曲面造型中的若干问题(二)

1、曲面造型中的若干问题（二）1 前言在上一期文章中，我们介绍了条纹面生成的原理，以及条纹面生成时的对齐方式的不同对生成结果的影响。那么，在CAD/CAM软件中，究竟有哪些曲面类型属于条纹面呢？它们的条纹类型是什么形式呢？它们的对齐方式又是什么样的？在以下的叙述中，我们将以UG为例对以上问题进行解答。2 UG软件中条纹面的类型UG是目前最常用的CAD/CAM软件之一，以强大的曲面造型和NC加工能力著称。本文以UG18.0版中的曲面生成功能为例，介绍常用的条纹面类型。在上一期文章中，我们介绍了决定条纹面形状的三个要素：（1） 构造线：是构造曲面的原始材料；（2） 条纹类型；决定了条纹的类型；（3）

2、对齐方式：决定了生成条纹所需要的对齐点的生成方式；在CAD/CAM软件中，各种条纹面之间的主要区别就在于它们所使用的条纹类型各不相同。例如，在两条构造线之间以直线段条纹铺成的曲面是直纹面，而在同样两条构造线之间以圆弧段条纹铺成的曲面则是倒圆面。2.1 直纹面（ruled surface）直纹面是最简单的一种条纹面，如图1。它的生成方式为：（1） 构造线：两组连续相接的曲线；（2） 条纹类型：直线段；（3） 对齐方式：各种对齐方式（见上期文章）；图12.2 倒圆面（fillet）倒圆面有两种类型，第一种是在两条曲线之间进行的，即线与线之间的倒圆面，在UG中它归入断面线面（section）的类型中

3、。如图2所示，它的生成方式为：（1） 构造线：两组连续相接的曲线；（2） 条纹类型：圆弧；（3） 对齐方式：脊线对齐；图2与上述不同，倒圆面的第二种类型是在两组面（称为构造面）之间生成圆弧条纹（而不是在两条构造线之间）。这也是最常用的倒圆方式，如图3所示。其生成方式是：（1） 构造面：两组连续相接的曲面；（2） 条纹类型：圆弧；（3） 对齐方式：脊线对齐；图3需要指出的是，许多软件在使用倒圆角功能时并不要求指定脊线，甚至在UG中也不一定非要指定脊线，这是因为：一般情况下，CAD/CAM软件会将两组面的交线当作脊线作用。2.3 混合面（blend）又包括线混合（edge blend）、面混合（f

4、ace blend）和软混合（soft blend）三个功能。其中线混合的生成方式与前述的第二种类型的倒圆面（即面与面之间的倒圆面）相同，只不过它应用于沿实体棱线倒圆角，而棱线则同时充当了脊线的角色。面混合或软混合功能与面与面之间倒圆面的生成方式和效果相近。区别在于，它们的条纹类型不再是圆弧，而是多种类型的曲线，因此生成的效果也就更灵活多样。如图4所示：图42.4 通过线面（through curves）通过线面（如图5）的生成方式是：（1） 构造线：两组以上连续相接的曲线；（2） 条纹类型：通过对齐点的样条线；（3） 对齐方式：各种对齐方式（与直纹面相同）；LmL2L1条纹Q2B2A2QnB

5、nAnQ1B1A1图52.5 断面线面（section）断面线面是UG中变化最多的一种条纹面，共有二十个子功能(如图6)。这些子功能的共同特征是采用脊线对齐方式。也就是说，这些子功能所生成的条纹都在垂直于脊线的平面内，二十种不同的条纹决定了这二十个不同的子功能。它们的生成方式为：（1）构造线：依条纹类型不同而不同；（2）条纹类型：二十种类型；（3）对齐方式：脊线对齐方式；图6需要指出的是，由于倒圆面和混合面也是采用脊线对齐的，因此也可以当作是断面线面的子功能。只不过由于经常使用而单独列出而已。事实上，前述倒圆面的第一个种类（线与线之间的倒圆面）本身就是断面线面的一个子功能。3 对齐方式的应用示例在上一篇文章中，我们已经给出了一个对齐方式影响造型结果的例子。这里我们以倒圆角为例再次说明对齐方式对造型结果的作用。图7如图7所示，对四棱台两个侧面进行倒圆角处理时，如以两个侧面的交线（即侧棱线）为脊线，则所得倒圆面而如以一条与上、下顶面垂直的直线（图中虚线）为脊线进行倒圆角处理时，则所得倒圆面的圆弧条纹（以虚线表示）均在与上、下顶面平行的平面内生成，因此倒圆面与上、下顶面的裁剪线是圆弧。上述区别在根据二维图进行三维造型时应特别注意，以保证造型结果与二维图完全吻合。4 小结本文介绍了常用的条纹面类型及其生成方