《逆向工程及快速成型原理》讲义10版——UG篇.ppt

逆向工程及快速成型原理讲义10版UG篇课程说明课程性质材料成型及控制工程专业的专业课程课时（56h）逆向工程44h（22h上课+20h上机+2h实验）快速成形及快速制模 12h（10h上课+2h实验）教材精通UG NX 5+Imageware逆向工程设计吴永强 主编 电子工业出版社 2008.1快速成形及快速制模莫健华 主编 电子工业出版社 2006.7考核方式考勤30%；上机30%；实验10%；大作业30%逆向工程的产生产品功能上的需求不再是赢得市场的唯一条件产品的开发周期、生产周期、更新周期越来越短0-70年代如何做得更好（优）0-90年代如何做得更便宜（廉）二十一世纪初如何做得更快（快）快？逆向工程的产生u传统的正向工程流程u设想产品需求参数产品需求参数功能原理设计功能原理设计结构及参数设计结构及参数设计产品产品模具设计制造模具设计制造工艺设计工艺设计原型或图纸原型或图纸新新产产品品样样品品市场调查市场调查模具制造模具制造逆向工程的产生依据已经存在的零件、实物原型或残缺的产品图纸去构造新产品模型。逆向工程专门为制造业提供了一个全新、高效的重构手段。根据现有的实根据现有的实物样件或手工物样件或手工制造的模型制造的模型数据模型数据模型利用一些软件处利用一些软件处理和数据管理对理和数据管理对模型进行进一步模型进行进一步的修改和再优化的修改和再优化设计设计认识产品认识产品再现产品再现产品 超越原产品超越原产品 逆向工程的定义u逆向工程(Reverse Engineering,RE)，也称反求工程、反向工程、抄数，指对存在的模型和零件进行实物测量，根据测量结果重构CAD模型的一个过程。该模型可以用于分析、修改、制造和检验等多种目的。逆向工程的实施流程数据的采集数据的采集模型重构模型重构仿制仿制/改制产品改制产品系系统统制作系统制作系统模具模具二维图样技术文档二维图样技术文档仿制仿制/改制产品改制产品快速原形快速原形产品样件产品样件逆向工程的发展逆向工程技术于20世纪80年代研制开发成功并初步进入使用的。此后逆向工程技术被置于大幅度缩短新产品开发周期和增强企业竞争能力的主要位置上。经过了高速增长后，逆向工程实际应用的增长率保持在17%左右。除专业的逆向软件，主流的基于正向的集成CAX软件也开始集成逆向功能，逆向工程的应用模具行业航天航空、汽车、飞机等领域艺术品或文物等（CAD正向建模困难）图纸残缺或无CAD 模型时再现原设计医学领域计算机辅助检测CAI（检测正向结果）逆向工程的硬件u高效、高精度地实现样件表面的数据采集，是逆向工程实现的基础和关键技术之一，是逆向工程中最基本、最不可缺少的步骤。是产品设计师与逆向工程及CAD/CAM/CAE/RP/CNC 之间的桥梁。u近十年来，随着传感技术、控制技术、图像处理和计算机视觉等相关技术的发展，出现了各种各样的样件表面几何数据的数字化获取方法。逆向工程的硬件u数据测量方法 实实物物数数字字化化方方法法接触式接触式非接触式非接触式触发式触发式连续式连续式光学式光学式非光学式非光学式三角形法三角形法结构光法结构光法激光干涉法激光干涉法计算机视觉法计算机视觉法 MRI MRI测量法测量法 CT CT测量法测量法 超声波法超声波法 逐层切除测量法逐层切除测量法逆向工程的硬件u数据测量方法u核磁共振成像又称自旋成像（spin imaging），也称磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI），是利用核磁共振原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。在物理、化学、医疗、石油化工、考古等方面获得了广泛的应用。将这种技术用于人体内部结构的成像，就产生出一种革命性的医学诊断工具。快速变化的梯度磁场的应用，大大加快了核磁共振成像的速度，使该技术在临床诊断、科学研究的应用成为现实，极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。逆向工程的硬件u数据测量方法uCT成像工业CT是工业用计算机断层成像技术的简称，它能在对检测物体无损伤条件下，以二维断层图像或三维立体图像的形式，清晰、准确、直观地展示被检测物体内部的结构、组成、材质及缺损状况，被誉为当今最佳无损检测技术。