在UG中绘制变螺距螺旋线的方法

在日常生活中，我们随处可见具有螺旋特征的产品，UG作为主流的CADCAM软件可以轻松实现对这些产品从设计到制造的全过程。对于三角螺纹、梯形螺纹这两种规则的螺旋特征，可以通过UG中的“螺纹”命令直接绘出。而对于其它螺旋特征，我们必须先作出螺旋线，再通过后续操作来完成。不过UG“螺旋线”命令只能绘制螺旋线（圆柱螺旋线）、半径规律变化的螺旋线（如阿基米德螺旋线等）。那么如何在UG中绘制变螺距螺旋线呢？本文以下图为例，说明在UG（NX6.0版本）中绘制变螺距螺旋线的方法。

二、在UG中绘制变螺距螺旋线的方法

1、用“表达式”

先建立此变螺距螺旋线的参数方程，再通过“规律曲线”调用该方程，从而绘出变螺距螺旋线。

参数方程的建立可以直接在“表达式”对话框中输入；亦可先用“记事本”输入参数方程，并保存为“.exp”文件，再通过“表达式”直接调用。

以下内容为该变螺距螺旋线的参数方程，“//”后为注释。“t”为系统默认的变量（0≤t≤1）。因为变螺距螺旋线在XY平面的投影是圆，所以其X、Y的变化规律为圆的参数方程。而Z值变化规律则用拉格朗日插值算法确定。

Start_pitch=10                                 //起始圈螺距

End_pitch=50                                //终止圈螺距

Turns=5                                        //螺旋线圈数

rad=50                                         //螺旋线半径

mean_pitch=(Start_pitch+End_pitch)/2        //平均螺距

height=Turns*mean_pitch                        //螺旋线高度

t=0                                            //系统变量

xt=rad*cos(360*Turns*t)                        //X规律

yt=rad*sin(360*Turns*t)                        //Y规律

x=t*height

x1=0

x2=mean_pitch

x3=height-mean_pitch

x4=height

z1=0

z2=Start_pitch

z3=height-End_pitch

z4=height

zt1=(((x-x2)*(x-x3)*(x-x4)/((x1-x2)*(x1-x3)*(x1-x4))))*z1

zt2=(((x-x1)*(x-x3)*(x-x4)/((x2-x1)*(x2-x3)*(x2-x4))))*z2

zt3=(((x-x1)*(x-x2)*(x-x4)/((x3-x1)*(x3-x2)*(x3-x4))))*z3

zt4=(((x-x1)*(x-x2)*(x-x3)/((x4-x1)*(x4-x2)*(x4-x3))))*z4

zt=zt1+zt2+zt3+zt4                             //Z规律

2、用“缠绕/展开曲线”

把螺旋线展开至一平面，得到的是一段直线。根据螺旋线的这一特性，我们可以通过“缠绕”逆向求得此变螺距螺旋线。

首先做一个φ100×150的圆柱体（定位点在原点，轴向为Z轴，作为被缠绕体，控制了变螺距螺旋线的直径、高度），然后创建一个与圆柱体相切且与X轴垂直的基准平面，用“草图”在此基准面上绘制变螺距螺旋线的展开曲线（水平尺寸为每圈螺旋线的圆周长，垂直尺寸为每圈螺旋线的高度）。如图2所示。

最后用“缠绕/展开曲线”得到变螺距螺旋线。

3、用“扫掠”

以原点为起点作两条直线，一条平行于Z轴（长度150mm，作为引导线），一条平行于X轴（长度50mm，作为截面线）。

在“扫掠”对话框中的“截面选项”中设置，方位为“角度规律”，规律类型为“沿脊线的线性”。在引导线上依次选择6个特殊位置（在扫掠过程中，截面线从起始到每圈螺旋线结束，螺旋线的高度），并定义截面线从起始位置扫掠至此的角度。其相关设置如图3所示。

扫掠的结果是一个片体（图4），其外边缘就是我们所需要的变螺距螺旋线，通过“抽取”可以得到它。

4、用“规律延伸”

以原点为起点作一条平行于Z轴的直线（长度150mm）。

使用“规律延伸”命令，设置类型为“矢量”，选择直线作为“基本轮廓”，指定参考矢量为“+X”，在直线上依次选择6个特殊位置（从起始到每圈螺旋线结束，螺旋线的高度），并定义参考方向上的长度、角度规律。其相关设置如图5所示。

规律延伸的结果和方法三中扫掠的结果一样，都得到如图4所示的一个片体，其外边缘是我们所需要的变螺距螺旋线，通过“抽取”外边缘可以得到它。