基于UG 的复杂凹模型腔的造型设计

李 倩

（河南工业贸易职业学院，河南 郑州451191）

1 造型方法分析

凹模型腔的表面主要由曲面构成，结构复杂，造型比较困难。由于直接用实体造型根本不能完成，所以先利用UG 的曲面造型功能做出曲面，再利用UG 的曲面缝合功能生成由曲面组成的实体，利用该实体与实心立方体进行布尔运算，做差生成凹模型腔。

以常见的可乐瓶底凹模型腔为例，来分析它的造型方法。可乐瓶的侧表面可以用UG 的网格面来生成，因为是由五个完全相同的部分组成的，我们只要作出一个部分的截面线，然后利用UG 的移动对象命令就可以得到其他4 部分的截面线，最后使用网格面功能生成曲面。可乐瓶底的最下面的平面我们使用UG 的直纹面命令中的“点＋曲线”方式来做，最后以瓶底的上表面为基准平面，绘制一个120×120 的正方形，反向拉伸出一个高60 的立方体，然后利用布尔运算，做差得到我们要求的凹模型腔，如图1。

图1 可乐瓶底凹模型腔造型

2 截面线生成

根据可乐瓶曲面造型的二维图，可乐瓶曲面由五个相同的部分组成，我们只需绘制出一部分，剩下的利用移动对象命令完成即可。

2.1 U 向的第一条截面线生成

（1）做矩形并修剪

在XOZ 平面利用空间直线绘制矩形，矩形中心坐标为（21.25-10.5），长42.5，宽为37，然后偏置四条边如图2所示。

图2 绘制矩形图

（2）圆弧C4 生成

（3）做辅助圆弧

作直线L2 相切且过P4 点，半径为R6 的圆。选择圆弧按钮，选择“三点”方式，设置起点、终点及中点选项设置圆弧为整圆，做出圆弧C1、C2、如图3 所示。

图3 辅助圆及各圆弧生成

（4）作与圆C1 和C2 相切，半径为50 的圆弧C3

（5）修剪并组合第一条截面线

图4 组合第一条截面线

2.2 U 向的第二条截面线生成

（1）在编辑菜单里，选择显示与隐藏按钮，显示前面隐藏掉的圆弧C4，并拾取确认。

图5 第二条截面线

2.3 绘制V 向截面线

2.4 复制第二条截面线

图6 部分截面线

2.5 U 向的15 条截面线的生成

3 曲面生成

3.1 网格面生成

图7 生成全部截面线

图8 网格面生成

点击“插入”，选择“网格曲面”，选择子命令“通过曲线网格”，主曲线依次拾取两个圆，按鼠标右键确认；再依次拾取交叉曲线共15 条。按右键确认，稍等片刻曲面生成。结果如图8 所示。

3.2 直纹面生成

底部中心部分曲面用直纹面“点+曲线”方式来做，单击“插入”，选择“网格曲面”，选择子命令“直纹面”，选择“点+曲线”方式。截面线串1 选择圆心，截面线串2 选择圆，直纹面立即生成。

4 曲面实体混合造型

在UG 建模软件中利用“缝合”是使实体获得曲面表面的重要方法。先利用“缝合”命令，生成以曲面为表面的实体1，再以瓶底的上表面为基准面，构造一个立方体实体2，然后用两个实体通过布尔运算，做差，得到我们要求的凹模型腔。

（1）“插入”，选择“组合”，选择子命令“缝合”，类型设置为片体，目标设为网格曲面，工具设为生成的直纹面，确认生成，如图9。

（2）在选定的基准面XOY 面上绘制草图。单击曲线工具栏中的“矩形”按钮，选择“中心_长_宽”方式，输入长度120，宽度120，拾取坐标原点（0，0，0）为中心，得到一个120×120 的正方形，如图10 所示。

图9 绘制草图

图10 实体布尔运算

（4）单击特征生成工具栏中的“组合”，选择做差，目标体是立方体2，工具体为通过缝合生成的曲面体1，确认生成凹模型腔，如图1。

5 结束语

凹模型腔结构复杂，直接用实体建模基本完不成，借助于UG 的强大的曲面造型功能，完成凹模型腔的曲面造型，通过缝合功能，曲面实体化，进而可以与立方体或圆柱体进行布尔运算，得到所需的凹模型腔。