2.7 曲面建模
曲面是由一个面或多个面组合而成的几何体，它本身没有厚度和质量，常用于复杂的模型设计。
2.7.1 曲面概述
1．曲面的有关术语
●自由曲面：由自由形状特征创建的曲面即是“自由曲面”，自由曲面可以由“点“线”和“面”创建或延伸得到。
●B样条曲面：在UG中，利用“直纹面”“通过曲线组曲面”“通过曲线网格曲面“扫掠曲面”以及“自由曲面成型”等构建的曲面都是B样条曲面。
●片体：一种UG术语，“片体”和“实体”对应，“片体”和“实体”都是由一个或多个表面组成的几何体，厚度为“0”的是“片体”，不为“0”的是实体。在模具设计中，工件的分型曲面常成为分型片体，它是由多个分型片体组成的。
●补片类型：片体是由补片组成的，根据片体中的补片数量，可将其分为单补片片体和多补片片体。只含有一个补片的片体称为单补片片体；而多补片片体由一系列单补片阵列组成。在模具设计中，模型破孔的修补曲面常称为修补片体或补片面。
●U向和V向：曲面的参数方程有U、V两个变量，相应地，曲面的模型也用U、V两个方向来表示。U向是曲面的行所在的方向，V向是曲面的列所在的方向。
●阶次：阶次是曲面方程的一个重要参数，每个片体都包含U、V两个方向的阶数，每个方向的阶次必须介于2～24，如果没有要求，建议采用3～5阶来创建曲面，这样的曲面易于控制形状。
2．曲面的构造方法
UG的曲面建模功能强大，可以通过点、线或曲面等多种方法来构造曲面。曲面建模的有关命令位于“曲面”选项卡中，包括“曲面”分组、“曲面工序”分组和“编辑曲面”分组，如图2-125所示。
图2-125 “曲面”选项卡
（1）使用点构造曲面
在UG中用户可以使用“通过点”“从极点”或“从点云”方式来创建曲面。
（2）使用曲线构造曲面
用户可以选取曲线作为截面线串或引导线串来创建曲面，主要包括“直纹面”“通过曲线组”“通过曲线网格”“扫掠”等方式。
（3）使用已有的曲面构造曲面
该方法是通过使用相关的曲面操作和编辑命令，对已有曲面进行诸如延伸、偏置、桥接和修剪等操作来创建曲面。
2.7.2 由点构造曲面
在UG NX中可实现由点构面的方法有“通过点”“从极点”和“从点云”。由点构造的曲面光顺性较差，因此，该方法尽量少用。
1．通过点
“通过点”创建曲面是通过指定一系列的矩形阵列点来创建曲面，所创建的曲面通过所有指定的点。
【例2-6】“通过点”创建曲面。
1）打开附带光盘文件ch02\eg\eg_07\tongguodian.prt。操作步骤如图2-126所示。
图2-126 “通过点”创建曲面
2）选择菜单“插入”→“曲面”→“通过点”命令，弹出“通过点”对话框。接受默认选项，单击“确定”按钮，弹出“过点”对话框，此时状态栏提示确定“行1”的选点方式。
3）单击“点构造器”按钮，弹出“点”对话框，选择“现有点”选项，按序选择“行1”的点。选择完毕后，单击“点”对话框的“确定”按钮。
4）系统弹出“指定点”对话框，单击“是”按钮，重新回到“点”对话框，选取“行2”的点。直至选取点符合阶次选项设置时（默认阶次为3，必须选择4行点），将弹出“过点”对话框，单击对话框中的“所有指定的点”按钮完成点的选取，最后单击“过点”对话框的“确定”按钮，创建通过指定点的曲面。
2．从极点
“从极点”创建曲面是指通过定义曲面的矩形阵列点来创建曲面，其创建方法同“通过点”相似。该方法选取的点作为曲面的控制点，曲面不一定均通过这些点，效果如图2-127所示。
图2-127 “从极点”创建曲面
3．从点云
“从点云”创建曲面是指通过一组无序排列的点集来创建曲面，所创建的曲面将尽量逼近于所选的点，效果如图2-128所示。该方法可直接框选所有点，鼠标框选的起始位置及点云的视图方向不同，生成的曲面亦不同。
图2-128 “从点云”创建曲面
2.7.3 由曲线构造曲面
1．直纹面
“直纹面”是通过一组假想的直线，将两组截面线串之间的对应点连接起来而形成的曲面。创建直纹面时只能使用两组线串，这两组线串可以封闭，也可不封闭。
【例2-7】创建直纹面。
1）打开附带光盘文件ch02\eg\eg_08\zhiwen.prt。操作步骤如图2-129所示。
图2-129 创建直纹面
2）单击“曲面”选项卡→“曲面”分组→“直纹”按钮
，弹出“直纹”对话框，选择线串1，单击中键确认；继续选择线串2，单击中键确认。在对话框的“对齐”选项组中选择对齐方式为“参数”，然后单击“确定”按钮生成直纹面。
提示：选取截面对象的时候，应注意鼠标的选取位置。UG是根据鼠标选取位置来判断起始位置的，通常比较靠近鼠标单击位置的曲线一端是起始位置。
2．通过曲线组
