基于NX/Model的一种空间5边形曲面设计方法

王学平

基于NX/Model的一种空间5边形曲面设计方法

王学平

（深圳职业技术学院 机电工程学院，广东 深圳 518055）

基于NX /Model系统，提出了一种在空间5边形曲线中构造2个4边形曲线及其曲面，最终实现空间5边形曲面设计的方法，并给出了5边形曲面设计的实例．该曲面设计方法具有通用性，适用于更多边数的曲面设计，也适用于PROE、SOLIDWORKS等其它CAD系统．

空间5边形曲面设计；NX /Model；空间5边形曲线

0 引 言

目前使用的3D CAD软件都提供了丰富的曲面设计功能，可以比较容易地把如图1所示的空间4边形曲线设计成如图2所示的曲面．在NX建模系统中，使用网格曲面、艺术曲面、边域曲面或扫掠等功能都可以完成如图2所示的曲面设计．然而如图3所示的2种空间5边形曲线，直接使用曲面设计功能无法一次性地设计出通过5条边且光顺的曲面[1]，但是设法在空间5边形曲线中构造2个4边形曲线，这样5边形的曲面设计就变成了2个4边形的曲面设计，缝合2个4边形曲面片体，最终将得到一个通过5条边且光顺的5边形曲面．本文基于NX/Model系统，给出了这种5边形曲面的设计方法．

图1 4边形曲线

图2 线框曲面

图3 5边形曲线

1 在空间5边形曲线中构造4边形曲线

在空间5边形曲线中构造4边形曲线，最好的方法就是设法把5边形中的2条相邻边合并成一条光顺边．在NX/Model中，将2条曲线合并成一条光顺曲线的方法有2种：一种是曲线倒圆角；另一种是曲线桥接[2]．曲线倒圆角能光顺的连接2条曲线，但是倒圆半径值固定且调整不方便，而桥接曲线不仅可以灵活地拖曳桥接曲线段编辑其半径，还可以编辑相切幅值等参数，因此在5边形中要构建4边形曲线，最好使用曲线桥接功能．

使用曲线桥接功能合并2条边的关键是合理地选择相邻边，尽量避免选择最长边与最短边桥接，同时还要注意桥接后生成的曲线要与原来的3条曲线构成类似于如图1所示的2组大致相互垂直的曲线，以满足4边形曲线的构面条件．在图3中，分别选择C1和C5进行桥接，生成的桥接曲线段C6和C1、C5的部分曲线就能构成一条光顺曲线，并与另外3条曲线C2、C3、C4构成如图4所示的2个4边形曲线．

图4 4边形曲线

2 5边形曲面设计

通过曲线桥接功能，可以在空间5边形中构造出一个4边形，这样就满足了网格面、扫掠面等方法的曲面构造条件，从而可以构造出一个4边形曲面，但这只是5边形曲线构造的一部分曲面．为了完成另一部分曲面的构造，先在平面上绘制2条大致互相垂直的相连直线段，再投影到已创建的曲面上作为修剪边界，使用片体修剪功能把已创建的曲面切除掉一部分，新产生的边与原有曲线串的部分曲线段构成一个新的4边形曲线，使用4边形曲面设计功能再构造一个与已有曲面相切的新曲面，再把两块曲面缝合，最终构造一个由空间5边形设计的曲面．使用图4左边的4边形曲线可以构造出如图5所示的曲面；再绘制2条相连的平面直线段，将其投影到图5中的曲面上作为修剪边界，使用片体修剪功能得到如图6所示的有缺口的曲面，新生成的C7和C8曲面边与C1和C4曲线的部分边就可以组成一个4边形曲线；再使用网格面并设置C7和C8边与图6中的曲面相切，设计出1个4边形曲面片体，最后将2块曲面缝合，得到如图7所示的5边形曲面．对于图4中右边的5边形曲线，使用同样的方法也能构造出光顺的5边形曲面．

图5 4边形曲面

图6 修剪曲面

图7 5边形曲面

3 曲面分析

使用上述方法构造的曲面能否满足设计要求，需要对其进行检查和分析．首先检查图7所示的曲面，未发现不连续或折皱等明显缺陷．对其进行截面曲率分析，显示曲面表面均为G1连续，图8为截面曲率变化示意图．进一步使用高斯（Gaussian）分析[3]，发现空间5边形曲面没有收敛点；再使用反射分析，会发现曲面均光顺连续，图9为斑马线示意图．总之，使用本文方法构造的5边形曲面光顺连续，可满足一般曲面的设计要求．

图8 截面曲率变化

图9 斑马线

4 结 语

使用曲线桥接、曲线投影、曲面修剪以及曲面缝合功能，可实现5边形曲面设计．这种方法的本质是在空间5边形中构造2个4边形并最终完成曲面设计．因此对于更多边数的曲面设计，只要设法构造出多个4边形及其曲面，就可以完成更多边数的曲面设计．同时，这一方法具有通用性，也可用于其它的CAD系统．

[1] 何思嘉．NX10曲面设计及应用案例[M]．电子工业出版社，2016．

[2] 龙马高新教育．新编UG NX10从入门到精通[M]．人民邮电出版社，2016．

[3] 麓山文化．UG NX10中文版曲面设计从入门到精通[M]．机械工业出版社，2015．

A Method of Space 5-sided Surface Design Based on NX/Model

WANG Xueping

（）

Based on NX/Model, the paper puts forward a method to design a space 5-sided surface by constructing two 4-sided curves in a space 5-sided curves. An example is given for a space 5-sided surface design. This method is universal and suitable for surface design of a space more-sided curves and other CAD systems such as PRO/E, SOLIDWORKS and etc.

space 5-sided surface design; NX /Model; space 5-sided curves

2019-10-29

王学平，男，甘肃灵台县人，高级工程师，主要从事机械CAD/CAM教学和研究．

TP391

A

1672-0318（2020）03-0008-03

10.13899/j.cnki.szptxb.2020.03.002