精华收藏!深入ProE和Creo圆角的原理和应用(一)

圆角特征

    圆角(Round)是各类三维建模软件中都会具备的一个工程特征,也是在实际建模过程中会频繁使用的功能,在ProE和Creo中自然也不例外。在Creo中圆角特征具有丰富的控制选项,可以实现多种圆角效果,除了可以完成一般工程圆角的工作外,很多时候在造型中还能扮演救驾奇兵的角色,是一个不容忽视的建模利器,善用圆角往往能让你的造型事半功倍。

在本系列文章中,将通过讲解圆角几何的生成模型原理、创建圆角的参考类型、圆角值的控制方法和圆角几何的过渡方式及原理几个方面来讲解,帮助用户理解Creo创建圆角几何的深层方法和原理,彻底理解Creo圆角特征从而能够更具针对性应用圆角特征。知其然亦知其所以然,才能无往而不利!

1.圆角几何的生成模型

为了能更好地理解和掌握Creo圆角特征,在进行圆角特征真正的学习前,我们有必要了解一下Creo圆角几何的生成方法,也就是生成圆角几何所采用的数学模型。这样能够帮助我们更准确地理解圆角特征失败的原因,从而避免倒圆角失败和选择合适的选项来创建圆角。在ProE和Creo中,使用两种方式(也可以说是两个算法模型)来生成圆角几何,它们分别是“滚球模型”和“垂直于骨架模型”。

A.滚球模型

对于缺省的ProE和Creo圆角特征,都是使用滚球模型来产生的圆角几何的。所谓的滚球模型就是想像一个半径为指定圆角值的球,紧贴着要进行倒角的边的相邻两个面进行滚动,球面滚动过程在两条接触线之间的形成扫描弧曲面几何就是生成的圆角几何。

B.垂直于骨架模型

在一些特殊的应用场合或者在一些滚球模型无法生成的场合,我们可能需要垂直于骨架模型来生成我们的圆角;在这个模型中,用圆形纸板代替了球,纸板始终和两个要倒圆角的曲面相切并垂直于指定的骨架曲线移动,接触点划出的两条曲线间的曲面几何就是生成的圆角几何。你也可以认为这样的方法生成的几何实际就是圆弧截面沿骨架扫描并且和两个面相切所生成的扫描面。

大部分场合下,我们都是选择边界使用滚球模型来创建圆角特征,但在一些拐角半径比较小而又想创建相对半径比较大的圆角时,滚球模型的圆角几何就无法生成了,如下图的模型,因为两个突出部分的曲率半径较小(小于R10),因此如果想在选择的边界上创建R10的圆角,将会导致圆角特征失败。

但是如果在大概中间的位置创建一个圆作为骨架曲线,使用垂直于骨架模型来创建这个圆角,则可以成功创建出这个圆角特征。

同样的情况也会发生在中间的扁椭圆形状凹台边上的圆角,因为椭圆比较扁长,在长轴两端的曲率半径比较小(小于R3),因此创建R3的圆角将导致失败。

为了解决这个问题,可以以椭圆中心为中心创建一个相对靠近正圆的椭圆,使用它作为骨架曲线创建垂直于骨架模型的圆角,则可以成功创建R3的圆角。

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2.圆角的参考类型

在使用roE/Creo圆角特征进行倒圆角时,大部分用户都习惯于采用棱角边作为参考创建圆角特征。但这并不代表Creo只能使用边界线作为参考创建圆角,相反还有各种不同的参考组合类型圆角,并且这些圆角在某些场合还能获得奇效。下面就来讲解下这些组合类型的圆角

A.边界链圆角

大部分场合下用户都会使用边界链作为参考来创建圆角,默认的情况下creo会自动把用户选择的边界所在的相切边界链都选上进行圆角处理。

如果用户只想单独对相切链中的某一段进行倒圆角,则需要在选中边界后按住Shift键再选一次那条边界便可,

B.边-面圆角

边-面圆角就是选择一个曲面以及曲面外的一条边界来进行创建圆角特征,生成的圆角几何通过选定的边界并且和指定的曲面相切。要注意的是,创建边-面圆角必须先选择曲面然后按住CTRL键选择通过的边界。

