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螺旋扫描特征
5.6.1 螺旋扫描特征概述
螺旋扫描特征可以看作是普通扫描特征的特征。如图5-117所示，螺旋扫描也是将草绘剖面沿着特征的轨迹进行扫描，最后生成实体模型，只是其中的扫描轨迹为固定的螺旋线而已。

图5-117 螺旋扫描示例
在实际工程中，由于大量使用到螺钉、弹簧等零件，所以在三维实体建模中，螺旋扫描的应用也非常多。在Pro/ENGINEER中，螺旋扫描工具中专门针对螺旋线扫描轨迹设计了特征创建方法。与普通扫描相比，螺旋扫描的使用方便、步骤简便，可以较大地提高设计效率。
5.6.2 螺旋扫描的分类
螺旋扫描的分类方式多种多样，但在工程中，一般有以下两种分类方式：
（1）依据螺旋方向分类
螺旋可以分为两种，分别是右手螺旋和左手螺旋，同样，依据扫描螺旋线轨迹的旋向不同，螺旋扫描特征也可以分为右旋和左旋两种，如图5-118所示。
（2）依据螺距变化分类
依据螺旋中螺距的变化情况，也可以将螺旋扫描特征分为两种。若螺距值不变，则为恒定螺旋扫描特征；若螺距值变化，则为可变螺旋扫描特征。

图5-118 “左旋”和“右旋”

图5-119 “恒定”和“可变”螺距
5.6.3 螺旋扫描工具
在主菜单中，单击【插入】→【螺旋扫描】，系统会显示图5-120所示的菜单。无论是实体伸出项、薄板伸出项还是曲面、切口等，都可以用前面所述的分类方法加以分类。下面以螺旋实体伸出项特征为例，介绍螺旋扫描工具的使用方法。另外的螺旋扫描薄板伸出项、螺旋扫描切口等特征的创建工具与此类似，不再赘述，读者可以自行研究。
在主菜单中，单击【插入】→【螺旋扫描】→【伸出项】后，系统弹出图5-121所示的“螺旋扫描”对话框。由“螺旋扫描”对话框可以看出，一个完整的螺旋扫描特征，需要定义四种元素，分别为：属性、扫引轨迹、螺距、截面。下面一一介绍这些元素的定义方法。
 1．螺旋扫描属性设置
创建螺旋扫描特征过程中，当弹出“螺旋扫描”对话框时，系统也会同时弹出图5-122所示的“属性”菜单。“属性”菜单用于设置所创建的螺旋扫描特征的属性，在该菜单中，有几个选项：
              【常数】：使用该选项后，所创建的螺旋扫描特征的螺距值为常数。
              【可变的】：使用该选项后，所创建的螺旋扫描特征的螺距值可变，可以使用特定方法控制螺旋扫描特征螺距的变化规律。
              【穿过轴】：使用该选项后，扫描平面垂直于旋转轴；
              【轨迹法向】：使用该选项后，扫描平面垂直于扫描轨迹；
              【右手定则】：使用该选项后，螺旋扫描特征为右旋；
              【左手定则】：使用该选项后，螺旋扫描特征为左旋。
完成螺旋扫描特征属性设置后，单击【完成】，系统自动进入下一步，设置扫引轨迹。

图5-120 使用螺旋扫描特征

图5-121 “螺旋扫描”对话框

图5-122 “属性”菜单
 2．扫引轨迹设置
此处所讲的扫引轨迹和前面扫描特征中的扫描轨迹相似，但不相同。由于螺扫描特征的特殊性，其扫描轨迹都是螺旋线，因此专门设计了其扫描轨迹的定义方法，就是使用扫引轨迹和螺旋一起定义扫描轨迹。
完成螺旋扫描特征的属性定义后，系统自动开始进入扫引轨迹定义步骤。螺旋扫描特征中使用的扫引轨迹是用草绘方法创建的。在使用和前面扫描、混合等特征相同的草绘平面设置步骤后，就可以进入草绘环境，创建扫引轨迹。
如图5-123所示，扫引轨迹可以包括两部分：旋转轴和扫引曲线。旋转轴也就是整个螺旋扫描特征的旋转轴，扫描截面绕旋转轴旋转，生成螺旋扫描规律；扫引曲线用于定义螺旋扫描特征的外轮廓，这包括了扫描截面的起始位置和终止位置，以及扫描截面与旋转轴距离的变化情况。扫引曲线是一条有向曲线，起点处有一个箭头沿其切线方向指向终点。
对于扫引曲线，有着几点要求：
              所有的扫引曲线，只能位于旋转轴的同一侧；
              扫引曲线不能封闭；
              扫引曲线上任何一点的切线方向都不能垂直于旋转轴。
几种错误的扫引轨迹如图5-124所示，设计者在设计过程中，应该避免这几种轨迹。

图5-123 扫引轨迹示意

           图5-124 错误扫引轨迹示意
 3．螺距设置
螺距，就是在旋转轴方向上，螺旋的相邻两节间的距离。前面已经提到，根据螺距的变化规律不同，可以将螺旋扫描特征分为两类，下面分别介绍这两类螺旋的设置情况。
（1）固定螺距
固定螺距的设置非常简单。完成扫引轨迹设置后，系统自动在消息区自动弹出如图5-125所示的文本框，输入螺距值后，单击按钮即可。