工业CT技术涉及了核物理学、微电子学、光电子技术、仪器仪表、精密机械与控制、计算机图像处理与模式识别等多学科领域，是一个技术密集型的高科技产品。工业CT广泛应用在汽车、材料、航天、航空、军工、国防等产业领域，为检测航天运载火箭及飞船航空发动机、大型武器的检测、地质结构的分析以及机械产品质量的重要检测手段。医用CT的工作程序：它根据人体不同组织对X线的吸收与透过率的不同，应用灵敏度极高的仪器对人体进行测量，然后将测量所获取的数据输入电子计算机，电子计算机对数据进行处理后，就可摄下人体被检查部位的断面或立体的图像，发现体内任何部位的细小病变。逆向工程的硬件u数据测量方法u超声波测距由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。测距的公式表示为：L=CT 式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。逆向工程的硬件u接触式测量的特点优点优点设备成本低，损耗费相对较少；设备成本低，损耗费相对较少；精度高；不受被测对象外形及颜色的影响；精度高；不受被测对象外形及颜色的影响；缺点缺点测量速度慢，测得数据少，不适合测形状复杂的对象；测量速度慢，测得数据少，不适合测形状复杂的对象；不能测量易碎、易变形零件；不能测量易碎、易变形零件；由于测头限制，不能测得零件细节；由于测头限制，不能测得零件细节；需进行测头半径补偿；因测头耗损需经常校正测头；需进行测头半径补偿；因测头耗损需经常校正测头；便携关节臂式便携关节臂式龙门式龙门式悬臂式悬臂式逆向工程的硬件u非接触式测量的特点优点优点采集速度快，可测得海量数据，适合复杂表面的数据获取；采集速度快，可测得海量数据，适合复杂表面的数据获取；无机械测头的局限，可测得零件的细节；无机械测头的局限，可测得零件的细节；可测柔软物体；无需测头补偿；可测柔软物体；无需测头补偿；缺点缺点精度较差；易受物体表面特征（颜色、光度、粗糙度、形精度较差；易受物体表面特征（颜色、光度、粗糙度、形状等）及环境光源影响；状等）及环境光源影响；设备成本高；设备成本高；逆向工程的硬件u接触式/非接触式测量方法/设备的选用对材质较硬、形状较为简单、容易定位的物体，尽可能使用接触式测量设备，其成本低，损耗费较少；对橡胶、油泥、人体或超薄形物体，则需采用非接触式测量方法；实际测量中经常需将两者结合，用接触式设备测量产品的分型线、轮廓线，用非接触式设备取得产品表面点数据，达到精确、高效地测量方法。数据点要求：数据点要求：在曲率变化大处密，曲率变化小处疏；在曲率变化大处密，曲率变化小处疏；在外形剖面、分型线、轮廓线处要求数据点质量高。在外形剖面、分型线、轮廓线处要求数据点质量高。逆向工程软件基于正向的具有逆向功能的CAX软件，如Pro/E、CATIA等逆向功能弱专用逆向工程软件逆向功能强大，效率高，用途单一专用逆向软件与基于正向的CAX软件结合使用专用逆向软件做点云及外形的逆向处理CAX软件进行产品的参数化结构逆向处理逆向工程软件专用逆向软件Imageware最著名的逆向工程软件，是逆向工程的领导者。广泛应用于汽车、航空/航天、家电、模具、计算机零部件领域。拥有广大的用户群，国外有BMW、GM、Ford、Toyota；国内已有上海大众、上海交大、上海DELPHI、成都飞机制造公司等。在曲面上采用NURBS与Bezier混合技术，功能非常强大，易于应用；在计算机辅助检测、曲面造型及快速成型等方面具有其他软件无可匹敌的强大功能。逆向工程软件专用逆向软件Geomagic Studio美国 Raindrop 公司（现在PTC旗下）出品；是除了Imageware以外应用最为广泛的逆向工程软件。可轻易地从扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并可自动转换为NURBS 曲面；自动化特征及简化了的工作流程使得其易学易用，是唯一可以实现简单操作、提高生产率及允许用户化定制生产的逆向软件。逆向工程软件专用逆向软件CopyCAD英国 DELCAM 公司出品;能够接受来自坐标测量机床的数据，同时跟踪机床和激光扫描器；简易的用户界面使其易学易用。RapidForm韩国 INUS 公司出品；提供了新一代运算模式，可实时将点云数据运算出无接缝的多边形曲面，使它成为 3D Scan 后处理之最佳化的接口；使工作效率提升，使 3D 扫描设备的运用范围扩大，改善扫描品质。