UG4.0自由曲面

第7章 自由曲面

本章主要内容：

? 自由造型特征的构建 ? 自由曲面的编辑

7.1自由造型特征的构建

UG不仅提供了基本的特征建模Create Form Feather模块，同时提供了自由曲面的特征建模Create Free From Feather模块和自由曲面编辑Edit Free Form Feather模块及自由曲面变换Free Form Shape模块。通过Create Free From Feather模块可以方便的生成曲面薄体或实体模型；通过Edit Free Form Feather模块和自由曲面变换Free Form Shape模块可以实现对自由曲面的各种编辑修改操作。

自用造型特征包括23种特征创建方式，可以完成各种复杂曲面、片体、非规则实体的创建。

通过选择菜单命令【Insert】→【Free Form Feather】达到如图7-1所示的下拉菜单。这些命令均能在如图7-2所示的Free Form Feather工具条中找到。

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图7-1 Free Form Feather菜单条

图7-2 Free Form Feather工具条

本节中将对各项功能分别进行讲述。

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7.1.1 依点定义和依控制点构面

单击工具栏中的

Through Points（一点定义）或

From Point Cloud（依控制点构面）

将弹出同样的对话框，如图7-3所示。由于两个命令具有不同的计算方法，对于同样的点将产生不同的形状。

图7-3 【依点定义】对话框

Patch Type（偏移面类型）有两个选项：Single（单一的），创建仅含一个面的薄体；Multiple（多重的），创建含有多个面的薄体。 Closed Along（闭合方向）用来设置曲面是否闭合或闭合方式，其中Neither（两者均非）是指定义点或控制点的列方向与行方向都不闭合；Rows（行）、Columns（列）分别代表第一行（列）为最后一行（列）；Both（两者）指两个方向都是封闭的。注意，在这里如果选择了后三者，最后均将生成实体。 单击OK将弹出如图7-4所示的【选取点信息】对话框。提供了如图所示的四种选点方式。

图7-4 【选取点信息】对话框

选择一种选点方式后，单击OK开始选点，当选取的点符合所设置的参数要求时，系统即会显示完成设置定义点的选项，如图7-5所示。让用户选则增加定义点或是创建薄体。

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图7-5 完成指定定义点选项

7.1.2 云点构面

选择菜单命令【Insert】→【Free Form Feather】→【From Point Cloud】或单击 钮，将弹出如图7-6所示的【云点构面】对话框。

按

图7-6 【云点构面】对话框

该命令提供了两种选点方式，其中Select Points（选取点）为默认方式。下面介绍一下新增选项：

1. ＃U Patches（＃U补面）：用于设置U方向的偏移面数值。 2. ＃V Patches（＃V补面）：用于设置V方向的偏移面数值。

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3. Coordinate System（坐标系统）：该选项用于改变U、V向量方向及薄体法线方向的

坐标系统，当改变该坐标系统后，其所产生的薄体也会随着坐标系统的改变而产生相应的变化。提供了五种定义坐标系的方式：

? View of Selection（选择的视图)：设置第一次定义的边界为U、V平面的坐标，定义后它的U、V平面即固定，当旋转视图后，其U、V平面仍为第一次定义的坐标轴平面。

? WCS（工作坐标)：将当前的工作坐标作为选取点的坐标轴。

? Current View（当前视图)；以当前的视角作为U、V平面的坐标，该选项与工作坐标系统无关。

? Specify CSYS（指定的坐标系）：将定义的新坐标系所设置的坐标轴作为U、V向的平面。如果还没有在指定的新坐标系选项中设置，系统即会显示【坐标副功能】对话框，定义坐标系。

? Specify New CSYS（指定新的坐标系）：该选项用于定义坐标系，并应用于指定的坐标系。当选取该选项后，系统会显示【坐标副功能】对话框，并用【坐标副功能】对话框定义云点构面的坐标系。 4. Boundary（边界）：该选项用于设置框选点的范围，配合坐标系统所设置的平面选

取点。

? Specified Boundary（指定的边界)：沿法线方向，并以选取框选取而指定新的边

界。

? Specify New Boundary（指定新的边界）：定义新边界，并应用于指定的边界。

7.1.2 创建规则曲面

执行菜单命令【Insert】→【Free Form Feather】→【Ruled】或单击

Ruled（规则曲面），

系统将弹出如图7-7所示的对话框，提示你选择截面曲线，在这里，规则曲面仅支持两个截

面对象。其所选取的对象可为多重或单一曲线、薄体边界、实体表面。若为多重线段，则系统会根据所选取的起始弧及起始弧的位置定义向量方向，并会按所选取的顺序产生薄体。且如果所选取的曲线都为闭合曲线，则会产生实体。选择截面对象后将弹出如图7-8所示的对话框。

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图7-7 【创建规则曲面】对话框

图7-8 【规则曲面参数】对话框

1. Alignment（对齐方式）

该下拉列表用于调整创建的薄体，当依次选取曲线与法线方向后，再依选项设置，其对齐的方式可分为Parameter（参数)、Arclength（弧长)、By Points（依序点)、Distance（距离)、Angle（角度)和Spline（脊线)，当产生薄体后，若改变其定义的曲线位置，其薄体会随着曲线的变更而适当调整。

