7.曲面相关功能

  三维CAD 软件一般都有三种三维模型：线框模型；曲面模型和实体模型。
  线框模型没有面，只用点、直线和样条来描述三维模型的边界，它并不是真正的三维模型。用曲面生成模型，先用线框构成框架，再蒙上各种曲面并做曲面间的关系处理。所以，用曲面座模型时线框模型是基础。

  实体模型的实体是既有面的概念又有面内部结构。在Inventor中，一般是建立在特征的堆砌基 础上的，用于生成“规则”的几何体。

  实体模型是三维CAD 软件的主要数据结构，生成方便，且是参数化的，所以生成模型时应首选实体；还因为有些软件（如有限元分析）只能接受实体模型。

  Inventor的曲面从直接的功能上看，数量比较少；但是，如果在Inventor中创建了某曲面， 就一定是完全参数化的。

  粗略地说，Inventor大多数实体特征的创建功能，都可以用来创建曲面，这些在前边的介绍中说明了。而创建曲面用的轮廓草图，可以是封闭的、也可以是开口的。所以，在Inventor中，实际 上只要有模型，我们都可以按曲面的模式使用它们。

  可见，在Inventor创建曲面常用方法就是利用特征功能，直接创建曲面，或者在现有实体上删 除一个或多个面等；另一种是间接地得到曲面，即从实体上创建面和利用衍生功能等。

  Inventor的曲面也可以用做特征的终止面和分割工具。

    7.1 用特征造型创建曲面：

  大部分特征工具，都允许创建曲面结果，可能的方法诸如:拉伸、旋转、放样、扫掠等。 这是Inventor创建曲面的主要方法。

    7.2 删除面

  在特征工具面板中点击“删除面”，Inventor将弹出图3-104的界面。点击“选择面”左边的按钮，选定的特征上要去掉的面，“确定”后创建“删除面”特征。
          
  对于实体模型，删除面的结果就是之成为曲面模型。
界面右上角是两个开关：左面是“选择单个面”、右面是“选择体块或不选择”。其中：“选择体块或不选择”功能是“选择全部表面” 的意思。笔者不能理解什么需求下会做这样的操作，因为这样一来，可就什么都没有了。

  将“修复”开关打开，Inventor将在删除这个面的基础上，尽可能重新构建面之间的结构，尝试通过延伸相邻面直至相交来修复间隙。

  打开3-082.IPT，体会删除面操作：

  在“修复”开关关闭状态下，删除面A，结果如图3-105左二图所示；在“修复”开关打开状 态下，删除面A，结果如图3-105右二图所示，这种“尽可能重构”的结果可能比较意外。在“修 复”开关关闭状态下，删除面B，结果如图3-105右图所示；在“修复”开关打开状态下，若想删 除面B，Inventor提示不可操作，因为无法重构。
       

  可见，在“修复”开关关闭（默认）的条件下，可删除任何面，并将剩余的结构转换成为覆盖曲面。

      7.3 缝合曲面

  打开3-083.IPT，选定的两个具有公共边界的曲面，缝合，将创建新的“缝合曲面”，参见图3-106。
      

  这对于独立创建的、具有公共边界的多片曲面，打算共同来切割实体的操作、或者想在两片曲 面之间做圆角修整（参见3-084.IPT），是必要的准备工作。特殊地，如果缝合之后完全无缝，Inventor 将其自动转成实体。

    7.4 替换面

  用新的曲面，替换实体特征上现有的某面，形成新的形状。注意：新面必须能“完全遮盖”实体上的选定面，参见3-085.IPT和图3-107，左图为替换前，右图为替换后.
     

