扫描之挪移心法——教程（转载）

浪卷云

本人初学SW，有幸找到了点好东西，拿来和大家共享！

浪卷云

前言
心法之说，只是为引起大家兴趣而已。由于SW的帮助太过简单，而公开的出版物中一般也仅作几个例子，至于为什么几乎很少提及，使学习者很难掌握扫描之要领。本人也是由于觉得放样和扫描总不能得心应手，于是乎下决心钻研一下，恰巧在论坛上看到有几个题目确有意思，通过反复试作，反复验证，终于有一天可以长叹一口气自语道“原来如此”。
论坛上有人说这像是武林绝学。哈哈！绝学没有，因为扫描大家都经常在使用，只是各有方法罢了。但是，绝招还是有的，因为有些方法至少到目前为止，我还没有在论坛上看到过。
    下面例子中的做法不一定是最简单的，只是为了说明方法而已，有更好的做法欢迎大家一起讨论。由于心法实际上只是自己的一些摸索和体会，难免有错误或不当之处，希望能得到大家的指正。
基本概念
扫描的三要素
扫描有三要素，轮廓、路径和引导线。轮廓和路径是必须的，引导线是选用的。
轮廓是“模板”，是在一个草图平面上的开口或闭口的实线（不是构造线），扫描过程中的截面形状由此“模板”决定，开口的轮廓只能用于曲面扫描，只有闭合的轮廓线才能用于实体的扫描特征。
路径是“驱动器”和“轨道”，路径驱动轮廓草图上一个特定的点在扫描过程中的沿着指定的轨道移动，这个点就是路径与草图平面的交点。（注意路径不一定是轮廓线的扫描路线。）由此可见路径必须与轮廓草图相交（不一定垂直），开口路径的起点必须在轮廓草图平面上。
引导线是“控制器”，它强制草图平面上的一个特定的点在扫描过程中沿着引导线移动，直接或间接地控制着草图轮廓线在扫描过程中形状和位置的变化（即我说过的百变心法和挪移心法）。
轮廓草图平面在扫描过程中不断的改变着位置，路径和引导线在扫描过程中始终保持在原有位置上不动。
轮廓草图平面的位置变化
在扫描过程中，轮廓草图平面的位置在不断的变化，以使用最多的《随路径变化》的《方向/扭转类型》为例，其变化的规则是：
1、扫描前路径与轮廓草图平面的交点在整个扫描过程中始终在路径上；
2、轮廓草图平面与路径切线方向的相对位置在扫描过程中没有变化（这句话可能比较抽象，只能在后面的例子中去体会）。
轮廓形状和位置的变化
在扫描过程中，轮廓在轮廓草图平面中的形状和位置可以不变，这是普通的扫描，此时也不需设置引导线。对于复杂的扫描，我们希望轮廓的形状或位置能够变化，这就必须引入引导线。引导线控制扫描的原理如下：
1、应保证在扫描过程中引导线与轮廓草图平面始终有交点；
2、轮廓草图平面上由一个点（草图上的点实体或其它实体中的特定点）与引导线有一个《穿透点》的约束关系，以保证在扫描过程中草图上的该点能始终在引导线上；
3、在扫描过程中，按引导线的形状和位置使上述的点在轮廓草图平面中的位置产生变化，通过该点与草图轮廓之间的直接或间接的约束关系（必要时应建立辅助的构造线），使草图轮廓的形状或位置得到改变。
我们可以想象这样一种情景。草图平面上的一部分实体（或实体上的点）因与草图平面基准轴和基准点的直接或间接的约束，忠实地跟随着草图运动；而另一部分实体（或实体上的点）因与穿透点直接或间接的约束，随着穿透点位置的变化而变化。这张变化着的草图就是心法的灵魂和奥秘。
如果一条引导线不够，我们可以使用两条、三条……

浪卷云

例一  变径变距弹簧
普通弹簧只要一个圆形轮廓的草图和一个螺旋扫描线，对于变径变距弹簧就必须引入引导线，这根引导线目前取作在上视基准面上的一个圆。为了达到控制的目的，在轮廓草图平面上增加了一些控制线。（见下图）

图片附件: 变径变距草图.gif (2006-4-30 22:36, 30.16 K)

 