其中Parameter（参数)表示空间中的点将会沿着所指定的曲线以相等参数的间距穿过曲线产生薄体。所选取曲线的全部长度将完全被等分；Arclength（弧长)表示空间中的点将会沿着所指定的曲线以相等弧长的间距穿过曲线，产生薄体。所选取曲线的全部长度将完全被等分；By Point（依序点)表示选择该选项，则可根据所选取的顺序在连接线上定义薄体的路径走向，该选项用于连接线中。在所选取的形体中含有角点时使用该选项；Distance（距离)表示选择该选项，则系统会将所选取的曲线在向量方向等间距切分。当产生薄体后，若显示其U方向线，则U方向线以等分显示；Angles（角度)表示系统会以所定义的角度转向，沿向量方向扫过，并将所选取的曲线沿一定角度均分。当产生薄体后，若显示其U方向线，则U方向线会以等分角度方式显示；Spine Curve（脊线)表示系统会要求选取脊线，之后，所产生的薄体范围会以所选取的脊线长度为准。但所选取的脊线平面必须与曲线的平面重直。

2. Tolerance（公差）

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该文本框用于设置所产生的薄体与所选取的断面曲线之间的误差值。若设置为零，则所产生薄体将会完全沿着所选取的断面曲线创建。

3. Temporary Grid Display（暂时显示网格）

若创建B-曲面的规则曲面，则可暂时显示U方向与V方向的网格数目，其所显示的U方向与V方向的网格数目可以自定义显示的网格数目。共有两个选型：Temp U Count（暂时显示U方向线数目)：该文本框用输入所要显示U方向的网格数；Temp V Count（暂时显示V方向线数目）：该文本框用于输入所要显示的V方向的网格数。

下面简述一下创建过程，首先绘制截面曲线，在Z＝0的平面上绘制内接圆半径为1的正六边形，在Z＝-1.6的平面上绘制直径为3.2的圆；单击工具条中的

图标，选取圆形并

单击OK确定，接着按顺序（顺时针或是逆时针）选取各段直线段并单击OK确定，这时的图形如图7-9所示。

图7-9 选择界面和定义向量方向

这时将弹出如图7-10所示的【规则曲面参数】对话框。按图7-10设置各项参数，单击OK产生如图7-10所示的实体。

图7-10 【规则曲面参数】对话框

当在【规则曲面参数】对话框中单击OK按钮后，由于设置了Temporary Grid Display（设

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置暂时显示网格数）选项，故系统会显示实体的U、V方向线，如图7-11所示。

由于两个截面曲线均是封闭线，因此产生的实体而非薄体，实体如图7-12所示。

图7-11 U、V方向线 图7-12 实体造型

7.1.3 创建穿越曲面

选择菜单命令【Insert】→【Free Form Feather】→【Through Curves】或在工具栏中单击 Through Curves（穿越曲面）按钮，将弹出类似图7-7所示的对话框。提示你选择截面并设置向量方向，设置完成后单击OK确定将弹出如图7-13所示的【设置穿越曲面参数】对话框。

图7-13 【设置穿越曲面参数】对话框

其中各项参数说明如下：

1. Patch Type（偏移面类型）

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该选项用于设置所产生薄体的偏移面类型，有两个选项： ? Single（单一的），若选择Single选项，则指定的线段至少为两条；

? Mutiple（多重的)：若选择Multiple选项，则偏移面数为指定的V次方数减1。 2. Alignment（对齐方式）

该下拉列表框用于调整所创建的薄体，其对齐方式可分为：Parameter（参数），选择此选项，则所选取的曲线将在相等参数区间等分，即所选取的曲线全长将完全被等分；Arc length（弧长），选择此选项，则所选的曲线将沿相等的弧长定义线段，即所选取的曲线全长将完全被等分；By Points（依序点），选择此选项，则可在所选取的曲线上，定义依序点的位置，当定义依序点后，薄体将据依序点的路径创建。其依序点在每个选取曲线上仅能定义一点；Distance（距离），选取该选项，则系统会显示【向量副功能】对话框选项，并以【向量副功能】对话框定义对齐的曲线或对齐轴向。其所创建的偏移面为一组均分的偏移面；Angles（角度)，选择此选项，则薄体的构面会沿其所设置的轴向向外等分，扩到最后一条选取的曲线。其定义轴向的方式可分为下列3种：Two Points（两点)，以两点定义轴线方向及位置；Existing line（存在的直线)，选取已存在的线段为轴线。Point and Vector（点与向量)，定义一点与向量方向；Spine Curve（脊线)，选择此选项，则当定义完曲线后，系统会要求选取脊线，选取脊线后，所产生的薄体范围会以所选取的脊线长度为准。但所选取的脊线平面必须与曲线的平面重直，即所选取的脊线与曲线须为共面关系；Spline Points（样条定义点)：若选取为样条定义点，则所产生的薄体会以所选取曲线的相等切点为穿越点，但其所选取的样条则限定为B-曲线。

3. Closed in V（向V方向闭合）

选择Closed in V复选框后，其所创建的薄体会将V方向闭合，反之将不闭合。 4. V Degree（V次方）

该选项用于设置V方向曲面的次方数。其中次方数为方程式幕级数加1。 5. Tolerance（公差）

该选项用于设置所产生的薄体与所选取的断面曲线之间的误差值。若设置为零，则所产生的薄体将会完全沿着所选取的断面曲线创建。

6. First Section String（第一条断面弧） 定义第一条断面弧的属性，共有三个选项： ? No Constraint（无约束），定义第一条断面弧无约束，即不做任何形式的改变； ? Tangency（切线斜率），定义第一条断面弧与所选取的薄体相切，所产生的薄体与所

选取的薄体切线斜率连续； ? Curvature（曲率），定义第一条断面弧与所选取的薄体相切，且使其曲率连续。 7. Last Section String（最后一条断面弧）

定义第二条断面弧的属性，同第一条断面弧具有相同的选项和含义，再次不在赘述。 下面简述一下创建穿越曲面的过程，接着创建规则曲面时创建的两个截面，在此基础上在Z＝1平面上创建一个R＝2的圆。单击工具条中