第二讲 UGUG逆向工程概论/点数据处理教学目标掌握UG基本操作UG逆向设计的一般流程UG点数据的处理了解UG软件的组成模块及功能初步了解UG逆向设计的原则UG基本操作基本操作用户界面鼠标的使用工具条定制（同其他软件，略）对象的选择与隐藏层操作坐标系操作变换操作格式转换（文件导入/导出略）文件操作（文件新建/打开/保存/关闭略）用户界面资源导航器资源导航器提示栏提示栏绝对坐标系绝对坐标系状态栏状态栏对话框及其横条夹对话框及其横条夹功能模块的进入鼠标的使用左键单击选择双击编辑中键单击对话框中“应用”右键单击快捷菜单组合键左+中缩放中旋转中+右平移工具条定制对象的选择与隐藏层操作分层管理数据，提高工作效率（磨刀不误砍柴工，要养成良好习惯！）坐标系操作显示显示/隐藏隐藏WCSWCS指定指定WCSWCS新原点新原点动态改变动态改变WCSWCS原点及方位原点及方位绕指定坐标轴旋转绕指定坐标轴旋转改变改变WCSWCS方位方位定义新定义新WCSWCS重定向重定向WCSWCS的的XC/YCXC/YC方位方位变换操作UG 逆向设计的一般流程点处理点处理线处理线处理面处理面处理结构体处理结构体处理读取点云（高密读取点云（高密度点云离散后读度点云离散后读入）入）点整理：包括点点整理：包括点的过滤、分层管的过滤、分层管理、拟合、重定理、拟合、重定位等位等曲线构造：通过曲线构造：通过分型线点构造曲分型线点构造曲线尽量做到误差线尽量做到误差小且光顺；合理小且光顺；合理连线，点间隔均连线，点间隔均匀；圆角通过后匀；圆角通过后续倒圆实现续倒圆实现曲线调整，使其曲线调整，使其光顺，注意保证光顺，注意保证精度精度曲面构造：调整曲面构造：调整曲线或增加曲线曲线或增加曲线便于曲面构造；便于曲面构造；曲面尽可能简洁曲面尽可能简洁曲面调整：使曲曲面调整：使曲面光顺并保证精面光顺并保证精度度利用曲面建立外利用曲面建立外形实体；形实体；产品结构设计产品结构设计（筋、孔等）（筋、孔等）UGUG点数据处理点数据的读取与分层新建prt文件wh-1，单位默认毫米文件/新建模型要求目录和文件名必须为英文字符导入igs数据文件wh-1.igs一般测量所得点数据文件会转换成IGES格式文件/导入/IGES点数据查看缩放滚轮上下拨动旋转中键（滚轮）拖放平移中键+右键拖放测量时，产品分型线、棱线和表面的点数据可用不同的颜色区分开点数据的分层点数据的读取与分层分层分层管理数据，提高工作效率！可根据工作需要把不同的点、线、面和其他几何物体合理地放置在不同图层上根据点数据的颜色进行图层设置，通常分型线的点数据放在第二层，然后依次放置棱线的点数据和表面的点数据。具体操作转下页保存文件保存点数据的分层实用工具栏移动到图层颜色过滤器继承（即继承所选点的颜色）全选确定输入要放置的图层号确定1234567点数据的整合整合由来大多产品测量时难以一次测全，需进行补测。补测与首测的空间位置会有变化，要求补测与首测所得的点数据的空间位置一致，才能整合得到产品完整的点数据整合依据：首测和补测都包含的相同点（定位点，=3个，人为在产品上打上）整合方式：点拟合：首测和补测的定位点数据偏差较小重定位：首测和补测的定位点数据偏差较大点拟合新建prt文件Longtou，单位毫米文件/新建模型导入IGES数据文件longtou.igs文件/导入/IGES点数据查看通过图层设置查看不同图层上的点数据及定位点点拟合分别将首测和补测的定位点顺次连接图层设置10/20层可选，20/10不可见仅显示定位点隐藏颜色过滤器继承（选择定位点）全选确定颠倒显示和隐藏顺次连接定位点换另一个图层操作点拟合定位点连线信息查看两图层均可选（可见）检查定位点间连线长度比较发现相对应线段长度相差很小，表明两次测量数据定位点距离偏差很小，可通过点拟合实现首测和补测点数据的整合点拟合点拟合图层设置20层可选，10层不可见变换图层过滤器(选择层20)全选点拟合三点拟合依次选择层20中的三个定位点（参考点）依次选择层10中对应的三个定位点（目标点）移动点拟合点拟合重定位重定位是将选定对象从指定的参考坐标系移动/复制到目标坐标系。与点拟合方式相同的是也必须将两次测量的定位点用线段连接起来。变换图层过滤器(选择层20)全选重定位选择X轴、Y轴、原点方式构造坐标系依次选择层20中的相邻两线及交点（源坐标系）依次选择层10中对应的相邻两线及交点（目标坐标系）移动重定位对称产品的测量及对称平面的调整对称产品的逆向造型可借助其对称性只做一半而后按对称平面镜像完成。