4. 实体建模 , ?/ E) a1 T) z
( H. N" t \# E! r5 {8 P' X, O2 a
简介5 p; B7 T& b+ t
实体建模使用了一种和曲面建模完全不同的方法来产生CAD模型,从物理上说和曲面建模一个
% c: C+ i8 f: k. {' t主要不同是曲面模型是一个厚度为零的壳,而实体模型是一堆材质。实体建模的主要优点是造型
4 L J4 J9 ?6 B) e, s2 U' n* S, q. J速度快,而且具有历史树功能。通过历史树可追溯实体产生的每一步,从而方便地对设计进行重
6 T( x! k, E P8 g新定位和编辑,系统将实时自动更新受到影响的全部几何元素。PowerSHAPE 提供了独特的曲
( L3 S: \+ K' s面和实体相互转换功能,可将曲面转换为实体,或在需要的时候将实体转换为曲面,还可将开放
8 J& I) z2 e, ] r6 i" n; k) I* S曲面转换成实体, 这是其它任何实体造型软件都不具备的。
8 x. I0 i# L6 D主工具栏提供了两个图标供实体产生和编辑使用。 0 M9 `1 {; w% ?3 J7 u0 |
点击实体选项
后,图形视窗左边即出现以下一些图标。
( | }/ b Z# {7 O3 l: m i1 H
( d8 {/ e6 ^6 \7 q; N% v
( y8 l; O D3 H. A, w0 [' {5 D
标准体素实体& M+ R" G% ?3 f9 z
除通过线框几何元素(如挤出、旋转)产生标准体素实体外,工具栏中还包含有6个预定义的形
! j8 o3 J3 m3 }6 I& I0 f状。
1 ]% w. C2 C) q: H0 r
' B- z, Z0 i; i% B" b$ [3 p可使用鼠标单击(选取)动态编辑标准体素形状。8 j' W! E: h( d6 n' X
* N% f: G8 L% E1 t: V+ E( W可使用用户坐标系手柄来移动、改变方向和绕轴转动。可拖动蓝色手柄来编辑标准体素实体的尺4 i3 N$ n" p0 M
寸。
6 q! @. B" f! j8 Q也可双击标准体素实体,通过弹出的对话视窗来编辑。
% }( c& j" r( y$ U7 C9 t* x7 u
7 p9 B4 J9 _0 Z) m. ~7 a! A+ i选取实体特征
后,图形视窗左边会出现下图所示的工具栏。; m) c5 ?" W* Y: r3 D5 m( e( B
" u0 h1 m. V7 L3 \* t; ^
8 _+ U( N6 i" }* @
激活实体和非激活实体5 n& \- B! m/ k' |& ~
许多实体操作都是针对当前激活的实体进行。. Z) V0 F8 u" i( w
 激活实体通常是模型的主部件
) F: M) m* M4 R 任何时候仅可激活一个实体
- x% [* _/ Z+ U0 |7 e 按缺省,产生的第一个实体自动成为激活实体,其它产生的实体均为非激活实体 " y9 c J5 V y7 w/ U# M/ w* x
 激活非激活实体后,当前的激活实体即成为非激活实体
) @: V/ M1 l4 q布尔操作! m! c3 p i( _3 p" y9 u# m
布尔操作定义了实体之间的关系,随着激活实体的产生,可将额外的实体和曲面和它整合。下图4 z0 M! t! J' p0 j
使用了实体特征工具栏中的3个布尔操作进行了演示。
9 |$ D7 m4 y4 b5 I观察下图所示的两个标准体素形状,应用透明阴影后,黄色的圆柱体和蓝色球整体相交。8 r" p5 f; d. h+ ]# D w$ c. a+ Z
在此,球是激活实体,仅选取了圆柱体。7 E. } E3 R; E) b5 R$ `7 T
/ M/ i: j6 c/ U7 L
点击加
可组合已选实体和激活实体。" f9 Z i8 ?2 l% Q# Q
L/ V: t/ w; a+ | q于是两个单独实体合并成了一个实体形体,圆柱体成为激活实体球的一部分。 " c' R o3 c6 ]; z7 J
选取减
将从激活实体减去已选实体。
