曲面特征

面特征
本章讲述Pro/ENGINEER Wildfire曲面建模的基本概念和一般方法，包括怎样通过草绘或参照已有几何建立新面组定义、修改已有面组定义以及如何利用曲面进行实体建模，通过对本章的学习，读者能够基本掌握Pro/ENGINEER Wildfire中强大而灵活的曲面建模功能。

本章要点：
✧零件“实体”、“面组”、“面”和“面特征”的概念
✧建立新面组定义的多种基本方法
✧修改已有面组定义的多种基本方法
✧由面组建立实体几何的基本方法及曲面建模的思路
8.1 面组
8.1.1面组相关概念
Pro/E中与面组有关的基本概念包括面(Surface)、实体(Solid)、面组(Quilt)、面特征(Surface feature),前三个概念属于几何元素范畴，后一概念属于特征范畴。

一个面(Surface)几何体由同一数学方程描述其形状，由位于该面上的边(Edge)来限制其范围，面是构成零件实体或面组的基本单元，Pro/E零件模型中的面必定属于零件实体或某个面组，其不能单独存在。

面有形状、边界、大小但没有厚度，可以将它想象为一张“皮”，通过缝合若干张“皮”，即可得到零件实体或面组。

实体(Solid)几何体是由若干面几何体相连接围成的封闭体积并定义为其中“灌满”材料，一个零件模型中只有一个实体几何体，仅仅由若干个面相连接形成封闭体积并不一定就是实体，也可能是封闭的面组，必须由用户指定建立实体特征方能建立实体几何体。

面组(Quilt)几何体顾名思义是将若干面几何体(只有一个面亦可)组合在一起形成的集合，组成面组的各个面之间可以相连接(面连接时两个面共用一条边)，亦可间断，但不能相交叉，面组定义包括面组含有哪些面、这些面的形状和边界定义、面间如何连接等，面组各组成面具有统一的正反面定义并可令其反向。

一个零件或装配模型可包含无穷个面组几何体。

面特征是一种特征类型，该类特征的操作对象是面组，用户直接操作的是面特征，再由面特征建立新面组定义或修改已有面组定义。

8.1.2面组、面的名称
每个面组和组成面组的每个面都可为其确定唯一的标识名称。

命名步骤：从下拉菜单中选【编辑】|【设置】命令→系统在图形窗口右侧弹出【零件设置】或【装配设置】菜单→选【名称】|【其它】命令→系统弹出【选取】对话框→在图形窗口中选择需要命名的面或面组→系统在提示栏提示输入新名称→用户键入新名称并回车或单击按钮确认→单击【完成】命令退出设置菜单。

注意： 面/面组名称可由A ～Z 二十六个字母、0～9十个数字及“-”、“_”等字符组
成，不能使用“！、@、#、$、%、&、*、（、）、？、<、>”等特殊字符，名称长度不得多于32个字符，首字符必须是字母、数字或“_”。

面和面组取名后若需选择它们时，无须一定通过图形窗口直接单击选中，可将鼠标箭头放在同类几何体上待其预选加亮后单击右键弹出快捷菜单并选【从列表中拾取】项，系统弹出相应对话框并列出所有可选几何，用户单击右键或对话框中
/按钮进行逐项查询，再
单击对话框中【确定】按钮或鼠标中键确认选择。

8.1.3 面组、面的显示
在线框、隐藏线、无隐藏线显示模式下，位于面组各组成面之间的连接(共享)边(Inner Edge)和面组的轮廓“边”(Silhouette Edge)将以紫色(老版本为洋红色)显示,面组边界(Quilt Outer Edge/Quilt Boundary)，即各组成面上不属于连接边的其它所有边链将以洋红色(老版本为淡黄色
)显示，零件实体边则以白色显示，所谓轮廓“边”是指在某个角度下观察时的模型
图8.0 零件实体、面组、面、边的示例
面组可以通过层(Layer)加以显示控制，可将面组直接加入层中,或将面特征加入层中从而面特征所建立的面组亦将受层控制，当设定层【遮蔽】时，属于该层的面组将不显示。