对称产品的测量：产品的分型线及棱线数据必须测量完整，以便创建对称平面；产品表面数据只测半边；对称产品局部有差异，差异处也要进行测量；对称平面的创建平面分型线产品的对称平面创建新建prt文件wh-2，单位毫米文件/新建模型导入IGES数据文件wh-2.igs（电动车尾箱上盖）文件/导入/IGES点数据分层将不同颜色点分别移到2-7层，将2层中椭圆点移到8层仅2层（分型线点数据）可选，其他不可见平面分型线产品的对称平面创建定义产品脱模方向，即坐标系ZC轴构建平面：曲线工具栏平面自动判断任选3点确定平面分型线产品的对称平面创建定义产品脱模方向，即坐标系ZC轴定义WCS格式/WCS/定向选择刚刚构建的平面定义WCS启用WCS工作平面定向为WCS的XC-YC面平面分型线产品的对称平面创建定义产品脱模方向，即坐标系ZC轴在当前工作平面创建平面自由曲面形状整体突变光标位置定义斜对角两点确定平面分型线产品的对称平面创建定义产品脱模方向，即坐标系ZC轴检查分型线点与平面的误差，若可接受（一般0.2mm），则定义的WCS较合适，其ZC方向即为脱模方向，否则重定义平面和坐标系测量距离选择起点为平面端点为分型线上任意点删除刚创建的平面平面分型线产品的对称平面创建创建对称平面由点构建3段圆弧平面分型线产品的对称平面创建创建对称平面将3段圆弧延长相交平面分型线产品的对称平面创建创建对称平面将三段圆弧投影到XC-YC平面平面分型线产品的对称平面创建创建对称平面两圆弧交点直线连接平面分型线产品的对称平面创建创建对称平面构造中垂线平面分型线产品的对称平面创建创建对称平面由两相垂直线定义新的WCS，其XC-ZC平面即为对称平面格式/WCS/定向平面分型线产品的对称平面创建对称平面的检测隐藏所有曲线框选对称面一侧的所有点，编辑对象显示改变其颜色平面分型线产品的对称平面创建对称平面的检测编辑/变换将变色点镜像到另一侧平面分型线产品的对称平面创建对称平面的检测检查两组点数据是否基本重合，若有一定距离则需调整WCS原点位置（移动距离为偏差的一半）撤销镜像操作，保存所建立的WCS平面分型线产品的对称平面创建移动点数据设置所有层可选回到ACS(绝对坐标系)平面分型线产品的对称平面创建移动点数据编辑/变换通过类型过滤器选择所有点数据，重定位变换，将所有点数据从WCS移到ACS平面分型线产品的对称平面创建完成点数据对称平面调整完毕，即为ACS的XC-ZC平面非平面分型面产品的对称平面创建思路对对称，但分型线不在一个平面上的产品，从侧视图看，对称的分型线会重合，可由此出发创建对称面新建prt文件daban，单位毫米文件/新建模型导入IGES数据文件daban.igs（摩托车前面板）文件/导入/IGES点数据分层将不同颜色点分别移到2-7层仅2层（分型线点数据）可选，其他不可见非平面分型面产品的对称平面创建构建对称平面旋转工作视图，使左右分型线点数据在视图中处于最接近重合的位置以当前视图创建WCS将WCS原点移到大致中心位置的分型线测量点位置采用镜像方式检测调整WCS原点位置，直至左右镜像基本重合保存WCS移动点数据将所有点数据从保存的WCS移到ACSUG逆向设计原则曲线阶次不宜过高，否则调整困难曲线应光顺连续，无交叉重叠曲面阶次不宜过高，否则调整困难且难保其光顺性曲面曲率半径及内圆半径应保证大于刀具半径，保证顺利加工尽可能构建参数化曲面，便于曲面调整曲面尽可能简洁，大而少倒角在曲面相交后倒圆实现UG曲线构造、编辑与分析教学目标掌握曲线的主要术语UG基本曲线的创建UG二次曲线的创建UG样条曲线的创建UG复杂曲线的构造UG曲线的编辑与分析了解曲线生成原理初步了解UG逆向设计的原则曲线生成原理曲线就是一个函数，在坐标系上就表示为点的轨迹二维参数方程：x=f1(u);y=f2(u);三维参数方程：x=f1(u);y=f2(u);z=f3(u);u在当前的CAD，通常是把f1(u)，f2(u)，f3(u)定义为u的三次多项式，这样可以表达一般的空间曲线。曲线生成原理由边界条件（两端点及其切线方向）有：曲线生成原理此此三三次次参参数数曲曲线线，即即为为HermiteHermite曲曲线线，它它由由端端点点坐坐标标和和端端点点处处的的切切矢矢确确定定。矩矩阵阵，对对于于所所有有的的HermiteHermite曲线都是相同的。曲线都是相同的。