UG曲面教程详解

第1章UGNX6.0入门SIEMENS公司的NX产品组合内全面集成工业设计和造型的解决方案，用户能够利用一个更大的工具包，涵盖建模、装配、模拟、制造和产品生命周期管理功能。设计专用工具和传统的CAD、CAE和CAM工具相结合，广泛应用在航天航空、汽车制造、船舶制造等行业。1.1UGNX6.0界面UGNX6.0是目前NX系列最新的版本，它在NX5.0基础上有大量合理是改进。无论是画面还是功能，更加的符合设计工作者实际的需要。其UGNX6.0软件启动画面如图所示。1.1.1初始界面NX6.0的启动方式和其它软件一样，直接双击启动图标，或者单击Windos任务栏【开始】｜【程序】｜【UGSNX6.0】｜【NX6.0】命令，进入Gateway模块界面，如图1.2所示。Gateway模块是最基本的数据交换平台。用于新建部件、打开已有部件、调用在线帮助等功能。1.1.2键盘和鼠标的使用键盘和鼠标是UG软件必须使用到的硬件，其中鼠标需配置为三键鼠标。即左键、中键、右键。软件以MB1表示鼠标左键、MB2表示鼠标中键、MB3表示鼠标右键。键盘和鼠标可以单独使用，也可以配合使用。1.2NX6.0的安装UGNX6.0的安装和其他低版本的NX安装步骤相同，基本功能的NX6.0安装过程包含两部分：授权服务器和主程序。如果需要安装额外功能的模块，需要购买相应的软件包。1.2.1电脑基本要求NX6.0和其他低版本相比，对电脑的配置要求比较高，特别是在曲面造型、加工、分析方面要求更高。如果对软件运行的速度和效率要求有高的要求，用户可以适当提供电脑配置档次。对于一般用户，只要能流畅运行即可。1.2.2启动安装程序用户向SIEMENS软件代理公司购买的软件一般为光盘介质。弹出电脑光驱托盘，把发放的安装光盘放入光驱内，光盘会自动启动安装主界面，如图1.5所示。如果没有启动，也可以进入光盘根目录运行“Launch.exe”文件进入安装主界面。1.2.3安装授权服务器企业用户在安装NX6.0前应确认已经过SIEMENS的授权许可证，并获得相应的授权文件。对企业用户来说，License服务器仅需要安装在服务器中，其他客户端可直接指定服务器及其端口号即可。单机版安装方式与企业板相同，不同的是授权服务器即为本地计算机。NX6.0的授权服务器的默认端口为28000。具体安装授权服务器包含两个步骤：替换计算机名称和安装服务器。1．替换计算机名2．安装1.2.4安装主程序安装主程序比较简单，用户有三种安装的方法可供选择。1.2.5安装不成功解决方法如果安装不成功，软件会有错误提示，用户按照提示修改错误之处即可。一般的常见解决方法如下：1.3常用工具在使用UG进行建模、装配的过程中，经常需要使用到点构造器、矢量构造器、坐标系等工具，如图1.30所示。它们不直接构成所需模型，但起重要的辅助作用。1.3.1点构造器无论是创建点，还是创建曲线甚至是创建曲面，都需要使用到点构造器，如图所示。点构造器存在于点对话框、其中捕捉点工具条是点构造器演变的选择过滤器，如图所示。它们都能完成点的捕捉。1.3.2矢量构造器矢量构造器经常用于拉伸、创建基准轴、拔模等命令，由它确定相应的矢量。矢量构造器不能单独的调出。单击拉伸图标，弹出【拉伸】对话框。单击指定矢量图标，弹出【矢量】对话框。1.3.3坐标系构造器坐标系构造器主要用于绘图时工作坐标系方位的调整，单击菜单栏【格式】｜【WCS】｜【定向】按钮，弹出CSYS对话框，如图1.42所示。1.3.4平面构造器平面构造器主要用于绘图时定义基准平面、参考平面或者切割平面等。平面构造器不能直接的调出，关联在其它命令内，单击菜单栏【插入】｜【修剪】｜【修剪体】按钮，弹出【修剪体】对话框，单击指定平面图标，弹出【平面】对话框，如图所示。1.3.5实例：创建基准平面本实例利用学习过的平面构造器命令，创建各种类型的基准平面。