按钮，分别选取三个封闭曲线作为截

面，注意统一矢量方向。这时的三个截面如图7-14所示。

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图7-14 选择截面并定义矢量方向

单击OK确定，这时将弹出如图-13所示的【设置穿越曲面参数】对话框，将V degree设置为2，Tolerance设置为零。单击OK，创建的实体模型如图7-15所示。

图7-15 创建实体

7.1.4 创建编织曲面

选择菜单命令【Insert】→【Free Form Feather】→【Through Curve Mesh】或单击单击按钮，将弹出类似图7-7所示的对话框，同时提示定义主要曲线、横越曲线、脊线。该工具将根据选择的空间曲线创建薄体或是实体。选择各类曲线后将弹出如图7-16所示的【设置编织曲面参数】对话框。

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图7-16 【设置编织曲面参数】对话框

其中各项参数说明如下： 1. Emphasis（强调）：

用于设置系统在生成曲面时考虑Primary String（主要曲线）和Cross String（横越曲线）的方式。共有三个选项：Both(两者)，选择此选项，则所产生的薄体会沿主要曲线与横越曲线的中点创建；Primary(主要的)，选择此选项，则所产生的薄体会沿主要的曲线创建；Cross(横越的)：选择此选项，所产生的薄体会沿横越的曲线创建。绘制如图7-17所示的曲线作为生成薄体的依据。

图7-17 绘制曲线

在这里，其中的一条横越线和主要曲线在空间上是不相交的。选择 按钮创建曲面，

按提示首先选择主要曲线，接着选择横越曲线和脊线。单击OK进入图7-16所示的【设置编织曲面参数】对话框。将Emphasis设置为Both，单击OK生成曲面，其效果见图7-18中的曲面二。重新选择

按钮，按同样的方式选择以上各类曲线，进入【设置编织曲面参数】

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对话框后将Emphasis项设置为Cross String，单击OK生成曲面，其效果见图中的曲面一。用同样的方法将Emphasis设置为Primary String创建曲面，其效果见图中的曲面三。这时比较三个曲面即可理解三种不同的强调方式，其效果如图7-18所示。

图7-18 曲面比较

2. Intersection Tolerance（交叉公差）

该选项用于设置曲线与主要弧之间的公差。当曲线与主要的弧不相交时，其曲线与主要弧之间的距离不得超过所设置的交叉公差值。若超过所设置的公差时，系统会显示―Highlighted strings do not intersect within tolerance‖错误信息，并无法生成曲面，提示重新操作。

3. First Primary String（第一条主要弧）

用于定义第一条弧与已经存在的面的约束关系，目的在于可以使生成的曲面与已经存在的曲面在第一条弧处符合一定的关系。共有三个选项：

No Constraint (无约束)：定义第一条主要弧无约束，即不可改变形式，生成的曲面在公差范围内要严格沿着第一条弧。

Tangency(切线斜率)：定义第一条主要弧与所选取的薄体相切，且所产生的薄体与所选取薄体的切线斜率连续，选择该选项后，系统将提示选择薄体。

Curvature(曲率)：定义第一条主要弧与所选取薄体相切，且使其曲率连续，该选项比Tangency有更高的要求。

4. Last Primary String (最后一条主要弧)

用于定义最后一条弧与已经存在的面的约束关系，目的在于可以使生成的曲面与已经存在的曲面在最后一条弧处符合一定的关系。共有三个选项，同第一条主要弧相同并具有同样的含义，在此不赘述。

5. Fist Cross String (第一条横越弧)

用于定义第一条横越弧与已经存在的面的约束关系，目的在于可以使生成的曲面与已经存在的曲面在第一条横越弧处符合一定的关系。

6. Last Cross String（最后一条横越弧）

用于定义最后一条横越弧与已经存在的面的约束关系，目的在于可以使生成的曲面与已经存在的曲面在最后一条横越弧处符合一定的关系。

7. Construction Options（构造选项）

用于设置生成的曲面符合各条曲线的程度，共有三个选项： Normal（标准的）：选择该选项，系统将按照正常的过程创建实体或是曲面，该选项具有最高的精度，因此将生成较多的块，占据最多的存储空间。

Use Spline Points（运用曲线和控制点）：该选项要求选择的曲线必须是具有与选择的点数

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目相同的单一B样条曲线。这时生成的实体和曲面将通过控制点并在该点处与选择的曲线相切。

Simple（简化）：该选项可以对曲线的数学方程进行简化，以提高曲线的连续性。运用该选项生成的曲面或是实体具有最好的光滑度，生成的块数也是最少的，因此占用最少的存储空间。

下面简述一下创建曲面的过程：

绘制如图7-17所示的曲线，单击

按钮，这时将弹出【编织曲面】对话框提示选择主

要曲线和向量方向，按图7-19所示选择曲线和方向：

图7-19 选择主要曲线和向量方向

选择完毕后单击OK进入下一步，选择穿越线，选择完毕后系统将提示选择脊线。选择右侧的直线作为脊线。单击OK进入如图7-16所示的【设置编织曲面参数】对话框，参数设置如图7-20所示，单击OK，在弹出的对话框中选择Create（创建）选项并单击OK确定，也可以根据需要选择其它选项。

图7-20 设置参数 图7-21 【布尔操作】对话框

这时生成的曲面如图7-22所示。由于Emphasis项中选择了Cross（穿越曲线），生成的曲面在穿越曲面处严格贴合。

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图7-22 创建薄体

7.1.5 创建平滑曲面

选择菜单命令【Insert】→【Free Form Feather】→【Swept】或单击工具条中的

Swept

（平滑曲面）按钮，可以创建平滑曲面。平滑曲面命令具有相对自由的创建方式，根据用户选择的导轨数目的不同需要用户给出不同的附加条件。在几何上，导轨既是母线，根据三点确定一个平面的原理，用户最多可以设置3条导轨。 而其断面连接最多可选取400条线段。创建时如果仅定义单一条曲线，由于限制条件较少，因此会有较多的选项设置来定义所要创建的薄体。而定义两条导引线时，由于方位已为第二条导引线控制，所以定义两条导引线时，其设置选项中并不会出现定义方位变化的选项，而定义3条导引线时，其3条导引线相互定义薄体的方位及比例变化，故当定义3条线时，系统并不会显示方位变化及比例变化的设置选项，表2-1所示为定义不同导引线、断面数与设置选项的列表。