; m- T& e& N* J& N- |
+ H1 P$ h5 b# e7 U, \5 ~/ l0 k激活实体球中间移去了实体圆柱部分,所以在中间会有一个孔,实体圆柱成为激活实体球的其中
* t# N& u0 t6 n6 l* t! ~一部分。7 J5 R6 |/ r1 F" w5 v# w( ~0 F3 G
选取交
即保留已选实体和激活实体的相交部分。& \ t }, w# H; Z7 J
1 h3 M& J* ^# p+ m& X/ V3 s. z新的实体由两个实体之间的交叉部分生成,形成一端部带有圆角的实体管。和前面一样,实体圆2 c6 K% q. {* C7 f1 J
柱成为激活实体球的其中一部分。! {8 i7 M# s5 {/ m& G' c5 K
实体造型范例 1
6 J8 M5 q+ |3 {. E# r下面的范例演示了一个简单实体模型的产生过程。此范例重点强调了实体产生的简便性以及实体
/ A* b- |- V4 J L; @* J特征修改的灵活性,还有快速的实体修改同步更新。) g6 u5 U4 i4 H1 x; m6 J7 ]
" `4 c/ _1 O# b
1 产生一新的模型
0 J* k! x, R. `) F2 在点0产生一新的用户坐标系,设置主平面为 Z。1 U) [+ v$ J- {( ^2 K8 m
3 从主工具栏选取实体产生选项
。
6 A, y0 M/ [3 q/ Y$ O4 从实体工具栏选取产生实体矩形块
。
+ F5 f0 S6 H& D9 c; m' l5 键入0,将实体底部置于用户坐标系中心 (或是捕捉到用户坐标系)。$ j$ C7 ~' w- M/ x0 Y9 }/ T2 n
6 按下键盘上的 ESC 键,中断命令。
! S5 l* s! \+ ]/ K5 G0 F7 双击实体矩形块,打开矩形块对话视窗。
' S6 `& O! j V9 X8 在表格中输入长度100, 宽度50,高度50。7 e2 h9 F, r1 S$ D; U( t
. Y& D, @7 F, r9 u1 J: p: {
上图应用了透明阴影
9 [# _8 l2 W' G9 z: } R ?9 点击接受,应用并关闭对话视窗。
6 C2 e1 J$ M9 S/ |- h; U3 i9 ?10 从实体工具栏选取产生实体圆柱体
。 - T( q8 O: Z+ G+ O
11 在坐标输入方框中输入值 0 0 –20 ,定位实体圆柱体底部。: V& I+ M+ | ~3 ^- {, e2 y! y
12 按下键盘上的 ESC 键,中断命令。
) P! a- H7 q. u' ] O13 双击实体圆柱体,打开圆柱体对话视窗,并输入半径 10 ,长度 90。) d& P# {9 s- [! b, y8 Y4 a
, Y6 Q4 H/ J! Z- i1 j% V, C' ?7 q14 点击接受,应用并关闭对话视窗。: I E& l, c. |+ M
15 从主工具栏选取实体特征
- H8 x. d; Y* w: m+ W16 确认已选取圆柱体,然后点击布尔减
1 U9 c# k4 N) s$ o0 A9 |% Z
{9 E3 ^# @- g& g于是已选圆柱体即从缺省激活矩形块(开始产生的)删除,留下一个孔。下面就对矩形块的垂) E% c0 p' j) }( h( J
直边应用圆倒角。0 k0 L; c( v5 R2 O2 O
17 选取实体特征工具栏
中的产生实体圆倒角选项
6 R- }' _# G8 n( I6 y* p18 在圆倒角对话视窗中输入半径 5 ,按下shift 键,使用左鼠标键选取下图所示的这些垂直 _& P6 B2 N3 g, e% b/ E
边。
5 K7 P: K( {: [' d# E. ]9 d9 r
: q+ {* R* N1 }: |" O- G* Z19 选取完毕全部边后(黄色),点击接受,应用并关闭对话视窗。
U: U, |' b# D+ u9 G. J$ h2 k
; w4 t4 B' E7 u5 m这样就将全部4个垂直边产生了半径为5的圆倒角。