如果边界所在的曲面和指定曲面是相邻的,那么边-面圆角和直接选择两个面的公共边创建大半径的圆角是一样的。但是边-面圆角中,选择的边所在的曲面不需要和指定的曲面有公共边,它们之间可以存在其他曲面(特别是不相切的曲面),这种情况下就不能选择边界来创建圆角得到想要的效果了,必须使用边-面圆角。边-面圆角生成的圆角几何可以直接覆盖或替代边和面之间的其他曲面,这个特性可以甚至可以在修补烂面的时候用来直接去除它们之间的烂面。

C.面-面圆角

面-面圆角是创建两个选定的曲面直接的连接圆角几何,两个曲面不需要相邻,生成的元件几何同样可以覆盖或替代两个曲面间的连接曲面。创建面-面圆角选择参考时按住CTRL键分别选择要倒圆角的两个曲面便可。

在面-面圆角中,还可以创建全圆角,此时需要额外选择一个和全圆角相切的驱动曲面。

D.边-边全圆角

当按住CTRL选择实体表面的两条不相交的边界链时,可以按下全圆角选项创建边-边全圆角。创建的边-边全圆角几何和会两条边所在的三个曲面都相切,如图所示。

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3.圆角值的控制

在使用roE/Creo圆角特征进行倒圆角时,除了可以通过直接输入或修改圆角半径值的方法来控制圆角大小外,还可以通过顶点或基准点作为参考来控制生成的圆角几何半径;除了可以采用统一的恒定半径外,还可以输入可变半径,还可以通过参考曲线让生成的圆角几何跟随曲线变化。

A.恒定半径圆角

对于给定尺寸大小的普通圆角,用户可以通过操控面板的输入框、双击图形区尺寸值来输入数值修改,也可以直接拖动圆角的操控圆点来动态调整圆角的大小。

B.可变半径圆角

当给恒定圆角添加一个新半径后,恒定圆角便会自动变成可变圆角,用户可以在边界链上添加多个半径值对圆角的变化加以控制以实现想要的效果。在【】对话框中或半径值右键菜单中选择【添加半径】便可添加半径

添加的半径有两种方式来调整在边界链上的位置,一种是修改比率值(相对边界链的长度比率)来调整半径产生的位置点,另一种是直接通过参考定位,可以选择的参考包括边界线段的端点或边界链上创建的基准点。

对于给定点的半径,可以通过值来设定,也可以通过参考点来设定(生成的圆角切线通过参考点)

不同位置上的不同半径值通过类似样条曲线的生成方式来生成半径的变化曲线,不同的地方在于如果相邻的两个半径值一样,则这两个半径之间的半径值保持不变。这个特性可以用于在创建对称模型的一半时在对称面附近设置两个相同半径来保证可变圆角镜像后能相切连接。

C.通过曲线圆角

通过可变半径圆角用户可以创建变化的圆角几何,但这种方式有个弊端,就是不够直观,对于变化比较多或有规律的圆角不好控制。为解决这个问题,Creo提供了另外一种控制圆角半径变化的方式,那就是通过曲线圆角。曲线要求必须位于圆角边相邻的两个曲面之一上。

这种方式生成的圆角几何,切线和指定的曲线重合,类似通过边界和曲线创建的扫描曲面。使用通过曲线选项,就可以非常方便直接地创建指定变化形状的圆角,所以也可以在很多曲面造型和建模中找到自己的应用场合。

D.等弦圆角

默认的圆角几何是使用滚球模型生成的,在相同半径的情况下,如果创建圆角的两个面之间的夹角比较大的时候,生成的圆角几何看起来感觉会比较小;相反,如果夹角比较小的话,看起来就会感觉比较大。如下图

虽然圆角是恒定的R3,但是因为左侧两个面夹角比右侧的要大,所以整个圆角看起来就是左小右大。如果这时候想创建一个看起来到处一样大的圆角,可以使用【弦】选项来创建等弦圆角。

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     通过上面三部分内容的学习,相信大家已经对Creo和ProE圆角特征的生成原理和创建方法有了足够的认识,在大部分场合下都已经能够创建出自己想要的圆角了,在后面的文章中将继续讲解具有公共点的多个圆角几何之间的转接和过渡方式,帮助大家彻底扫清圆角特征的最后一个角落,让圆角特征成为大家日常建模中的一个利器和好帮手。

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