表2-1 查补方式 对齐方式 方位变化 比例变化 脊 线 ☆ ☆ ☆ 一条导线 单一断面 多重断面 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 两条导线 单一断面 多重断面 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 三条导线 单一断面 多重断面 ☆ ☆ ☆ 下面对各个选项组进行介绍： 1. Interpolation Method（插补方式选项组） 该选项用于设置平滑曲面的插补方式，其插补方式包括线性与三次方两种，当定义两条以上的断面线时，系统即会要求定义平滑曲面的插补方式，【插补方式设置】对话框如图7-23所示。

图7-23 【插补方式设置】对话框

该选项组共有两个选项：Linear（线性），选中该选项，生成的薄体或实体的第一条断面与第二条断面之间的比例按照线性变化；Cubic（三次方），该选项用于设置第一条断面线与第二条断面线的比例变化为三次方程关系。

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2. Alignment Method（对齐方式选项组） 该选项用于定义产生薄体的对齐方式，其对齐方式包括参数、弧长以及根据点3个选项，但若要使用依序点选项作为校准方式，所选取的导引线必需至少有一条为曲线，若导引线全为直线，则该选项将不显示在该对话框中，各项参数含义如下：

图7-24 对齐方式选项组

Parameter（参数），空间中的点将沿着定义曲线通过相等参数区间，其曲线的全部长度将完全被等分；Arc length(弧长)，空间中的点沿着定义曲线将通过相等弧长区间，其曲线部分长度将完全被等分；By Points(根据点)，该选项用于在各断面上定义点的位置，系统会根据定义的点的位置产生薄体，各个截面上的点将被一条母线连接；Tolerance(公差)，该选项用于定义所产生薄体与所选取曲线之间的最大误差值，公差值越大，其所产生的薄体会越不符合所选取的曲线大小，若将公差设为零，则所产生的薄体完全符合所选取的曲线。

下面以图例对选择By Points项进行说明，选择图7-25中的多边形和椭圆形作为截面，选择三条直线作为导引线，注意按照图中的方式选择方向向量。在弹出2-24所示的对话框时选择By Points项，单击OK确定，这时将弹出如图7-26所示的对话框提示选择断面上的点，这时我们选定图7-25中标识出的―1‖点作为根据点。

图7-25 选择截面及导轨 图7-26 提示选择根据点

选择后，图7-26所示的对话框中的OK将亮显，单击OK确定即可产生实体。为了清楚的表现实体的生成方式，将图形显示模式设置为Wireframe（线框）。其效果如图7-27所示，系统将通过三个点生成一条母线。

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图7-27 实体线框模型

3. 方位变化选项组 当我们选择单一导线创建平滑曲面时，为了定义薄体的方向，必须进入方位变化选项组，其对话框如图7-28所示。各个选项含义如下：

图7-28 【方位变化选项】对话框

Fixed（固定）：选择该选项，则不需重新定义方向，断面线将按照其所在的平面的法线方向生成薄体，并将沿着导线保持这个方向，图7-29所示为断面线和导引线，图7-30所示为按照固定方向生成的薄体。

图7-29 选择断面线 图7-30 生成薄体

Face Normals（表面正交方向）：选择该选项，则系统会要求选取一个曲面，以所选取的曲面向量方向和沿着导引线的方向产生薄体。

Vector direction（向量方向）：若选取该选项，则系统会显示如图7-31所示的【向量构造】对话框，并以【向量副功能】对话框定义平滑曲面的方位。其薄体会以所定义向量为方位，并沿着导引线的长度创建。如向量方向与导引线相切，则系统将显示错误信息。

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图7-31 【向量构造】对话框

Another Curve（另一曲线）：若选取该选项，定义平面上的曲线或实体边线为平滑曲面方位控制线。

A Point(一点)：若选取该选项，则可以【Point Subfunction】对话框定义一点，使断面沿着导引线的长度延伸到该点的方向。

Forced Direction(作用力方向)：若选取该选项，则断面将以所指定的固定向量方向掠过导引线，其断面线将与导引线保持平行。当选取Forced Direction选项后，系统即显示【坐标副功能】对话框，并以【坐标副功能】对话框选取强制方向。

4.比例变化

该对话框用于选取单一导引线时，定义薄体的比例变化。比例变化用于设置断面线在通过导引线时，断面线尺寸的放大与缩小比例，其对话框如图7-32所示。

图7-32 【设置比例变化】对话框

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图7-33 输入比例

Constant (常数)：若选取该选项，将弹出【Enter Scale（输入比例）】对话框，如图7-33所示。可输入断面与产生薄体的缩放比率，该选项会以所选取的断面为基准线，若将缩放比率设为0.5，则所创建的薄体大小将会为断面的一半。

Blending Function（混合函数）：若选取该选项，则可定义所产生薄体的起始缩放值与终止缩放值，起始缩放值可定义所产生薄体的第一剖面大小，终止缩放值可定义所产生薄体的最后剖面大小。其缩放标准以所选取的断面为准。当选取该选项后，虽然选取为单一断面，但系统仍要求定义起始断面与终点断面的插补方式，当定义插补方式之后，才开始定义混合函数的缩放值。设置过程如图7-34所示。