F F为为调调和和函函数数，又又称称混混合合函函数数，调调和和了了曲曲线线端端点点和和端端点点处处的的切切矢矢来来形形成成其其他他连连续的点。续的点。矩矩阵阵（几几何何系系数数）决决定定了了曲曲线线的的形形状状和和位位置置，两两个个端端点点决决定定了了曲曲线线的的位位置置，而而切切矢矢的的走走向向确确定定了了的的形形状状 。曲线生成原理直线定义参数t：|P P1|/|P2 P1|=t则：P=(1-t)P1+tP2 P（t）t0,1曲线生成原理直线 给定P1和P2的坐标值(x1,y1)和(x2,y2)，则可得到P(t)点的坐标x(t)和y(t)如下：x(t)=(1-t)x1+tx2 y(t)=(1-t)y1+ty2 显然，当t取0时，P点与P1重合。当t取1时，P点与P2重合。当t在0到1之间变化时，相应地将得到直线P1P2上的不同点位。如上述，由上式表达的通过已知点P1、P2计算一条线段上任意点P(t)的方法称为插值运算。由上页所表达的线段P1P2称为一次Bezier样条曲线。P1和P2点称为该线段的控制顶点。曲线生成原理曲线二次Bezier曲线的生成过程 曲线生成原理曲线曲线生成原理曲线n个控制顶点按上述同样的方法（进行n-1轮插值运算）即构成n-1阶的Bezier样条曲线，其表达式为：与其它插值方式相比，线性插值有许多明显的优点，如计算简单、具有控制顶点的凸包性特点等。基于这些优点，线性插值成为应用最广泛的自由曲线生成方式，而用该插值方式生成的自由（样条）曲线称为Bezier曲线。曲线生成原理曲线给定Bezier特征多边形（n+1）个顶点，就可以产生一条n次曲线。从Bezier曲线的数学定义式就可以看出，Bezier曲线没有节点矢量，因此就没有节点，所以Bezier曲线就是单段曲线。如果采用移动特征多边形的某些顶点的位置，以形成一条新的Bezier曲线，那么将导致整条曲线都要发生变动（即Bezier的局部修改能力也不是很强）！（可以从上述公式中进行分析）。为更好的进行局部修改，可以通过分组顶点的方式得到许多段次数较低的曲线（分段），同时这也降低了Bezier曲线的次数。可以根据连续性条件将这些曲线段光滑的连接起来。曲线相关术语斜率曲线上指定点的斜率为曲线在该点处切线的倾斜角的正切，表明曲线在该点的弯曲方向曲率表明曲线的弯曲程度，以单位长度的曲线的切线转角来衡量，单位：弧度/单位长圆：曲率为半径的倒数直线：曲率为0曲线相关术语阶次表明曲线的复杂程度，表达曲线的多项式的最大指数称为曲线的阶次。单段曲线，其阶次=控制点数-1在逆向工程中，最好使用低阶曲线低阶曲线的优点：更光顺、更灵活更靠近控制点便于后续的加工、显示等操作，运行速度更快便于数据转换，多数系统只接受3次曲线高阶曲线的缺点光顺性差，可能引起不可见的曲率波动灵活性差数据转换可能存在问题后续操作执行速度变慢曲线间的连续性曲线间的连续性问题位置连续（Positional Continuity，G0）两曲线(面)端点(边界)相接触切线连续（Tangent Continuity,G1）两曲线(面)相接触点(边)处斜率相同曲率连续（Curvature Continuity,G2）两曲线(面)相接触点(边)处曲率大小相等、方向相同（曲率梳G0连续）曲率变化率连续（Curvature Tangent Continuity,G3）两曲线(面)相接触点(边)处曲率连续且曲率梳G1连续曲线间的连续性G0连续连续G1连续连续G2连续连续G3连续连续曲线间的连续性曲线间的连续性问题不同用途CAD模型的连续性要求用用 途途连续性要求连续性要求制造制造曲面间隙曲面间隙0.1mm0.1mm以下以下实体模型实体模型位置连续性必须在位置连续性必须在0.012mm0.012mm以下以下动画动画只要求视觉连续，非数学连续只要求视觉连续，非数学连续快速原型快速原型要求位置连续以产生完全封闭的要求位置连续以产生完全封闭的stlstl三角网格三角网格有限元分析有限元分析要求位置连续以产生完全封闭的要求位置连续以产生完全封闭的stlstl三角网格，间隙在三角网格，间隙在0.05mm0.05mm以下以下连续性连续性特特 征征G0/C0G0/C0零阶零阶/位置连续，临近的曲线位置连续，临近的曲线/曲面必须相接，可以以尖锐的形状相接曲面必须相接，可以以尖锐的形状相接G1/C1G1/C1一阶一阶/切线连续，曲线切线连续，曲线/曲面相接处的斜率相同曲面相接处的斜率相同曲线曲线/曲面相接处视觉上顺滑连续曲面相接处视觉上顺滑连续G2/C2G2/C2ClassClass