1 前言

　　STL文件格式是由美國3D SYSTEM公司于1987年發(fā)布的一種數(shù)據(jù)格式。STL文件不同于其他一些基于特征的實體模型，它是一種將CAD實體數(shù)據(jù)模型進(jìn)行三角化處理后的數(shù)據(jù)文件，是用許多空間三角形小平面逼近原CAD實體模型。UG NX可以將實體文件輸出STL文件格式，也可以輸入STL文件格式，但并不能將導(dǎo)入文件處理成實體，而是像導(dǎo)入JT文件一樣，將其處理成小平面體(Faceted Body)。在UG NX的Modeling模塊中可以對小平面體進(jìn)行簡單編輯，而在Manufacturing模塊中，很多地方亦支持對STL文件的選擇。

　　2 小平面體的編輯

　　圖1 小平面體編輯菜單

　　常見的針對STL文件格式的處理軟件，如比利時Materialize公司的Magics RP，除了造型功能以外，還可以對模型的三角面進(jìn)行細(xì)化，使數(shù)模表面更加光順。如果模型的三角面片過于細(xì)密，會導(dǎo)致文件體積龐大，所以還應(yīng)該有三角面片的簡化功能。在UG NX的Modeling模塊中的Edit下有一個Facet Body菜單，展開該菜單可以看到它可以對小平面體進(jìn)行裁剪(Snip)、簡化(Decimate)、光順(Smooth)和對齊(Alignment)，如圖1所示，裁剪操作相對簡單，下面主要介紹后3種操作功能。

　　圖2 三角面簡化前的模型

　　圖3 三角面簡化后的模型

　　2.1 小平面體簡化(Decimate Facet Body)

　　由圖2和圖3可以看出，經(jīng)過簡化處理，模型的三角面數(shù)量大為降低，同時數(shù)模的精度也有所損失。在UG NX里，可以通過設(shè)定簡化方法和極限角(Angle Threshold)來控制簡化的結(jié)果。此外還可以通過設(shè)定邊界來對某一區(qū)域進(jìn)行簡化，其對話框如圖4所示。

　　     圖4 Decimate Facet Body對話框  

　　2.2 小平面體光順(Smooth Facet Body)　　

　　從某種程度來說，光順的作用與簡化相反，它通過增加三角面片的數(shù)量來使曲面更加光順。在UG NX里，我們可以通過設(shè)定光順因子(Smoothing Factor)和修正比(Modification Percentage)來控制光順的結(jié)果。此外同樣可以通過設(shè)定邊界來對某一區(qū)域進(jìn)行操作，其對話框如圖5所示。

　　圖5 Smooth Facet Body對話框

　　2.3 小平面體對齊(Alignment Facet Body)

　　圖6 Best Fit Alignment對話框

　　對齊操作又分為最佳逼近對齊(Best Fit Alignment，其對話框如圖6所示)和點集與點集對齊(Point Set To Point Set Alignment)。最佳逼近對齊可以設(shè)置分辨率(Resolution)的高低。

　　圖7 對齊前的三個車門鈑金面

　　圖8對齊后的三個車門鈑金面

　　如圖7和圖8所示采用的是最佳逼近對齊，當(dāng)想要對齊的面形狀差異明顯的時候，可以采用點集與點集對齊。

　　2.4 評價

　　可以看出，UG NX對STL文件的處理功能并不是很強(qiáng)大，在進(jìn)行特征造型的時候，絕大多數(shù)操作并不支持Facet Body。

　　3 對STL文件進(jìn)行數(shù)控編程時存在的問題

　　STL文件與其它文件格式相比有一些很重要的特點。首先，它便于修復(fù)，UG NX修復(fù)一個復(fù)雜的，殘缺不全的(通常是指外來輸入的非參數(shù)化的)模型，往往需要數(shù)個小時，甚至數(shù)天的時間。用專用的修復(fù)STL文件的工具，則僅需要數(shù)十分鐘甚至更短。STL文件比較適合用來描述擁有很復(fù)雜的曲面的模型，比如人的頭骨、手板等。在UG NX中，此類文件往往非常龐大。因此，我們希望可以找到一種新的工藝流程，直接基于STL文件進(jìn)行數(shù)控編程。

　　3.1 創(chuàng)建幾何體

　　在對零件進(jìn)行數(shù)控編程之前，一般需要先創(chuàng)建幾何體，設(shè)定工件、加工邊界、加工區(qū)域和加工坐標(biāo)系。在創(chuàng)建幾何體的對話框中，我們在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)不僅僅可以選擇特征以及點、線、面、體等常見體素，還可以選擇Facets(見圖9)。這使得基于STL文件的數(shù)控編程在UG NX中有了初步的可能。但目前還不能選擇加工的區(qū)域也無法設(shè)定加工邊界，這會給數(shù)控編程帶來一定的麻煩。

　　圖9 可選擇項中包括Facets(小平面體)

　　3.2 創(chuàng)建操作

　　UG NX將銑(三軸)操作大致分為平面銑和型腔銑。平面銑不僅要求設(shè)定加工工件，還必須設(shè)定加工面，也就是Face Geometry和Cut Area。在Materialize公司開發(fā)的針對STL文件進(jìn)行數(shù)控編程的軟件Magics Mill中，加工區(qū)域的設(shè)定是通過對該區(qū)域的三角面進(jìn)行染色來實現(xiàn)的。而在UG NX中，F(xiàn)aceted Body是一個完整的Shell，無法提取其邊界，也不能選中模型中的某一個面。故而，對STL文件進(jìn)行平面銑操作存在很大困難。

　　型腔銑種類繁多，選擇Cavity_Mill，可以不需要指定加工面，直接根據(jù)工件得到加工路徑(見圖10)，這里使用STL文件進(jìn)行編程是可能的。對于簡單形狀的零件，可以采用這種方法加工，但這樣也失去了采用STL文件格式的意義。

　　圖10 基于STL文件的NC編程

　　由上可見，無法選擇Faceted Body的表面和邊界是阻礙STL文件在UG CAM中應(yīng)用的主要原因。

　　4 結(jié)論

　　由于STL文件格式簡單而且不需要復(fù)雜的CAD系統(tǒng)支持，當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤時，特別容易修復(fù)，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為CAD系統(tǒng)與快速成型系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換格式的標(biāo)準(zhǔn)。其優(yōu)越性也使其越來越受到數(shù)控加工行業(yè)的重視，因此越來越多的CAM軟件開始支持STL格式，而且還出現(xiàn)了面向STL格式的CAM軟件。隨著對STL格式的研究不斷深入，必定會出現(xiàn)高精度，低數(shù)據(jù)量的STL文件，使得基于STL的數(shù)控加工方法得到進(jìn)一步的普及與應(yīng)用。UG NX作為全球技術(shù)領(lǐng)先的著名商用CADCAMCAE軟件，應(yīng)該采取相應(yīng)的舉措，以在模型修改和數(shù)控加工方面更好地支持STL文件格式。