第1讲参数化特征造型基础.pdf

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第一章 参数化特征造型基础 1.1 绪论 UG NX 软件是一个集成化的 CAD/CAE/CAM 系统软件,它为工程设计人员提供了非 常强大的应用工具,这些工具可以对产品进行设计(包括零件设计和装配设计)、工程分析 (有限元分析和运动机构分析等)、工程图绘制、数控加工程序编制等,同时还提供了很多 面向专业的应用工具(例如注塑模、钣金设计等)。随着UG NX 版本的不断更新和功能的 不断扩充,UGNX 软件的集成化、可视化、网络化、智能化、专业化功能都得到了很大发 展。在集成化方面提高了 CAD/CAE/CAM 的集成度;在可视化方面为用户提供了更加方便 的操作界面,使得用户能够快速掌握UG NX 的使用;在网络化方面提供了支持协同设计的 网络环境下的产品设计,例如基于 WEB 的 Netmeeting (【工具】→【合作】→【连接到 Netmeeting 】);在智能化方面提供了基于知识的设计语言和模块,例如KF 编程;在专业化 方面给用户提供了更多的面向专业应用领域的设计向导和工具,例如各种模具设计模块(冷 冲模、注塑模等)、钣金加工模块等。 虽然 UG NX 在发展过程中不断推出新版本,功能也在不断增加和更加强大,但是由 于企业的行业特点和专业不同,新的需求范围广,需要一些专业化、个性化的功能和工具, 而 UG NX 是一个面向机械行业的通用 CAD/CAE/CAM 软件,因此需要在此基础上进行二 次开发才能满足实际的需要。 UG NX 每次的版本升级都代表了当时先进制造技术的发展前沿,很多新的设计方法和 理念都能很快地在版本中反映出来。例如在并行工程中强调的几何关联设计、在网络环境 下的协同设计等都是这些先进方法的体现。从二次开发的角度讲,新版本的 API 函数的变 化不大,。所以本书提供的说明仍然可以应用于以后的发展版本。 从企业应用的角度讲,应该遵从如下原则:应尽可能直接使用 UG NX 的已有功能, 如不能满足要求,应首先选择定制开发的方式,只有在上述情况都不能满足的情况下才应 进行二次开发,以减少企业专用软件的开发成本和以后的维护成本。 本书作为一个 UG 二次开发基础的入门篇,将介绍基于 UG NX 二次开发的基本方法, 编程技巧等。本章首先介绍参数化特征造型基础和曲面造型基础。 1.2 参数化特征造型的基本概念 目前各种CAD 软件系统都具有三维参数化特征造型的功能。而三维参数化实体造型的 理论基础是实体造型原理。在进行 UG 二次开发中,经常会遇到一些和实体造型有关的术 语,在 API 函数中也经常碰到各种表示实体几何造型中的数据结构,因此本节主要介绍实 体模型的表示方法。 1.2.1 几何模型类型 几何建模指在计算机上描述和构造对象的方法,其构造的模型表达类型分为:线框模 型、表面模型、实体模型。 1 (1)线框模型 在三维模型中按照一定的拓扑关系将点和棱边有序连接的模型,在计 算机内描述一个三维线框模型必须给出两类信息:①顶点(Vertex )表——存储模型中各顶 点的三维坐标;②边(Edge)表——存储模型中的各棱边,由指针指向各棱边的顶点,实际 上表达了简单的拓扑连接关系。 线框模型是一种具有简单数据结构的三维模型,其优点是描述方法简单,所需数据信 息量少,显示速度快,特别适合于线框图的显示。主要的缺点是: 由于信息过于简单,没有面信息,故不能进行消隐处理; 模型在显示时理解上存在二义性; 不便于描述含有曲面的物体,例如对于一个圆柱体,除了顶面和底面与圆柱面的 交线以外,圆柱面本身无边界棱边,而上下两个圆又无端点; 无法应用于工程分析和数控加工刀具轨迹的自动计算。 (2 )表面模型:数据结构是以“面-棱边-点”三层信息表示的,表面(Face) 由封闭 的棱边围成,棱边由点构成,它们形成了一种拓扑关系。表面模型用的曲面可以是简单的 解析曲面,也可以是自由曲面,构造自由曲面的方法有很多,UG NX 使用的是非均匀有理 B 样条(NURBS :Non-Uniform Rational B-Spline )方法。 表面模型避免了线框模

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