劉婧

摘要：UG建模廣泛應用于模具設計中，通過曲線網(wǎng)格可以創(chuàng)建復雜曲面，掌握其創(chuàng)建技巧可以大大提高設計效率。該文通過水壺曲面創(chuàng)建的實例介紹網(wǎng)格曲面的創(chuàng)建技巧。

關鍵詞：UG曲面建模；曲線網(wǎng)格

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）32-0243-02

隨著生活節(jié)奏的不斷加快，人們對產(chǎn)品的安全性和便捷性要求越來越高，隨之模具中尖角也要求越來越少。模具設計常用的三維軟件主要有UG、SOLIDWORKS、Pro/ENGINEER（PRO/E）、CATIA。而UG作為常用的三維設計軟件之一，其在曲面造型方面有很大優(yōu)勢：在設計建模過程中，三維模型可以清晰直觀地呈現(xiàn)在設計人員面前，發(fā)現(xiàn)問題可以隨時更改模型，重新設計，極大地提高了設計效率；操作簡單快捷；曲面創(chuàng)建方法多樣化。這些優(yōu)勢給設計人員帶來了極大的便利，因此UG軟件在工業(yè)生產(chǎn)中應用非常廣泛。

UG中創(chuàng)建曲面的方法有很多：拉伸、回轉、掃掠、網(wǎng)格曲面等。而“網(wǎng)格曲面”中的“通過曲線網(wǎng)格”工具是利用兩組近似正交的線串創(chuàng)建片體或實體。這種創(chuàng)建曲面的方法定義了兩個方向的控制曲線，可以在很小范圍內控制曲面形狀的變化，因此常用于復雜曲面的創(chuàng)建。這兩個方向的線串分別是“主線串”和“交叉線串”，其中同一方向的截面線串稱為主線串，另一方向的線串稱為交叉線串。這兩組線串可以運用草圖中的曲線功能或建模界面的空間曲線來繪制。然后通過UG軟件中的“通過曲線網(wǎng)格”功能利用U、V參數(shù)方程創(chuàng)建曲面。參數(shù)方程含有U、V兩個參數(shù)變量，相應地曲面也用U、V兩個方向來表達。通常曲面的引導現(xiàn)方向是U方向，曲面的截面方向是V方向。下面以水壺壺身曲面設計為例，詳細的講解如何運用“通過曲線網(wǎng)格”功能創(chuàng)建復雜曲面。靈活運用該方法可以極大地提高曲面造型的設計效率。

1 主曲線的創(chuàng)建

主曲線指截面方向的曲線。利用基本曲線功能，繪制主曲線。選擇菜單欄[插入]下拉菜單中的 [曲線]下的[圓弧/圓]，在彈出的對話框中[類型]選擇[從中心開始的圓弧/圓]，[中心點]選擇坐標原點，[通過點]選擇[半徑]控制，[大小]中輸入半徑[76]，[支持平面]選擇[ZC平面]，勾選[整圓]，單擊確定創(chuàng)建圓1，如圖1所示。采用同樣的構建方法構建圓心為（0，0，100）半徑為100的圓、圓心為（0，0，200）半徑為80的圓、圓心為（0，0，300）半徑為90的圓和圓心為（106，0，100）半徑為16的圓。利用基本曲線中的倒圓角命令，給半徑90的圓與半徑16的圓之間倒圓角，圓角半徑為R15，如圖2所示。利用編輯曲線功能中的修剪命令，將上圖中不需要的線段修剪掉。利用編輯曲線中的分割命令，將直徑32的圓弧等分成2段，完成主曲線的創(chuàng)建如圖3所示。也可以選用草圖中的曲線功能創(chuàng)建主曲線：先創(chuàng)建與XC-YC平面距離為0、100、200、300的輔助基準平面；然后在XC-YC-0面創(chuàng)建草圖（圓心為（0，0）半徑為76的圓），在XC-YC-100面創(chuàng)建草圖（圓心為（0，0）半徑為100的圓），在XC-YC-200面創(chuàng)建草圖（圓心為（0，0）半徑為80的圓），在XC-YC-0面創(chuàng)建草圖（圓心為（0，0）半徑為90的圓，圓心在X軸上半徑為16的與半徑為90的圓相外切的圓，給這兩個圓做R15的圓角），修剪多余線段。

