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1、第十四讲 可变截面扫描,14-1,以扫描的方式创建实体特征或曲面特征时，剖面必须垂直轨迹线。但很多零件的剖面与轨迹线并不垂直，如图14-1所示。此时就必须考虑以可变截面扫描的方式进行实体特征或曲面特征的创建。,轨迹线,轨迹线,剖面线垂直于轨迹线,剖面线不垂直于轨迹线,图14-1 以扫描方式创建实体特征,14-2,当给定的剖面较少，轨迹线的尺寸很明确，且轨迹线较多的场合，则较适合使用可变截面扫描，也就是说我们可以利用一个剖面及多条轨迹线来创建一个“多轨迹”的特征。例如在图14-2中，剖面垂直轨迹线0作扫描时，Point1、Point2及Point3分别沿着轨迹线1、轨迹线2及轨迹线3走，最后剖面
2、缩成一个点。,图14-2 可变截面扫描,Point2,Point3,Point1,轨迹线0,轨迹线3,轨迹线2,轨迹线1,剖面,扫描结果,14.1 可变截面扫描,14-3,l 原始轨迹线：在扫描的过程中，剖面的原点永远落在此轨迹线上。此线可由多条线段构成，但各线段间需相切。l x向量轨迹线：即水平向量轨迹线，用来定义剖面在扫描过程中，剖面x轴的走向。l 垂直轨迹线：用来指定在扫描过程中，剖面永远垂直此轨迹线。,轨迹线的种类与作用如下：,创建新特征时，在【实体选项】或【曲面选项】菜单中选取【高级】/【可变截面扫描】选项，即进入【扫描选项】菜单，如图14-3所示。,图14-3【可变截面扫描】菜单,
3、14-4,在【扫描选项】菜单中，剖面的垂直方向有以下3种设置方式：,1.【垂直于原始轨迹】,在扫描过程中，剖面垂直原始轨迹线，且剖面的绘图原点落在原始轨迹线上。用该方式创建特征，除了原点始轨迹线外，必须要有x向量轨迹线，才能决定x轴。,l x轴：剖面在扫描的过程中，任何时候都有十字形、互相垂直的x轴和y轴出现，如图14-4所示。其中x轴和y轴的交点即为剖面的原点，而x轴的方向则以原始轨迹线为起点，x向量轨迹线为终点。l z轴：落在原始轨迹线上。l y轴：利用右手定则，由x轴和z轴决定。l 坐标系原点：落在原始轨迹线上。,原始轨迹线,X向量轨迹线,剖面的绘图原点,z轴,x轴,图14-4【垂直于原
4、始轨迹】,14-5,2.【轴心方向】,在扫描过程中，剖面将永远与“由轴心方向看过去的原始轨迹线”互相垂直且剖面的绘图原点落在原点轨迹线上。轴心方向有以下3种设置方式，如图14-5所示。,图14-5 轴心方向的设置方式,l【平面】：选取一个平面作为轴心平面，此平面的垂直方向即为所需的轴心方向。l【曲线/边/轴】：选取一条曲线、面的边界线或中心轴线作为轴心线，此线的指向即为所需的轴心方向。l【坐标系】：选取一个坐标系的x轴、y轴或z 轴作为轴心坐标轴，此轴的指向即为所需的轴心方向。轴向的决定原则如下：y轴：轴心方向。x轴：由轴心方向看到的原始轨迹线的方向（即是原始轨迹线在轴心方向上的投影线的方向）
5、。z轴：根据右手定则，由y轴和z轴决定。坐标轴原点：落在原始轨迹线上,14-6,在图14-6中，轴心平面设置为RIGHT基准面，轴心方向垂直RIGHT面、朝右的方向，则由此轴心方向看到的原始轨迹线为垂直TOP基准面的直线。剖面A-A将垂直此直线，剖面的原点落在原始轨迹线上，且剖面A-A的圆心沿着原点轨迹线作实体或曲面的扫描。,轴心平面,RIGHT,z轴,y轴,轴心方向,原始轨迹线,TOP,图14-6【轴心方向】/【平面】,14-7,3.【垂直于轨迹】,剖面的绘图原点落在原始轨迹线上，而剖面垂直另一条轨迹线，称为垂直轨迹线。如图14-7所示。,垂直轨迹线,原始轨迹线,剖面的绘图原点,x轴,z轴,
