|
| 你当前的位置：首页>>Inventor>>Inventor2008机械设计应用教程 | 基本应用练习和讨论（6） |
4.6.直素线回转曲面 一个经典集合构成的例子。这是一条直线，绕着与其异面的另一条直线回转,得到的结果曲面。 按说，这样的模型可以用Inventor提供的回转特征简明地完成。但是不行，因为回转特征的轴 线必须与草图所在面共面。 用扫掠特征可以勉强完成，但结果不太光滑，参见 4-06a.IPT。目前最终解决方案是使用几乎 无所不能的“放样”特征。 (1)结构分析 其中，用10个截面轮廓来作为放样的基础. 参见图 19-57，其中，“面基线”（最小直径截面基线）从原始坐标系的原点投影开始，角度基 线与轴的距离控制了模型最小直径。 (3)直素线草图的创建和条件准备 以“面基线”及其与“角度基线”的交点为基准，创建工作面（“基面”）；在这个工作面上创建 草图，投影“面基线”成为一个点，参见图19-58。 绘制经过这个点的直线，标注三个约束尺寸（30/60/40°），这样直素线本身的创建就完成了。 (4)创建截面工作面、创建截面轮廓 做经过上述草图点，并垂直于“轴线”的工作面10个。在每个工作面上建新草图，投影原始坐 标系的原点和在这个面上草图点，之后绘制以原点投影为圆心、经过草图点投影的圆。(5)完成模型 这就很简单了，顺次选定这些轮廓，放样。最后抽壳，顺利完成模型… 笔者先是想用回转特征直接完成，可Inventor规则不允许；后来用扫掠特征，倒也凑合，但不能满意；最后使用了放样，很顺利，全参数驱动… 就是说，某几何模型可能有好几种表达方法，只有与软件规则一致的方法，才是可用的，也是 最顺利的。这就是设计表达与软件规则整合的问题所在。 4.7.薄螺旋面 参见图19-59的零件模型，特点在于有三片0.5mm厚度的螺旋叶片。 (1)结构分析 (2)叶片厚度的表达 ◆螺旋扫掠的草图建在未来特征的法向截面中； ◆“法截面”工作面是基于“法截面定位”草图的直线确立的； ◆“法截面定位”草图是基于心部圆柱展开长度和螺距而建立的； ◆相关参数是事先已经在“参数”功能中建立好了的。 这样，就能与其他参数相关联，正确地完成了叶片的轮廓描述。 (3)点评 4.8.另一个螺旋叶片 这也是个风扇模型，叶片7片，参数：叶片厚度0.5mm、内曲线在直径10mm下螺距为60mm；而 外曲线在直径60mm下螺距为50mm；叶片在轴向视图中为弯刀形状… 结果参见4-08d.IPT。 (1)构成分析 这个模型比上一个要复杂一些，因为叶片有两个螺距。 (2)建模过程 ◆创建芯子模型，参见4-08a.IPT； ◆创建单个叶片模型，两个螺旋扫掠曲面特征，分别控制叶片的内、外螺距，参见4-08b.IPT。 其中注意原始曲面的创建、修剪和加厚，其中延伸面是为了能与芯子正确圆角修整； ◆开始新装配，装入叶片和芯子，叶片用装配阵列呈环形，7个； ◆做新零件，衍生装配模型成实体，完成叶片根部圆角。 (3)点评 结果参见 4-08d.IPT。这个模型的处理过程中，基础是纯曲面，而不是直接放样成实体。用装 配并衍生，只是为了解决顺利进行完整叶片结构阵列，在零件环境中不能顺利完成。 4.9.曲面还是实体？ 参见图19-61，这是个挺典型的模型，曾经有人企图用这个模型证明Inventor曲面功能不好. 对方企图按Pro/E的流程，在Inventor中使用：曲线-〉曲面片-〉曲面镜像-〉曲面缝合-〉包缝成实体… 这样的过程完成这个模型，结果是失败。但是，Inventor 并不需要这样做，甚 至连一片曲面也不需要，就顺利完成了这个模型，参见图19-62和4-10.IPT。 这是因为Inventor能顺利地使用三维封闭曲线作放样特征的轮廓，而不必曲面-〉实体… 在这个基础上，如果一定要曲面的话，可以简明地得到。 4.10.点评Inventor的曲面 在最后这套模型的制作中，看似非曲面不可的模型，却没用到了一处曲面。 可见，在Inventor中，并不是像其他软件那样地使用曲面,而是可以直接使用实体特征完成，也许这说明了Inventor的先进之处？ 因为题目来源的限制，笔者尚未碰到Inventor不能实现，而其他CAD软件能够实现的、与曲面 相关的机械设计模型。至少笔者可以因此证明Inventor的曲面功能还不错。 (1)关于曲面的认识 通观CAD软件技术的发展过程，实际上是经过了：二维矢量图线-〉三维线框模型-〉三维曲面 模型-〉三维曲面的缝合和修饰-〉三维实体模型-〉复杂三维实体模型… 这样的发展过程。 参见图19-63的例子，表达了模型构成复杂程度的实例。 为什么是一个“线-面-体”这样的次序而不是其它？这就是数学模型算法、程序设计水平、硬 件支持能力由低到高，逐渐提升和完善的结果。在实体模型构成技术尚不成熟的时候，人们只能使 用相对比较简单的处理（曲面构造）来进行模型构建。虽然明知道这样做会缺少许多模型属性（质 量、力学特性…），实属无奈。 一个好的模型构建体系,完全能满足以前只有用曲面才能完成的模型构建需求。在图19-63中，左面三个模型就是实例。当然，如果一定需要曲面，在实体模型基础上提取，是相当简单而顺畅的 事情。所以，笔者预言，在将来的CAD软件中，独立的曲面功能将越来越少，而实体功能会愈加强 大，这是技术进步的必然。就像我们在Inventor中看到的这样… 经过了上边的许多练习和分析，笔者认为值得使用者注意的是： 在Inventor中虽然也能、却并不需要，像某些CAD软件那样创建独立的曲面片、之后再缝合、 围成实体这样的过程，因为Inventor的“混合造型”实际上不是曲面和实体两种算法的混合，而是 同一个算法中的两种处理方法的结果。 从几何模型描述能力上看，Inventor因为具有了三维样条和提升了放样轨道控制能力，并且可 以使用三维封闭曲线作放样的轮廓，使得复杂实体建模能力已经基本上接近了传统的高级曲面建模 水平。这样，在Inventor中既然能用实体建模表达几何模型，就不必刻意追求曲面建模能力了。当 然，如果后边的处理确实需要曲面，在Inventor中也是很简单的，衍生或者零间距的曲面创建，就 能够完成了。 这就是说，以前用曲面建模才能实现的模型表达，在Inventor中，很有可能利用实体建模完全 解决，而且这种模型则是完全可顺畅参数化的结果，这比单纯的曲面建模要好。因此，非要追求在 这种条件下的“曲面建模”能力，应当不是很必要的想法。可以这样说：因为Inventor的优秀的实体建模能力，许多情况下没必要再用纯曲面建模了。 其实，在Inventor中完全可以像其它软件那样，创建出“纯曲面”的模型，参见4-09.IPT和 图19-64。 (2)关于方法的认识 用其他软件（例如Pro/E）中的模型构成流程，来指导使用Inventor创建同样的模型，无论从可能性上还是从数据表达上，都是不适当的想法，结果必然造成许多的麻烦和错误… 再说前边的4-10.IPT，原始素材是一个Inventor未来使用者提交的问题，对方是Pro/E的熟 练使用者，于是就按照Pro/E的“规则”使用Inventor，结果不能创建出正确的模型，这才把这个 模型当做Inventor曲面功能不好的证据提交出来。 就这个问题，笔者却用已经完成的实际结果证明，这个模型在Inventor中可能更简洁、更方便… 对方按照Pro/E的方法需要：创建曲线、完成一系列曲面、镜像、包缝、形成实体。这样在Inventor 中肯定会出问题，因为两者的算法核心很不相同。 这就类似于用惯了手刨，新接触电刨的木匠，您必须先了解和掌握了电刨，之后才有资格评价 两者的性能对比。用手刨的方法使用电刨，是不可能好用的。这是个很关键的问题，无论对软件商还是用户。 (3)问题和对策 在后期工程图处理中，Inventor能够直接创建曲面的二维工程图投影图线，这就能完成“创建 纯曲面的工程图”的需要… 一个明显的问题是：Inventor目前还不能对结果曲面进行网格化、并直接的编辑结果。 (4)展望 通观Inventor在“曲面”上的能力，再与数学上的U-V曲面概念和算法项比较，可见放样特征 是最为关键的，几乎无所不能的建模工具。 未来Inventor在下列两点功能上需要有所加强： ◆三维样条线的可控制能力需要增强，最好能接近或者达到二维样条的控制能力。 ◆应当具有“直接控制结果曲面”和“网格划分”的能力，就像MDT曾经做到的那样。Inventor 目前还没有，只能间接地通过控制轮廓线来控制整张曲面。 ◆应当具有直接创建许多经典数学曲线的、可参数化的三维曲线创建能力。 |
版权所有 民众工作室.制作 |