图7-34 混合函数设置比例方法

Another Curve (另一曲线)：若选取该选项，则所产生的薄体将以所指定的另一曲线为一条母线沿导引线创建。图7-35、2-36说明了这种比例变化方法。

图7-35 选择另一曲线 图7-36 生成实体

A Point（一点）：若选取该选项，则系统会以断面、导引线、点等3个对象定义产生的薄体缩放比例。

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Area Law（面积法则）：该选项可用法则曲线定义薄体的比例变化方式。其对话框如图7-37所示。

图7-37 【面积法则】对话框

对话框共有七个选项，再此不做一一介绍。仅以Cubic（三次变化）选项进行说明，仍以图7-35所示的曲线作为基本曲线，选择Cubic后在弹出对话框中将。

图7-38 比例变化设置过程 图7-39 生成实体

Perimeter law (周长法则)：该选项与面积法则的选项相同，其不同之处仅在于使用周长法则时，曲线Y轴定义的终点值为所创建薄体的周长，而面积法则定义为面积大小。

5. 脊线

该选项用于在定义平滑曲面的对齐方式及各项变化后，定义所要创建薄体的脊线，其定义脊线的选项为选择性的。若不定义脊线，则可单击OK生成实体或薄体。

7.1.6 创建断面

选择菜单命令【Insert】→【Free Form Feather】→【Section】或单击按钮，系统将弹出如图7-40所示的【创建曲面】对话框。

Section（断面）

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图7-40 【创建断面曲面】对话框

1. 断面形式 ?

Ends-apex-shoulder（两边-峰线-肩线）：首先选择始边，再选取肩线－定义曲线穿越的曲线，再选取终边，接着再选取峰线，当选取完峰线后系统会要求选取脊线，定义脊线后，系统即自动依定义开始产生薄体，断面生成方式如图7-41所示。 ?

Ends-slopes-shoulder（两边-斜率-肩线）首先选择始边弧，再选取始边斜率控制线，选取肩线，定义曲线穿越的定义点，再选取终边弧，接着再选取终边斜率控制线，当选取完成后系统会要求选取脊线，定义脊线后系统即自动依定义开始产生薄体，断面生成方式如图7-42所示。

图7-41 两边-峰线-肩线 图7-42 两边-斜率-肩线

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? ?

Fillet-shoulder (切弧-肩线)：断面生成方式如图7-43所示。

Three Points-arc（三点-圆弧）：断面生成方式如图7-44所示，生成的圆弧弧度要小于180度，否则系统将出现错误提示。

图7-43 切弧-肩线 图7-44 三点-圆弧

? Ends-apex-rho (两边-峰线-RHO)：断面生成方式如图7-45所示，其中RHO为了定义内部曲线B的位置，rho＝BC/AC，当选择完脊线，系统将提示输入RHO的值。

? Ends-slopes-rho (两边-斜率-RHO)：断面生成方式如图7-46所示，RHO含义同上。

图7-45 两边-峰线-RHO 图7-46 两边-斜率-RHO

? Fillet-rho (切弧-RHO)：断面生成方式如图7-47所示，生成的曲面与第一（第二）曲面相切与第一（第二）曲线处。

? Two-points-radius (两点-半径)：断面生成方式如图7-48所示。注意当系统提示输入半径的值时，所输入的半径值需大于始边与终边弦长。

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图7-47 切弧-RHO 图7-48 两点-半径

? Ends-apex-hilite (两边-峰线-Hilite)：断面生成方式如图7-49所示，切线端点弧之间的线段与生成的断面线相切。

? Ends-slopes-hilite (两边-斜率-Hilite)：断面生成方式如图7-50所示。

图7-49 两边-峰线-Hilite 图7-50 两边-斜率-Hilite

? ?

Fillet-hilite (切弧-Hilite)：断面生成方式如图7-51所示。 Ends-slope-arc (两边-斜率-圆弧)：断面生成方式如图7-52所示

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图7-51 切弧-Hilite 图7-52 两边-斜率-圆弧

? ?

Four points-slope（4点-斜率）：断面生成方式如图7-53所示。

Ends-slops-cubic（端点-斜率-三次方曲面）：断面生成方式如图7-54所示。

图7-53 4点-斜率 图7-54 端点—斜率-三次方曲面

? Fillet-cubic（导圆弧-三次曲面）：首先选取第一个曲面上的弧，在选取第二个曲面上的弧，选取后在选取脊线。系统就会根据所设置的定义，以平滑的三次曲线产生S型薄体与曲面相切。断面生成方式如图7-55所示。

? Point-radius-angle-arc（点-半径-角度-弧）：首先选取切面上的始边－定义圆弧的起始位置，接着再选取脊线，选取脊线后，系统即会弹出显示法线方向及出现创建断面的对话框，法线方向即为产生圆弧的边，再输入半径与半径法则及角度与角度法则后，系统就会根据所定义产生薄体。断面生成方式如图7-56所示。

图7-55 导圆弧-三次曲面 图7-56 点-半径-角度-弧

? Five-points (五点)：首先选取始边曲线，定薄体的起始位置，再依次定义第1、第2、第3内部弧及终边，当依次定义弧时，系统会要求选取脊线，选取脊线后，系统即在定义的弧位置产生薄体。断面生成方式如图7-57所示。

? Linear-tangent (线性-切面)：选择该选项，则以线性-切面方式产生与表面相切的圆弧薄体。断面生成方式如图7-58所示。

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图7-57 五点 图7-58 线性-切面

? Circular-tangent (圆-切线)：首先选取切面，再选取始边，接着选取脊线，然后 在【Section Option】对话框中输入半径并设置产生的圆弧薄体类型，系统即自动产生圆弧薄体。可以产生两种方式的圆弧，如图7-59所示。