6、图14-7【垂直于轨迹】,14-8,图14-8 例14-1题图,例14-1 创建如图14-8所示的斜圆柱实体。,14-9,步骤1：首先以草绘方式创建2条基准曲线作为轨迹线,创建步骤如下：,以FRONT基准面为草绘平面（TOP为参考面），绘制两条图线。生成的曲线如图所示,14-10,步骤2：依次选取【创建】/【实体】/【加材料】/【高级】/【可变截面扫描】选项,作法1:以【垂直于原始轨迹】方式创建扫描实体特征，各类轨迹线的选取如下图所示。设置完轨迹线后，系统自动进入草绘模式，绘制剖面,原始轨迹线,x向量轨迹线,选取轨迹线,绘制剖面图,剖面圆的圆心落在x向量轨迹线上,14-11,生成的扫描实体,在
7、扫描过程中，剖面的绘图原点始终落在原始轨迹线上,在扫描过程中，剖面始终垂直于原始轨迹线,剖面的绘图原点,x轴,y轴,z轴,x向量,作法1:（续）,x轴：原始轨迹线到x向量轨迹线的连线z轴：落在原始轨迹线上y轴：利用右手定则，由x轴和z轴决定,14-12,作法2:以【轴心方向】方式创建扫描实体特征，各类轨迹线的选取如下图所示。设置完轨迹线后，系统自动进入草绘模式，绘制剖面,选取轨迹线,绘制剖面图,轴心平面,轴心方向,原始轨迹线,x轴,y轴,原始轨迹线,14-13,作法2:（续）,轴心平面,轴心方向,在扫描过程中，剖面始终垂直于由此方向看过去的原始轨迹线,原始轨迹线,z轴,x轴,y轴,剖面的绘图原
8、点,y轴：轴心方向z轴：由轴心方向看到的原始轨迹线的方向x轴：利用右手定则，由y轴和z轴决定,z轴,由轴心方向看过去的原点轨迹线,原始轨迹线,生成的扫描实体,14-14,选取轨迹线,绘制剖面图,作法3:以【垂直于轨迹】方式创建扫描实体特征，各类轨迹线的选取如下图所示。设置完轨迹线后，系统自动进入草绘模式，绘制剖面,原始轨迹线,法向轨迹线,原始轨迹线的指向,x轴,y轴,原始轨迹线,法向轨迹线,14-15,作法3:（续）,z轴：法向轨迹线的方向x轴：原始轨迹线到法向轨迹线的连线y轴：利用右手定则，由z轴和x轴决定,生成的扫描实体,剖面垂直于法向轨迹线作扫描,剖面的绘图原点落在原始轨迹线上,剖面的绘
9、图原点,y轴,z轴,x轴,14-16,图14-9 例14-2题图,例14-2 创建如图14-9所示的实体模型。,14-17,步骤1：首先以草绘方式创建4条基准曲线作为轨迹线,创建步骤如下：,以FRONT基准面为草绘平面（TOP为参考面），绘制图线。生成的曲线如 图所示,以TOP基准面为草绘平面（FRONT为参考面），绘制两条圆锥曲线。生成的曲线如图所示。,14-18,步骤2：依次选取【创建】/【实体】/【加材料】/【高级】/【可变截面扫描】选项,作法1:以【垂直于原始轨迹】方式创建扫描实体特征，各类轨迹线的选取如下图所示。设置完轨迹线后，系统自动进入草绘模式，绘制剖面，最后生成实体特征。,轨迹
10、线,x向量轨迹线,原始轨迹线,轨迹线,选取轨迹线,绘制剖面图,生成的扫描实体,14-19,作法2:以【轴心方向】方式创建扫描实体特征，各类轨迹线的选取如下图所示。设置完轨迹线后，系统自动进入草绘模式，绘制剖面，最后生成实体特征,轴心方向,轴心平面（TOP）,轨迹线,轨迹线,轨迹线,原始轨迹线,轨迹线的选取,绘制剖面图,生成的扫描实体,14-20,作法3:以【垂直于轨迹】方式创建扫描实体特征，各类轨迹线的选取如下图所示。设置完轨迹线后，系统自动进入草绘模式，绘制剖面，最后生成实体特征,轨迹线,法向轨迹线,原始轨迹线,轨迹线,轨迹线的选取,绘制剖面图,生成的扫描实体,14-21,图14-9 例14
11、-2题图,例14-2 创建如图14-9所示的实体模型。,14-22,创建步骤如下：,步骤1：首先以草绘方式创建3条基准曲线作为轨迹线,该实体模型有斜面存在，可以用拉伸实体的方法创建，也可用曲面合并的方法创建，现用可变截面扫描的方法创建。,以FRONT基准面为草绘平面（TOP为参考面），绘制图中的图线，生成第1条及第2条基准曲线,以TOP基准面为草绘平面（FRONT为参考面），绘制图中的图线，生成第3条基准曲线,画中心线,画中心线对齐端点,14-23,步骤2：依次选取【创建】/【实体】/【加材料】/【高级】/【可变截面扫描】/【垂直于原始轨迹】选项,选取轨迹线,x向量轨迹线,原始轨迹线,轨迹线,
