proe曲面造型教程

5.1 构面方法和技巧
每种技术都有两个层次：第一个层次是能做，第二个层次是做好。要想达到第二个层次首 先就要经过第一个层次的磨炼，所以任何不切合实际的一步到位的方法都是不现实的。只有在 掌握了正确方法的基础上不断实践，才能真正提高和融汇。随着软件功能的提升，构面的技巧 也应该不断提升和修正，创新的精神和尝试才是让自己不断进步的关键。因此，笔者的经验和 总结只能起到参考的作用，通过大胆的怀疑和求证或许就能找到更好的方法。
图 5-13 165
再来看一个例子，比如图 5-14 所示的鼠标，前端橙色部分是圆角面，后端就是一个大面， 圆角特征已经完全消失了，这就是一个弱化过程，所以过渡部分就可以逐渐放大这部分所占的 比例以达到消失的目的，这个原理很简单，比如一端高为 3mm 的圆弧，当弦长变大的时候弧 的半径就会变大，也就是圆弧弱化了。
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第 5 章 分类构面技巧
图 5-6
影响造型的质量除了单个曲面本身的质量外，不同曲面间的连接质量也是重要的一方面。 一个曲面的造型除了要考虑本身的质量外，还要考虑它对和它相邻的曲面的影响。而创建曲面 的构造线的时候，也要考虑相邻曲面的走势，添加和曲面相切或连续的构造线时除了定义相切 或连续外，在可能的情况下最好是能顺着前一曲面的 ISO 线趋势。如图 5-7 所示，左图就是连 接比较理想的情况，两个曲面在连接处除了相切外，内部的 ISO 线方向也基本一致。而右图虽 然也是相切但是两曲面的 ISO 线方向差别就比较大，不是理想的连接方法。
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图 5-12
根据上面的分析，可以在图 5-13 中构造对应的特征，全圆角部分在勺子部分的长度可以说 占勺子截面轮廓很少部分，比如只占 10%，但过渡到手柄，可以看到它所占的比例已经上升到 很大了，比如占到 40%，文件请参考 training_files\surface_kill\part\spoon.prt。
还有一种情况是两个面有公共边，但是创建有先后顺序，而这条公共边也非特殊位置，这 样创建第一个曲面的时候，这条边将没有边界条件的约束。所创建的曲面就有机会在边界附近 发生一点小变形(视后构造面的截面线的变化而定)，这点小变形或许对当前曲面质量影响不大， 或者说不明显，但是却会对后续创建的曲面产生很大的影响，往往会造成在边界附近的突变。 解决办法有两个：添加必要的内部构造线或利用带特征(ribbon)。前者虽然能达到控制形状的目 的，但是人为的添加一条构造线，虽然有时候可以改善曲面质量，但大多数情况下都是形状不 好控制外还会降低曲面的质量；后者则是在创建曲面之前先在边界上根据相邻的曲线走势创建 一条过边界线的临时带曲面，这样后面创建的曲面就可以用这个带曲面来定义边界条件从而达
曲面质量包括两个方面：自身的曲面质量和与相邻的曲面的过渡连接质量。
无维网IceFai原创ProE教程 1. 曲面的内部质量
关于曲面的各种高深的理论和计算方法，对使用者而言能了解最好，不能了解也无所谓。 可以把曲面想象成由很多网格组成，网格的经线和纬线便可以认为是曲面的 U、V 方向 ISO 线 了。一个好质量的曲面，对每一个网格来说它的 U、V 方向应该都是正交或近似正交的。图 5-1 为具有显示相同的曲面外观，不同的 ISO 线分布图。
正本先清源，要想得到好结果，首先要做到“从一开始就是对的”。曲面从根本来说是由
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第 5 章 分类构面技巧
构造线决定的，曲线是骨架，曲面是表皮，好的体态先要有个好的骨架，曲面也是一样。
图 5-2
对构造线来说，在可能的情况下都应该尽可能是正交或近似正交的，如果相邻的两条不同 方向的曲线夹角很小的话，就该考虑用剪切的方法来生成，如图 5-3 所示。
一般来说都希望产生的曲面的面片越少越好，这样主要是为了后续处理的方便和显示的效 率起见。在 Pro/ENGINEER 中影响生成曲面的面片主要是每一条构造曲线的段数，段数越多则 面片越多。在没有使用控制点对的选项下，混合的面在某一个方向的面片数是另一个方向的构 造曲线的总段数之和。为了减少面片数，减少构造线本身的段数和控制点对应是必要的手段， 方法不外乎如下几点，效果如图 5-6 所示，完成文件请参考 training_files\surface_kill\part\ com_curve.prt。
无维不妨把它分成三类，外轮廓线，骨干特征线和辅助特征线，其中 骨干特征线和辅助特征线可以统称为内部特征线。外轮廓线就是构成曲面的最外边界，特征线 是在曲面内部对曲面的形状有决定性影响的构造线，一般都是在曲面的形状发生转折的地方和 开始过渡的地方，辅助特征线是用来辅助控制曲面形状走势的截面曲线。
图 5-10 164
第 5 章 分类构面技巧 过渡部分因为往往是形状变化比较大的缓冲地段，所以这部分面的构造过程中的位置对应 关系对曲面的走势和形状影响很大。如何找到合适的对应点让过渡面更自然更顺滑，这就是创 建过渡面的关键，图 5-11 为勺子的对应点分析。
图 5-11
一个基本原则就是根据“特征”形状的变化来确定，特征弱化则把过渡段比例加大，反之 则减小。就如图 5-11 中的勺子，分析其过渡部分，勺部顶端的全圆角逐渐弱化到柄部并消失； 而相反，勺部主体到柄部主体是一个强化过程，如图 5-12 所示。