A A二阶二阶/曲率连续，曲线曲率连续，曲线/曲面相接处的曲率相同，一般较难建构曲面相接处的曲率相同，一般较难建构应用于镜面、顺滑曲面等要求光源反射分布均匀的特殊曲面应用于镜面、顺滑曲面等要求光源反射分布均匀的特殊曲面基本曲线基本曲线关联性基本曲线，具有参数化特征，便于编辑修改非关联性基本曲线，无参数化特征，具有更少的数据量和更快的运算速度基本曲线非关联性基本曲线不能动态修改增量：后一点相对前一点的坐标增量线串模式：曲线串依次相连打断线串模式：终止曲线连续绘制基本曲线非关联性基本曲线直线通过指定点绘制与坐标轴平行指定长度和与XC的夹角两平行线的中分线与参考直线有一定角度与一曲线相切，与另一曲线相切/垂直水平/竖直线基本曲线非关联性基本曲线圆弧圆基本曲线非关联性基本曲线倒圆继承：通过选择已有的圆弧来定义新圆角半径修剪选项：指定圆角时对原曲线的修剪/延长方法方法：简单倒圆：指定半径，选择两线交点处两曲线倒圆：指定半径，依次选择两线（注意顺序），指定圆角中心近似位置三曲线倒圆：依次选择三曲线（可是点、线任意组合，若是圆或圆弧，还要选择相切方式），指定圆角中心近似位置二次曲线二次曲线指其曲线方程为二次方程的解析曲线。其几何意义为用一平面切割圆锥体而得到的曲线，故又称为圆锥曲线有圆、椭圆、抛物线和双曲线，类型取决于平面与圆锥体底面的夹角相关术语锚点二次曲线两端点切线的交点Rho值该值小于1/2，生成椭圆或圆弧；等于1/2，生成抛物线；大于1/2，生成双曲线二次曲线一般二次曲线的创建样条曲线样条曲线的发展阶段：20世纪60年代：Bezier和coons70年代：B样条80年代：有理B样条现在：NURBS（非均匀有理B样条），拟合逼真、形状控制方便、能满足绝大部分实际产品的设计要求，成为当前CAD/CAM领域中描述曲线和曲面的标准B样条是NURBS的特殊形式，而Bezier又是B样条的特殊形式样条曲线根据极点指定构建样条的极点说明多段：生成样条为多段，段数=极点数（控制点数）-曲线阶次单段：生成样条为单段，曲线阶次=极点数-1文件中的点：从文件中读取控制点数据样条曲线通过点指定样条曲线要通过的点说明通过点的指定点事先定义好，现在选择成链点临时构造赋斜率/曲率指定了通过点后被激活选择定义点设置该处曲线斜率/曲率样条曲线拟合由给定点拟合，不一定通过说明根据公差：设定最大许可拟合公差根据分段：根据设定的段数来构建根据模板：参照模板样条曲线赋予端点斜率：指定端点处的斜率改变权值：改变所选点对曲线形状影响的权值，值越大，曲线越接近所选点，为0则所选点被忽略u垂直于平面依次指定样条曲线垂直通过的平面桥接曲线功用在两曲线间创建过渡曲线说明起点对象/端部对象即要桥接的第一、第二条曲线，距离选择点近的一端为桥接点连续性桥接点处的连续性要求形状控制相切幅值：桥接点处切线矢量深度和斜度：桥接曲线峰值点的深度/斜度二次曲线：设定其Rho值参考形状曲线：继承参考曲线形状连接曲线（合并曲线）功用将多条曲线连接成一条说明关联原曲线与连接后的曲线关联性距离公差/角度公差在设定公差范围内系统会自动连接而消除曲线间的缝隙和尖角，否则不能合并输入曲线保留/隐藏/删除/替换输出曲线类型常规/三次/五次/高级整修投影功用将曲线或草图、点投影到指定面（平面、曲面或基准面）相交曲线功用生成两组对象的交线，对象可为参考面、片体、实体或表面截面曲线功用创建实体表面、平面或曲线与指定平面间的截交线/点说明类型选定平面平行平面径向平面垂直于曲线的平面间隔方式等弧长等参数几何级进弦公差递增的圆弧长在面上偏置曲线功用保证偏置后的曲线与原曲线在同一曲面上抽取曲线功用由一个或多个对象的边或面生成几何曲线说明边缘曲线提取表面/实体的边缘曲线等参数曲线在表面上沿指定的U/V方向提取等参曲线轮廓线在当前视图提取所选对象的最大轮廓线偏置曲线功用对已有曲线按指定方式偏置生成新曲线，可以对共面或空间曲线进行偏置说明类型距离：限于共面曲线拔模角：指定拔模角及距离拔模偏置规律控制：按规律控制偏置距离3D轴向：空间曲线，指定轴矢量偏置编辑曲线用于更改直线端点的位置。用于更改直线端点的位置。选择圆弧或圆，避开它选择圆弧或圆，避开它的控制点。在弹出的的控制点。