12、扫描方向,绘制剖面,原始轨迹线,x向量轨迹线,轨迹线,生成的实体特征,14-24,步骤3：创建圆角特征,圆角半径为2,圆角半径为0.5,圆角半径为0.375,最后完成的实体特征,14-25,剖面在扫描时的外形变化除了受到x向量轨迹线所控制外，也可以由下列两种方式来控制：,1.使用关系式搭配trajpar参数来控制剖面参数的变化,例如在图14-10（c）的实体上，剖面左下角的点落在原点轨迹线上，而右下角的点落在x向量轨迹线上（见图14-10（a），因此在扫描时，这两点受到该两条直线的拖动。另一方面，剖面的高度参数sd4受到sd4=trajpar+1 的关系式所控制，因此在扫描开始时，剖面高度为1
13、（因为trajpar=0），而在扫描结束时，剖面高度为2（因为trajpar=1）。而中间的部分则呈线性变化。在图14-10（d）中，剖面的高度尺寸sd4呈现正弦曲线变化，因此生成波浪形的曲面。,trajpar是从0到1的一个变量，在扫描的起始点为0，结束的地方为1。,14.2 控制剖面参数变化的两种方式,14-26,a:剖面与轨迹线,b:没有设置关系式,c:sd4=trajpar+1,d:sd4=sin(trajpar*360)+1.5,图14-10 使用关系式搭配trajpar参数控制剖面参数的变化,剖面,x向量轨迹线,原始轨迹线,14-27,2.使用关系式搭配基准图形及trajpar参数
14、来控制剖面参数的变化,可以使用二维图形（基准图形）的方式来控制剖面的变化，即以二维图形来控制三维实体或曲面的造型变化。在基准图形中绘制二维剖面，并给定坐标，则x轴会随着扫描变化（x轴起点代表扫描起点，而x轴终点代表扫描结束点），得到y值即是变量值。使用基准图形特征控制剖面的格式如下：sd#=evalgraph(“graph_name”,x_value)在该公式中，sd#代表欲变化的参数的符号，graph_name为基准图形的名称，x_value代表扫描的行程，而evalgraph为Pro/E系统的默认字，为Evaluate Graph的缩写，其意义是由基准图形取得对应于x_value的y值，然
15、后指定给sd#参数。,14-28,在图14-11中，sd4=evalgraph(“height_graph”,trajpar*16)，扫描的行程为16，剖面的高度参数sd4是受到基准图形“height_graph”的y值而变化，因而创建出顶面为波浪形的实体特征。,控制剖面高度参数sd4的基准图形“height_graph”,剖面与轨迹线,原始轨迹线,x向量轨迹线,完成的实体特征,图14-11 使用关系式搭配基准图 形及trajpar参数控制剖面参数的变化,14-29,14.3 使用可变截面扫描的约束条件,1.不可以利用可变截面扫描的方式做第一个特征，因此可先做其它如默认基准面FRONT、TOP
16、及RIGHT的特征后，再以可变截面扫描的方式作实体或曲面特征。2.原始轨迹线必须为相切的连续线段。3.以【垂直于原始轨迹】方式做可变截面扫描时，x向量轨迹线不能与原始轨迹线相交（否则x向量会变为0，造成无法决定绘图平面的x轴轴向）,如图14-12所示。以【轴心方向】方式做可变截面扫描时，轴心线与原始轨迹线可以在两个端点相交，在其它位置则不可以相交，如图14-13所示。4.所有的轨迹线与绘图平面都必须相交，许多条轨迹线不一定要长度相等，创建的特征会与最短的轨迹线相等。若以基准图形来控制参数值的变化时，则最短的轨迹线被基准图形的x轴数值参数化。,原始轨迹线,x向量轨迹线,图14-12 不能相交,原