9 p; K$ v( C6 @: i20 选取文件 > 保存为:# V7 H: I" B, Z+ t/ k+ O3 c
.....\PowerSHAPE_Models\Solid Modelling Example10 M: p& {4 u; x; ^# `) b
请勿关闭模型。
1 j. b4 S$ _5 a! B' a" ^6 z- a1 \) U& j# l5 N5 ^+ q/ \
实体特征树1 k& P" [. f- j8 @6 A- \* N
实体特征树中包含了对实体进行各项操作的历史记录。
9 a# V) p. w! c: g ~4 G每个实体操作定义为实体中的一个特征。
% Y' R( W' E/ B. U8 |产生一个实体时,该实体自动增加到实体特征树(也称为实体历史树)。
! \1 g9 }! t8 |+ ^' {; Z: f+ e k' y应用额外特征后,会在历史特征树中生成一个代表该特征的树分支。特征按时间顺序显示,最新
) v/ [9 ]& B7 v T; N' \应用的特征排在最上,而最早应用的特征排在最下。
+ r9 d7 S1 E! ]0 P5 a4 T实体特征树位于图形视窗左侧的一个专门区域,点击实体编辑工具栏中的显示树视窗
可打
( C. \. e# i+ ~- ?0 J; i$ _& ]# \开特征树,或者选取实体后,实体特征树就自动打开。
5 i( L! d! n. u; [
* C( R" }8 d3 T* |( N! E+ B: {
可修改保存在历史树中的几何元素/操作,系统将自动更新激活实体(只要改变从物理上可行)。
4 T$ C9 l' @& c* e" I( X如果需要一次应用多个改变,也可暂缓更新实体,待全部修改完成后一次性对实体进行更新。
# b4 y3 x M. C1 点击实体编辑工具栏中的显示树
。0 v% G& M; P1 E B. h3 e
即显示出当前特征
/ T3 v. W7 D6 i+ C: w, I# ^6 V
) O$ p" G1 C- y% z, [- s, ?* v* z( H点击激活/不激活切换旗标可激活或不激活实体,红色旗标代表激活实体
,灰色旗标) z. L/ v+ K0 {, h" _3 i3 `' f# f
表示非激活实体。可在特征树中进行旗标切换,也可通过实体编辑工具栏进行切换。8 R, `5 `* F t/ V! Y7 O8 C: F. x
' M; n- r" w8 ^" ^8 @8 i# }( W8 |
点击
可显示历史树中的子目录,显示出子几何元素;点击
可关闭子几何元素显示。4 `! K* ]4 r' p
可直接在模型上选取实体/特征,也可通过特征树选取。特征被选取后,被选特征名称在特征
% A7 b( d6 `1 i* s8 Z树中被一蓝色方框框住,同时图形视窗中的模型也以蓝色突出显示出该特征。6 ~8 `" ^/ D! u: {8 j* t
; w7 }/ E5 _+ V2 双击历史树顶部的实体圆倒角。0 r# {9 q9 I2 z9 p( X" K
* q7 T, n0 I9 w/ s4 V于是屏幕上出现编辑实体圆倒角表格。
( t F3 E; `$ @ ~3 输入新的半径 10 ,点击接受按钮。于是所选实体圆倒角的半径改变为10,实体中所影响的
+ |* R: W. @. d, V! c. i: v8 R! `8 N1 ]区域被自动修剪更新。3 W0 W: j3 y B! ]0 K
, h" i M* I5 N也可直接在图形视窗用左鼠标键双击实体选取实体和子几何元素。
0 H7 r' t. O( t% ~! C
! \; t# y" b3 ?) ]( g编辑先前的布尔操作
5 j3 f8 k8 q; m# N' o9 h除可修改用于产生子实体的原始参数外,也可使用普通编辑工具栏中的选项来对前面的实体布尔4 Z4 i7 m% q# m1 {- B
操作进行修改。
6 i( K* z0 f$ B' q1 如图所示,仅选取实体特征树中的布尔减操作。
% O' O% F2 ?' I2 _
1 l1 l/ G6 J K C2 点击
,打开普通编辑工具栏。