? Circle (圆)：选择该选项，则产生全圆的薄体。先后选择导引线、定位线和脊线，系统将自动生成实体。断面生成方式如图7-60所示。

图7-59 圆-切线 图7-60 圆

2. Section Type-（U-direction）（断面类型） 该组共有三个选项： ? Conic（二次曲线），表示U方向上曲线为二次曲线； ? Cubic（三次曲线），表示U方向上曲线为三次曲线； ? Quintic（五次曲线），表示U方向上曲线为五次曲线。 3. Fitting Type-（V-Direction）（拟合类型） 该组共有两个选项：Cubic（三次曲线），表示V方向上曲线为三次变化；Quintic（五次曲线），表示V方向上曲线为五次变化。 4. Create Apex Curve（构建峰线） 选择该选项后，系统会在创建圆弧薄体的同时，自动产生圆弧薄体的峰线。系统默认为不选择该选项。 下面断面工具完成通过一条曲线而与另一圆弧面相切的曲面，该曲线和圆弧面如图7-61所示。

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图7-61 曲线及圆弧面

单击工具条上的按钮，在弹出的【Section】对话框中选择圆-切线方式生成曲面，

将Section Type设置为Conic，Fitting Type设置为Cubic。

弹出选择菜单后，首先选择圆弧面作为切面，然后选择直线作为始边，提示选择脊线时，选择同一条直线作为脊线。 选择结束后，系统将弹出【Section Options】对话框，按同2-62所示进行设置，单击OK确定，这时系统将自动生成如图7-63所示的薄体。

同2-62 创建过程

在这里如图Section Options（断面选项）中的Radius值小于直线与圆弧面母线的最近距离，系统将出现错误提示。更改Radius值即可生成薄体。

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2-63 生成薄体

7.1.7 延伸曲面

选择菜单命令【Insert】→【Free Form Feather】→【Extension】或单击工具条中的

Extension（延伸）可以对已有的薄体进行延伸操作。这时将弹出如图7-64所示的【延伸曲面】对话框。

图7-64 【延伸曲面】对话框

1. Tangential（相切） 该选项用于将已有的薄体沿切线方向延伸到一个面、边缘或是拐角，其中包括Fixed Length(固定长度)和Percentage(百分比)两个选项。 下面以Percentage（百分比）为例进行说明： 选择Tangential选项，在弹出的菜单中选择Percentage项，这时将如图7-65所示的弹出第三个菜单，选择Edge Extension项。

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图7-65 按百分比延伸曲面

这时系统要求选择曲面，选择曲面后选择沿着哪个边缘延伸，选择如图7-66所示的延伸边缘。这时系统将弹出输入百分比值的对话框，如图7-65所示的最后一个对话框，将Percentage值设置为10。这时将生成如图7-66所示的延伸薄体。

图7-66 延伸前后比较

2. Normal to Surface（与曲面正交） 沿薄体法线方向延伸。在选择该选项后，系统将显示【筛选】对话框，要求选择要延伸的薄体和边缘，之后显示如图7-67所示的输入长度值的对话框，系统将依照指定的长度值延伸薄体。

图7-67 【输入长度值】对话框

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3. Angled (角度) 该选项用于将薄体以一定的角度做延伸，在选择该选项后，系统将显示【筛选】对话框，要求选择要延伸的薄体和边缘，之后显示的如图7-68所示的【输入长度、角度值】对话框，将要求输入延伸长度值和角度值，系统将依照指定的长度值和角度值延伸薄体。

图7-68 【输入长度、角度值】对话框

4. Circular (圆形的)

选择该选项延伸出的薄体各处具有相同的曲率，并依照原来薄体圆弧的曲率延伸，延伸方向也原薄体在边界处的方向相同。选择该选项后，系统将显示如图7-69所示的对话框，其中包括Fixed Length(固定长度)和Percentage(百分比)两个选项，系统将依照所输入的长度值或百分比延伸薄体。

图7-69 圆形延伸选项

5. Law Controlled (法则控制)

该选项通过使用法则控制来延伸薄体，其对话框如图7-70所示。用参数或方程式定义长度及角度，在建构时，必须选取曲面、基准曲线和脊线(可不选)，依次定义长度及角度，在完成长度定义之后，系统将回到【法则】对话框，并要求定义角度，定义完毕后，系统将依照设置值延伸。

图7-70 【选择法则控制方式】对话框

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7.1.8 法则延伸

选择菜单命令【Insert】→【Free Form Feather】→【Law Extension】或单击工具条中的Law Extension（法则延伸）按钮，系统将弹出如图7-71所示的【法则延伸】对话框，其中的各个选项说明如下：

图7-71 【法则延伸】对话框

1. Selection Steps（选择步骤） 共有四个选择步骤，

Curve String（曲线），选择曲线或是边缘作为生成的曲面的一个

基础边缘；Base Face（基本面），选择一个或是多个面来约束生成曲面的参考方向；

Spine String（脊线），

Vector（矢量），选择一个矢量用以定义延伸曲面的参考方向；选择一条曲线来定义局部用户坐标系的原点。

2. Filter（过滤器）

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用来设置选择对象时设置类型，其中Any为任何一种支持的类型。 3. Reference Method（参考方式）

