NX11.0創意塑型在女鞋外形設計中的應用

2018-03-01 06:28:11段軍羅朝陽范浩軍

西部皮革 2018年1期

關鍵詞：設計

段軍，羅朝陽*，范浩軍

（1.達州職業技術學院，四川達州635001；2.四川大學制革清潔技術國家工程實驗室，四川成都610065）

前言

女鞋的外形多為曲面構成，現代曲面三維造型中最為流行的技術是非均勻有理B樣條（NURBS）方法。由于NURBS曲面造型過程可視化，設計師可按設計要求，修改控制節點，從而達到造型設計的要求［1］。目前常用的三維建模軟件有UG、CATIA、Rhino、3Dm ax、MAYA等，這些三維設計軟件中，均帶有NURBS建模功能，利用非均勻有理B樣條曲面特性，通過調整控制點參數可創建自由曲面［2］。其優勢在于可構建精確、流暢的模型造型表面，精確度可以達到工業生產標準［3］，并且使復雜曲面形狀的創建和編輯更加快速且方便，常用于工業產品外觀的前期開發。

傳統的曲面建模方法是先建立產品的外形曲線，利用曲線構建產品主要的或者大面積的曲面，再對所建立的曲面進行編輯、連接、縫合，最后加上產品的細節特征，得到完整的三維模型，這無疑是一個繁瑣又漫長的過程。在行業快速發展的時代，企業之間的競爭日趨激烈，它要求更有效的縮短產品的設計周期，提升設計人員的創造力和工作效率。NX11.0的創意塑型功能模塊顛覆傳統的曲面建模方法，利用NURBS曲面的節點進行創意“捏橡皮泥式”的造型設計，相比傳統的造型方法，可以大大縮短設計周期，滿足企業對設計人員的要求。

1 UG NX 11.0創意塑型功能模塊的優勢

SIMENSE旗下UG NX自9.0以來，加入了創意塑型功能模塊，創意塑型是一種細分建模的思想，通過將基本體素進行“拆分面、拉伸、變換”等操作進行造型［4］。其多個自由度的控制手柄直觀地對控制體素外觀的框架（框架點、框架線、框架面）進行位置的操作，繼而控制體的形態［4］。它的優勢在于能夠替代傳統的造型方法，操作直觀，易于設計交流。在UG NX11.0中，創意塑型功能模塊更是將高級曲面創建、集成和速度提升到了一個新的水平，同時結合NX的其他建模工具進行產品設計，能夠大幅度提高效率，縮短設計周期。

創意塑型功能的使用就像捏橡皮泥一樣，先捏出一個大體形狀，也就是首先要創建一個基本體素，軟件中有六種基本體素可供選擇：球、圓柱、塊、圓、矩形、環面。根據目標產品的外形結構進行選擇，較復雜的結構可通過分部位進行多次調入基本體素來變得更加簡單［4］。然后利用功能模塊中提供的拆分、變換、拉伸、放樣、掃掠、橋接、填充等各種技術手段創建出我們最終所需要的產品形狀。

文章利用一款女式涼鞋的設計展示UG NX11.0創意塑型功能模塊的應用。

2 用UG NX11.0創意塑型功能進行女式涼鞋的設計

涼鞋按形體結構分為滿幫涼鞋、全空涼鞋、滿空結合涼鞋等，滿空結合涼鞋是在滿幫結構的基礎上，某些部位留有空口，整體風格比較莊重、內斂[5]。本文所設計的女式涼鞋采用了空頭空腰滿跟式，以23碼鞋作為尺寸設計的參考，楦底樣長為237毫米，幫面均使用羊皮正面革。該款女式涼鞋的主要設計要素為鞋底、鞋跟、鞋面、鞋幫及裝飾配件，下面使用UG NX11.0創意塑型模塊中的相關命令分別對以上要素進行建模，然后渲染，最終完成女式涼鞋的外觀設計。