对造型而言，模型的不同地方具有不同地位。对于模型的主干面，即具有较多的后续处理 的面(比如主身面)，应该尽可能的提高它的质量，一方面为了外观，另一方面为了后续处理的 方便。不能为了贪图一时的方便给后续处理(比如外壳)带来无尽的烦恼。相反对一些无关大雅、 没有后续处理的面(比如小的细节花纹)，则可以相对放松要求，非特殊用途，追求全部曲面都 具有高质量是很浪费时间的。
道理虽然简单，但是实际操作的时候却还是会遇到麻烦：相贯线后面的部分形状不可知， 怎样才能根据现有的数据推出一个最合理的补形呢？关于这点，我们只能从后面实际情况的分
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第 5 章 分类构面技巧
析中得到一些基本的规律。这样的问题同样也存在于减切面的情况中，如图 5-16 所示。
图 5-16
3) 从简单入手 理解上面两点后，我们可以认为所有的造型都是由一些很基本的造型图元累加组合而成。 剩下的问题就是如何分离出这些基本的造型图元并创建它们出来，基本原则就是从简单入手。 首先考虑用最简单的方法是否能得到需要的造型，不行再考虑添加更多的约束条件或使用更高 级的方法。比如能用拉伸得到的形状就不要用扫出，能用扫出得到的形状就不用混合，能用混 合得到的形状就不要用边界混合，能够用倒圆角的方法得到的就不做面等等，我们的目的就是
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图 5-4
分析完曲线的宏观构造后，再来看每一条曲线的微观构造。曲线影响曲面有两点，第一是 它所在的位置，第二便是它的形状。位置影响曲面的整体形状和走势，而曲线的形状定义则影 响曲面的内部面片也就是微观结构。一个面片在 Pro/ENGINEER 中的表示如图 5-5 所示。
无维网IceFai原创ProE教程 图 5-5
图 5-15
要构造这类型的形状，要把相贯的基本图元分离出来，并用推测的办法来判断各自相交合 并前的形状。分别创建独立的图元并合并相交得到相贯线，这样或许和实际的相贯线有差异， 但可以通过调整基本图元去逼近实际的相贯线(包括手工调整和用行为建模的方法去调整)。这 样或许得不到完全通过相贯线的造型，但是却可以在精度允许的范围内到一个质量更好的造 型，这点牺牲还是值得的(没有人会为你的相贯线偏离 0.1 有多大的意见的)。尤其是数据源本 身就不是严格的 CAD 图档的时候，比如效果平面图或抄数数据等。
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到控制曲面走势的目的，效果如图 5-9 所示。
图 5-8
无维网IceFai原创ProE教程 图 5-9
2. 构面基础 现实产品中，造型千变万化，要想找到一条通用的方法是不可能的。但是不管造型如何变 化，基本的造型要素并不多，只不过要素的组合所产生的结果就可以多种多样了，构面过程其 实就是如何从这些组合出来的结果中分离出这些简单的要素。 1) 先主体，后过渡 所谓的过渡，就是曲面的形状发生比较明显的变化地带，它并没有一个显式的定义，所以 只能靠构面者自己的知识和经验来判断。比如图 5-10 中的勺子，主体部分就是带状的把柄和半 球形的勺部，而把柄到勺部的过渡就是过渡地带。造型的时候也应该先分别构建两个主体部分 然后再来创建过渡部分。
分类构面技巧
无维网IceFai原创ProE教程 By 无维网 IceFai（黄光辉） 基本的造型指令是造型的基础和建材，但是光有建材不足以构成漂 亮可靠的建筑，还需要一个好的架构方式，在本章的学习中我们将会学 习如何利用造型指令来构建最终形状。 本章中将通过大量具有代表性的造型实例，采用分类总结的方法向 读者呈现了针对各种曲面形状的构建方法，重点讲解多边面的转化、如 何提高曲面质量来避免后续处理可能出现的问题，更重要的是期望能教 会读者一个对曲面分析和转化的思路。
图 5-1
而影响一个曲面 U、V 方向 ISO 线的分布取决于构面时候的构造线，对于 nurbs 曲面来说， 剪切是不会对曲面的 U、V 方向产生影响的，也就是说不会对网格产生影响的。如图 5-2 所示， 剪切前后网格(U、V 方向)并不会发生改变，这也是通过剪切四边面来构成三边面、五边面等多 边面的理论基础和 nurbs 曲面经过格式转换后还能保持原来形状的奥妙所在，因为它是存储了 曲面的原始曲面和修剪过程，然后在读进的过程中实现修剪过程的(有利便有弊，输入过程的破 面和间隙也是这样产生的)。
所有的曲面都应该从轮廓线和骨干特征线开始，根据需要再不断添加辅助特征线。切忌先 做很多截面线然后混合。一般情况下曲面的质量是和控制线的数量成反比的，如何达成精度和 曲面质量之间的平衡，靠的就是辅助特征线的调节。
外部轮廓线比较简单，一般稍有点经验的都会注意它的正交性。可对于内部特征线很多人 就不注意了，最常见的做法就是无视曲面的形状和走势等间距而作一堆截面(带状的曲面尤甚)， 然后就是混合，这样，曲面的质量就无法保证(一般看起来光滑度没什么问题，但就是波浪起伏)。 正确的做法是先作出骨干特征线，然后根据需要作辅助特征线，辅助特征线应该通过捕捉骨干 特征线来生成；而且辅助特征线和骨干特征线都应该根据曲面的走势尽量与轮廓线之间、内部 特征线之间达成近似正交。要达成这个目的，每个辅助特征线的截面角度都应根据需要调整角 度而非全都是偏移某个基准的方法来生成，对比如图 5-4 所示。