proe扭曲特征

ProE 扭曲特征和应用 by 无维网 IceFai（黄光辉） 在 Pro/ENGINEER Wildfire 以后的版本中，新增了扭曲功能。利用扭曲功能可以对一些已有 的几何进行一些像比例缩放(单向和多向)，变形(局部和整体)等几何级的操作，在一些特殊的造 型场合下使用往往有事半功倍的作用。尤其是在 Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 以后，PTC 对扭曲指 令的算法和操作进行了优化，操作更方便，反应更及时，不失为一个好用的命令。 .1 基本操作方法 命令位置：“插入”→“扭曲”。 因为是要针对已有的几何进行操作，所以首先要选择进行扭曲(warp)变形的几何，几何可 以是实体、面组或曲线。然后选择变形的参考方向，可以是基准平面也可以是坐标系，如图 9-1 所示。 图 9-1 如果选中“隐藏原件”复选框，那么在变形后原始几何就自动隐藏，相当于直接变形 成新的几何了，如果所选的几何是面组或是曲线，选中“复制原件”复选框，可以在不影 响原始几何的情况下进行变形。 技 巧 当选完这两个参考后，确定就可以进入扭曲环境了。如图 9-2 所示，在扭曲环境中系统提 供了相当丰富的变形工具，每一种变形工具都有它们独特的操作方法和用途，下面就来详细讲 解一下这些变形工具的使用方法和用途。 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 图 9-2 268 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 第 9 章 扭曲特征的详解与应用 9.2 变形工具详解 1. 变换 可以利用变换工具对选定几何作各个方向上的缩放和平移变换。单击变换工具的图标，进 入变换模式，就会看到在选定的几何外轮廓上出现一个带方格的罩框，并且中间出现类似座标 系一样的控制杆，如图 9-3 所示。 图 9-3 这两个工具基本上在所有的扭曲功能中都会出现，“罩框”用于对几何进行形状的变形操 作，比如缩放、局部扭曲、变形等操作，而“控制杆”则用来进行定位的变换，比如平移、旋 转等操作。 1) 罩框操作选项(warp-01.prt) 先介绍罩框的操作方法，按住罩框的角点并进行拖放就可以对几何进行 3D 的缩放，也就 是整体缩放比例(如图 9-4 所示)。而按住边上的中点拖放即可进行几何的 2D 缩放，缩放的平面 就是该点的两个箭头确定的平面(如图 9-5 所示)。而按住其中的一个箭头进行拖放就可以实现 1D 的缩放(如图 9-6 所示)。 图 9-4 图 9-5 269 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 在进行拖放的时候虽然可以很直观地看到缩放的效果，但在有的时候是需要一个确定的比 例值，这时可以在“选项”操控板中直接输入参数值，如图 9-7 所示。 图 9-6 图 9-7 如果想在扭曲环境外直接修改扭曲的内部参数值，可以选中该参数前的复选框，这样 就可以在模型环境下直接修改这些参数。 技 巧 在缩放几何的时候，根据基点的不同有两种不同的方式，分别是“反向”和“中心”，选 择“反向”时缩放以对面为基准(如对角点、对角边和对边)维持不动。而选择“中心”时则以 罩框的中心为不动基准进行缩放，如图 9-8 所示。 图 9-8 2) 控制杆操作选项 控制杆是对选定几何进行整体的定位操作，包括平移、旋转等。控制杆由三条轴组成，对 于每条轴段来说，都可以进行两种操作，按住轴的中段大部分区域都可以进行操纵柄的平移操 作，而轴的两端则可以用来作旋转操作，如图 9-9 所示。 显然，当按住其中的一条轴的一端时候，在原始附近有两条旋转轴可以选择，也就是说可 以选择两个方向进行旋转(如图 9-10 所示)。但当偏离原始位置一定距离后，系统就认为已经确 定绕某条轴旋转了，另一个旋转方向自动消失(如图 9-11 所示)。 当旋转控制杆的时候实际上就是旋转所选的几何，如图 9-12 所示。而当平移控制杆后实际 就是平移几何旋转中心，如图 9-13 所示。 同样地，如果想平移或旋转某一给定的值也是在“选项”操控板卡上进行直接的输入，如 图 9-14 所示。 270 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 第 9 章 扭曲特征的详解与应用 图 9-9 图 9-10 图 9-11 图 9-12 图 9-13 平移控制杆实际是平移旋转中心，选定的几何并没有实际发生平移，如果要平移几何，只 需在图形区按住左键(不要按住上述所说的任何特殊节点或边)拖动鼠标便可以进行几何的平移 了，如图 9-15 所示。