变螺距画法

【关键词】：UG；变螺距；螺旋线
一、引言
在日常生活中，我们随处可见具有螺旋特征的产品，UG作为主流的CADCAM软件可以轻松实现对这些产品从设计到制造的全过程。

对于三角螺纹、梯形螺纹这两种规则的螺旋特征，可以通过UG中的“螺纹”命令直接绘出。

而对于其它螺旋特征，我们必须先作出螺旋线，再通过后续操作来完成。

不过UG“螺旋线”命令只能绘制螺旋线（圆柱螺旋线）、半径规律变化的螺旋线（如阿基米德螺旋线等）。

那么如何在UG中绘制变螺距螺旋线呢？本文以下图为例，说明在UG（NX6.0版本）中绘制变螺距螺旋线的方法。

二、在UG中绘制变螺距螺旋线的方法
1、用“表达式”
先建立此变螺距螺旋线的参数方程，再通过“规律曲线”调用该方程，从而绘出变螺距螺旋线。

参数方程的建立可以直接在“表达式”对话框中输入；亦可先用“记事本”输入参数方程，并保存为“.exp”文件，再通过“表达式”直接调用。

以下内容为该变螺距螺旋线的参数方程，“//”后为注释。

“t”为系统默认的变量（0≤t≤1）。

因为变螺距螺旋线在XY平面的投影是圆，所以其X、Y的变化规律为圆的参数方程。

而Z值变化规律则用拉格朗日插值算法确定。

Start_pitch=10 //起始圈螺距
End_pitch=50 //终止圈螺距
Turns=5 //螺旋线圈数
rad=50 //螺旋线半径
mean_pitch=(Start_pitch+End_pitch)/2 //平均螺距
height=Turns*mean_pitch //螺旋线高度
t=0 //系统变量
xt=rad*cos(360*Turns*t) //X规律
yt=rad*sin(360*Turns*t) //Y规律
x=t*height
x1=0
x2=mean_pitch
x3=height-mean_pitch
x4=height
z1=0
z2=Start_pitch
z3=height-End_pitch
z4=height
zt1=(((x-x2)*(x-x3)*(x-x4)/((x1-x2)*(x1-x3)*(x1-x4))))*z1
zt2=(((x-x1)*(x-x3)*(x-x4)/((x2-x1)*(x2-x3)*(x2-x4))))*z2
zt3=(((x-x1)*(x-x2)*(x-x4)/((x3-x1)*(x3-x2)*(x3-x4))))*z3
zt4=(((x-x1)*(x-x2)*(x-x3)/((x4-x1)*(x4-x2)*(x4-x3))))*z4
zt=zt1+zt2+zt3+zt4 //Z规律
2、用“缠绕/展开曲线”
把螺旋线展开至一平面，得到的是一段直线。

根据螺旋线的这一特性，我们可以通过“缠绕”逆向求得此变螺距螺旋线。

首先做一个φ100×150的圆柱体（定位点在原点，轴向为Z轴，作为被缠绕体，控制了变螺距螺旋线的直径、高度），然后创建一个与圆柱体相切且与X轴垂直的基准平面，用“草图”在此基准面上绘制变螺
距螺旋线的展开曲线（水平尺寸为每圈螺旋线的圆周长，垂直尺寸为每圈螺旋线的高度）。

如图2所示。

3、用“扫掠”
以原点为起点作两条直线，一条平行于Z 轴（长度150mm ，作为引导线），一条平行于X 轴（长度50mm ，作为截面线）。

在“扫掠”对话框中的“截面选项”中设置，方位为“角度规律”，规律类型为“沿脊线的线性”。

在引导线上依次选择6个特殊位置（在扫掠过程中，截面线从起始到每圈螺旋线结束，螺旋线的高度），并定义截面线从起始位置扫掠至此的角度。

其相关设置如图3所示。

扫掠的结果是一个片体（图4），其外边缘就是我们所需要的变螺距螺旋线，通过
“抽取”可以得到它。

4、用“规律延伸”
以原点为起点作一条平行于Z轴的直线（长度150mm）。

使用“规律延伸”命令，设置类型为“矢量”，选择直线作为“基本轮廓”，指定参考矢量为“+X”，在直线上依次选择6个特殊位置（从起始到每圈螺旋线结束，螺旋线的高度），并定义参考方向上的长度、角度规律。

其相关设置如图5所示。

规律延伸的结果和方法三中扫掠的结果一样，都得到如图4所示的一个片体，其外边缘是我们所需要的变螺距螺旋线，通过“抽取”外边
缘可以得到它。