17、始轨迹线,轴心线,图14-13 只能在起始点相交,14-30,图14-14 例14-3题图,例14-3 使用关系式搭配trajpar参数控制剖面参数的变化，创建如图14-14所示的实体模型。,14-31,步骤1：首先以草绘方式创建2条基准曲线作为轨迹线,创建步骤如下：,以TOP基准面为草绘平面（FRONT为参考面）绘制图线，生成的曲线如 图所示,14-32,步骤2：以可变截面扫描方式创建实体特征：【垂直于原始轨迹】,绘制剖面（此时的高度尺寸可为任意数值）。,选取轨迹线,原始轨迹线,x向量轨迹线,在【草绘】下拉菜单中选取【关系】/【增加】选项，输入如下关系式，以控制剖面的高度：sd5=sin(t
18、rajpar*360)+1.5。再生图形后，该高度变为1.5，则表示关系式输入成功,14-33,步骤3：修改x向量轨迹线的角度90为120(对基准曲线作修改),修改角度后的实体特征,14-34,步骤4：修改剖面的关系式:依次选取【特征】/【重定义】选项，选取扫描特征，在模型对话框中选择截面作重定义。,更改剖面如图所示，左侧尺寸为1.5，右侧尺寸任意,在【草绘】下拉菜单中选取【关系】/【增加】选项，输入如下关系式，以控制剖面右侧线段的高度：sd8=cos(trajpar*360)+2。再生图形后，右侧高度变为3，则表示关系式输入成功,14-35,图14-15 例14-4题图,例14-4 使用关系
19、式搭配基准图形及trajpar参数控制剖面参数的变化，创建如图14-15所示的实体模型。,14-36,步骤1：创建第1个基准图形：在【插入】下拉菜单中依次选取【基准】/【图形】选项，输入图形名称为“gr1”，系统自动进入二维草绘模式，插入一个坐标系，绘制如图所示的圆锥曲线,创建步骤如下：,第1个基准图形“gr1”,画中心线,画中心线,14-37,步骤2：创建第2个基准图形：用同样的方式创建基准图形，输入图形名称为“gr2”，系统自动进入二维草绘模式，插入一个坐标系，绘制如图所示的样条曲线,第2个基准图形“gr2”,步骤3：创建两条基准曲线：以TOP基准面为草绘平面，绘制如图所示的两条线段。,两
20、条基准曲线,14-38,步骤4：以可变截面扫描方式创建实体特征：【垂直于原始轨迹】,绘制剖面（此时尺寸可为任意数值）,选取轨迹线,在【草绘】下拉菜单中选取【关系】/【增加】选项，输入如下关系式，以便能利用基准图形控制剖面的长与高：sd4=evalgraph(“gr2”,250*trajpar)sd5=evalgraph(“gr1”,200*trajpar)再生图形后，长度和高度变为100和60，则表示关系式输入成功,原始轨迹线,x向量轨迹线,14-39,步骤5：修改轨迹线的长度：选取基准曲线，更改原始轨迹线的长度为500，x向量轨迹线的长度为400，再生后模型如图所示（两条轨迹线的长度不一定相
21、等，然而所创建的特征会与最短的轨迹线相等长度）,修改前的实体特征,说明：在右图所示的模型中，原始轨迹线的长度为500，x向量轨迹线的长度为400；另一方面，基准图形“gr1”的x轴数值为0至200，而轨迹线的长度为400，因此“gr1”x轴的1个单位相当于轨迹线的2个（即400/200）长度单位，即x=0，相对于轨迹线的0，x=1相对于轨迹线的2，依此类推，x=100相对于轨迹线的200，x=200相对于轨迹线的400。同理，“gr2”x轴的1个单位相当于轨迹线的400/250个长度单位，即x=0，相对于轨迹线的0，x=1相对于轨迹线的400/250，依此类推，x=100相对于轨迹线的100（