另一种控制面组显示与否的方法是直接隐藏或取消隐藏面特征，在图形窗口或模型树中选面特征→从下拉菜单中选【视图】|【可见性】|【隐藏】/【取消隐藏】命令或从快捷菜单中选【隐藏】/【取消隐藏】命令→相应面组在图形窗口中消失或显示，模型树中特征节点变灰或恢复正常。

与层控制相比，直接隐藏功能仅在本次Pro/E 进程中起效。

8.2 创建面组
8.2.1绘制草图创建新面组
如同建立拉伸(Extrude)、旋转(Revolve)等实体特征一样，用户可建立拉伸、旋转、填充(Fill)等形式的面特征及相应形状的面组。

1. 拉伸面特征
该特征由草绘图形沿垂直草图平面方向拉伸而成，生成的面组包含柱面和平面。

建立步骤：从下拉菜单中选【插入】|【拉伸】命令或从工具栏中单击按钮，系统弹
出拉伸特征操作栏(Dashboard)→在特征操作栏中单击按钮进入草图环境→绘制开放或封
闭的草图实体链→结束草图返回特征操作栏，单击按钮，拉伸特征将生成面组而非实体→单击【】按钮控制特征深度→单击按钮令特征生长方向反向→单击【】按钮输入特征名称→单击按钮预览，单击按钮生成特征，单击按钮退出。

图8.1 拉伸特征操作栏
做面组时草图中允许绘制多个连续实体链，各个实体链必须全部为开放链或封闭链，不能混用，否则系统将给出警告，其它草绘技术同拉伸实体特征。

实体链中包含的实体数即为面组的组成面数量，若封闭两端则组成面数量再加2。

图8.2 拉伸面特征【】滑出面板
面组可长在草图平面一侧或两侧，单击【】按钮弹出图8.2所示【】滑出面板：
●在滑出面板【】框中选择【对称】，则面组对称生长于草图平面两侧；
●在【】框中选择【对称】以外的选项，【】框中选择【无】，面组生长
于草图平面一侧，单击操作栏按钮或在图形窗口中单击特征方向箭头可切换生
长方向；
●在【】框中选择【对称】以外的选项，【】框中选择【无】以外的选项，
面组生长于草图平面两侧，此时需分别确定两侧的生长深度。

面组生长深度可由给定数值或参照其它几何确定，在【】滑出面板的【】、【】
框或操作栏按钮中选择：
● 【盲孔】：由用户在滑出面板内输入草图平面某一侧深度值；或在图形窗口双击尺
寸后键入深度值；或在图形窗口拖拉深度控制柄(白色小方块)给出深度值，拉伸面生长至距离草图平面为该值的深度平面；
● 【对称】(只用于【】框)：用户给定总深度值并对称分布于草图平面两侧； ● 【到选定的】：用户可选择顶点(Vertex)、基准点(Datum Point)、平行草图平面的直
边或直基准线(Datum Curve)，系统经过所选几何元素并平行草图平面作假想深度平面，亦可选择平行草图平面的面(Surface)或基准平面(Datum plane)作深度平面，面组将生长到上述深度平面为止。

在【】滑出面板中有一【】复选框，当草图实体链封闭时，选中该复选框后将在拉伸面组的两端加上端平面形成封闭的面组。

当鼠标箭头位于图形窗口或特征操作栏时，单击右键可弹出相应快捷菜单，提供操作栏内各按钮的功能。

2. 旋转面特征
该特征由草绘图形围绕一条草绘中心线旋转而成，生成的面组包含旋转面和平面。

建立步骤：从下拉菜单中选【插入】|【旋转】命令或从工具栏中单击
按钮，系统弹
出旋转特征操作栏→在特征操作栏中单击
按钮进入草图环境→绘制开放或封闭的草图实体链→结束草图返回特征操作栏，单击按钮→单击【】按钮控制特征包角→单击按钮令特征生长方向反向→单击【】按钮输入特征名称→单击
按钮生成特征。

做面组时草图中允许绘制多个封闭实体链，开放实体链只能有一个，开放链和封闭链不能混用，否则系统将给出警告，其它草绘技术同旋转实体特征。

若特征包角<360°，实体链中包含的实体数即为面组的组成面数量，若特征包角=360°，组成面数量为2倍实体数(此时每个草图实体生成两个包角180°的旋转面)，若再封闭两端则组成面数量再加2。