圖1 涼鞋基本體素的創建

圖2 鞋底初始設計

2.1 鞋底建模

2.1.1 確定基本體素

鞋底建模主要以鞋底邊緣輪廓為主，根據捏橡皮泥的思路，首先捏出一個大致形狀，也就是要確定一個基本體素，通常基本體素的選擇是根據產品最終的形狀來決定，產品最終形狀與哪個基本體素接近就選哪個，曲面較多的一般選擇球體，鞋底形狀雖然比較接近于長方體，但鞋尖和鞋跟都是圓弧過渡，因此在這里選擇如圖1所示球體作為基本體素來塑造鞋底輪廓。

打開NX11.0軟件，點擊插入菜單，進入NX創意塑型功能模塊，選擇體素形狀工具，類型為球，球的大小既可以在圖形上通過拖拽大小箭頭的方式確定，也可以在命令對話框里進行設置。

2.1.2 拖拽出鞋底的大體形狀

鞋底為扁平形狀，要想使球體變得扁平，需要利用變換框架命令。變換框架命令是創意塑型中最常用命令之一，它是通過旋轉、平移或縮放選定的控制框架單元，使其達到我們想要的形狀。選擇變換框架命令，按下鼠標左鍵，按從左上到右下

的方向移動鼠標框選住球體，在Z方向和X方向分別拖動比例縮放球或直接輸入比例值，將圖1所示球體拖拽為圖2(a)所示形狀，當前形狀為中間厚兩頭薄，但整個鞋底是等厚的，因此選擇設置重量命令，設置重量是針對控制框架的選定面、邊或頂點設置重量，常用于調整弧面的曲率，當權值百分比設置為100時，弧面即可貼近平面。這里選中頂面和底面框架，設置權值百分比為100，最后得到如圖2（b）所示鞋底的大體形狀。

2.1.3 拆分面，拖拽出鞋底形狀

拆分面是進行創意塑型最為關鍵的一步，拆分面的目的就在于將一張整面均勻的或自定義的拆分成多個控制框架面，以便利用變換框架等命令對每一張控制框架面、每一條控制框架線或每一個控制節點進行單獨編輯。面拆分的合理性影響曲面的質量進而影響產品的整體外觀形狀。該例中可先在長度方向設置3條拆分線，由于鞋尖和鞋跟部分需要單獨調整，可分別在鞋尖和鞋跟部分再加1條拆分線，最后在寬度方向設置1條拆分線即可。選擇拆分面工具，框選所有面，選擇長邊為參考邊，設置數量為3，確定；用同樣的方法在鞋尖和鞋跟部分分別增加1條拆分線，在寬度方向設置1條拆分線，如圖3（a）所示。合理的拆分面后，利用變換框架命令按鞋底的形狀拖動頂點，拖拽出如圖3（b）所示鞋底的俯視形狀并最終拖拽出如圖3（c）所示的前低后高形狀。

2.2 鞋跟的建模

鞋底完成后，利用鞋底的控制框架面通過拉伸框架命令拖拽出鞋跟形狀，拉伸框架是拉伸選定的控制框架面或邊，或者拉伸多段線，方法是平移它們并新建面來填充之間的空間。選擇鞋跟位置的鞋底控制框架面，將其向下拖動，得到如圖4（a）所示形狀。再利用拆分面、變換框架等命令完成鞋跟的最終造型，如圖4（b）所示。

2.3 鞋面及鞋幫的建模

接下來進行鞋面的創建，首先繪制出框架線，利用放樣框架命令將框架線放樣成框架面，選擇變換框架命令，按照前面所講思路創建出涼鞋鞋面及鞋幫,如圖5所示。

2.4 涼鞋裝飾的設計

完成涼鞋主體的設計后，可根據客戶的需求設計出涼鞋裝飾，裝飾的設計既可使用創意塑型的方法創建，也可以使用直接建模的方法創建。裝飾設計有很多種方法，以裝配為例，所使用的裝飾配件包括花朵、蝴蝶結、金屬件、鉚釘、水鉆、鈕扣等［6］。本設計采用金屬材質制成玫瑰花的形狀，玫瑰花具有優雅、浪漫的特點，而金屬制成的裝飾配件富有光澤感，更加能夠襯托出玫瑰花的高貴。