基准平面命令的类型比较多，可以根据3点确定一个平面的理论，通过条件来选择要创建的类型。1.与平面成一定角度2.过3点创建基准平面3.创建平分基准平面4.创建相切基准平面1.4常用操作在UG造型中，设计人员并不是每次的操作都创建几何体。为了方便观察模型，可能会对模型改变颜色、图层、线型等，如图所示。尤其是大的装配模型进行对象编辑、选择过滤等操作。1.4.1对象显示对象显示命令是修改几何体外观的命令，比如：颜色、线型、透明度等。它不能改变几何体的质量、体积、密度等特性。对象显示分为两大部分：常规和分析。开启对象显示命令的方法比较多，可以从菜单栏、工具条、右击开启。1.4.2选择过滤器选择过滤器是选择几何体经常用到的命令，如图所示。通过它可以选取自己想要选择的对象，过滤不需要的类型。常用的选择过滤类型有：常规选择过滤器、细节过滤器、图层过滤器、颜色过滤器、捕捉点、多选等。选择过滤器类型比较多，它们之间是可以配合使用的，不会发生冲突。在一定情况下某些过滤类型才能出现使用，比如启用拉伸命令才能启用曲线规律和相交处停止过滤类型。1.4.3图层操作在规范是设计当中，图层的操作是很有必要的。图层把各种类型的数据分类的管理，大大的加快了查找、隐藏、显示的速度。1.图层设置2.图层类别1.4.4显示与隐藏操作显示与隐藏操作和图层操作都是为达到可见性目的的操作，不同是是图层命令是以图层为单位操作，显示与隐藏命令是几何体数据为单位操作。几何体数据对象可以是一个点、也可以是多个实体等。显示与隐藏操作包含：显示与隐藏、隐藏、显示、颠倒显示与隐藏等命令，如图所示。第2章曲面数学基础产品的三维数字模型由许多面来构成，曲面通常使用点、曲线构成，如图2.1所示。一般情况原始是曲面都经过了多次的裁剪、合并、缝合等，才能得到满意的形状。任何复杂的模型的构成都是主体框架、构建外观曲面、细节修饰3部分完成。2.1数学基础曲面是物体的的一个体素，三维空间上的点能够连成线，线的集合能构成面，面再构成实体零件。软件中大都有点做的曲线，控制点曲线和Bezier样条曲线等，曲面就是这些曲线构成的。2.1.1基本几何元素几何元素包含点、线和曲面3大类型。曲线是由点构成，一般的曲线有2个点组成，样条和规则曲线则更多。常用的曲面一般是曲线构成，可以是拉伸、回转、扫描等。1.点2.曲线3.曲面2.1.2曲线数学基础任何一根连续的线条都称为曲线，包括直线、折线、线段、圆弧等。UGNX6.0中能够创建的曲线，囊括了几乎所有的类型。1.直线2.样条曲线：2.1.3曲面数学基础曲面是空间具有两个自由度的点的轨迹，常见的有平面、旋转面和二次曲面。二次曲面指任何n维的超曲面，其定义为多元二次方程的解的轨迹。B样条曲面是从B样条曲线拓展而来的。给定了(m+1)(n+1)个空间点列bi,j(i=0,1,2,…,n;j=0,1,2,…,m)后，就可以定义m×n次B样条曲面片。B曲面又很多优越的性质，最重要的就是实现了曲面片之间的光滑连接问题。2.2曲面的连续性在使用软件进行曲面造型的过程中，经常需要关注曲面的过渡（在面与面的衔接），通常要求过渡美观和光顺，因此需要一个标准来衡量它。曲线的连续性就是曲面过渡衡量标准，如图2.11所示。连续性的等级是决定了曲面过渡的方式。2.2.1曲面的连续性曲面的连续性根据产品的外观的要求，常用的连续性有：位置连续（G0）、斜率连续（G1）、曲率连续（G2）、曲率的变化连续（G3）4中类型，如图2.12所示。它们之间有着细微的差别，等级越高反应越不明显。人眼有时很难察觉，一般需要借助工具来分析(主要是梳率、反射分析）。1.位置连续2.斜率连续3.曲率连续4.曲率的变化连续5.曲率变化率的变化率连续6.连续性的用法2.2.2光顺的定义一般的认为简单的几何体都是光顺的。比如：圆柱、球、椭圆体等。如果在一个面上有一些皱折、或者过渡太突然，则它不是光顺的。通过以上判断，光顺是一个很模糊的定义。