在弹出的“跟踪条跟踪条”对话框上的对话框上的“半径半径”、“直径直径”、“起始角起始角”和和“终止角终止角”等文本框中输入新的值，等文本框中输入新的值，并按并按EnterEnter键，确定修键，确定修改。改。要更改圆弧或圆的要更改圆弧或圆的半径，可选择圆弧或半径，可选择圆弧或圆本身，避开它的控圆本身，避开它的控制点，然后进行拖动。制点，然后进行拖动。要更改圆弧或圆的要更改圆弧或圆的起始角或终止角，则起始角或终止角，则可以在目标端点选择可以在目标端点选择并进行拖动。并进行拖动。创建圆弧的补弧创建圆弧的补弧“根据参数根据参数”选项允选项允许在保留曲线关联性的许在保留曲线关联性的条件下对其进行编辑；条件下对其进行编辑；“按原先的按原先的”选项则选项则打断了曲线与其数据点打断了曲线与其数据点之间的关联性，此时系之间的关联性，此时系统会提示一条警告。统会提示一条警告。编辑后使用此选项更新模编辑后使用此选项更新模型，而不退出型，而不退出“编辑曲线编辑曲线”环境。环境。若曲线不是用若曲线不是用“基本曲线基本曲线”创建的，则选择曲线后自动弹出其创建对话框，直接创建的，则选择曲线后自动弹出其创建对话框，直接更改；若由更改；若由“基本曲线基本曲线”创建，则弹出跟踪条来进行修改。创建，则弹出跟踪条来进行修改。编辑曲线参数编辑直线参数由“基本曲线”创建通过跟踪条来编辑其长度与角度选择到其控制点可拖动或编辑其坐标非“基本曲线”创建可输入编辑可拖动编辑曲线参数编辑圆弧或圆参数类似直线编辑编辑样条曲线编辑样条曲线在曲线上右键快捷菜单/编辑曲线-拖动调整曲线形状编辑曲线参数-选择样条曲线-编辑样条编辑样条曲线编辑点通过移动、添加或移除样条曲线中的定义点来改变样条曲线的形状说明：移动点：拖放/指定目标点/给定移动增量微调：移动距离为鼠标拖放距离的0.1编辑样条曲线编辑极点编辑样条曲线的控制点说明：编辑方式：移动/添加端点斜率连续/端点曲率连续（让曲线与另一条曲线在端点处斜率或曲率相同）约束：约束控制点的移动在曲线平面上：在曲线所在平面内移动约束端点斜率：约束两端的两控制点约束端点曲率：约束两端的三控制点沿方向：沿定义的拖动方向移动在一个平面上：在定义的平面内移动可视平面约束：在当前视图平面内移动编辑样条曲线更改斜率通过改变曲线在定义点处的斜率来改变曲线形状偏差-设置曲线与定义点间的偏差检查方式阈值-设置偏差极限值更改曲率通过改变曲线在定义点处的曲率来改变曲线形状编辑样条曲线更改斜率通过改变曲线在定义点处的斜率来改变曲线形状偏差-设置曲线与定义点间的偏差检查方式阈值-设置偏差极限值更改曲率通过改变曲线在定义点处的曲率来改变曲线形状编辑样条曲线更改阶次改变曲线的次数，定义点数也相应变化单段曲线阶次可升/降多段曲线阶次只可升，否则变形可通过对象信息查看曲线的信息变化移动多个点通过移动曲线上指定两点间的定义点来修改曲线上的这段而不影响其他部分更改刚度通过保持极点不变，改变次数来改变曲线形状编辑样条曲线拟合对曲线进行拟合，使更光顺光顺对曲线进行光顺编辑曲线长度功用按给定的增量或总长来延伸或修剪曲线说明终点：控制延伸操作的端点方法：自然：沿自然路径修剪或延伸线性：沿切线方向修剪或延伸圆的：沿圆形路径修剪或延伸修剪曲线功用修剪或延伸曲线，可以将曲线修剪到或延伸到选定的曲线、边缘、平面、曲面、点或光标位置等，也可以将修剪过的曲线与其输入的参数相关联，不能用于修剪体。选择修剪曲线时，选择点靠近哪端哪端就被修剪或延伸修剪角功用对两相交曲线在交点处进行修剪，形成一个拐角。说明选择曲线时所要修剪的曲线必须在光标的选择球半径范围内“Close Trim Corner”退出创建拐角环境。分割曲线功用将曲线分割为一连串分段，各分段独立说明分割类型等分段-等参/等弧长按边界对象-指定点、线或面为边界来分割圆弧长段数-分别定义各段弧长来分割在结点处-在指定结点处分割在拐角处-在曲线拐点处分割曲线分析曲线术语曲率梳在曲线采样点处的曲率或曲率半径进行测量，通过此处的曲率梳长度来显示，由其长度的变化可判断曲线的连续性拐点曲线凸凹转变处（曲率梳从一侧翻转到另一侧）峰值点局部最大曲率处曲线分析形状分析UGUG曲面构造、编辑与分析教学目标掌握UG曲面常用构造方法及操作UG曲面常用编辑方法及操作UG曲面常用分析方法及操作UGUG曲面构造通过曲面组通过曲线网格扫掠修剪的片体桥接延伸扩大规律延伸偏置曲面大致偏置N边曲面倒圆角样式圆角通过曲线组功用通过同一方向的一组曲线（截面线串）生成曲面操作依次选择截面线（每选一条中键确定），