鼠標中鍵在彈出的工具菜單中選擇輸入方向。

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2.旋轉(zhuǎn)面

旋轉(zhuǎn)面是按給定的起始角度和終止角度，將曲線繞一個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而生成的軌跡曲面。單擊【曲面】選項卡【曲面生成】組中的【旋轉(zhuǎn)面】按鈕，彈出命令行，如圖3-6所示。

圖3-6 旋轉(zhuǎn)面

選擇方向時，箭頭方向與曲面旋轉(zhuǎn)方向都遵循右手螺旋法則。旋轉(zhuǎn)時以母線的當前位置為起始位置。

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3.掃描面

按照給定的起始位置和掃描距離，將曲線沿指定方向以一定的錐度掃描生成曲面。單擊【曲面】選項卡【曲面生成】組中的【掃描面】按鈕，彈出命令行，如圖3-7所示。

圖3-7 掃描面命令行

創(chuàng)建掃描面的步驟，如圖3-8所示。

圖3-8 掃描面

4.導(dǎo)動面

導(dǎo)動面是讓特征截面線沿著特征軌跡線的某一方向掃動生成的曲面。單擊【曲面】選項卡【曲面生成】組中的【導(dǎo)動面】按鈕，彈出命令行，導(dǎo)動面的生成有六種方式：【平行導(dǎo)動】、【固接導(dǎo)動】、【導(dǎo)動線&平面】、【導(dǎo)動線&邊界線】、【雙導(dǎo)動線】和【管道曲面】，如圖3-9所示。

生成導(dǎo)動曲面的基本思想：選取截面曲線或輪廓線沿著另外一條軌跡線掃動生成曲面。為了滿足不同形狀的要求，可以在掃動過程中，對截面線和軌跡線施加不同的幾何約束，讓截面線和軌跡線之間保持不同的位置關(guān)系，就可以生成形狀變化多樣的導(dǎo)動曲面。如在截面線沿軌跡線運動過程中，可以讓截面線繞自身旋轉(zhuǎn)，也可以繞軌跡線扭轉(zhuǎn)，還可以進行變形處理，這樣就可產(chǎn)生各種方式的導(dǎo)動曲面。

圖3-9 導(dǎo)動面的六種方式

（1）平行導(dǎo)動面

將圓沿著直線作平行導(dǎo)動，生成一個導(dǎo)動面，如圖3-10所示。

（2）固接導(dǎo)動面

固接導(dǎo)動面可以生成一個雙截面固接導(dǎo)動面，如圖3-11所示。

圖3-10 平行導(dǎo)動面

圖3-11 固接導(dǎo)動面

導(dǎo)動曲線、截面曲線應(yīng)當是光滑曲線。在兩條截面線之間進行導(dǎo)動時，拾取兩條截面線應(yīng)使得它們方向一致，否則曲面將發(fā)生扭曲，形狀不可預(yù)料。

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（3）導(dǎo)動線&平面

應(yīng)用【導(dǎo)動線&平面】方式生成一個導(dǎo)動面，給定的平面法矢盡量不要與導(dǎo)動線的切矢方向相同，如圖3-12所示。

圖3-12 導(dǎo)動線&平面

（4）導(dǎo)動線&邊界線

應(yīng)用【導(dǎo)動線&邊界線】方式生成一個導(dǎo)動面，如圖3-13所示。

圖3-13 導(dǎo)動線&邊界線

① 在導(dǎo)動過程中，截面線始終在垂直于導(dǎo)動線的平面內(nèi)擺放，并求得截面線平面與邊界線的兩個交點。在兩截面線之間進行混合變形，并對混合截面進行縮放變換，使截面線正好橫跨在兩個邊界線的交點上。