当然也是可以在“选项”操控板上直接输入相对平移值，如图 9-16 所示。 271 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 图 9-14 图 9-15 图 9-16 使用“选项”操控板直接输入参数值是将扭曲特征参数化的一个有效方式。 技 巧 在工作中经常会遇到在产品的外形某个特定位置放置一个 logo，但是 logo 通常是 2D 的不 规则曲线，因此都是需要直接输入数据来进行处理。如图 9-17 所示，输入的曲线大小，位置通 常都不会刚好，需要调整到如图 9-18 所示的效果。用一般的方法来调整会是个相当困难的过程， 甚至需要借助装配或 UDF 的辅助才能完成这个看似简单的操作。但是借助扭曲的变换，很容 易就可以调整好位置和大小。 图 9-17 图 9-18 下面来看一下调整的具体过程，同时也可以了解扭曲特征在这种场合下的独特优势。 272 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 第 9 章 扭曲特征的详解与应用 (1) 根据曲线拉伸出一个封闭面组(如图 9-19 所示)，这样做是在进入扭曲特征时方便选择 (一段一段选择曲线会相当烦琐)。 (2) 选择“变换”，出现控制杆，如图 9-20 所示。 (3) 使用控制杆将面组旋转到适合的角度，如图 9-21 所示。 (4) 多方向平移、缩放，直至将面组调整到合适的大小和位置，如图 9-22 所示。 (5) 单方向缩放到合适高度，如图 9-23 所示。 (6) 使用曲面替换实体完成，如图 9-24 所示。 图 9-19 图 9-20 图 9-21 图 9-22 图 9-23 图 9-24 从上面的例子可以看出扭曲特征的变换工具集成了移动和缩放的功能，比一般的选择性粘 贴更为强大和方便，在处理局部特征的变换上具有得天独厚的优势，读者不妨在工作中多加 273 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 应用。 2. 扭曲 扭曲工具是用来进行不对称变形的一个工具，当激活扭曲工具时，同样可以看到在选定的 几何外框出现了一个罩框，这个罩框是用来进行几何变形的，下面介绍利用这个罩框可以进行 的变形操作。 把鼠标移到其中一个角点的时候，就可以看到出现 6 个箭头(如图 9-25 所示)。其中 3 个是 控制 2D 变形的，3 个是控制 1D 变形的。而当把箭头放到边上的中点时，就会出现 4 个箭头(如 图 9-26 所示)，用于控制 1D 变形。 图 9-25 图 9-26 按住箭头便可以进行拖放等动态变形，同样，如需要确定的数值变形可以在“选项”操控 板中输入。 变形方式有 3 种(如图 9-27 所示)：选择“反向”方式则罩框的对边部分在变形时维持不边； “中心”方式则是罩框的中心部分维持不变，“自由”方式则是其他角点都维持不变。 图 9-27 按住角点上沿边方向上的箭头进行拖动的时候，就是进行 1D 的变形。当用“反向”方式 时，其他角点均维持不动，当前角点进行沿边单侧平移变形(如图 9-28 所示)；而采用“中心” 方式时则同一边上的两个角点作对称平移，其他角点不动(如图 9-29 所示)。 当按住 3 个斜的箭头进行拖动变形的时候就是进行平面内的 2D 变形。使用“自由”方式 时其他角点保持不动而所选的角点可以在平面内自由平移(如图 9-30 所示)；使用“中心”方式 时同一平面内的 4 个角点按中心作中心对称方式平移(如图 9-31 所示)；使用“反向”方式则所 选的角点的对角点维持不动，其他 3 个角点跟随所选角点平移(如图 9-32 所示)。 274 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 第 9 章 扭曲特征的详解与应用 图 9-28 图 9-29 图 9-30 图 9-31 图 9-32 当按住边上中点上的平面内箭头进行拖动时，就是进行平面内的 1D 变形。使用“反向” 方式则对边维持不动，所选边进行一个方向的平移运动而造成变形，如图 9-33 所示。而使用“中 心”方式进行操作，对边也会做对称平移而造成变形，如图 9-34 所示。按住边中点处的沿边箭 头进行拖动时，就会对沿箭头方向的几何进行挤压而反方向则是拉伸变形，如图 9-35 所示。 图 9-33 图 9-34 图 9-35 3. 