用来设置参考方式，有两个选项：Faces，当选择了该复选框后，步骤中的

Base Face

（基本面）将是可选择的；Vector，当选择了该复选框后，步骤中的 Vector（矢量）将

是可选择的。 4. Length Law（长度法则） 用来选择一种控制延伸长度的方法，同时要在下面的Law Value中输入大约的数值。共有四种长度法则：Constant（常数）、Linear（线性）、General（一般的）。 5. Angle Law（角度法则） 用来选择一种控制延伸角度的方法，同时要在下面的Law Value中输入大约的数值。共有四种角度法则：Constant（常数）、Linear（线性）、General（一般的）。 6. Extend on both sides（延伸两边） 选中该复选框后，系统将在基准曲线的两边同时延伸曲面。 7. Merge Faces if Possible（尽可能合并曲面） 选中该复选框，一旦可能，系统只生成一个单一的曲面。 8. Confirm Upon Apply（应用后确认）

当选择该复选框时，在完成全部选择步骤后，单击Apply按钮会显示应用后先确认对话框以供使用。选择该复选框后，当完成薄体的生成后，系统将弹出如图7-72所示的对话框对生成的薄体进行分析，其中提供了干涉检查、几何检查、曲线分析、断面分析、偏差，即应用后先确认是否正确或是否可行。

图7-72 【确认应用】对话框

下面利用延伸功能创建一个薄体： 单击工具条中的

按钮，在弹出的对话框中单击

按钮，然后选择如图7-73中所示的

按钮，在Vector Method（矢量

―边缘曲线‖。将Reference Method设置为Vector，然后单击

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方法）中选择示的延伸片体。

按钮，然后按照图中的设置输入参数，单击OK确定，系统将生成如图所

图7-73 生成延伸薄体

7.1.9 扩大曲面

选择菜单命令【Insert】→【Free Form Feather】→【Enlarge】或单击 按钮，系统将弹出如图7-74所示的【扩大曲面】对话框。

Enlarge（放大）

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图7-74 【扩大曲面】对话框

1. Type（扩大类型） 用来设置扩大曲面的类型，共有两个选项：Linear（线性的），选择该选项，只可以对选择的曲面按照一定的方式进行扩大，不能进行缩小的操作；Natural（自然的），选择该选项，既可以创建一个比原曲面大的曲面也可以创建一个小于该曲面的薄体。 2. All（全部选择） 选择该选项后，U-Min、U-Max、V-Min、V-Max四个输入文本框将同时增加（或减少）同样的比例。 3. U-Min（U向极小处） 该文本框中将输入U向最小处边缘进行变化的比例，当将扩大类型设置为Linear时，文本框中数值的变化范围是0％－100％，既只可以在这个边缘上生成一个比原曲面大的曲面；当选择Natural项时，文本框中数值的变化范围时-99％－100％，既是可以生成一个大于或是小于原薄体的曲面。U-Max（U向最大处）、V-Min（V向最小处）、V-Max（V向最大处）三项与U向极小处的设置方式和功能类似，不一一讲述。 4. Reset（重置） 单击该选项后，系统将自动恢复设置，即生成一个与原曲面同样大小的曲面。 5. Reselect Face（重新选择曲面） 如果错误的选择了曲面，可以单击该选型进行重新选择。

下面运用该功能创建一个曲面，单击

Enlarge（放大）按钮，这时将弹出如图7-75

所示的对话框提示选择曲面，选择曲面后，对话框中的各项将被亮显。将Type设置为Natural，选择All复选框，将U-Min设置为2，这时各项值均为2。

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图7-75 设置参数

单击OK按钮，系统将自动生成如图7-76所示的新曲面。

图7-76 生成新曲面过程

7.1.10 偏移曲面

选择菜单命令【Insert】→【Free Form Feather】→【Offset Surface】或单击工具条中的

Offset Surface（偏移）按钮，这时将弹出如图7-77所示的【偏移】对话框，要求选择表面。选择表面后将弹出如图7-78所示的【偏移参数设置】对话框，共有两个数字文本框要求输入：

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图7-77 【偏移曲面】对话框 图7-78 【偏移参数设置】对话框

1. Distance（距离）

该选项用于对薄体作同一距离的偏移，系统将依照输入的距离偏移，根据输入的值为正或负，决定偏移方向，选择平面时系统将自动定义一个正方向，如图7-79所示，如果输入距离值为正，产生的曲面将在原曲面的下方，反之在原曲面上方。

图7-79 偏移方向

2. Edge tolerance（边缘误差） 用来设置在平移时边缘形状变化的误差范围，改值设置过小时将无法生成曲面。 3. Variable（变化偏移） 单击该按钮将实现对薄体的整个表面进行不同距离偏移。选择该选项后，系统将显示点构造器，利用点副功能指定偏移薄体的4个拐角或是薄体上的任何4个点，分别给予偏移量，系统根据这些点和偏移量生成新的曲面。 下面分别创建同一距离和变化距离的曲面：

单击工具条中的

Offset Surface（偏移）按钮，首先选择曲面。然后将距离值设置为

0.2，将边缘误差值设置为0.2，单击OK即可生成如图7-85所示的―同一距离偏移‖曲面。

在图7-78所示的对话框中单击Variable（变化偏移）按钮，在弹出的点构造器中选择

按钮，在图7-81中的原曲面中选择―1‖号端点，在弹出的对话框中将Distance值设置为0.2，具体过程如图7-80所示。

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图7-80 创建变化偏移薄体过程

接着选择―2‖号端点，将Distance值设置为0.2，然后选择―3‖、―4‖号端点，将Distance值均设置为0.5。这时系统将自动生成如图7-81所示的―变化偏移‖薄体。

图7-81 偏移薄体

7.1.11 粗略偏移曲面

选择菜单命令【Insert】→【Free Form Feather】→【Rough Offset】或单击工具条中的

Rough Offset（粗略偏移）按钮，系统将弹出如图7-82所示的【粗略偏移】对话框，这种偏移方式有别于上一个偏移命令，它可以对多个不平滑过渡的片体同时平移一定的距离，并生成单一的平滑过渡的片体。