    7.5 加厚/偏移

  在选定了要操作的面之后，将计算它的“等距曲面”；之后，按照要求，创建这个等距面（偏移）或在新、老面之间创建实体（加厚）。注意：等距曲面是经典的计算几何中的概念，两个面法距处处 相等、片段一一对应。Inventor的“偏移（Offset）”实际上就是这个“等距面”。对于IGES转进 来的曲面，在升级和缝合之后，也能进行加厚处理。
  特殊地，可以创建基于现有模型的，输出为曲面时取法距为 0。所得曲面相当于“剥下模型的表 皮”，参见图3-108。这样，就大大扩展了从现有实体模型上得到曲面的方法。
           

  目前这个界面中有两个不太好理解的名词，我们根据自己的体会补充解释如下：
    平板：就是“单个表面”。但不是仅限于“平”面，更不是有厚度的“板”。
    被服曲面：就是大多数CAD软件中称为“覆盖曲面”。就是有相邻公共边界、在数据上已经合成一片的多个曲面。
 ◆基于实体的实体结果加厚特征：

  操作体验：打开3-086.IPT，做选定表面的等距面，之后在其中创建新的实体结构。参见图3-109。结果参见3-087.IPT。图3-109右上是偏移前，右下是偏移后加厚了的实体结果加厚。
        

 ◆基于实体的曲面结果加厚特征：

  操作体验：打开3-086.IPT，选定一个或多个实体表面，并设置结果为曲面类型，创建等距面。 参见图3-110，结果参见3-088.IPT。
 

 ◆基于曲面的曲面结果加厚特征：

  操作体验：打开3-089.IPT，做选定的某表面的等距面、（结果见3-090.IPT和图3-111右上）； 或者全部表面的等距面（结果见3-091.IPT和图3-111右下）。

 ◆关于“创建竖直曲面”的机制：

  必须在特定的条件下使用，参见3-092.IPT，其中有一个曲面被分割成两部分的原始构造。这时启用加厚功能，可选择其中一个面进行操作，并选择为“曲面”结果类型。

  可见在“更多”选项卡中有“创建竖直面”开关（参见图3-112中）。
    

  如果有效，在“确定”之后，结果模型上将创建新老曲面之间的连接曲面，而以前在创建新曲 面之后会保留下来的老曲面，将被删除。结果参见图3-112右和3-093.IPT。

  对于实体模型，即便打开了这个开关，也不会形成连接曲面。

 ◆对于曲面创建实体的处理：

  操作体验：打开3-086.IPT，跟我做一个趣味练习：
  删除两个红色的面，实体模型转换成曲面；修饰圆角R2；在曲面基础上，以曲面为中性层，创建1mm厚的壳状实体。结果参见3-094.IPT。

  这样，我们沿着“实体-〉曲面-〉实体”的过程做出了一个壳子，这充分说明现在 Inventor的曲面与实体之间相互转换的可能性和潜力。

     7.6 灌注

  这个名称，能够确实地表达了这个特征在几何造型上的机制。例如多个曲面片围成了一个封闭的空间（无需修剪即可共享相交边），而这种被封闭的空间，就能够用当前的材料，灌注进这个空间 中形成实体模型。参见图3-113的操作界面，结果见3-095.IPT。
     

  从这个意义上说，灌注功能是很容易理解的一种机制，对于带有孤岛或者两义性的结构，在正 确的操作下，也能完成。当然，如果曲面所围成的空间有漏洞，就不能正确灌注了，这也符合常识。 另一方面，在原始条件不足以直接创建实体结构的条件下，灌注功能将十分必要。

  需要注意的是操作规则：用户能逐个面地指定灌注的方向（图3-113右下中绿色单箭头所指方 向）；在指定方向的时候，将鼠标放在原始的双向箭头的希望要的方向上（这个方向将会变红）拾取， 之后当鼠标足够远地离开这个标记后，所设置的结果才能被显示出来。也可以在界面展开后选择方 向，参见图3-113左下。

  参与围绕并造成多个封闭空间的众多曲面片，Inventor 不能自动识别所围成的多个空间在何 处、有几个，这就需要用户必须选定方向；当然，作为只可能形成唯一空腔的情况下，可以不用选 定灌注方向的。

      7.7 修剪曲面功能：

  参见图3-114的修剪面操作实例。

  其中“切割工具”可以是草图线、曲面、 工作面等对象；而“删除”按钮的作用不是执 行删除操作，而是在“被修剪面”选定之后， 点击这个按钮将确定那一侧曲面结构被切掉。 图中蓝色醒目显示的部分将被切掉。