面组可生长于草图平面一侧或两侧，操作同拉伸面特征。

图8.4 旋转面特征【】滑出面板
图8.3 旋转特征操作栏
面组生长包角可由给定数值或参照其它几何确定，在【
】滑出面板的【】、【】框或操作栏按钮中选择： ● 【变量】：由用户在滑出面板内输入草图平面某一侧包角值；或在图形窗口双击尺
寸后键入包角值；或在图形窗口拖拉角度控制柄(白色小方块)给出包角值，旋转面生长至过旋转中心线且与草图平面成该值的角度平面；
● 【对称】(只用于【】框)：用户给定总包角值并对称分布于草图平面两侧； ● 【到选定的】：用户可选择顶点(Vertex)、基准点(Datum Point)，系统经过所选几何
元素和旋转中心线作假想角度平面，亦可选择过旋转中心线的面(Surface)或基准平面(Datum plane)作角度平面，面组将生长到上述角度平面为止。

在【】滑出面板中有一【】复选框 ，当草图实体链封闭且特征包角 <360°时，选中该复选框后将在旋转面组的两端加上端平面形成封闭的面组。

3. 填充特征
该特征是在平面上草绘边界图形而成，面组仅含单个平面，它可具有多个边界环(面片)。

建立步骤：从下拉菜单中选【编辑】|【填充】命令，系统弹出填充特征操作栏→在特征操作栏中单击
按钮进入草图环境→绘制封闭的草图实体链→结束草图返回特征操作栏→单击【】按钮输入特征名称→单击
按钮生成特征。

草图中允许绘制多个封闭实体链，各实体链不得相交，每个实体链都将形成平面的边界环。

8.2.2 参照已有面几何创建新面组
1. 复制特征(Copy)
该特征将选中的面实体准确地在原位置复制出来组成新面组，复制面与被复制的“源”面形状、位置、边界大小相同并保持关联，当“源”面定义改变时，复制面定义随之变化。

建立步骤：首先选中若干面，单击按钮或从下拉菜单中选【编辑】|【复制】命令，系统弹出复制特征操作栏→继续选取需复制的面→在操作栏中单击【】按钮选择所需的复制特性并进行相应操作→单击【】按钮输入特征名称→单击
按钮生成特征。

复制特征选面时只能从一个零件实体或一个面组上进行，同一特征中用户可建立若干个面选择组，各选择组可使用不同的选面方式，共有5种：
(1) 【单个曲面】方式：逐个选中单独的面，在选中第一个面后，保持CTRL 键按下再选
图8.5 填充特征操作栏
图8.6 复制特征操作栏
择其它面，各个选中的面以红色网格显示。

【单个曲面】方式只能运用一次，但用户可以不断向该选择组中添加新的面参照；
(2)【环曲面】方式：选中一个“参照”面(若已有其它选择组存在，则选该“参照”面时
需同时按下CTRL键)，然后保持SHIFT键按下并将鼠标箭头移到“参照”面的某个边界环处，系统弹出提示“边：F#”并将该“参照”面沿其边界的环面以青色高亮显示，此时单击鼠标左键将所有环面选中并以红色网格显示(“参照”面不被选中)。

【环曲面】方式是“非智能”的，它并未记住“参照”面，而只是记下了复制时的那些环面，如果以后修改模型导致“参照”面形状及其周围环面发生变化，【环曲面】方式选中的面仍保持不变。

(3)【种子和边界曲面】方式：选中一个“种子”面(若已有其它选择组存在，则选该“种
子”面时需同时按下CTRL键)，然后保持SHIFT键按下并将鼠标箭头移到所需的“边界”面处，系统弹出提示“曲面：F#”并将该“边界”面以青色高亮显示，单击鼠标左键选中该“边界”面，接着再将其它“边界”面选中，“边界”面全部确定后，系统将从“种子”面开始出发，搜索与其相邻接的各个面，再从这些面出发，搜索它们的邻接面，如此循环直至碰到“边界”面才停止，然后系统将把所有找到的面选中并以红色网格显示(“边界”面除外)。

