基于UG 的復雜凹模型腔的造型設計

李 倩

（河南工業貿易職業學院，河南 鄭州451191）

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。

圖1 可樂瓶底凹模型腔造型

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。

2.1 U 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。

圖2 繪制矩形圖

（2）圓弧C4 生成

（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。

圖3 輔助圓及各圓弧生成

（4）作與圓C1 和C2 相切，半徑為50 的圓弧C3

（5）修剪并組合第一條截面線

圖4 組合第一條截面線

2.2 U 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。

圖5 第二條截面線

2.3 繪制V 向截面線

2.4 復制第二條截面線

圖6 部分截面線

2.5 U 向的15 條截面線的生成

3 曲面生成

3.1 網格面生成

圖7 生成全部截面線

圖8 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。

圖9 繪制草圖

圖10 實體布爾運算

（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。