22、400/250），x=250相对于轨迹线的400。,修改后的实体特征,14-40,图14-16 例14-5题图,例14-5 创建如图14-16所示的实体模型。,14-41,步骤1：创建两条基准曲线：以TOP基准面为草绘平面，绘制两个圆,创建步骤如下：,两条基准曲线,该实体模型可视为一条直线绕着圆弧扫描，而在扫描过程中，直线的高度呈正弦曲线的变化。,14-42,步骤2：以可变截面扫描方式创建曲面特征：【垂直于原始轨迹】,绘制剖面（此时尺寸可为任意数值）,选取轨迹线,在【草绘】下拉菜单中选取【关系】/【增加】选项，输入如下关系式，控制剖面直线的高度位置尺寸：sd4=sin(trajpar*360*
23、6)(6条正弦曲线）再生图形后，高度位置尺寸变为0，则表示关系式输入成功,原始轨迹线,x向量轨迹线,画中心线,14-43,步骤3：新建图层“curves”，使曲线不显示在屏幕上。,步骤4：以曲面生成薄壳实体：依次选取【创建】/【实体】/【加材料】/【使用面组】/【薄板】选项，选取曲面上任一位置，两侧生长，输入薄壳厚度为“0.25”，完成的薄壳实体如图所示,生成的曲面,曲线不显示,生成的薄壳实体特征,14-44,图14-17 例14-6题图,例14-6 创建如图14-17所示的实体模型。,14-45,步骤1：创建两条基准曲线：以TOP基准面为草绘平面，绘制两个圆,创建步骤如下：,两条基准曲线,该
24、模型可视为一颗小球的圆环上环绕旋转，挖出或长出一个环形区域。小球扫描的轨迹为一条环形螺旋线。,14-46,选取20的曲线为轨迹线,步骤2：用实体扫描的方式创建圆环：【创建】/【实体】/【加材料】/【扫描】选项,绘制剖面,对齐前,对齐后,再通过查询选取表中的选项,对齐时，先选圆周上靠近23.5圆的点,注意：此处的剖面不标注圆的直径，其目的是以后若更改曲线的直径尺寸20或23.5时，则剖面的圆能随之更改，以达到设计变更的目的。,14-47,以【选取轨迹】/【曲线链】/【选取全部】分别选取20的曲线为原始轨迹线、23.5的曲线为x向量轨迹线,步骤3：以可变截面扫描的方式生成圆弧形螺旋曲面：依次选取【
25、创建】/【曲面】/【新建】/【高级】/【可变截面扫描】/【垂直于原始轨迹】选项,生成的圆环,x向量轨迹线,原始轨迹线,14-48,绘制如图所示的结构圆（即点划线圆）和直线，不要做任何对齐，结构圆大约与背景的圆弧同样大小。由于原始轨迹线、x向量轨迹线、直线及结构圆为同一特征的图元，因此Pro/E系统会假设如下的几何条件：i)结构圆落在x向量轨迹线上；ii)直线的一个端点落在结构圆上；iii)结构圆的圆心及直线的另一端点都落在原始轨迹线上。,步骤3：以可变截面扫描的方式生成圆弧形螺旋曲面（续）,结构圆,注意 结构圆的画法：先画一个圆，然后按Ctrl+G即可,在【草绘】下拉菜单中选取【关系】/【增加
26、】选项，输入如下关系式，以控制直线的高度位置尺寸：sd5=trajpar*360*8。再生图形后，高度位置尺寸变为0，则表示关系式输入成功,14-49,完成曲面后的模型,说明：在扫描过程中，直线的一端沿着20的圆周走，另一端则落在结构圆的圆周上，且借助关系式“sd5=trajpar*360*8”，直线在扫描时，会绕着结构圆旋转，如trajpar=0时，旋转角为0、trajpar=1/16时，旋转角为180、trajpar=1/8时，旋转角为360、trajpar=1/4时，旋转角为720，以此类推，共旋转8圈，达到形成圆弧形螺旋曲面的效果。,14-50,步骤4：以扫描方式切削实体特征：【创建】/【实体】/【减材料】/【扫描】,选取上一步所建曲面的边界线作为轨迹线（以【相切链】方式选取）,绘制剖面：直径为“1.75”的圆,确认切减方向为剖面内侧,生成的实体特征,14-51,步骤5：新建图层“crv_srf”，将所有曲线和曲面不显示在屏幕上,生成的实体特征,步骤6：若将步骤4中创建实体的【减材料】改为【加材料】，用同样的的方法构建实体，生成的实体模型如下图所示,