【种子和边界曲面】方式是“智能”的，它只记住“种子”面和“边界”面，以后当模型形状改变时，它会以“种子”面和“边界”面为基础，按上述方法重新搜索得到面选择组。

(4)【面组】方式：将一个面组中的所有组成面选中，用户将鼠标箭头移至面组上，系统
首先高亮显示面组的组成面并弹出提示“曲面：F#”，单击鼠标右键切换至面组，整个面组高亮并弹出提示“面组：F#”，单击左键选中该面组，其所有组成面以红色网格显示。

【面组】方式只能单独运用一次。

(5)【实体曲面】方式：将一个零件实体的所有组成面选中，用户首先选中任意一个实体
面，按右键弹出快捷菜单并选中其中的【实体曲面】项，系统将所有零件实体面选中以红色网格显示。

【实体曲面】方式只能单独运用一次。

图8.7 复制特征【】滑出面板图8.8 曲面选择组-快捷菜单
上述(1)、(2)、(3)方式无论在从零件实体上还是从面组上选面时都可组合运用从而在特征
中形成几个面选择组，用户可从特征操作栏中单击【】按钮弹出图8.7所示滑出面板，浏览各选择组情况、删除单个或全部选择组，当鼠标箭头滑过各选择组时，图形区中相应面几何会高亮显示，当单击选中一选择组后，可右键弹出【移除】或【移除全部】命令。

图形区中各选择组均以红色虚线网格并着色的方式显示，在每个选择组旁系统还固定显示一行文本表示其选面方式，当鼠标箭头移至该文本上时将加亮，按下右键弹出图8.8所示快捷菜单，用户可【移除组】或【激活组】以修改该选择组(环曲面方式/种子和边界曲面方式)定义，修改时需按下SHIFT键，系统将加亮“参照”面的相应边环或种子面和边界面，此时可选择“参照”面的其它边环或增加/删除边界面，释放SHIFT键后系统更新选择组定义；对于单个曲面方式的选择组，在按下CTRL键的同时选中某个面即可增加新面/删除已有面；若选择弹出菜单的【清除】命令，则删除所有选择组。

图8.9 复制特征【选项】滑出面板：排除…图8.10 复制特征【选项】滑出面板：复制…
用户还可选择是将“源”面原封不动地照抄、删除多余面片和填充孔洞或复制特定边界内部分。

单击【选项】按钮弹出图8.9、图8.10所示滑出面板，选择【按原样复制所有曲面】功能将原样照搬；选择【排除曲面并填充孔】功能，单击激活滑出面板中【排除曲面】参照列表框或【填充孔/曲面】参照列表框后再将鼠标箭头移至“源”面的外部或内部边环处，系统弹出提示“控制：曲面：F#”并加亮，单击选中该边环即可删除(属于“源面”的)面片或将孔洞以“源”面形状填没，在列表内选中某参照后可右键弹出菜单删除之；选择【复制内部边界】功能，用户需选中若干位于“源”面上的基准线加入【边界曲线】参照列表(按下CTRL键多选)，系统由基准线围成的封闭区域复制出新面组。

下述图例8.11～8.14分别表示复制同一“源”面时采用不同复制特性的复制结果：
图8.11 【按原样复制所有曲面】功能
图8.12 【排除曲面并填充孔】功能：【排除曲面】
图8.13 【排除曲面并填充孔】功能：【填充孔/曲面】
图8.14 【复制内部边界】功能
2. 偏移特征(Offset)
该特征由选中的面作偏距得到新面组，偏移面与被偏距的“源”面之间处处距离相等，相当于用一个直径为偏距值的球在“源”面上滚动形成的包络面，二者定义保持关联。

图8.15 偏移特征操作栏 图8.16 偏移面示例
建立步骤：首先选中一个实体面或属于面组的面，或者整个面组，单击
按钮或从下拉菜单中选【编辑】|【偏移】命令，系统弹出偏移特征操作栏→在
框中选择【标准】→单击按钮或在图形区单击偏距箭头令特征反向→输入偏距值或拖动偏距控制柄→单击【控制】按钮排除面组中不作偏距的面或选择偏距特性→单击【属性】按钮输入特征名称→单击 按钮生成特征。

