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4.6.直素線回轉(zhuǎn)曲面 一個經(jīng)典集合構(gòu)成的例子。這是一條直線，繞著與其異面的另一條直線回轉(zhuǎn),得到的結(jié)果曲面。 按說，這樣的模型可以用Inventor提供的回轉(zhuǎn)特征簡明地完成。但是不行，因為回轉(zhuǎn)特征的軸 線必須與草圖所在面共面。 用掃掠特征可以勉強完成，但結(jié)果不太光滑，參見 4-06a.IPT。目前最終解決方案是使用幾乎 無所不能的“放樣”特征。 (1)結(jié)構(gòu)分析 其中，用10個截面輪廓來作為放樣的基礎. 參見圖 19-57，其中，“面基線”（最小直徑截面基線）從原始坐標系的原點投影開始，角度基 線與軸的距離控制了模型最小直徑。 (3)直素線草圖的創(chuàng)建和條件準備 以“面基線”及其與“角度基線”的交點為基準，創(chuàng)建工作面（“基面”）；在這個工作面上創(chuàng)建 草圖，投影“面基線”成為一個點，參見圖19-58。 繪制經(jīng)過這個點的直線，標注三個約束尺寸（30/60/40°），這樣直素線本身的創(chuàng)建就完成了。 (4)創(chuàng)建截面工作面、創(chuàng)建截面輪廓 做經(jīng)過上述草圖點，并垂直于“軸線”的工作面10個。在每個工作面上建新草圖，投影原始坐 標系的原點和在這個面上草圖點，之后繪制以原點投影為圓心、經(jīng)過草圖點投影的圓。(5)完成模型 這就很簡單了，順次選定這些輪廓，放樣。最后抽殼，順利完成模型… 筆者先是想用回轉(zhuǎn)特征直接完成，可Inventor規(guī)則不允許；后來用掃掠特征，倒也湊合，但不能滿意；最后使用了放樣，很順利，全參數(shù)驅(qū)動… 就是說，某幾何模型可能有好幾種表達方法，只有與軟件規(guī)則一致的方法，才是可用的，也是 最順利的。這就是設計表達與軟件規(guī)則整合的問題所在。 4.7.薄螺旋面 參見圖19-59的零件模型，特點在于有三片0.5mm厚度的螺旋葉片。 (1)結(jié)構(gòu)分析 (2)葉片厚度的表達 ◆螺旋掃掠的草圖建在未來特征的法向截面中； ◆“法截面”工作面是基于“法截面定位”草圖的直線確立的； ◆“法截面定位”草圖是基于心部圓柱展開長度和螺距而建立的； ◆相關參數(shù)是事先已經(jīng)在“參數(shù)”功能中建立好了的。 這樣，就能與其他參數(shù)相關聯(lián)，正確地完成了葉片的輪廓描述。 (3)點評 4.8.另一個螺旋葉片 這也是個風扇模型，葉片7片，參數(shù)：葉片厚度0.5mm、內(nèi)曲線在直徑10mm下螺距為60mm；而 外曲線在直徑60mm下螺距為50mm；葉片在軸向視圖中為彎刀形狀… 結(jié)果參見4-08d.IPT。 (1)構(gòu)成分析 這個模型比上一個要復雜一些，因為葉片有兩個螺距。 (2)建模過程 ◆創(chuàng)建芯子模型，參見4-08a.IPT； ◆創(chuàng)建單個葉片模型，兩個螺旋掃掠曲面特征，分別控制葉片的內(nèi)、外螺距，參見4-08b.IPT。 其中注意原始曲面的創(chuàng)建、修剪和加厚，其中延伸面是為了能與芯子正確圓角修整； ◆開始新裝配，裝入葉片和芯子，葉片用裝配陣列呈環(huán)形，7個； ◆做新零件，衍生裝配模型成實體，完成葉片根部圓角。 (3)點評 結(jié)果參見 4-08d.IPT。這個模型的處理過程中，基礎是純曲面，而不是直接放樣成實體。用裝 配并衍生，只是為了解決順利進行完整葉片結(jié)構(gòu)陣列，在零件環(huán)境中不能順利完成。 4.9.曲面還是實體？ 參見圖19-61，這是個挺典型的模型，曾經(jīng)有人企圖用這個模型證明Inventor曲面功能不好. 對方企圖按Pro/E的流程，在Inventor中使用：曲線-〉曲面片-〉曲面鏡像-〉曲面縫合-〉包縫成實體… 這樣的過程完成這個模型，結(jié)果是失敗。但是，Inventor 并不需要這樣做，甚 至連一片曲面也不需要，就順利完成了這個模型，參見圖19-62和4-10.IPT。 這是因為Inventor能順利地使用三維封閉曲線作放樣特征的輪廓，而不必曲面-〉實體… 在這個基礎上，如果一定要曲面的話，可以簡明地得到。 4.10.點評Inventor的曲面 在最后這套模型的制作中，看似非曲面不可的模型，卻沒用到了一處曲面。 可見，在Inventor中，并不是像其他軟件那樣地使用曲面,而是可以直接使用實體特征完成，也許這說明了Inventor的先進之處？ 因為題目來源的限制，筆者尚未碰到Inventor不能實現(xiàn)，而其他CAD軟件能夠?qū)崿F(xiàn)的、與曲面 相關的機械設計模型。至少筆者可以因此證明Inventor的曲面功能還不錯。 (1)關于曲面的認識 通觀CAD軟件技術(shù)的發(fā)展過程，實際上是經(jīng)過了：二維矢量圖線-〉三維線框模型-〉三維曲面 模型-〉三維曲面的縫合和修飾-〉三維實體模型-〉復雜三維實體模型… 這樣的發(fā)展過程。 參見圖19-63的例子，表達了模型構(gòu)成復雜程度的實例。 為什么是一個“線-面-體”這樣的次序而不是其它？這就是數(shù)學模型算法、程序設計水平、硬 件支持能力由低到高，逐漸提升和完善的結(jié)果。在實體模型構(gòu)成技術(shù)尚不成熟的時候，人們只能使 用相對比較簡單的處理（曲面構(gòu)造）來進行模型構(gòu)建。雖然明知道這樣做會缺少許多模型屬性（質(zhì) 量、力學特性…），實屬無奈。 一個好的模型構(gòu)建體系,完全能滿足以前只有用曲面才能完成的模型構(gòu)建需求。在圖19-63中，左面三個模型就是實例。當然，如果一定需要曲面，在實體模型基礎上提取，是相當簡單而順暢的 事情。所以，筆者預言，在將來的CAD軟件中，獨立的曲面功能將越來越少，而實體功能會愈加強 大，這是技術(shù)進步的必然。就像我們在Inventor中看到的這樣… 經(jīng)過了上邊的許多練習和分析，筆者認為值得使用者注意的是： 在Inventor中雖然也能、卻并不需要，像某些CAD軟件那樣創(chuàng)建獨立的曲面片、之后再縫合、 圍成實體這樣的過程，因為Inventor的“混合造型”實際上不是曲面和實體兩種算法的混合，而是 同一個算法中的兩種處理方法的結(jié)果。 從幾何模型描述能力上看，Inventor因為具有了三維樣條和提升了放樣軌道控制能力，并且可 以使用三維封閉曲線作放樣的輪廓，使得復雜實體建模能力已經(jīng)基本上接近了傳統(tǒng)的高級曲面建模 水平。這樣，在Inventor中既然能用實體建模表達幾何模型，就不必刻意追求曲面建模能力了。當 然，如果后邊的處理確實需要曲面，在Inventor中也是很簡單的，衍生或者零間距的曲面創(chuàng)建，就 能夠完成了。 這就是說，以前用曲面建模才能實現(xiàn)的模型表達，在Inventor中，很有可能利用實體建模完全 解決，而且這種模型則是完全可順暢參數(shù)化的結(jié)果，這比單純的曲面建模要好。因此，非要追求在 這種條件下的“曲面建�！蹦芰�，應當不是很必要的想法�？梢赃@樣說：因為Inventor的優(yōu)秀的實體建模能力，許多情況下沒必要再用純曲面建模了。 其實，在Inventor中完全可以像其它軟件那樣，創(chuàng)建出“純曲面”的模型，參見4-09.IPT和 圖19-64。 (2)關于方法的認識 用其他軟件（例如Pro/E）中的模型構(gòu)成流程，來指導使用Inventor創(chuàng)建同樣的模型，無論從可能性上還是從數(shù)據(jù)表達上，都是不適當?shù)南敕�，結(jié)果必然造成許多的麻煩和錯誤… 再說前邊的4-10.IPT，原始素材是一個Inventor未來使用者提交的問題，對方是Pro/E的熟 練使用者，于是就按照Pro/E的“規(guī)則”使用Inventor，結(jié)果不能創(chuàng)建出正確的模型，這才把這個 模型當做Inventor曲面功能不好的證據(jù)提交出來。 就這個問題，筆者卻用已經(jīng)完成的實際結(jié)果證明，這個模型在Inventor中可能更簡潔、更方便… 對方按照Pro/E的方法需要：創(chuàng)建曲線、完成一系列曲面、鏡像、包縫、形成實體。這樣在Inventor 中肯定會出問題，因為兩者的算法核心很不相同。 這就類似于用慣了手刨，新接觸電刨的木匠，您必須先了解和掌握了電刨，之后才有資格評價 兩者的性能對比。用手刨的方法使用電刨，是不可能好用的。這是個很關鍵的問題，無論對軟件商還是用戶。 (3)問題和對策 在后期工程圖處理中，Inventor能夠直接創(chuàng)建曲面的二維工程圖投影圖線，這就能完成“創(chuàng)建 純曲面的工程圖”的需要… 一個明顯的問題是：Inventor目前還不能對結(jié)果曲面進行網(wǎng)格化、并直接的編輯結(jié)果。 (4)展望 通觀Inventor在“曲面”上的能力，再與數(shù)學上的U-V曲面概念和算法項比較，可見放樣特征 是最為關鍵的，幾乎無所不能的建模工具。 未來Inventor在下列兩點功能上需要有所加強： ◆三維樣條線的可控制能力需要增強，最好能接近或者達到二維樣條的控制能力。 ◆應當具有“直接控制結(jié)果曲面”和“網(wǎng)格劃分”的能力，就像MDT曾經(jīng)做到的那樣。Inventor 目前還沒有，只能間接地通過控制輪廓線來控制整張曲面。 ◆應當具有直接創(chuàng)建許多經(jīng)典數(shù)學曲線的、可參數(shù)化的三維曲線創(chuàng)建能力。 |
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