浪卷云

在草图中被鼠标拖动的是将来的穿透点，可以看出当该点向下移动时（相当于草图平面在路径的驱动下向上移动，而穿透点停留在上视平面）圆形轮廓也跟着同时在水平和垂直方向移动。水平移动是由左边的一根样条曲线控制，其决定了扫描时的直径变化，样条曲线上移动着的一个点设置有与穿透点的水平约束和与轮廓圆心的竖直约束。垂直移动是由右边一根样条曲线控制，其决定了扫描时螺距的变化，沿着样条曲线移动的一条水平短线的右端与曲线重合左端与坐标原点竖直，并且该线段与穿透点重合，与轮廓中心到轮廓平面横坐标的距离等长，右面一条曲线的斜率与螺距的增量相对应。最后设置穿透约束，变形变距弹簧就完成了。我们还可以改变样条曲线的形状，弹簧的形状也就随着改变。
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图片附件: 变径变距——更变形状.gif (2006-4-30 22:39, 162.22 K)

浪卷云

附件为SW格式文件

注意：
1、我们看到轮廓没有严格按路径运动，可见路径有时候只是一个驱动器。
2、穿透点约束在编辑扫描特征前最后设置，该约束未设置前穿透该点不要布置在有任何特殊关系的位置，以免无意中引入不必要的约束。
3、轮廓草图上的所有实体，因分别与草图基准和穿透点建立关系，切不可过约束，在一般性况下也尽可能不要欠约束，以免在扫描过程中发生不可预知的变形。
4、轮廓草图中的实体应尽可能的少和简洁，能用简单线条的不用复杂线条，能用点的尽量不用线。

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浪卷云

例二  波形弹性垫圈
在此题中，为了保证垫圈的法向厚度一致（不是轴向厚度），所以用先形成一个波形曲面，再加厚成垫圈的方法。关键是怎样形成正弦模板和怎样由模板生成波形实体。在这里是用螺旋线在轮廓草图平面上的投影产生正弦曲线，用曲面扫描生成波形曲面。扫描的路径是一个圆，为了在圆形扫描过程（角度变化）中直接读取正弦曲线相应位置（直线变化）上的值，就要有一个角度——线性转换器，经过反复研究，我找到了一个方便的转换器就是螺旋线和蜗旋线。在此题中将引导线设为一个蜗旋线。
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图片附件: 波形弹性垫圈草图.gif (2006-4-30 22:44, 59.13 K)

浪卷云

在草图中被鼠标拖动的是将来的穿透点，当该点左右移动时轮廓线跟着上下摆动，事实上该轮廓同时在圆形扫描线的驱动下作绕Z轴的转动，扫描出一个波形的圆面。在草图中正弦曲线上由一个点，该点与将来的穿透点竖直，与轮廓线的左端点水平，轮廓线与原点重合。由于引导线是一个蜗旋线，在蜗旋线上移动的点其扫过的角度与其半径的增量成正比，而此半径在轮廓草图平面上对应的就是穿透点到Y轴的距离，由此就保证了穿透点在草图平面上的移动与草图平面扫过的角度成正比。
注意：
        蜗旋线是角度转换成位移量的方便的转移器

浪卷云

例三  环面蜗杆
我们可以假象此蜗杆由车刀车成，此车刀的切削刃在草图平面上，在车削过程中车刀绕一固定点转动，其转动速度与蜗杆转动速度相适应（按定比速率转动），草图平面通过蜗杆轴。
显然，路径是一个螺旋线，但是不能是一个变径或变距的螺旋线，因为从前面基本概念中知道，在扫描过程中轮廓平面与路径切线的相对位置不变，以变径或变距的螺旋线为路径必将破坏轮廓平面通过蜗杆轴线的条件。幸好我们前面已知道路径可以只是个驱动器，实际的轮廓运动形态可由引导线来控制。
为了保证轮廓在草图平面中绕一个中心转动，我们可以作一个垂直于蜗杆轴线的圆为引导线，该圆的中心在蜗杆轴上，当我们将轮廓的转动中心作为引导线的穿透点时，该轮廓的转动中心在蜗杆的轴向位置被固定。
还有一个关键问题是怎样将轮廓的转动与扫描过程建立一个联系，让我们来看一下轮廓草图

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图片附件: 环面蜗杆草图.gif (2006-4-30 22:49, 49.84 K)

图片附件: 环面蜗杆草图.JPG (2006-4-30 22:49, 14.58 K)

 

 

从图中我们看到在扫描过程中，轮廓及其转动中心受引导线约束不动，被鼠标拉动的一点随着螺旋扫描路径向前移动，在等长约束的作用下蜗旋线有一个线段也在移动，再利用平行约束条件带动扫描轮廓转动。因为蜗旋线处的线段长度与转角成正比，因此保证了扫描轮廓草图平面随螺旋线路径的转动与轮廓在草图平面内的转角呈正比关系。
注意：
1、蜗旋线是螺旋运动转换成转角的转移器；
2、引导线可以是闭合的，它相当于一条无限长的引导线。

wanghua770

谢谢楼主，受益匪浅！

johnsome

谢谢指点迷津