2 交叉曲線的創(chuàng)建

交叉曲線指的是引導線方向的曲線。用藝術樣條命令繪制交叉曲線。藝術樣條命令可以用交互方式創(chuàng)建關聯(lián)的或者非關聯(lián)的樣條曲線。通常情況下，構造自由形狀的邊界曲線應盡可能簡單，選用曲線階數(shù)小于等于3；當需要曲率連續(xù)時考慮使用5階曲線，盡可能避免使用高階自由形狀特征。

選擇菜單欄[插入]下拉菜單中的 [曲線]下的[藝術樣條]，彈出對話框后階次選擇5，選中捕捉器中的中點和象限點，選擇半徑為16的圓弧的中點和半徑80、半徑100、半徑76的圓上的象限點繪制一條交叉曲線，如圖4所示。選擇半徑90、半徑80、半徑100、半徑76的圓上的象限點繪制另一條交叉曲線，如圖5所示。

3 曲面的創(chuàng)建

利用“網(wǎng)格曲面”中的“通過曲線網(wǎng)格”功能創(chuàng)建水壺曲面片體。

主曲線為環(huán)狀封閉曲線時，重復選擇第一條交叉曲線作為最后一條交叉曲線會形成封閉實體，因此需要把“建?！钡摹绑w類型”改為片體。選擇[首選項]將[建模首選項]對話框中的體類型設置成[圖紙頁]，防止由于閉合的主曲線生成實體模型，然后選用“通過曲線網(wǎng)格”功能創(chuàng)建曲面片體。

選取菜單欄[插入]下拉菜單中的[網(wǎng)格曲面]下的[通過曲線網(wǎng)絡]命令，彈出“通過曲線網(wǎng)絡”對話框。操作步驟如下：

選擇主曲線（如圖6所示）：選擇水平方向的曲線1；點擊 “添加新集”，單擊水平方向曲線2，通過“反向”按鈕選擇與曲線1一致走向方向；點擊 “添加新集”，單擊水平方向曲線3，通過“反向”按鈕選擇與曲線1一致走向方向；點擊 “添加新集”，單擊水平方向曲線4，通過“反向”按鈕選擇與曲線1一致走向方向完成主曲線選擇。注意選擇過程中還需要保證主曲線的原點方向一致。如需對曲線更改可以打開“添加新集”下方的列表選中需要曲線做更改。

選擇交叉曲線（如圖7所示）：點擊“交叉曲線”下的“選擇曲線”，依次選取如圖4中豎直方向的曲線1；點擊 “添加新集”，單擊豎直方向曲線2，通過“反向”按鈕選擇與曲線1一致走向方向；點擊 “添加新集”，單擊豎直方向曲線3，通過“反向”按鈕選擇與曲線1一致走向方向（曲線3和曲線1為同一曲線）。注意選擇過程中在選擇第一條交叉曲線時，必須要對應主曲線的第一條，且交叉曲線原點方向要一致。如需對曲線更改可以打開“添加新集”下方的列表選中需要曲線做更改。

其余參數(shù)默認。點擊確定按鈕生成如圖8所示曲面。在使用“通過曲線網(wǎng)絡”命令時，一定要注意主曲線、交叉曲線的方向，防止曲面扭曲。

4 結論

在UG軟件中利用“通過曲線網(wǎng)格”功能實現(xiàn)了復雜曲面的創(chuàng)建，具體講解了創(chuàng)建過程中的注意事項：

1） 包含兩個線串集：主線串和交叉線串。

2） 每個集中的線串必須互相大致平行，并且不相交；主線串大致垂直于交叉線串。

3） 每個線串集中的曲線必須通過添加新集逐一添加；

4） 每個線串集中的曲線走向需保持一致且要保證主線串中曲線原點方向一致；

5） 線串的添加順序需按某一方向逐一添加（順時針、逆時針或者從上到下、從下到上）。

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