1、前言
利用CAD/CAM软件进行三维造型是现代产品设计的重要实现手段,而曲面造型则是三维造型中的难点。我们在从事CAD/CAM培训的过程中发现,尽管现有的CAD/CAM软件提供了十分强大的曲面造型功能,但初学者面对众多的造型功能普遍感到无所适从,往往是软件功能似乎已经学会了,但面对实际产品时又感到无从下手。即使是一些有经验的造型人员,由于其学习过程中的问题,也常常在造型思路或功能使用上存在一些误区,使产品造型的正确性和可*性打了折扣。 针对上述情况,本文从整体上讨论了曲面造型的一般学习方法,并举例介绍了曲面造型的一般步骤。
2、曲面造型的学习方法
面对CAD/CAM软件所提供的众多曲面造型功能,要想在较短的时间内达到学会实用造型的目标,掌握正确的学习方法是十分必要的。
要想在最短的时间内掌握实用造型技术,应注意以下几点:
(1)应学习必要的基础知识,包括自由曲线(曲面)的构造原理。这对正确地理解软件功能和造型思路是十分重要的,所谓“磨刀不误砍柴功”。不能正确理解也就不能正确使用曲面造型功能,必然给日后的造型工作留下隐患,使学习过程出现反复。其实,曲面造型所需要的基础知识并没有人们所想象的那么难,只要掌握了正确的讲授方法,具有高中文化水平的学员就能理解。
(2)要针对性地学习软件功能。这包括两方面意思:一是学习功能切忌贪多,一CAD/CAM软件中的各种功能复杂多样,初学者往往陷入其中不能自拔。其实在实际工作中能用得上的只占其中很小一部分,完全没有必要求全。对于一些难得一用的功能,即使学了也容易忘记,徒然浪费时间;另一方面,对于必要的、常用的功能应重点学习,真正领会其基本原理和应用方法,做到融会贯通。
(3)重点学习造型基本思路。造型技术的核心是造型的思路,而不在于软件功能本身。大多数CAD/CAM软件的基本功能大同小异,要在短时间内学会这些功能的操作并不难,但面对实际产品时却又感到无从下手,这是许多自学者常常遇到的问题。这就好比学射击,其核心技术其实并不在于对某一型号的枪械的操作一样。只要真正掌握了造型的思路和技巧,无论使用何种CAD/CAM软件都能成为造型高手。
(4)应培养严谨的工作作风,切忌在造型学习和工作中“跟着感觉走”,在造型的每一步骤都应有充分的依据,不能凭感觉和猜测进行,否则贻害无穷。
3、曲面造型的基本步骤
曲面造型有三种应用类型:一是原创产品设计,由草图建立曲面模型;二是根据二维图纸进行曲面造型,即所谓图纸造型;三是逆向工程,即点测绘造型。这里介绍第二种类型的一般实现步骤。
图纸造型过程可分为两个阶段:
第一阶段是造型分析,确定正确的造型思路和方法。包括:
(1)在正确识图的基础上将产品分解成单个曲面或面组。
(2)确定每个曲面的类型和生成方法,如直纹面、拔模面或扫略面等;
(3)确定各曲面之间的联接关系(如倒角、裁剪等)和联接次序;
以图1所示的产品图(为清晰起见,图纸仅给出了部分标注)为例,可将其分解为图中所示的9个面或面组。其中面1为平面(由图纸标注确定),面2、面3分别是两个半径为100和150的倒圆角面。4、5是两个面组,即由俯视图部分轮廓线(A→B→C和D→E→F)生成的两度拔模面。面6是直线段GH生成的零度拔模面。面7是一个变截面的扫略面。产品顶部的凸台由一个扫略面(顶面8)和一个拔模面组(面9)组成。各面和面组之间由倒圆角联接,其中面7与面1、2、3之间的倒圆半径为15,而面4、5与顶面1、2、3之间的倒圆半径为10,因此在其间拐角处(I到A,J到F)有变半径(从15到10)倒角过渡。
第二阶段是造型的实现,包括:
(1)根据图纸在CAD/CAM软件中画出必要的二维视图轮廓线,并将各视图变换到空间的实际位置,如图2所示。
(2)针对各曲面的类型,利用各视图中的轮廓线完成各曲面的造型,如图3所示。
(3)根据曲面之间的联接关系完成倒角、裁剪等工作,如图4所示。
(4)完成产品中结构部分(实体)的造型;
显然,第一阶段是整个造型工作的核心,它决定了第二个阶段的操作方法。可以说,在CAD/CAM软件上画第一条线之前,已经在其头脑中完成了整个产品的造型,做到“胸有成竹”。第二阶段的工作只不过是第一阶段工作的在某一类CAD/CAM软件上的反映而已。 在一般情况下,曲面造型只要遵守以上步骤,再结合一些具体的实现技术和方法,不需要特别的技巧即可解决大多数产品的造型问题。
4、结语
本文介绍了曲面造型学习的方法和根据二维图纸进行曲面造型的一般步骤。当然,在具体实现过程中还需要掌握一些基本技术和方法,如单个曲面的制作、倒圆角等。另外还应了解一些常见问题(如曲面造型中的多义性问题)的处理和如何避免一些常见的错误(如拔模基准面的确定)。
本文所介绍的曲面造型步骤虽然看起来简单,但要真正掌握它,还需在实践中不断体会和提高。