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图7-82 【粗略偏移】对话框

1. Selection Steps（选择步骤） 该项有两个步骤：

Offset Face/Sheet，用来选择要平移的面或是片体；

Offset CYSY，

用来设置坐标系。

2. CSYS Constructor（坐标系构造器） 单击该按钮将弹出【坐标系构造器】对话框，用来设置一个用户坐标系，根据坐标系的不同可以产生不同的偏移方式。 3. Offset Distance（偏移距离） 用来设置偏移的距离值，值为正表示在ZC方向上偏移，值为负表示在ZC的反方向上平移。 4. Offset Deviation（偏移偏离） 用来设置Offset Distance（偏移距离）值的变动范围，比如当Offset Distance设置为10，Offset Deviation设置为1是，系统将认为偏移距离的范围是9－11。 5. Setpover Distance（步长）

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用来设置生成偏移曲面时进行运算时的步长，其值越大表示越精细，值越小表示越错略。当其值小于一定的值时，系统可能无法产生曲面。 6. Surface Generation Method（曲面生成方法） 共有两种可供选择的曲面生成方法：Cloud Points（云点够面）和Through Curves（穿越曲面），两种方法的造型原理同前面讲述过的两种之间创建曲面的方式相同，在此不作详述。 7. Surface Control（曲面控制） 共有两种曲面控制方式，只有的当Surface Generation Method（曲面生成方法）选择了Cloud Points（云点够面）方式后，这个选项才是可选的。共有两个选项：System Control（系统控制）；User Definede（用户自行定义）。 8. Boundary Triming边缘修整） 共有三个选项：No trim（不修剪），Trim（修剪），Boundary Curve（边缘曲线）。 下面通过实例说明创建粗略偏移片体的过程。

单击工具栏中的

按钮，在弹出的对话框中单击

按钮，选择如图7-87所示的―曲面

一‖和―曲面二‖，将Surface Generation Method（曲面生成方法）设置为Cloud Points（云点够面），将Surface Control（曲面控制）设置为System Control（系统控制）。将Offset Distance（偏移距离）、Offset Deviation（偏移偏离）、Setpover Distance（步长）分别设置为10、1、2。然后单击OK将生成如图7-83所示的―生成曲面‖

图7-83 生成粗略偏移曲面

7.1.12 机动曲面

【Insert】→【Free Form Feather】→【Swoop】或单击工具栏中的

Swoop（机动）按

钮，系统将弹出如图7-88所示的【点构造器】对话框，为了更好的对该项功能进行讲解，通过实例进行说明：首先在绘图区中用鼠标拖动一个方框，系统将在XY面内生成一个长方向片体，并设置了水平（Horizontal）和垂直（Vertical）方向，其效果如图7-84所示。

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图7-84 生成长方形片体

单击OK，系统将弹出如图7-85所示的【机动曲面】对话框。各个选项说明如下： 1. Select Clontrol（选择控制范围）

用来设置变形的对象，共有五个选项，说明如下： ? Horizontal（水平）：选择该复选框，变形仅在水平方向上起作用。 ? Vertical（垂直）：选择该复选框，变形仅在垂直方向上起作用。 ? V-Low（V-低）：选择该复选框，变形仅在垂直方向较小的区域起作用。 ? V-High（V-高）：选择该复选框，变形仅在垂直方向的区域起作用。 ? V-Middle（V-中）：选择该复选框，变形仅在V的中值附近区域起作用。 2. Stretch（延伸）

对基准控制的区域进行比例缩放，数值为50表示不进行变形，数值大于50表示放大，数值小于50表示缩小。

3. Bend（弯曲）

对基准控制的区域进行弯曲，数值为50表示不进行变形，数值大于50表示顺时针弯曲，数值小于50表示逆时针弯曲。

4. Skew（偏斜）

对基准控制的区域进行偏斜操作，数值为50表示不进行变形，数值大于50表示顺时针偏斜，数值小于50表示逆时针偏斜。

5. Twist（扭曲）

对基准控制的区域进行扭曲操作，数值为50表示不进行变形，数值大于50表示顺时针扭曲，数值小于50表示逆时针扭曲。

6. Shift（偏移）

对基准控制的区域进行偏移操作，数值为50表示不进行变形，数值大于50表示沿着正向针偏移，数值小于50表示沿着负方向偏斜。

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7. Reset（重置）

单击该按钮，曲面将恢复到原来的长方形形状。

图7-85 【机动曲面】对话框

在刚刚生成的长方形片体的基础上，将【机动曲面】对话框中的Select Control项设置为Vertical，然后将Bend设置为90对片体进行弯曲，这时生成的片体的效果如图7-86所示，可以通过其它变形操作得到更为复杂的片体。

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图7-86 弯曲变形后的片体

7.1.13 Studio曲面

选择菜单命令【Insert】→【Free Form Feather】→【Studio Surface（Studio 曲面）】，将弹出如图7-87所示的子菜单，该项功能可以方便快捷的创建曲面，利用改项功能创建的曲面可以改变它的复杂程度（例如进行光滑程度的调整）而不必重新构建曲面。

图7-87 Studio Surface子菜单

子菜单中共包含了五个创建曲面的命令，它们间的区别见表7-2。

表7-2 名称 图标 说明 1 2 3 4 5 Studio Surface 1×1 Studio Surface 1×2 Studio Surface 2×0 Studio Surface 2×2 Studio Surface n×n 利用一个截面线和一条导线构建一个曲面 利用一个截面线和两条导线构建一个曲面 利用两个截面线构建一个曲面 利用两个截面线和两条导线构建一个曲面 利用n个截面线和n条导线构建一个曲面 各个命令创建曲面的方式基本相同，在这里介绍一下Studio Surface 2×0和Studio Surface 2×2。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/un9.html