注意其方向一致【连续性设定构建曲面与已有曲面在第一条/最后一条截面线处的连续性要求】调整决定曲面V方向参数线的对齐方式通过曲线组示例-Chapter7/through-curves.prt通过曲线网格功用以一个方向的截面线串为主线串，另一个方向的截面线串为交叉线串来构造曲面操作依次选择主线串和交叉线串【连续性设置构造曲面的边界线与已有曲面的连续性要求】强调构造的曲面必须通过哪个方向的线串或综合（因主线串和交叉线串可不相交，但有公差限制）通过曲线网格示例-Chapter7/through-curve-mesh.prt扫掠功用由截面线沿引导线运动扫掠生成曲面，可控制比例、方位的变化。说明截面线-必须位置连续，最多150条；引导线-必须光滑连续，控制扫掠的方位与比例，1-3条脊线-控制截面线方位，使其在扫掠过程中所在平面保持与脊线垂直定位方法-单一引导线构建曲面时设置曲面截面线方向扫掠示例-Chapter7/swept.prt修剪曲面功用利用线、面或基准面作为边界对曲面进行修剪说明目标-被修剪曲面，注意点选处相对边界对象的关系，是保留还是舍弃边界对象-其在被修剪曲面的投影线确定修剪边界投影方向-设定边界对象对被修剪曲面的的投影方式修剪曲面示例-Chapter7/trimmed-sheet.prt桥接曲面功用在两曲面间构造新曲面，新曲面在边界上与这两曲面满足指定的连续性要求说明主面-产生桥接曲面的两曲面【侧面-桥接曲面的侧表面】【第一/第二侧面线串-桥接曲面的侧面线串】连续类型-在边界上的连续性要求【拖动-对两主面生成的桥接曲面进行动态调整】桥接曲面示例-Chapter7/bridge.prt曲面延伸功用将已有曲面沿指定方向延伸得到独立的曲面，可通过缝合与原曲面构成整体说明相切-延伸面与原面在边界上相切连续垂直于曲面-通过曲面上的一条曲线上沿与曲面垂直的方向延伸有角度的-通过曲面上的一条曲线上沿与曲面成一定角度的方向延伸圆的-以曲面边界处的曲率半径为半径延伸得圆弧面延伸长度：按指定长度或原面的百分比进行延伸曲面规律延伸功用基于已有曲面上的曲线或其边缘对产生的延伸曲面的角度及长度按指定规律控制说明参考方式-设定规律变化延伸时的参考为曲面还是矢量规律指定方式动态常规曲面规律延伸曲面扩大功用扩大/缩小曲面说明类型：线性-沿直线延伸；自然-按曲面规律自然延伸重置-曲面回归初始大小重选面-继续其他面的扩大偏置曲面功用从一个或多个已有曲面沿法向按指定偏移距离生成新曲面若方向或距离设置不当导致偏置曲面自相交，则有可能偏置操作失败曲面大致偏置功用对不平滑过渡的片体按设定的偏置量进行大致的偏置，得到无自交、尖边和角点的大致偏置曲面说明步距-生成偏移曲面时进行运算的步长曲面生成方法云点-类似由点云构建曲面通过曲线组-类似曲线组构建曲面粗加工拟合-精度低，但容易实现N边曲面功用构造多边形曲面填补曲面中的多边形孔说明曲面类型修剪的单片体多个三角补片-生成可进行形状控制的临时曲面选择封闭的边界曲线或边（事先构造）【边界面-即多边形曲面的约束面】边倒圆功用对实体边缘进行定半径或变半径倒圆面倒圆功用通过选择的两面（实体或曲面）间产生圆角说明倒圆类型：滚动球/扫掠截面倒圆横截面形状：圆/二次曲线倒圆半径方式：恒定/规律控制/相切约束（在面上指定线处相切）缝合所有面：会将倒圆面和圆角缝合成整体，一般不用，以免影响后续操作面倒圆示例-Chapter7/Face-blend.prt软倒圆功用类似面倒圆的相切曲线控制，但其相切控制曲线在两面上各有一条，软倒圆的圆角面过渡更圆滑说明先选择脊线依次选择第一面组、第二面组、第一相切曲线、第二相切曲线光顺性：匹配切矢-相切连续；曲率连续软倒圆倒圆角的原则与技巧原则实体曲面上采用边倒圆方式倒圆片体上采用面倒圆方式倒圆对复杂曲面的倒圆角，先采用简单的倒圆方式尝试技巧先倒大圆角后倒小圆角先对断开面倒圆角后对相邻曲面倒圆角重叠面倒圆角顺序取决于产品特征样式圆角功用圆角，提供G1-G3连续约束方式，可对圆角进行更强的控制，应用在对光顺度及美学要求较高的情况下说明圆角类型：规律（自动生成，规律控制）曲线（指定相切曲线）配置文件（相切曲线继承轮廓线自动生成）形状控件:控制类型（对圆角形状进行编辑和控制）过渡类型（倒圆半径变化类型）样式圆角曲面编辑及曲面分析曲面编辑移动定义点移动极点等参数修剪/分割法向反向曲面分析偏差测量截面分析高亮线分析面分析-半径面分析-反射面分析-斜率