骨架 骨架变形工具是通过调整骨架曲线来对选择的几何进行变形的，如图 9-36 所示。骨架在这 里实际扮演的是变形参考的角色，也就是说骨架是控制几何在不同地方的变形量的。 275 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 图 9-36 在扭曲中，对骨架的操作有点类似在造型中的自由曲线的操作，用户可以对骨架添加删除 控制点(如图 9-37 所示)，也可以控制两个端点的向量(如图 9-38 所示)。 图 9-37 图 9-38 在骨架变形工具中，直接拖动骨架影响几何，如图 9-39 所示，罩框不再扮演用于几何变形 的角色，而是变成了控制几何变形范围的工具。通过拖拉罩框，可以限定骨架变形的影响范围， 如图 9-40 所示。 图 9-39 图 9-40 276 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 第 9 章 扭曲特征的详解与应用 骨架的拖动方式(如图 9-41 所示)和罩框的大小控制(如图 9-42 所示)都可用参数式的控制方 法。其中对骨架的拖动方式中，骨架控制点的拖动控制尤其重要，对于平面上的拖动务必选 H/V 方式。 图 9-41 图 9-42 当骨架线比罩框小时，还有个选项可以进行选择：延伸曲线(Extend Curve), 如图 9-43 所示。 延伸曲线超出选取框的效果如图 9-44 所示。 图 9-43 图 9-44 延伸曲线的实际意义实际是控制骨架调整时对实际几何的影响范围。上面介绍的都是矩形 扭曲的情况，实际上还有两种扭曲的类型供选择(如图 9-45 所示)，根据不同的目的和几何形状 选择不同的扭曲类型才能获得好结果。 图 9-45 对于另外的这两种扭曲类型，可以通过下面的两个图来分别演示他们的特点，显然径向扭 曲适用于截面是类圆形状的局部变形(如图 9-46 所示)，比如电热水壶的壶嘴部分。而轴向扭曲 277 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 则适用于类柱状几何进行整体的变形(如图 9-47 所示)，比如电热水壶的壶身部分。 图 9-46 图 9-47 4. 拉伸 此工具用于对几何进行拉伸变形，如图 9-48 所示。 图 9-48 拉伸方向用一条中心线和一个小方框示，方框表明拉伸端，而另一端则是固定端(如 图 9-49 所示)，通过改变拉伸的固定端可以进行局部的拉伸，如图 9-50 所示。 图 9-49 图 9-50 而把固定端放在一些曲面上，可以拉出一些特殊的效果，如图 9-51 所示。 278 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 第 9 章 扭曲特征的详解与应用 图 9-51 显然，确定一个拉伸需要下面的几个参数：起始位置、拉伸部分的长度、拉伸的方向、 拉伸端和拉伸的结果比例，所有的这些参数的修改都可以在下面的“选项”操控板中进行，如 图 9-52 所示。 图 9-52 5. 弯曲 弯曲变形工具是用来对选定几何进行弯曲变形的工具，在弯曲变形工具里有一些控制选 项。进入弯曲变形环境，会看到在罩框中间有一条橙色的实线，表示的就是要弯曲的部分，线 的一端有一个稍大点的方框，那个便是拖动弯曲的拖动块，也是起始端，线的另一端便是变形 的结束端，按住这两个端面拖动都可以进行变形范围的动态调整。而默认的线中间的稍小方框 就是变形的枢轴，这是变形保持不动的点。按住并拖动可以调整它的位置，如图 9-53 所示。 图 9-53 279 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 调整弯曲的角度，如图 9-54 所示，旋转弯曲方向，如图 9-55 所示。 图 9-54 图 9-55 枢轴位置的调整，如图 9-56 所示。 图 9-56 6. 扭曲 扭曲变形工具是用来对选定几何进行扭曲变形的工具，下面介绍扭曲变形工具中的控制选 项。单击“扭曲”按钮 以显示罩框，拖动罩框的两侧来调整变形的区域，如图 9-57 所示。 图 9-57 调整后的效果，如图 9-58 所示。 280 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 第 9 章 扭曲特征的详解与应用 图 9-58 使用 切换轴向，结果如图 9-59 所示。 Z 轴 X 轴 Y 轴 图 9-59 使用 反转轴向，结果如图 9-60 所示(对比图 9-59)。 图 9-60 扭曲操作很简单，直接输入角度或者拖拽白色控点即可，如图 9-61 所示。 