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1、2 对产品进行剖析，确定产品结构的主要特征和合理的建模顺序 有些家电产品看起来相当复杂，造型时感到无从下手，但只要能合理地对产品进行分解， 确定产品结构的主要特征，分清哪些是基本特征（如配合面，保证产品外形轮廓的特征）， 哪些是构造特征（如面与面之间的过渡、凸台、凹腔、倒圆、倒角等）。首先从基本特征入 手，保证重点，产生一合理的造型“基体”或称之为“毛坯”。在这“毛坯”上完成细节部 分，如过渡面、局部凸台、凹腔、孔、筋条等。这样主次分明，先做什么，后做什么，问题 就迎刃而解了。 在造型时根据产品的主要结构建立特征曲线，通过拉伸、旋转等建立一 个合理的“毛坯”，再采用布尔“并、交、差”运算，在实
2、体之间合并、挖除、相交成型， 同时还可以使用面片体作为“刀具”将“毛坯”实体剪切去除，以获得实体的外观形状。这 也是在家电产品造型时最常用的造型方法。其关键在于如何建立高质量的面片体“刀具”， 这将在曲面造型技巧一节中提及。在这里需提出的是：用以修剪、分割实体的曲面片“刀具” 各边缘都应超出“毛坯”剪切截面边缘。此时可将原片体沿切面方向延伸，延伸片与原片体 缝合后形成的较大片体即可作为“刀具”也可以重新作一较大的片体“刀具”。 图 1所 示为某款手机充电器面盖。通过分析产品结构，按外轮廓做出图2所示毛坯，然后做面S1 去剪毛坯，在此基础上长凸台B1,挖凹腔P1、P2,长两定位钉B2，最后做倒圆
3、特征S2。图1 充电器面盖 图 2 毛坯图3 曲面造型技巧 家电产品的外观形状多由自由型曲线曲面组成，其共同点是必须保证曲面光顺。曲面光顺 从直观上可以理解为保证曲面光滑而且圆顺，不会引起视觉上的凸凹感，从理论上是指具有 二阶几何连续，不存在奇点与多余拐点，曲率变化较小以及应变能较小等特点。要保证构造 出来的曲面既光顺又能满足一定的精度要求，就必须掌握一定的曲面造型技巧。3.1 化整为零，各个击破 用一张曲面去描述一个复杂的家电产品外形是不切实际和不可行的，这样构造的曲面往往会不光顺，产生大的变形 q 这时可根据应用软件曲面造型方法，结合产品的外形情况，将 其划分为多个区域来构造几张曲面，然后
4、将其缝合，或用过渡面与其连结。 当今的三维 CAD 系统中的曲面几乎都是定义在四边形域上。因此，在划分区域时，应尽量将各个子域 定义在四边形域内，即每个子面片都具有四条边。而在某一边退化为点时构成三角形域，这 样构造的曲面也不会在该点处产生大的变形。3.2 建立光顺的曲面片控制线 曲面的品质与生成它的曲线即控制线有密切关系。因此，要保证光顺的曲面，必须有光顺的控制线。曲线的品质主要考虑以下几点：满足精度要求；曲率主方向尽可能一致； 曲线曲率要大于将做圆角过渡的半径值。在建立曲线时，利用投影、插补、光顺等手段生成 样条曲线，然后通过其“曲率梳”的显示来调整曲线段函数次数、迭代次数、曲线段数量、
5、起点及终点结束条件、样条刚度参数值等来交互式地实现曲线的修改达到其光滑的效果。有 时通过线束或其它方式生成的曲面发生较大的波动，往往是因为构造样条曲线的U、V参数 分布不均或段数参差不齐引起的。这时可通过将这些空间曲线进行参数一致性调整，或生成 足够（视形状与精度而定）数目的曲线上的点，再通过这些点重新拟合曲线。 在曲面片 之间实现光滑连接时，首先要保证各连接面片间具有公共边，更重要一点是要保证各曲面片 的控制线连接要光顺，这是保证面片连接光顺的必要条件。此时，可通过修改控制线的起点、 终点约束条件，使其曲率或切矢在接点保证一致。3.3将轮廓线删繁就简再构造曲面我们看到的曲面轮廓往往是已经修剪
6、过的，如果直接利用这些轮廓线来构造曲面，常常难 以保证曲面的光顺性，所以造型时在满足零件的几何特点前提下，可利用延伸、投影等方法 将 3D 轮廓线还原为 2D 轮廓线，并去掉细节部分，然后构造出“原始”曲面，再利用面的修剪方法获得曲面外轮廓。3.4 从模具的角度考虑 产品三维造型的最终目的是制造。家电产品零件大都由模具生产出来。因此，在三维造型时， 要从模具的角度去考虑，在确定产品出模方向后，应检查曲面能否出模，是否有倒扣现象（即 拨模角为负角），如发现有倒扣现象，应对曲面的控制线进行修改，重构曲面。这一点往往 被忽略，却是非常重要的。3.5 曲面光顺评估 在构造曲面时，要随时检查所建曲面的状
7、况，注意检查曲面是否光顺，是否扭曲，曲率变化 情况等，以便及时修改。检查曲面光顺的方法可利用对构成的曲面进行渲染处理，即通过透 视、透明度和多重光源等处理手段产生高清晰度的逼真性和观察性良好的彩色图像，再根据 处理后的图像光亮度的分布规律来判断出曲面的光顺度。图像明暗度变化比较均匀，则曲面 光顺性好，如果图像在某区域的明暗度与其它区域相比变化较大，则曲面光顺性差。另外 可显示曲面上的等高斯曲率线，进而显示高斯曲率的彩色光栅图像，从等高斯曲率线的形状 与分布、彩色光栅图像的明暗区域及变化，直观地了解曲面的光顺性情况2。4 结束语家电产品的 CAD 三维造型是整个产品设计过程中的重要环节。充分利用现代先进的CAD 技术，不但可以辅助设计者完成其设计构思，减轻劳动强度，提高效率和精度，改善 视觉效果，而且为后续的分析、模具设计、NC加工等奠定了基础。要高质量地完成家电产 品的造型，通常是经过数次的反复，综合利用各方面的知识和经验，并掌握一定的造型方法 和技巧。在实际操作中，不断发现问题，总结经验，在实践中提高。