当偏距整个面组时，其各个组成面在各自作偏距后会自动延伸或裁剪以保证面组的连续性，如某个面因为自身较弯曲且偏距值较大而致生成失败，可由【控制】滑出面板中单击【排除】参照列表框或从右键快捷菜单中选【排除参照】命令，再选取该面将其排除在偏距操作外，若要使其恢复作偏距，从【排除】参照列表选中该面后弹出右键菜单选【移除】即可。

复制面
被排除边环(面片)
复制面
被填充孔洞
复制“源”面
“边界”基准线
被复制区域
偏距控制柄
偏距箭头 偏移面 偏移“源”面
图8.17 偏移特征【控制】滑出面板图8.18【选项】滑出面板图8.19偏移特征-快捷菜单若需重新选择作偏距的“源”面，在【参照】滑出面板中将现有参照删除并选新参照。

在【选项】滑出面板中单击【】复选框，可令系统在“源”面边界与偏距面边界之间建立连接面并加入面组。

3.镜像特征(Mirror)
该特征由选中的面组作镜像复制得到新面组，镜像面与被镜像的“源”面相对于镜像平面对称，二者定义保持关联。

建立步骤：首先选中一个面组，单击按钮或从下拉菜单中选【编辑】|【镜像】命令，系统弹出镜像特征操作栏→选取一个基准平面或平面作镜像平面→单击【属性】按钮输入特征名称→单击按钮生成特征。

图8.21 镜像面示例图8.22 镜像特征【参照】滑出面板若需重新选择镜像“源”面或镜像平面，在【参照】滑出面板中将现有参照删除并选新参照。

在【参照】滑出面板中单击【】复选框，可令系统保留原始面组并在对称位置建立新面组，清除该复选框，则原始面组消失。

4.移动特征(Move)
该特征由选中的面组作移动复制得到新面组，移动复制面与“源”面形状、大小相同，但位置及空间方位改变，二者定义保持关联。

建立步骤：首先选中一个面组，单击按钮或从下拉菜单中选【编辑】|【移动】命令，镜像面
镜像平面
镜像“源”面
图8.20 镜像特征操作栏
系统弹出移动特征操作栏→选取移动矢量参照，单击/按钮或选快捷菜单命令【平动】/【转动】确定移动方式→单击
按钮或图形区方向箭头令特征反向→输入移动距离/角度值或拖动移动控制柄→单击【】按钮输入特征名称→单击 按钮生成特征。

移动矢量参照可选下列几何类型：
(1)直边或直基准线；(2)基准轴；(3)基准平面或平面；(4)坐标系；(5)由两个点(基准点或顶点)连成的矢量，其中平面几何不能用于【旋转】方式，对于坐标系，还需单击按钮选
择使用哪个坐标轴。

当为【平移】方式时，面组相对移动矢量作平移，平移方向按矢量箭头；当为【旋转】方式时，面组相对移动矢量作转动，旋转方向由矢量箭头按右手定则确定，图例8.24、8.25表示这两种移动方式。

图8.24 移动特征：平移面示例
图8.25 移动特征：旋转面示例 如需重新选择移动“源”面，打开【参照】滑出面板删除现有参照并选新参照。

如需重新选择移动矢量参照，打开【选项】滑出面板删除现有参照并选新参照。

在【参照】滑出面板中选中【】复选框，可令系统保留原始面组并在给定位置建立新面组，清除该复选框，则原始面组消失。

图8.23 移动特征操作栏
8.3 修改面组
基于面组定义，用户可通过增加/删除组成面、改变组成面的边界形状等方式来修改面组，相应特征类型有面裁剪(Trim)、面延伸(Extend)、面合并(Merge)等。

8.3.1 裁剪面组
在对面组进行裁剪时，可使用多种裁剪“刀具”，比如与被裁剪面相交的基准平面或面组，位于被裁剪面上的基准线，也可以像切割实体一样用拉伸/旋转等形状裁剪面组。

1. 拉伸面裁剪特征
建立步骤：与建立拉伸面特征的过程相仿，首先进入拉伸特征操作栏→单击
按钮确定对面操作→单击按钮进行面裁剪操作→单击【】框并选取被裁剪面组
→单击按钮进入草图环境绘制切割形状→单击靠左的
按钮或图形区垂直草图平面的方向箭头确定切割深度方向→单击靠右的
按钮或图形区平行草图平面的方向箭头选择切割绘制图形的哪一侧(切割范围)→单击按钮或打开【选项】滑出面板选择切割深度形式，再选取深度参照或输入深度值(拖拉深度控制柄)确定切割深度→单击【属性】按钮输入特征名称→单击按钮生成特征。

