ProE逆向造型实例教程

ProE 逆向造型实例教程

by 无维网IceFai （黄光辉）

本例仍沿用前面处理好的模型来接着做外形，处理好的模型如图15-102所示。

图

15-102

这个模型的建模方法有很多，这里使用纯逆向的方法。首先根据形状添加适当的复制基准面，然后进入重新造型模式创建架构线：基准平面的截面线、边界线和在模型上的线，最后创建的结果如图15-103所示，基本把主要的外形划分成了四边面网格。

图

15-103

然后用“自动曲面”工具来创建红框部分曲面，注意只使用特征线而不生成曲面布局，如图15-104所示。

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图

15-104

接着同样用“自动曲面”功能来创建两个耳朵部分，注意特征线的划分，每个耳朵正好划

分成三个四边面，如图15-105所示。

图

15-105

现在就创建了大部分的面，但是留下了两个耳朵中间的过渡部分，如图15-106所示。这是因为这部分的点质量不好，不利于重新造型模式做面，所以最好是先处理好耳朵面之后再来做这部分的过渡面，免得增加编辑的负担。

图

15-106

现在的面粗看是没什么问题的，如图15-107所示。

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图

15-107

但实际上这些面都有点小问题，主要是局部的凹陷，皱褶。这时就要借助分析工具来发现

问题，如图15-108所示，然后用编辑功能来处理掉这些问题。

图15-108

对于单个面的处理流程如下。

释放→添加分析(曲率、网格)→曲面方向编辑(完善网格)→垂直曲面方向编辑(完善曲率)

当单个面处理完毕后，就要先为两个曲面设置对齐和约束条件。最后就是模型在边界部分适当延长一段距离，如图15-109所示，这样后续就可以用平面来剪切来得到真正的平面。限于篇幅，本章就不做完整的模型了，读者可以自行尝试。

图

15-109

对大多CAD 软件来说，逆向造型和正向造型并没有本质的区别，唯一不同的是数据来源

不同。所以对于一些特定类型的造型，可以考虑用正向造型的方法来实现。如图15-110所示的点云(已转成stl)，是一款手机的上壳，相对来说形状是比较规则的，并且主要的几个面构成也

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是比较直观的，所以适合用正向造型的方法来进行。

图15-110

在开始造型之前，应该进行仔细的分析，想象出各个面的主要构成方法以及过渡的可能方

式，这样我们才能做到有的放矢。如图15-111所示分析，首先整体形状是由一个围侧面(1)和顶面7以及一个类圆角面2构成，对于侧面1，在造型之前可以猜测它是扫出的或是混合的；对于顶面7，一般倾向于扫出面；对于类圆角面2，一般用圆角搞定没问题(注意必要的时候切换成conic 类型的圆角以更拟合实际情况)。

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图15-111

然后看局部和过渡，3面初步猜测应该是顶面偏移一定的距离生成，至于是否正确有待后

面的验证。5面仔细观查会发现和顶面并非一个面，所以需要另一个扫出面来拟合。6面比较难点，是个典型的过渡，从顶部的级差过渡到侧面的消失，在目前来看可能的做法是做消失面，或者倒圆角(这里的判断需要建立在想象和经验上)，后面会看到这个看似复杂的过渡居然真的就可以用倒圆角搞定。4面没什么难度，两个轨迹的可变扫描就可完成。

下面就开始进行制作，具体操作如下。

(1) 不管形状如何，分型轮廓线应该是工作的第一步。所以先做分型面，对于这个实体来说，分型面比较简单，就是一个圆弧拉伸面，如图15-112所示。

图15-112

(2) 用投影到分型面的方法来创建分型轮廓线，注意在草绘的时候利用已有的点云作参考，目测即可，如图15-113所示。

(3) 创建脊线。注意这时候应该刻意把类圆角面部分去掉，也就是草绘成尖角，这样可以最后再作类圆角面以简化构建工作。并且草绘最好由尽量少的简单元素构成，比如，圆弧和样条线通常是比较好的选择。注意两个侧面最好是类似的构成，在这里都是用一个圆弧构成，如图15-114所示。

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图15-113

图15-114

(4) 对于另一个方向的脊线，因为没有明显的对称性，创建的位置就有点考究了，通常建

议在一些特殊的位置创建，比如最高点(这点的向量必然符合正交性的)。如图15-115所示，我们作一个通过脊线最高点的基准面，然后用这个基准面到重新造型模式下和点云相交出一条线作参考。

图15-115

借助于上一步的参考线，可以方便地创建出另一条脊线，同样的这条脊线也尽量用少而简单的元素构成并且去掉类圆角部分，侧面也用一条圆弧构成，如图15-116所示。目的自然也是为了围侧面创建的规则性。