因为外观要受到主观因素的影响，难以定义几何外形的美观性。2.2.3光顺处理办法由于目前的CAD系统进行造型大量使用的是B样条曲线、曲面。它们具有良好的光顺性，修改也很方便。一改过去的函数建模使用的基样条法、最小二次乘法等。1.曲线光顺处理办法2.曲面的光顺处理：2.3曲面造型思路利用计算机辅助设计（CompterAidedDesign）是现代化科技的进步，曲面造型是三位设计的重点。它不比实体造型那样使用的命令相对的简单，比如：拉伸、回转、孔等。虽然软件提供了强大的曲面造型功能，但是往往得不到应用，初学者无法下手。本节专门来讨论曲面造型思路，如图2.19所示。2.3.1学习方法无论一个物体的造型多么复杂，三维软件一定能提供较多的造型命令来使用，如何处理各命令适用的对象，以及它们之间的相同与不同尤为重要。要学好曲面造型，掌握学习方法很重要。2.3.2曲面造型的基本步骤曲面造型的方法一般有两种。一：原创设计，它主要的过程是首先想象要设计的物体形状；然后在纸上描绘大致的尺寸、外形；最后使用软件造型。二：逆向造型，也称为点测绘造型。测绘原有的实物（可以是油泥模型、也可以是已经做好的成品）上的点数据，然后通过点进行曲面造型。第3章曲线的创建本章主要介绍UGNX6.0的点与曲线部分。曲线是创建曲面的框架，是构成曲面的主要途径之一。曲线主要包含直线、圆弧、圆、样条、矩形等，如图3.1所示。后面学习的曲面造型都是以曲线的创建和编辑为基础。因此曲线的创建命令和编辑命令特别重要。3.1创建点与点集点是空间上某个位置的标记。创建点命令用于逆向工程、辅助线、面等的创建和特殊场合位置的确定。创建点集命令用于创建一组与现有几何体对应的点，如沿曲线、面、样条处生成点。3.1.1创建点创建点命令一次只能创建一个点，如需要创建多个点需重复命令，单击菜单栏【插入】｜【基准/点】｜【点】按钮，弹出【点】对话框，如图3.2所示。创建点可以通过鼠标捕捉或键盘输入点的位置。1．鼠标捕捉2．键盘输入3.1.2实例：曲线上均布10点本实例要求在曲线上均布10点，如图所示曲线..3.1.3创建点集创建点集命令用于创建一组与现有几何体对应的点，如沿曲线、面、样条处生成点。单击菜单栏【插入】｜【基准/点】｜【点集】按钮，弹出【点集】对话框，如图所示。创建点集的类型一共有3种，分别是：曲线上的点、样条点、面的点。1．曲线上的点2．样条点3．面的点3.1.4实例：在面上均布100点本实例要求在曲面上均布100点（以整个面的百分比创建）。如图所示曲面：3.2基本曲线基本曲线是集直线、圆弧、圆、曲线倒圆、修剪、编辑功能于一体的曲线工具。由于基本曲线没有关联性和方便的参数驱动，主要用于不需要变动零件的设计、辅助线条创建等。3.2.1直线单击直线图标，基本曲线对话框可以设置直线的各参数。其中最基本参数输入在跟踪条，跟踪条含义如图3.21所示。直线由两点连接而成，因此可以通过各种方法确定两点。3.2.2圆弧单击圆弧图标，基本曲线对话框可以设置圆弧的各参数。最基本参数输入在跟踪条，直线的跟踪条含义。圆弧由3点或者2点加半径构成，其中绘制圆弧的一点可以是圆心点。3.2.3圆单击圆图标，基本曲线对话框可以设置圆的各参数，如图所示。圆由圆心点和直径构成，其中绘制除圆心点外一点可以是半径、直径或者圆弧上点的坐标。3.2.4曲线倒圆基本曲线是唯一能调用曲线倒圆的工具。单击圆图标，基本曲线对话框可以设置曲线倒圆的各参数，如图3.26所示。曲线倒圆根据对象的不通，一共有3种方法：简单圆角、2曲线圆角和3曲线圆角。创建的具体方法如下：1.简单圆角2.两曲线圆角3.三曲线圆角3.2.5修剪曲线修剪曲线命令可以用来修剪或延伸直线、圆弧、二次曲线、样条等，可以将曲线修剪或延伸到指定的曲线、基准平面、曲面、点等，甚至可以设置修剪过的曲线与圆曲线之间的关联性。1.一边界对象修剪2.两边界对象修剪3.3直线与圆弧/圆直线与圆弧命令是曲面造型常用