图8.26 拉伸面裁剪特征操作栏
该特征使用由草图实体拉伸出的“体积”或“面”裁剪面组，见图8.27示例，草图中允许绘制多个封闭实体链，开放实体链只能有一个，开放链和封闭链不能混用，开放实体链的两端必须超出被裁剪面组的边界。

当绘制开放链时，该链的一侧为切割范围，当绘制封闭链时，所有封闭链围成的区域或其以外区域为切割范围，相应示例见图8.28～8.29。

图8.27 拉伸面裁剪示例
单击操作栏靠右的 按钮可切换切割范围(在草图实体链哪一侧)，此时切割范围内的面从被切面组中切除，单击该按钮还能切换至将切割范围内的面独立出来形成一新面组。

若单击按钮建立加厚草绘裁剪，则沿着实体链一侧或两侧(平行草图平面)取一定宽度区域为切割范围，此时需在
框内给定宽度值，单击操作栏靠右的 按
钮切换切割范围在实体链的一侧或两侧均布，位于切割范围内的面被切除，相应示例见图
8.30。

图8.28
草绘开放链裁剪示例 图
8.29 草绘封闭链裁剪示例
图8.30 加厚草绘裁剪示例
切割深度除在拉伸面特征中所列三项外，还可选【穿透】，此时切割延伸至无穷远处。

裁剪后，完全位于切割范围内的面组组成面将从面组定义中删除，部分位于切割范围内的面组组成面其边界定义将被改变。

2. 旋转面裁剪特征
其建立过程与拉伸面裁剪特征基本相同，草图绘制略有区别，另需确定切割包角。

图8.31 旋转面裁剪特征操作栏
3. 修剪特征(Trim)
该特征使用与被裁剪面相交的基准平面/面组或位于被裁剪面上的基准线来切割面组。

建立步骤：首先选中被裁剪面组→单击按钮或从下拉菜单中选【编辑】|【修剪】命
令，系统弹出修剪特征操作栏→选取用作裁剪“刀具”的基准平面/面组或基准线→单击 按
钮或图形区的方向箭头切换裁剪保留范围→单击【属性】按钮输入特征名称→单击
按钮生成特征。

图8.32修剪特征操作栏
选用基准平面裁剪时，基准平面必须与被裁面相交以分割面组；选用面组裁剪时，面组须与被裁面相交且超出被裁面组的边界以分割面组，若未超出边界，则只能使用【选项】滑出面板中的【】功能建立“薄壳”切割；选用基准线裁剪时，基准线需位于被裁面组上且不得超出被裁面组边界，当基准线端点落在面组边界上，面组正好被分割开，当基准线端点在面组边界以内，系统由端点向面组边界补出一段以完全分割面组，图例8.33～8.35分别表示上述几种情况。

图基准线修剪示例单击按钮可切换被裁面组的保留范围(在裁剪“刀具”哪一侧)，保留范围以外的面从被裁面组中切除，再单击按钮则保留范围以外的面将独立出来形成一新面组。

图8.36 修剪特征【参照】滑出面板图8.37 修剪特征【选项】滑出面板
若单击【选项】滑出面板中的【】复选框，则由“刀具”面组偏距一定厚度长成“薄壳”体积来切割被裁面组，用按钮切换该“薄壳”体积位于面组的某一侧或两侧均布，被围在“薄壳”体积内的面被切除。

用来作裁剪“刀具”的面组在修剪特征建立后将被“耗尽”而消失，若单击【选项】滑出面板中的【】复选框，则“刀具”面组将被保留。

打开【参照】滑出面板可重新选取被裁面组和“刀具”几何体(即【修剪对象】)。

8.3.2合并面组(Merge)
该特征将相交或相连的两个面组进行合并操作，合并时一个面组的内容将被并入到另一个面组中。

建立步骤：首先选中两个面组(先选的为“主”面组，后选的为“次”面组，选次面组时。