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      UG下復雜凹模型腔的造型設計探究

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      UG下復雜凹模型腔的造型設計探究

      摘要:文章根據復雜凹模型腔的結構特點,提出了凹模型腔的建模思路,并用可樂瓶凹模型腔的建模過程進行了驗證。為凹模型腔的造型提供了一種切實可行的建模思路。

      關鍵詞:凹模型腔;造型;建模思路

      1造型方法分析

      凹模型腔的表面主要由曲面構成,結構復雜,造型比較困難。由于直接用實體造型根本不能完成,所以先利用ug的曲面造型功能做出曲面,再利用UG的曲面縫合功能生成由曲面組成的實體,利用該實體與實心立方體進行布爾運算,做差生成凹模型腔。以常見的可樂瓶底凹模型腔為例,來分析它的造型方法。可樂瓶的側表面可以用UG的網格面來生成,因為是由五個完全相同的部分組成的,我們只要作出一個部分的截面線,然后利用UG的移動對象命令就可以得到其他4部分的截面線,最后使用網格面功能生成曲面。可樂瓶底的最下面的平面我們使用UG的直紋面命令中的“點+曲線”方式來做,最后以瓶底的上表面為基準平面,繪制一個120×120的正方形,反向拉伸出一個高60的立方體,然后利用布爾運算,做差得到我們要求的凹模型腔,如圖1。

      2截面線生成

      根據可樂瓶曲面造型的二維圖,可樂瓶曲面由五個相同的部分組成,我們只需繪制出一部分,剩下的利用移動對象命令完成即可。

      2.1U向的第一條截面線生成。(1)做矩形并修剪在XOZ平面利用空間直線繪制矩形,矩形中心坐標為(21.25-10.5),長42.5,寬為37,然后偏置四條邊如圖2所示。(2)圓弧C4生成選擇圓弧按鈕,選擇“三點”方式,起點拾取P1點和終點P2點,中點選項選擇“切點”命令,拾取直線L1,生成C4圓弧,如圖3所示。(3)做輔助圓弧作直線L2相切且過P4點,半徑為R6的圓。選擇圓弧按鈕,選擇“三點”方式,設置起點、終點及中點選項設置圓弧為整圓,做出圓弧C1、C2、如圖3所示。(4)作與圓C1和C2相切,半徑為50的圓弧C3選擇圓弧按鈕,選擇“三點”方式,起點選項為“切點”方式,拾取C1點和終點選項為“切點”方式,拾取圓弧C2圓弧,中點選項為半徑方式,半徑輸入50,如圖3所示。(5)修剪并組合第一條截面線單擊基本曲線“裁剪”按鈕,選擇要修剪的線段和修剪邊界,然后單擊確定即可。在編輯菜單中,選擇移動對象命令,移動對象為所有線段,移動方式為角度,角度設為41.10°,確認。選擇派生曲線,點擊“連接”按鈕,拾取截面線,選擇方向,將其組合為一條樣條曲線。結果如圖4所示。

      2.2U向的第二條截面線生成。(1)在編輯菜單里,選擇顯示與隱藏按鈕,顯示前面隱藏掉的圓弧C4,并拾取確認。(2)單擊“曲線過渡”按鈕,選擇“圓弧過渡”方式,半徑為10,對P2、P3兩處進行過渡。(3)單擊插入,選擇派生曲線,點擊“連接”按鈕,拾取第二條截面線,選擇方向,將其組合為一樣條曲線。結果如圖5所示。

      2.3繪制V向截面線。單擊插入,選擇三點圓弧按鈕,選擇“從中心開始畫圓弧”方式,中點選項為“自動判斷”,圓心為Z軸方向的直線兩端點,拾取截面線的兩端點為半徑,繪制如圖6所示的兩個圓。

      2.4復制第二條截面線。在編輯菜單中,選擇移動對象命令,移動對象為第二條截面線,移動方式為角度,角度設為11.2°,指定矢量為Z軸,拾取坐標原點為旋轉中心點,非關聯副本數1個,單擊右鍵,拾取第二條截面線,單擊右鍵確認。結果如圖6。2.5U向的15條截面線的生成在編輯菜單中,選擇移動對象按鈕,移動對象為生成的三條截面線,移動方式為角度,角度設為72°,指定矢量為Z軸,非關聯副本數5個,單擊右鍵確認,如圖7結果。

      3曲面生成

      3.1網格面生成。點擊“插入”,選擇“網格曲面”,選擇子命令“通過曲線網格”,主曲線依次拾取兩個圓,按鼠標右鍵確認;再依次拾取交叉曲線共15條。按右鍵確認,稍等片刻曲面生成。結果如圖8所示。

      3.2直紋面生成。底部中心部分曲面用直紋面“點+曲線”方式來做,單擊“插入”,選擇“網格曲面”,選擇子命令“直紋面”,選擇“點+曲線”方式。截面線串1選擇圓心,截面線串2選擇圓,直紋面立即生成。

      4曲面實體混合造型

      在UG建模軟件中利用“縫合”是使實體獲得曲面表面的重要方法。先利用“縫合”命令,生成以曲面為表面的實體1,再以瓶底的上表面為基準面,構造一個立方體實體2,然后用兩個實體通過布爾運算,做差,得到我們要求的凹模型腔。(1)“插入”,選擇“組合”,選擇子命令“縫合”,類型設置為片體,目標設為網格曲面,工具設為生成的直紋面,確認生成,如圖9。(2)在選定的基準面XOY面上繪制草圖。單擊曲線工具欄中的“矩形”按鈕,選擇“中心_長_寬”方式,輸入長度120,寬度120,拾取坐標原點(0,0,0)為中心,得到一個120×120的正方形,如圖10所示。(3)單擊特征生成工具欄中的“拉伸”按鈕,在彈出的“拉伸”對話框中,輸入深度為50,選中“反向拉伸”復選框,單擊“確定”得到立方實體。(4)單擊特征生成工具欄中的“組合”,選擇做差,目標體是立方體2,工具體為通過縫合生成的曲面體1,確認生成凹模型腔,如圖1。5結束語凹模型腔結構復雜,直接用實體建模基本完不成,借助于UG的強大的曲面造型功能,完成凹模型腔的曲面造型,通過縫合功能,曲面實體化,進而可以與立方體或圓柱體進行布爾運算,得到所需的凹模型腔。

      參考文獻:

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      [4]展迪優.UGNX8.0典型實例解析(3版)[M].北京:機械工業出版社,2012.

      作者:李倩 單位:河南工業貿易職業學院

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