曲面造型方法的分析与应用

0 引言

    曲面是一种厚度为零的几何体，若想生成曲面，可以使用与生成实体相同的许多工具，如拉伸、旋转、扫描、放样等，曲面还有一些其他的功能或特征，如剪裁、解除剪裁、延伸以及缝合等。从实体的曲面造型人手创建实体比直接从实体造型出发创建实体要具有优势，及更大的灵活性，因为可等到设计的最终步骤后再定义曲面之间的边界，此灵活性有助于产品设计者操作平滑和延伸的曲线。尽管在不同的三维软件如Pro/E、NX、CATIA和中所使用的指令有所差别，但基本的造型策略都是类似的。充分理解各种曲面造型方法以及所生成曲面的特点对于曲面创建是非常重要的。

1 常用曲面造型方法

    (1)曲面拉伸：以某一草图作为拉伸特征，沿设定的方向、距离、倾斜角度拉伸所创建的曲面。本例中的曲面在创建中只用到一个草图，如图1所示。

    图1 曲面拉伸

    (2)曲面旋转：以某一草图作为旋转特征，沿设定的旋转轴、方向、角度旋转所创建的曲面。该曲面在创建中要用到一个草图和一个旋转轴，所创建的曲面为回转曲面，如图2所示。

    图2 曲面旋转

    (3)曲面扫描：以某一草图作为扫描轮廓，以另一草图作为扫描路径所创建出的曲面，如图3所示；有时根据需要还需要加入引导线草图，如图4所示。

    图3 曲面扫描（无引导线）

    图4 曲面扫描（有引导线）

    (4)曲面放样：由若干个不同的草图特征按照一定顺序平滑过渡所创建的曲面，如图5所示；必要时也可以加入引导线草图，如图6所示。

    图5 曲面放样（无引导线）

    图6 曲面放样（有引导线）

    除了上述几种基本曲面造型方法外，为了达到创建复杂曲面的目的，通常还要对已有的曲面进行曲面编辑，如缝合曲面、延伸曲面、剪裁曲面、移动/复制曲面、删除面、曲面圆角等。

    对于复杂的曲面形状造型，一般不能单纯使用某一种方法，通常都是综合运用各种方法来参与构建。复杂曲面的构建除了局部形状构面方法的选择外，建模的顺序也尤为重要，通常依据的建模顺序原则是：先主体后细节，先平滑后变化。即首先要创建主体的大面，然后再创建曲面上的各种局部特征；首先创建相对比较平滑的曲面，然后再创建变化比较快的曲面。下面，以为操作软件，通过一个实际例子来说明曲面造型方法的具体应用。