7.曲面相關(guān)功能

  三維CAD 軟件一般都有三種三維模型：線框模型；曲面模型和實(shí)體模型。
  線框模型沒(méi)有面，只用點(diǎn)、直線和樣條來(lái)描述三維模型的邊界，它并不是真正的三維模型。用曲面生成模型，先用線框構(gòu)成框架，再蒙上各種曲面并做曲面間的關(guān)系處理。所以，用曲面座模型時(shí)線框模型是基礎(chǔ)。

  實(shí)體模型的實(shí)體是既有面的概念又有面內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在Inventor中，一般是建立在特征的堆砌基 礎(chǔ)上的，用于生成“規(guī)則”的幾何體。

  實(shí)體模型是三維CAD 軟件的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，生成方便，且是參數(shù)化的，所以生成模型時(shí)應(yīng)首選實(shí)體；還因?yàn)橛行┸浖�（如有限元分析）只能接受�?shí)體模型。

  Inventor的曲面從直接的功能上看，數(shù)量比較少；但是，如果在Inventor中創(chuàng)建了某曲面， 就一定是完全參數(shù)化的。

  粗略地說(shuō)，Inventor大多數(shù)實(shí)體特征的創(chuàng)建功能，都可以用來(lái)創(chuàng)建曲面，這些在前邊的介紹中說(shuō)明了。而創(chuàng)建曲面用的輪廓草圖，可以是封閉的、也可以是開(kāi)口的。所以，在Inventor中，實(shí)際 上只要有模型，我們都可以按曲面的模式使用它們。

  可見(jiàn)，在Inventor創(chuàng)建曲面常用方法就是利用特征功能，直接創(chuàng)建曲面，或者在現(xiàn)有實(shí)體上刪 除一個(gè)或多個(gè)面等；另一種是間接地得到曲面，即從實(shí)體上創(chuàng)建面和利用衍生功能等。

  Inventor的曲面也可以用做特征的終止面和分割工具。

    7.1 用特征造型創(chuàng)建曲面：

  大部分特征工具，都允許創(chuàng)建曲面結(jié)果，可能的方法諸如:拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、掃掠等。 這是Inventor創(chuàng)建曲面的主要方法。

    7.2 刪除面

  在特征工具面板中點(diǎn)擊“刪除面”，Inventor將彈出圖3-104的界面。點(diǎn)擊“選擇面”左邊的按鈕，選定的特征上要去掉的面，“確定”后創(chuàng)建“刪除面”特征。
          
  對(duì)于實(shí)體模型，刪除面的結(jié)果就是之成為曲面模型。
界面右上角是兩個(gè)開(kāi)關(guān)：左面是“選擇單個(gè)面”、右面是“選擇體塊或不選擇”。其中：“選擇體塊或不選擇”功能是“選擇全部表面” 的意思。筆者不能理解什么需求下會(huì)做這樣的操作，因?yàn)檫@樣一來(lái)，可就什么都沒(méi)有了。

  將“修復(fù)”開(kāi)關(guān)打開(kāi)，Inventor將在刪除這個(gè)面的基礎(chǔ)上，盡可能重新構(gòu)建面之間的結(jié)構(gòu)，嘗試通過(guò)延伸相鄰面直至相交來(lái)修復(fù)間隙。

  打開(kāi)3-082.IPT，體會(huì)刪除面操作：

  在“修復(fù)”開(kāi)關(guān)關(guān)閉狀態(tài)下，刪除面A，結(jié)果如圖3-105左二圖所示；在“修復(fù)”開(kāi)關(guān)打開(kāi)狀 態(tài)下，刪除面A，結(jié)果如圖3-105右二圖所示，這種“盡可能重構(gòu)”的結(jié)果可能比較意外。在“修 復(fù)”開(kāi)關(guān)關(guān)閉狀態(tài)下，刪除面B，結(jié)果如圖3-105右圖所示；在“修復(fù)”開(kāi)關(guān)打開(kāi)狀態(tài)下，若想刪 除面B，Inventor提示不可操作，因?yàn)闊o(wú)法重構(gòu)。
       