图5-125 定义固定螺距
（2）可变螺距
可变螺距的设置比较复杂。当使用可变螺距时，完成了扫引轨迹定义后，系统弹出如图5-126和图5-127所示的对话框，用于设置起始点和终止点的螺距值。

图5-126 输入起始点螺距

图5-127 输入终止点螺距
完成起始点和终止点的螺距定义后，系统自动弹出图5-128所示的窗口和图5-129所示的“控制曲线”菜单，窗口的黑色曲线表示从起始点到终止的螺距值变化关系，而“控制曲线”菜单用于控制螺距变化曲线。

图5-128 螺距变化曲线

图5-129 “控制曲线”菜单
在“控制曲线”菜单中，单击【定义】选项，系统弹出“定义控制曲线”对话框，其中包括以下几项：
              【添加点】：向螺距变化曲线中添加控制点；
              【删除】：删除螺距变化曲线中的控制点；
              【改变值】：改变控制点处的螺距值。
              【完成/返回】：完成螺距变化曲线的定义。
在“定义控制曲线”对话框中，单击【添加点】选项后，在主窗口中选择一个控制点，系统弹出对话框中输入螺距值，如图5-130所示，则在图5-128中的曲线上会动态增加控制点。而如果单击【删除】选项后，在主窗口中选择一个控制点，则该控制点会从螺距控制曲线被删除。
完成螺距定义后，在“控制曲线”菜单中单击【完成】，结束螺距定义。

图5-130 定义控制点处螺距值
所有的螺距控制点都位于主窗口中显示的扫引轨迹上，图5-128所示的窗口中只能显示整个扫引曲线上，螺距的变化关系，并没有编辑功能。所有的螺距控制点必须在扫引轨迹上预先定义；起始点和终止点也是螺距控制点，但它们不能被删除。
 4．扫描截面设置
完成螺距设置后，系统自动入扫描截面设置步骤。螺旋扫描特征的扫描截面是草绘所得，其草绘平面也是用于创建扫引轨迹的草绘平面。
进入草绘环境草绘扫描截面后，为方便用户，系统自动在扫引曲线的起始点处增加两条临时基准直线，分别平行或者垂直于旋转轴，如图5-131所示。

图5-131 扫描截面中的临时基准
一般情况下，所创建的扫描截面应该遵循以下规则：
              扫描截面在旋转轴方向上的最大高度应小于最小螺距值；扫描截面应位于旋转轴的一侧。
5.6.4 创建螺旋扫描
由图5-120所示的“螺旋扫描”对话框中可知，螺旋扫描的创建过程，就是逐次定义螺旋扫描的各项元素：属性、扫引轨迹、螺距及扫描截面的过程。因此，创建螺旋扫描特征可以分为以下几步：
              定义螺旋扫描属性。
              定义螺旋扫描的扫引轨迹。
              定义螺旋扫描的螺距。
              定义螺旋扫描的扫描截面。
各个元素的定义方法在前面已经详细地介绍过了，在此不再赘述。只要顺序完成各项元素的定义，就可以创建出完整的螺旋扫描特征。
5.6.5 螺旋扫描特征示例
图5-132所示的特征是使用螺旋扫描特征所创建，下面详细介绍其创建过程。

图5-132 螺旋扫描特征示例

图5-133 扫引轨迹
步骤1，创建新文件
    单击“文件”工具栏中的按钮，或者单击【文件】→【新建】，系统弹出“新建”对话框，在“名称”文本框中输入所需要的文件名“helix_scan_example_1”，取消“使用缺省模板”选择框后，单击【确定】，系统自动弹出“新文件选项”对话框，在“模板”列表中选择“mmns_part_solid”选项后，单击【确定】，系统自动进入零件环境。
步骤2，定义螺旋扫描属性
    在主菜单中单击【插入】→【螺旋扫描】→【伸出项】后，在弹出的“属性”菜单中选中【可变的】、【穿过轴】、【右手定则】后，单击【完成】。系统弹出“螺旋扫描”对话框。“属性”菜单中的定义表明，所创建的螺旋扫描特征的螺距可变，其扫描截面垂直于旋转轴且为右手螺旋。
步骤3，定义螺旋扫描的扫引轨迹
    使用TOP平面为草绘平面，在草绘平面中创建如图5-133所示的扫引轨迹。在扫引曲线上使用按钮添加4个点，作为螺距控制点，供后面使用。
步骤4，定义螺距
    （1）在“定义控制曲线”菜单中单击【增加点】选项后，依次选中扫引曲线上所绘制的四个点。这四个点中，外侧的两个点处螺旋设置为5，内侧的螺旋设置为10，如图5-134所示，相应的螺距控制曲线如图5-135所示。
    （2）螺距设置完成后，单击“控制曲线”菜单中的【完成】选项。

图5-134 螺距设置说明

图5-135 螺距控制曲线
步骤5，定义扫描截面
    绘制图5-136所示的扫描截面，一个圆心位于扫引曲线起始点处，直径为5的圆。
步骤6，生成螺旋扫描特征
    所有元素定义完成后，在“螺旋扫描”对话框中单击【确定】，生成螺旋扫描实体伸出项，如图5-137所示。

图5-136 扫描截面

图5-137 螺旋扫描实体伸出项

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