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图

15-116

这样，就已经创建出了3条主干轮廓了，如图15-117所示。

图

15-117

创建的原则是简单先行，在这些面中，显然顶面是最简单的，用可变扫描进行创建。这个

扫描面就是用主脊线作轨迹，R260的圆弧作截面进行扫描，这样就可以和上步创建的顶截面相吻合，如图15-118所示。

图15-118

(5) 创建围侧面，为了观察方便，先把顶面隐藏，后面的步骤也是这样，就不作特别说明了。因为侧面的变化比较大，所以要适当地在中间部分添加一些控制截面。如图15-119所示的两个截面就是新添加的，详细的添加方法与零件模式下的相同，同样用重新造型模式下的交线作参考，侧面用单一圆弧构成。

可以看到侧面圆弧的变化比较大并且没有简单的规律，不能用可变扫描的方法而改用混合，作出如图15-120所示的连线。

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图

15-119

图

15-120

(6) 下面进行面的制作，如图15-121所示。

图

15-121

对于底部的侧面，就可以用重新造型下的命令，用一条轨迹和一个截面来扫描，如图15-122

所示。

图15-122

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(7) 进行延伸、合并，大体外形就出来了，如图15-123所示。

图

15-123

(8) 通过偏移做级差面，如图15-124所示。

图

15-124

(9) 下面做的圆角是普通的圆角，需要注意的地方是控制大小，如图15-125所示。

图

15-125

倒圆角的效果如图15-126所示。

图15-126

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完成这一步，实际上模型的主要难题都解决了，结果如图15-127所示。剩下的工作就类似

于体力劳动了，这里不再累述，读者可以研究范例零件(仔细研究别人的零件也是一种不错的学

习方法)。

图15-127

基本外形完成后，应该进行偏差分析，这一步可以借助第三方软件或在Pro/ENGINEER 中

用截面线来进行。对于偏差太大的地方通过调整构造线来进行，必要时候添加额外的辅助线。但是切记，简单就是好的，一般的产品曲面都是比较规则和简单的。例子请

参考training_files\rp\part 目录下文件。

本节讲解在Wildfire 4.0中根据点云进行逆向卡通造型的例子，对于帮助用户理解点云数据

在Wildfire 4.0中的应用和处理方法都很有帮助，同时也可以让用户理解在

Pro/ENGINEER 逆向造型中小平面特征和重新造型所扮演的角色；对于读者理解卡通造型的一些处理策略也很有帮助，范例的点云与模型如图15-128、图15-129所示。

图15-128

图15-129

在进行点云造型之前，需要对点云进行一定的整理和修复工作，这其中包括点云的去杂、光滑、取样和补孔等，如图15-130所示。这些工作都可以在小平面特征中完成，对于绝大部分的情况下，Pro/ENGINEER 已经足以胜任这个工作不必借助别的逆向软件。

然后需要为我们的点云确定一个合适的坐标系统，或者说是三个正交平面，这个动作的根

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本目的是确定出模方向。造型的目的最终是为了制造，所以要在造型的时候就确定好出模方向

并做好分模面，尤其是对于卡通造型，这点尤为重要，因为出模方向是进行形状调整的一个最

主要依据。

图15-130

而对于抄数的点云，由于各种原因，点云在默认坐标下未必就是符合出模要求的，所以需

要我们进行必要的调整来得到合适的正交平面。这个工作往往需要考虑到出模的方便、实际的

形状和产品的装配要求。对于我们这个例子，因为有装配要求，就限定了装配平面，同时我们也可以利用这个装配平面来确定其他两个正交平面，如图15-131、图15-132所示。

图15-131

图15-132

确定好合适的正交平面后，后续工作都应该以新的基准平面作为参考来进行；首先需要分析当前点云的拔模情况，根据拔模情况来创建我们的分模面，要记住，造型之前应当先确定分模面！在Pro/ENGINEER 中，可以直接对点云进行拔模分析并可以保存结果，这给创建合适的分模面提供了很大的方便

基于简单的原则，可以用一个拉伸面来逼近分形面，考虑到两侧的点云不能公用一个拉伸面，可以采用两个拉伸面中间加过渡的方式来进行。

另一侧的拉伸面然后边界面作两个分型面的过渡，这样完整的分型面就创建完成了。使用在分型面上投影曲线的方法创建点云的分型线，同时也为后续的截面创建提供了一个重要的依据。使用拉伸面结合造型的方法创建两条顶部和底部的最大线，如图15-133～图15-140所示。

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图15-133

图

15-134

图15-135

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图15-137

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15-138

图15-139

图15-140

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根据脚底的特殊形状，我们在Pro/ENGINEER 中使用可变扫描的方法来创建底部的曲面，

当然使用分型线作轨迹并注意到截面的出模要求。然后剪切一个合适的形状为下一步的工作做

好准备，如图15-141、图15-142所示。

图15-141

图15-142

为了更好地逼近点云和得到更准确的外型，需要添加一些中间截面，这个时候在

Pro/ENGINEER 中需要重新造型的帮助。在重新造型模式中使用平面点云相交的方法可以创建出一系列的参考曲线。然后根据这些参考曲线以及分型线和平面的交点，可以很容易地创建出符合出模要求的截面线。