  可見(jiàn)，在“修復(fù)”開(kāi)關(guān)關(guān)閉（默認(rèn)）的條件下，可刪除任何面，并將剩余的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成為覆蓋曲面。

      7.3 縫合曲面

  打開(kāi)3-083.IPT，選定的兩個(gè)具有公共邊界的曲面，縫合，將創(chuàng)建新的“縫合曲面”，參見(jiàn)圖3-106。
      

  這對(duì)于獨(dú)立創(chuàng)建的、具有公共邊界的多片曲面，打算共同來(lái)切割實(shí)體的操作、或者想在兩片曲 面之間做圓角修整（參見(jiàn)3-084.IPT），是必要的準(zhǔn)備工作。特殊地，如果縫合之后完全無(wú)縫，Inventor 將其自動(dòng)轉(zhuǎn)成實(shí)體。

    7.4 替換面

  用新的曲面，替換實(shí)體特征上現(xiàn)有的某面，形成新的形狀。注意：新面必須能“完全遮蓋”實(shí)體上的選定面，參見(jiàn)3-085.IPT和圖3-107，左圖為替換前，右圖為替換后.
     

    7.5 加厚/偏移

  在選定了要操作的面之后，將計(jì)算它的“等距曲面”；之后，按照要求，創(chuàng)建這個(gè)等距面（偏移）或在新、老面之間創(chuàng)建實(shí)體（加厚）。注意：等距曲面是經(jīng)典的計(jì)算幾何中的概念，兩個(gè)面法距處處 相等、片段一一對(duì)應(yīng)。Inventor的“偏移（Offset）”實(shí)際上就是這個(gè)“等距面”。對(duì)于IGES轉(zhuǎn)進(jìn) 來(lái)的曲面，在升級(jí)和縫合之后，也能進(jìn)行加厚處理。
  特殊地，可以創(chuàng)建基于現(xiàn)有模型的，輸出為曲面時(shí)取法距為 0。所得曲面相當(dāng)于“剝下模型的表 皮”，參見(jiàn)圖3-108。這樣，就大大擴(kuò)展了從現(xiàn)有實(shí)體模型上得到曲面的方法。
           

  目前這個(gè)界面中有兩個(gè)不太好理解的名詞，我們根據(jù)自己的體會(huì)補(bǔ)充解釋如下：
    平板：就是“單個(gè)表面”。但不是僅限于“平”面，更不是有厚度的“板”。
    被服曲面：就是大多數(shù)CAD軟件中稱為“覆蓋曲面”。就是有相鄰公共邊界、在數(shù)據(jù)上已經(jīng)合成一片的多個(gè)曲面。
 ◆基于實(shí)體的實(shí)體結(jié)果加厚特征：

  操作體驗(yàn)：打開(kāi)3-086.IPT，做選定表面的等距面，之后在其中創(chuàng)建新的實(shí)體結(jié)構(gòu)。參見(jiàn)圖3-109。結(jié)果參見(jiàn)3-087.IPT。圖3-109右上是偏移前，右下是偏移后加厚了的實(shí)體結(jié)果加厚。
        

 ◆基于實(shí)體的曲面結(jié)果加厚特征：

  操作體驗(yàn)：打開(kāi)3-086.IPT，選定一個(gè)或多個(gè)實(shí)體表面，并設(shè)置結(jié)果為曲面類型，創(chuàng)建等距面。 參見(jiàn)圖3-110，結(jié)果參見(jiàn)3-088.IPT。
 

 ◆基于曲面的曲面結(jié)果加厚特征：

  操作體驗(yàn)：打開(kāi)3-089.IPT，做選定的某表面的等距面、（結(jié)果見(jiàn)3-090.IPT和圖3-111右上）； 或者全部表面的等距面（結(jié)果見(jiàn)3-091.IPT和圖3-111右下）。

 ◆關(guān)于“創(chuàng)建豎直曲面”的機(jī)制：

  必須在特定的條件下使用，參見(jiàn)3-092.IPT，其中有一個(gè)曲面被分割成兩部分的原始構(gòu)造。這時(shí)啟用加厚功能，可選擇其中一個(gè)面進(jìn)行操作，并選擇為“曲面”結(jié)果類型。