② 若對截面線進行縮放變換時；僅變化截面線的長度，而保持截面線的高度不變，稱為等高導(dǎo)動。

③ 若對截面線進行縮放變換時，不僅變化截面線的長度，同時等比例地變化截面線的高度，稱為變高導(dǎo)動。

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（5）雙導(dǎo)動線

應(yīng)用【雙導(dǎo)動線】方式生成一個導(dǎo)動面，如圖3-14所示。

圖3-14 雙導(dǎo)動線

（6）管道曲面

應(yīng)用【管道曲面】方式生成一個起始半徑為10、終止半徑為20的管道曲面，如圖3-15所示。

圖3-15 管道曲面

5.等距面

【等距面】是按給定距離與等距方向生成與已知面等距的面（平面或者曲面）。這個命令類似曲線中的【等距線】命令，不同的是“線”改成了“面”。單擊【曲面】選項卡【曲面生成】組中的【等距面】按鈕，彈出命令行，如圖3-16所示。

圖3-16 等距面

【等距距離】是指生成平面在所選的方向上離開已知平面的距離。如果曲面的曲率變化太大，等距距離應(yīng)當小于最小曲率半徑。

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6.平面

平面與基準面是不同的，基準面是在繪制草圖時的參考面，而平面則是一個實際存在的面。單擊【曲面】選項卡【曲面生成】組中的【平面】按鈕，彈出命令行，有【裁剪平面】和【工具平面】兩種方式，如圖3-17所示。使用平面命令生成一個裁剪平面，如圖3-18所示。

圖3-17 平面命令行

圖3-18 裁剪平面

7.邊界面

邊界面就是在由已知曲線圍成的邊界區(qū)域上生成曲面。單擊【曲面】選項卡【曲面生成】組中的【邊界面】按鈕，彈出命令行，邊界面有兩種方式：【四邊面】和【三邊面】，如圖3-19所示。

圖3-19 邊界面

拾取的四條曲線（或三條曲線）必須首尾相連構(gòu)成封閉環(huán)，才能作出四邊面（或三邊面）；并且拾取的曲線應(yīng)當是光滑曲線。

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8.放樣面

以一組互不相交、方向相同、形狀相似的特征線（或截面線）為骨架進行形狀控制，過這些曲線生成的曲面稱為放樣面。單擊【曲面】選項卡【曲面生成】組中的【放樣面】按鈕，彈出命令行，放樣面有【截面曲線】和【曲面邊界】兩種類型，如圖3-20所示。

①拾取的一組特征曲線互不相交、方向一致、形狀相似，否則生成結(jié)果將發(fā)生扭曲，形狀不可預(yù)料。②截面線需保證其光滑性。③需按截面線擺放的方向順序拾取曲線。④拾取曲線時需保證截面線方向的一致。

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圖3-20 放樣面

9.網(wǎng)格面

以網(wǎng)格曲線為骨架，蒙上自由曲面生成的曲面稱為網(wǎng)格面。網(wǎng)格曲線是由特征線組成的橫豎相交線。網(wǎng)格面的生成思路：首先構(gòu)造曲面的特征網(wǎng)格線以確定曲面的初始骨架形狀，然后用自由曲面插入特征網(wǎng)格線生成曲面。

特征網(wǎng)格線可以是曲面邊界線或曲面截面線等。由于一組截面線只能反映一個方向的變化趨勢，所以還可以引入另一組截面線來限定另一個方向的變化，這就形成了一個網(wǎng)格骨架，控制住了兩個方向（U和V兩個方向）的變化趨勢，使特征網(wǎng)格線基本上反映設(shè)計者想要的曲面形狀，在此基礎(chǔ)上插入網(wǎng)格骨架生成的曲面一般能滿足設(shè)計者的要求。

單擊【曲面】選項卡【曲面生成】組中的【網(wǎng)格面】按鈕，彈出命令行，激活網(wǎng)格面功能，網(wǎng)格曲線組成網(wǎng)狀四邊形網(wǎng)格，規(guī)則四邊網(wǎng)格與不規(guī)則四邊網(wǎng)格均可，如圖3-21所示。