图 9-61 281 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 可以选中“角度”复选框，如图 9-62所示，以便可以在扭曲特征外对参数进行修改， 也就是说可以直接编辑扭曲的尺寸。 技 巧 图 9-62 7. 雕刻 雕刻变形工具是用来对选定几何进行雕刻变形的工具，下面介绍雕刻变形工具中的控制 选项。 变形控制区域的应用选项说明如下。 z “单侧”：单击 按钮仅对穿过几何的主要面进行雕刻。此为默认设置。 z “双侧”：单击 按钮同时在对面上也雕刻具有主要面运动的几何。 z “对称”：单击 按钮在两侧面上雕刻带对称的几何。 可以直接输入数值来控制行或列的数量，如图 9-63 所示。 图 9-63 可以选取一个或多个曲线点，或者直接选择一条边来控制变形，如图 9-64 所示。 单点 多点 边 282 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 第 9 章 扭曲特征的详解与应用 图 9-64 283 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 预选加亮在“扭曲”中可用。当指针位于点或边上方时，它将被加亮显示。 技 巧 在“选项”操控板中为被雕刻的一组点设定“对称度”、“拖动”和“过滤”选项，如 图 9-65 所示。 图 9-65 z “对称度”：雕刻时指定其中选取的一组点移动的方向。 ‹ “无”：无对称。此为默认设置。 ‹ “水平”：点相对面的水平中心线对称移动。 ‹ “垂直”：点相对面的垂直中心线对称移动。 z “拖动”：指定被雕刻的一组点上的约束。 ‹ “法向”：点将沿选定面的法向移动。此为默认设置。 ‹ “自由”：点可以自由移动。 ‹ “沿行/列”：点沿着行或列朝向邻近的行和列移动。 z “过滤”：指定雕刻的一组点的行为。 ‹ “常数”：选定的点与拖动的点移动相同的距离。此为默认设置。 示例：使用常数过滤器，如图 9-66 所示。 ‹ “线性”：选定的点相对于拖动点的距离线性减少。 示例：使用线性过滤器，如图 9-67 所示。 图 9-66 图 9-67 284 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 第 9 章 扭曲特征的详解与应用 ‹ “平滑”：选定的点相对于自拖动点的距离平滑地减少。 示例：使用平滑过滤器，如图 9-68 所示。 图 9-68 9.3 实例和应用 本例使用扭曲特征来制作一个饭勺(文件参考 training_files\warp\part\warp_spoon.prt)，具体 步骤如下。 (1) 先完成饭勺的实体轮廓创建，如图 9-69 所示。 图 9-69 (2) 使用雕刻功能创建尾部形状，注意使用两侧成形选项，拖拽成如图 9-70 所示的形状。 (3) 使用雕刻功能创建头部形状，注意使用两侧成形选项，将行设为 8，列为 4，拖拽成如 图 9-71 所示的形状。 (4) 最后的结果如图 9-72 所示。 285 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 286 图 9-70 图 9-71 图 9-72 有关扭曲的更实际应用案例和视频教程，读者可以登录无维网（www.5dcad.cn）查阅和浏 览。 Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 图9-1 图9-2 9.2 变形工具详解 图9-3 图9-4 图9-5 图9-6 图9-7 图9-8 图9-9 图9-10 图9-11 图9-12 图9-13 图9-14 图9-15 图9-16 图9-17 图9-18 图9-19 图9-20 图9-21 图9-22 图9-23 图9-24 图9-25 图9-26 图9-27 图9-28 图9-29 图9-30 图9-31 图9-32 图9-33 图9-34 图9-35 图9-36 图9-37 图9-38 图9-39 图9-40 图9-41 图9-42 图9-43 图9-44 图9-45 图9-46 图9-47 图9-48 图9-49 图9-50 图9-51 图9-52 图9-53 图9-54 图9-55 图9-56 图9-57 图9-58 图9-59 图9-60 图9-61 图9-62 图9-63 图9-64 图9-65 图9-66 图9-67 图9-68 9.3 实例和应用 图9-69 图9-70 图9-71 图9-72