5.基础参数化建模算法

第五部分：基础参数化建模算法

前面把BRep底层、gp/Geom/TopoDS讲完，现在看OCCT的建模API，就知道每个输入输出到底是什么。 OCCT生成实体的核心分为：基础图元、扫掠类（拉伸、旋转）、放样、布尔运算。

一、基础体元生成器（Primitive）

头文件：BRepPrimAPI_MakeBox / BRepPrimAPI_MakeCylinder等 生成简单方块、圆柱、球体、圆锥。

示例‑方块：

gp_Pnt p0(0,0,0);
BRepPrimAPI_MakeBox boxMaker(p0, 10,20,30);
TopoDS_Solid box = boxMaker.Solid();

内部过程：

1. 根据尺寸生成6份gp_Pln；
2. 包装成6个Handle(Geom_Plane)；
3. 构造Edge、Vertex，组装Wire→Face→Shell→Solid；
4. 返回TopoDS_Solid句柄。

注意：boxMaker.Shape()返回TopoDS_Shape；.Solid()直接强返回Solid。

二、扫掠算法（Sweep）：把2D轮廓生成3D实体

输入一般是 TopoDS_Wire（闭合线框），把轮廓沿着路径扫出实体。

1.拉伸 BRepPrimAPI_MakePrism

把闭合Wire沿着某个方向拉伸。

//wire：闭合轮廓线框
gp_Vec dir(0,0,50); //拉伸方向与长度
BRepPrimAPI_MakePrism prism(wire, dir);
TopoDS_Solid solid = prism.Solid();

输入：闭合TopoDS_Wire（2D轮廓） 输出：TopoDS_Solid实体。

内部逻辑： 把轮廓的每一条Edge做平移复制，生成新Edge，构建侧面Face，缝合上下底面，组装成闭合Shell，得到Solid。

注意：Wire必须闭合、无自相交，否则生成失败，prism.IsDone() == false。

2.旋转 BRepPrimAPI_MakeRevol

轮廓绕一根轴旋转，生成回转体。

gp_Ax1 axis(gp_Pnt(0,0,0), gp_Dir(0,1,0)); //旋转轴
BRepPrimAPI_MakeRevol revol(wire, axis);
TopoDS_Solid solid = revol.Solid();

适合轴类零件：圆盘、法兰、回转壳体。

三、放样/Loft（BRepOffsetAPI_ThruSections）

多个不同的闭合Wire截面，按顺序插值生成实体。 例如：下面是方形截面，上面是圆形截面，生成方转圆过渡体。

输入：一组有序闭合Wire截面。 输出：Solid或者Shell。

工程上：变径接头、异形过渡件大量使用Loft。

⚠️要求：每个截面Wire边数量最好匹配；否则会出现扭曲面片。

四、布尔运算（最重要、坑最多）

把多个实体做合并、求交、差集。 类：BRepAlgoAPI_Common（求交）、BRepAlgoAPI_Fuse（合并并集）、BRepAlgoAPI_Cut（差集，裁剪）

//boxA 被减，boxB用来切掉部分
BRepAlgoAPI_Cut cutOp(boxA, boxB);
if(cutOp.IsDone())
{
    TopoDS_Solid result = TopoDS::Solid(cutOp.Shape());
}

布尔类	作用
BRepAlgoAPI_Fuse	并集，两个实体合并成一个
BRepAlgoAPI_Cut	差集，A减去B
BRepAlgoAPI_Common	交集，保留两者重叠部分

布尔运算高频坑（结合前面BRep知识理解）

1. 输入不能直接传Compound 虽然参数是TopoDS_Shape，编译可以传Compound，但运算大概率失败。要把Compound拆出子Solid。
2. 实体必须有效、闭合、无自由边。 如果Shell不是闭合，布尔直接失败。可以用BRepCheck_Analyzer做模型有效性检查。
3. 容差Tolerance是布尔失败头号元凶。 顶点容差、边容差设置不合理，会判定两个本该重合的顶点不重合，导致缝合失败。
4. 布尔运算会生成全新的BRep底层数据。输出result是全新BRep_TXXX；和原来输入的boxA、boxB底层互不共享。

👉布尔运算输出得到的Shape，是新BRep底层，不是简单句柄复制。

五、倒角、倒圆角（修饰特征）

BRepFilletAPI_MakeFillet 圆角；BRepFilletAPI_MakeChamfer倒角。

输入：Solid + 指定要圆角的Edge；输出新Solid。

内部：对选中Edge相邻的两个Face做曲面重构，生成新Geom曲面，重新构建整套BRep。 圆角失败绝大多数来自：几何曲率冲突、容差不合适、相邻面夹角过大过小。

六、建模API通用模式（非常固定）

OCCT几乎所有建模生成器都是这个模式：

Maker类 构造(输入shape)
if(maker.IsDone())
{
    auto res = maker.Shape(); //返回TopoDS_Shape父类
    //再向下转换为Solid / Face / Wire
}

不要直接拿返回值不判断IsDone()；几何失败不会崩溃，只会返回空的Shape。

梳理输入输出对应关系（复习前面四层）

1. 你传给建模函数：TopoDS_Wire / TopoDS_Face / TopoDS_Solid，都是句柄；
2. Maker内部读取底层BRep_TXXX，读取里面的Handle(Geom_Curve/Surface)；
3. 做几何计算，生成全新Geom对象；
4. 构建一整套全新BRep_TXXX底层；
5. 返回新的TopoDS_Shape句柄指向新底层。

⚠️很多算法（布尔、圆角）会产生全新BRep底层，输入的原始模型不会被修改，输入输出是两套独立BRep数据。

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关键思考题（检验是否打通）

做一次BRepAlgoAPI_Cut，输入boxA、boxB，输出res。 res和boxA是否共享BRep底层？ 👉答案：不共享。布尔运算输出是全新BRep底层。boxA、boxB保持原样。

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