扫掠曲面在曲面造型中的应用.doc

扫掠曲面在曲面造型中的应用
HYPERLINK"http://xielonghan.spaces.live.com"\o"谢龙汉"谢龙汉
xielonghan.spaces.live.com

在曲面造型中，通常是首先进行线框造型得到一系列的线条，再进行曲面造型构建基本曲面，最后还需要对这些基本曲面进行裁剪、圆角过渡等处理。扫掠曲面就是一种重要的曲面类型，在曲面造型中具有相当广泛的应用。扫掠曲面是以若干线条为截面线（可以看作是纬线），以另外若干条线条为导引线（可以看作是经线），截面线沿着导引线移动，形成了一张曲面。
CATIAV5所提供的扫掠曲面（Sweep）功能，不但可以构建传统的扫掠曲面类型轮廓扫掠（具有截面线和导引线），还可以只根据导引线构建直纹面（截面线为直线）、圆弧曲面（截面线为圆弧）、圆锥曲面（截面线为圆锥曲线）。
在创成式曲面设计模块中，选择菜单【Insert（插入）】【Surface（曲面）】【（扫掠曲面）】，出现如图1所示的【SweptSurfaceDefinition（扫掠曲面定义）】对话框中。

图1
在对话框的上部“Profiletype（轮廓类型）”中，给出了四种轮廓类型，分别是：
轮廓扫掠（ExplicitSweep），以明确的轮廓形状沿着指定的轨迹进行扫掠；
直纹面（LineSweep），系统自动以直线作为轮廓形状，只需要指定导引线及相关的边界条件，也就是将直线沿着导引线为轨迹进行扫掠，形成直纹面；
圆弧曲面（CircleSweep），系统自动在指定的若干条导引线及边界条件上构建圆弧截面，而不需要额外指定轮廓线；
圆锥曲面（ConicSweep），这种曲面的构建与圆弧曲面有些类似，只是圆锥曲面所需要的边界条件比较多。
轮廓扫掠
轮廓扫掠（ExplicitSweep）就是根据一条截面线（Profile），沿着指定的一条或者两条导引线（GuidingCurve）进行扫掠，从而形成一张扫掠曲面。这种扫掠曲面的形状主要取决于截面线和导引线的形状、相对位置（特别是角度）。
轮廓扫掠这种曲面构建类型需要指定三个边界条件，从而也延伸出三种构建方式，这三种方式在Subtype（子类型）下拉框中可以进行选择。
具有参考曲面（Withreferencesurface）：需要选择一条截面线（Profile）、一条导引线（GuidingCurve），在Reference选项页中，可以选择一个导引线所在的曲面填入“Surface（曲面）”输入栏中，这样可以设置截面线在扫掠过程中保持与支持面成一定的角度，该角度可以在“Angle（角度）”输入栏中设置。也可以不指定参考曲面，那么将以导引线的中间平面作为参考平面，从而计算扫掠的角度。如图2所示，是以一条圆弧曲线作为截面线，以另一条曲线作为导引线，没有指定参考曲面，扫掠生成的曲面。如图3所示，是在图2所选择曲线的基础上，再指定导引线所在的曲面作为参考曲面，并且设置旋转的角度为30度，扫掠生成的曲面。设定一个角度之后，还可以选择所生成的曲面与参考曲面之间的相对位置，实际上就是有30度、120度、210度、300度四种情况所对应的4个象限角（AngleSector）。

图2图3
角度的控制是一个很有用的方法。在对话框中单击（规则定义）按钮，在【LawDefinition（规则定义）】对话中设置一条规律曲线，如图4所示，是设置了一条线性关系曲线，起始角度为0度，终止角度为120度。根据这个角度规则所生成的扫掠曲面如图5所示。

图4

图5
还可以进一步的应用角度控制的优势，建立形状更加复杂的曲面形状。首先应用公式功能定义一个角度控制的公式，例如这里可以增加两个变量X、Y两个实数（Real）变量，设定公式为“Y=10*sin(10*PI*X*1rad)”，如图6所示。根据这个公式所建立的扫掠曲面如图7所示。

图6

图7
脊线（Spine）是曲面扫掠中控制曲面形状的一个有效工具。脊线类似与人体的脊椎，在扫掠过程中起到对齐的作用。默认情况下的脊线是第一条导引线。实际上，在扫掠过程中，系统是计算移动过程中每个截面的形状和位置的，指定脊线后，扫描曲面的每一个截面都是垂直与脊线的，如图8所示。

图8
以两条导引线进行扫掠（Withtwoguidecurves），可以通过选择一条截面线，并选择两条导引线。系统要求截面线与两条导引线都相交，并且需要对截面线进行定位（Anchoring）。定位的类型（Anchoringtype）中有两种：Twopoints和PointandDirection。Twopoint需要分别选择第一条导引线上的一点填入Anchorpoint1（第一条导引线定位点）中，选择第二条导引线上的一点填入Anchorpoint2（第二条导引线定位点）中。对于Pointan