对于这个形状，纵向的骨架线对于形状的影响要远大于横向的截面，所以根据需要我们添加了两条额外的辅助控制纵向线。然后在

Pro/ENGINEER 中使用边界面来创建我们的曲面。或许会有人对这样方式产生的曲面的质量有所怀疑，但是，对于这种卡通小零件的造型，这样的质量足够了，造型需要根据不同的场合来决定所采用的方法，如图15-143～图15-146所示。

图15-143

图

15-144

图15-145

图15-146

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这样就完成了主要的造型部分，剩下的就是一些结构的细化，这里就不讲了，结果可以进

行出模分析，就可以发现模型出模没有任何问题，创建的分型面可以直接用于以后的模具设计

中，如图15-147和15-148所示。

图15-147

图

15-148

例子请参考training_files\rp\part\squirrel 目录下的文件。

本节详细讲解了在Pro/ENGINEER Wildfire4.0中具体创建一个卡通松鼠尾巴的过程，通过

实例的分析和构建让使用者进一步领略可变扫描(vss)的造型魅力；同时也让使用者对在Pro/ENGINEER

中创建一些特殊的过渡曲线或边界约束条件时的一些细节处理有更深的体会。

造型要求：根据提供的igs 线框和参考图片构建最终的3D 模型，如图15-149所示。

图15-149

造型前，形状的分析是必需的，对于本例而言，形状的构成并不复杂，两个主体部分加一个过渡，相信绝大多数人都不难拆出。对于本例，难点在于形状的细节处理，在下面的步骤中，读者应该把更多注意力花在一些细节的处理上，如图15-150～图15-152所示。

首先分析头部的构成，相信大多数人都能看出可能是一个斜放的类椭球面，对于这类型的曲面，在Pro/ENGINEER 中使用圆轨迹辅助扫出是常用手段，而在进行这个步骤之前，需要创

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建一个合适的轮廓截面，为此需要一个草绘来辅助确定，然后采用新的合适的参考方向来创建

轮廓截面，如图15-153～图15-154所示。

图

15-150

图15-151

图

15-152

图15-153

图15-154

对于类椭球的轮廓截面，我们可以考虑直接使用一个椭圆来逼近，对于本例来说，可以达到90%的匹配度，但考虑到本例为卡通造型，太规则的形状或许反而不够生动，再加上出于忠于样品的考虑，此处用了一个封闭的样条线来进行拟合。

然后创建用来进行可变扫描的原始圆轨迹，需要注意的是为了避免扫出来的椭球面多产生两小块曲面，可以控制圆的两个分点在圆心和轮廓样条线的断点连线上，如图15-155～图15-156所示。

切除多余部分空出过渡终止线(图15-157)，然后创建尾巴根部的轮廓轨迹和中间最高点投影轨迹(图15-158)。

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图15-155

图

15-156

图15-157

图15-158

利用造型(Style)的cos 曲线，可以创建出根部的最高点轨迹(

图15-159)，该有的控制轮廓都创建好了，还剩下最关键的一个就是可变扫描的原始轨迹，对于本例，四分一的圆弧是不错的选择，如图15-160所示。

图15-159

图15-160

万事俱备，那就可变扫描，显然conic 线是可变扫描截面的不二选择，而离心率的大小可以根据提供的输入截面线来参考确定，剩下的就是一个四边的过渡面了(图15-161～图15-162)，但是不是就可以直接创建呢？答案是否定的。

这是因为两条轮廓截面，其中一条的变化曲率比较大，换句话说，是对过渡形状和质量影响比较大的部分，对于造型来说，显然它的影响范围是尽可能的小，因此需要把过渡的两部分开做，先做曲率小的一半(较顺滑)，再作曲率大的部分。这样就可以避免曲率大的部分影响另一部分的质量。出于这样的考虑，需要在中间线上创建一个带特征来作为两部分的公共参考

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(图15-163)。

图15-161

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15-162

带特征创建好之后，我们剩下的就是两个标准的四边边界混合面了，注意设置边界条件

(图15-164)。

图15-163

图

15-164

最终的结果如图15-165所示。

图15-165

例子请参考training_files\rp\part\squirrel 目录下文件。

有不少用户在利用扫描点云进行逆向的造型时，还是习惯于停留以前机械抄数的扫描线造

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型阶段，总是把密集的扫描点云通过逆向软件转化成扫描线导入proe 进行造型，这不能不说是

一个取椟还珠的方法，实际上通过重新造型的辅助，完全没有必要再用其它的逆向软件来生成

扫描线，直接通过导入扫描点云作为参考，在需要的时候随时可以生成扫描线，在这方面的更

多实际案例读者可以登录无维网搜索和查看，软件使用者应该与时俱进而不能总是停留在旧观念和旧方法中慢慢落后。

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