“通过曲线组”是指通过选取一系列的截面线串来创建曲面，作为截面线串的对象可以是曲线也可以是实体或片体的边。
【例2-8】通过曲线组创建曲面。
1）打开附带光盘文件ch02\eg\eg_09\quxianzu.prt。操作步骤如图2-130所示。
图2-130 “通过曲线组”创建曲面
2）单击“曲面”选项卡→“曲面”分组→“通过曲线组”按钮
，弹出“通过曲线组”对话框，然后依次选择线串1（可框选）、线串2、线串3，每次选取线串后单击中键确认。最后单击“确定”按钮生成直纹面。
提示：选取截面线串后，图形区显示的箭头矢量应处于截面线串的同侧（如图2-130所示），否则生成的曲面被扭曲。后面介绍的“通过曲线网格”创建曲面时也应注意同类问题。
3．通过曲线网格
“通过曲线网格”是指通过选取不同方向上的两组线串作为截面线串来创建曲面。一组线串定义为主曲线，另外一组定义为交叉曲线。
【例2-9】通过曲线网格创建曲面。
1）打开附带光盘文件ch02\eg\eg_10\qxwg.prt。操作步骤如图2-131所示。
图2-131 “通过曲线网格”创建曲面
2）选择菜单“插入”→“网格曲面”→“通过曲线网络”命令，或单击“曲面”选项卡→“曲面”分组→“通过曲线网络”按钮
，弹出“通过曲线网络”对话框
3)选择主曲线。单击“主曲线”选项组巾的“选择曲线或点”按钮
，分别选择图2-131中②箭头所示的两半圆弧为主曲线，并分别单击中键确认。
4)选择交叉曲线。单击“交叉曲线”选项组中的“选择曲线”按钮
，分别选择图2-131中③箭头所示的3条样条曲线为交叉曲线，并分别单击中键确认。
5)在工作区可以预览生成的曲面，单击“确定”按钮，生成通过曲线网格的曲面。
4．扫掠
扫掠创建曲面是使截面曲线沿所选的引导线进行扫掠而生成曲面。
【例2-10】 通过扫掠创建曲面。
1)打开附带光盘文件ch02\eg\eg_ll\saolue.prt。操作步骤如图2-132所示。
图2-132 “扫掠”创建曲面
2)选择菜单“插入”→“扫掠”→“扫掠”命令，或单击“曲面”选项卡→“曲面”分组→“扫掠”按钮
，弹出“扫掠”对话框。
3)单击“截面”选项组中的“选择曲线”按钮
，选择图2-132中②箭头所示的截面线串，单击中键确认；单击“引导线”选项组中的“选择曲线”按钮网，然后依次选择图2-132中④箭头所示的两条引导线，并分别单击中键确认。对话框中其他参数默认，单击“确定”按钮，完成扫掠曲面的创建。
2.7.4 由曲面构造曲面
由曲面构造曲面是指在已有的曲面上，通过偏置、延伸、桥接、N边曲面等方法生成新的曲面。
1．偏置曲面
选择菜单“插入”→“偏置／缩放”→“偏置曲面”命令，或单击“曲面”分组→“偏置曲面”按钮
，弹出“偏置曲面”对话框，选择曲面并设置偏置量，最后单击“确定”按钮，即可生成偏置曲面。操作过程如图2-133所示。
图2-133 创建偏置曲面
2．延伸曲面
采用延伸曲面可对己存在曲面的边界或曲线进行切向、法向或角度的延伸。操作步骤如图2-134所示。单击“曲面”分组一“延伸片体”按钮
，弹出如图2-134所示的“延伸片体”对话框。选择限制类型为“偏置”，输入偏置值为100，然后选取图2-134中②箭头所示的曲面边线；在“设置”分组中设置相关参数后，单击“确定”按钮，完成曲面的延伸操作。
图2-134 创建延伸曲面（相切方式）
3．N边曲面
使用“N边曲面”命令，可以通过曲线、实体或片体的边来创建曲面。在模具设计中可以使用N边曲面对模型进行修补。
【例2-11】创建N边曲面。
1）打开附带光盘文件ch02\eg\eg_12\N_bian.prt。操作步骤如图2-135所示。
图2-135 创建N边曲面
2）单击“曲面”分组→“N边曲面”按钮
，打开“N边曲面”对话框，选择该对话框“类型”选项组中的“已修剪”选项，依次选择图2-135中②～⑤所示的模型开放区域的4条边线，单击对话框的“确定”按钮创建N边曲面。
2.7.5 修剪片体
修剪片体工具可以选取曲线、面或基准平面作为修剪边界，对一个或多个片体进行修剪。修剪边界可以在将要修剪的曲面上，也可在曲面之外通过投影方向来确定修剪的边界。
【例2-12】修剪片体。
1）打开附带光盘文件ch02\eg\eg_13\xiujian.prt。操作步骤如图2-136所示。
图2-136 修剪片体
2）选择菜单“插入”→“修剪”→“修剪片体”命令，或单击“曲面”选项卡→“曲面工序”分组→“修建片体”按钮
，打开“修剪片体”对话框。选择曲面为目标体，选择圆为边界对象，在“投影方向”下拉列表中选择“垂直于面”选项，单击“确定按钮，完成修剪。