  可見(jiàn)在“更多”選項(xiàng)卡中有“創(chuàng)建豎直面”開(kāi)關(guān)（參見(jiàn)圖3-112中）。
    

  如果有效，在“確定”之后，結(jié)果模型上將創(chuàng)建新老曲面之間的連接曲面，而以前在創(chuàng)建新曲 面之后會(huì)保留下來(lái)的老曲面，將被刪除。結(jié)果參見(jiàn)圖3-112右和3-093.IPT。

  對(duì)于實(shí)體模型，即便打開(kāi)了這個(gè)開(kāi)關(guān)，也不會(huì)形成連接曲面。

 ◆對(duì)于曲面創(chuàng)建實(shí)體的處理：

  操作體驗(yàn)：打開(kāi)3-086.IPT，跟我做一個(gè)趣味練習(xí)：
  刪除兩個(gè)紅色的面，實(shí)體模型轉(zhuǎn)換成曲面；修飾圓角R2；在曲面基礎(chǔ)上，以曲面為中性層，創(chuàng)建1mm厚的殼狀實(shí)體。結(jié)果參見(jiàn)3-094.IPT。

  這樣，我們沿著“實(shí)體-〉曲面-〉實(shí)體”的過(guò)程做出了一個(gè)殼子，這充分說(shuō)明現(xiàn)在 Inventor的曲面與實(shí)體之間相互轉(zhuǎn)換的可能性和潛力。

     7.6 灌注

  這個(gè)名稱，能夠確實(shí)地表達(dá)了這個(gè)特征在幾何造型上的機(jī)制。例如多個(gè)曲面片圍成了一個(gè)封閉的空間（無(wú)需修剪即可共享相交邊），而這種被封閉的空間，就能夠用當(dāng)前的材料，灌注進(jìn)這個(gè)空間 中形成實(shí)體模型。參見(jiàn)圖3-113的操作界面，結(jié)果見(jiàn)3-095.IPT。
     

  從這個(gè)意義上說(shuō)，灌注功能是很容易理解的一種機(jī)制，對(duì)于帶有孤島或者兩義性的結(jié)構(gòu)，在正 確的操作下，也能完成。當(dāng)然，如果曲面所圍成的空間有漏洞，就不能正確灌注了，這也符合常識(shí)。 另一方面，在原始條件不足以直接創(chuàng)建實(shí)體結(jié)構(gòu)的條件下，灌注功能將十分必要。

  需要注意的是操作規(guī)則：用戶能逐個(gè)面地指定灌注的方向（圖3-113右下中綠色單箭頭所指方 向）；在指定方向的時(shí)候，將鼠標(biāo)放在原始的雙向箭頭的希望要的方向上（這個(gè)方向?qū)��?huì)變紅）拾取， 之后當(dāng)鼠標(biāo)足夠遠(yuǎn)地離開(kāi)這個(gè)標(biāo)記后，所設(shè)置的結(jié)果才能被顯示出來(lái)。也可以在界面展開(kāi)后選擇方 向，參見(jiàn)圖3-113左下。

  參與圍繞并造成多個(gè)封閉空間的眾多曲面片，Inventor 不能自動(dòng)識(shí)別所圍成的多個(gè)空間在何 處、有幾個(gè)，這就需要用戶必須選定方向；當(dāng)然，作為只可能形成唯一空腔的情況下，可以不用選 定灌注方向的。

      7.7 修剪曲面功能：

  參見(jiàn)圖3-114的修剪面操作實(shí)例。

  其中“切割工具”可以是草圖線、曲面、 工作面等對(duì)象；而“刪除”按鈕的作用不是執(zhí) 行刪除操作，而是在“被修剪面”選定之后， 點(diǎn)擊這個(gè)按鈕將確定那一側(cè)曲面結(jié)構(gòu)被切掉。 圖中藍(lán)色醒目顯示的部分將被切掉。