/ P/ r) e" U$ y( G" B4 Y( K3 从弹出图标选取编辑已选子几何元素
。
; y$ ^$ i+ {# E" T
9 Z! s" p1 U5 S J7 |% _6 ?下面的普通编辑就只会应用到所选的子几何元素,也即穿过矩形块的圆锥通过布尔操作而形成0 M. R( w8 l" A
的孔。
$ w" E* k4 ?0 N5 j W4 设置 X 轴为主轴
。 + a. c2 y3 F- N* ?" O$ t
5 从普通编辑工具栏选取旋转
, F+ u1 {) _! G5 \3 g( U' I
# w& N1 K' J3 L& M- }0 L/ x6 k蓝色箭头表示X轴为旋转轴,但需要将旋转方向变化到圆柱体中心。6 m- _1 Y6 C7 e; C+ s" D
6 选取旋转对话视窗中的重新定位旋转轴
! {$ W( P: d7 m% B
于是光标附件上了一箭头,指出所需位置。. _, O o. [3 q9 x
7 J+ K8 P! S' g9 ?& m
7 在命令输入方框中键入 0 0 25 ,将旋转轴定位到下图所示圆柱体中央。+ u' j$ T$ m5 F; `
0 ^! J; W+ b, i% t' |3 V8 在对话视窗中选取复制已选几何元素(保留原始)并键入角度90,显示预览。
4 L5 t, B5 `2 Z' Z
: l# I/ Z5 g$ u% x# ^$ I
9 按下绿色勾,接受。% g0 d4 w3 k9 k
+ h) b$ L0 f7 p, A) `9 q5 ?8 B5 @6 e5 J于是原始的子实体圆柱体即复制到激活实体并进行了旋转,新的子实体圆柱体出现在历史树的. ]) |9 r& ?+ o* K$ K& g! e
顶部。
^# I& J( r& k10 保存
模型,然后关闭模型。8 g2 D5 o! h" @# k
实体造型范例 2
1 O. B/ C4 R6 X% `% r3 V* c8 s将产生以下部件。! s1 M e2 I6 M) K
6 W; B) c: C. V% w, P这个固定块的底部尺寸为 X100 Y50,位于用户坐标系Z-50 ,有4个向上的拔模角,角度为 5
% B# _7 F" g. H8 i" y) z. a度。
Z% t2 L! V$ M& F, Z( b圆柱截面半径为 15 ,其轴沿纵向指向斜坡面。全部圆倒角半径为 5。! s0 @# e; g% ~" u& }, X
1 产生一新的模型
9 a* L$ S1 l* C4 M
2 在0产生一用户坐标系,设置主平面 Z。: E3 i& q- b: r* y" S x
3 从主工具栏选取实体选项
。
3 h" d3 `* K o5 v5 ^; U4 从实体工具栏选取产生实体矩形块
1 @* ~+ d3 i/ G' S; q& V& O5 在命令方框中键入0(或是捕捉到用户坐标系原点),将实体矩形块的底部中央置于该位置。
4 u4 A6 p- s# ]! Q8 L6 显示矩形块编辑表格,并按下图填写表格。
% F, h3 p. J5 K) }, \5 [' e
6 X) U# z# r9 Q3 ?可立即对实体标准体素矩形块应用拔模角。
) a2 D. E5 v- x! v9 S7 选取编辑对话视窗中的工作空间标签。
# o6 p0 J; j0 s8 在第三个坐标方框(Z) 中键入 -50 ,然后点击接受。
7 }4 C/ C/ l+ i. V3 Y
$ n/ c a, Y' }- f
于是矩形块在-Z轴方向平移了 50mm ,这样原始的用户坐标系即位于实体矩形块的顶部。 - L2 w7 L3 \. E1 [; ~
% n6 V# b2 E, B+ j7 J; x
1 n' b& G' @& d& F3 A' I
- ~0 O; s; R; f
# q8 ^. R$ a" o$ M/ g4 e, `* ]+ h7 I, x
9 T$ i7 C" w3 F$ p- p! m0 [ F0 U0 P$ ]
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