1.UG CAD模块建模方法

UG软件的CAD（计算机辅助设计）技术作为先进生产力的推动者，极大地改变了产品造型设计的模式，促进了工业造型设计高速发展。工业造型设计已经由传统的手工绘图设计、二维图形设计逐渐转为利用计算机进行三维CAD造型设计。

三维CAD造型技术也称建模技术，它是UG技术的核心。UG软件在建模技术上的研究、发展和应用，代表了CAD软件技术的先进水平，它的发展经历了线框建模、实体建模、特征建模、曲面建模。在设计过程中有更多的灵活性，允许参数按需添加，不必强制模型全部约束，在设计过程中有完全的自由度，设计改变可以很方便地进行，允许传统的产品设计过程按需有效地与基于特征的建模组合。

实体建模

使用UG NX 10实体建模功能，能够方便地建立二维和三维线框模型、扫描和旋转实体，包括参数化的草图绘制工具，并且可进行必要地布尔运算和参数化编辑。图1-27所示为在基本实体中回转切割获得的螺栓实体效果。

特征建模

特征建模设计可以以工程特征术语定义，而不是低水平的CAD几何体。特征被参数化定义为基于尺寸和位置的尺寸驱动编辑。为了基于尺寸和位置的尺寸驱动编辑参数化地定义特征，已经存储在一共同目录中的用户定义特征也可以添加到设计模型上，特征可以相对于任一个其他特征或对象定位，也可以被引用阵列复制，以建立特征的相关集或是个别地定位或是一个简单图案和阵列中定位。图1-28所示为使用多种特征工具创建的齿轮泵外壳实体模型。

图1-27 螺栓实体建模

图1-28 齿轮泵外壳特征建模

自由曲面建模

自由曲面建模完全与实体建模集成，并允许自由形状独立建立之后作用到实体设计。许多自由形状建模操作可以直接产生或修改实体，并且和实体一样与对应几何体相关，允许重访早期设计决策及自动更新下游工作。图1-29所示的剃须刀实体模型外表面是用直纹、网格曲面创建基本曲面特征，并利用缝合、修剪片体和偏置等工具进行曲面编辑，从而获得的完整的曲面设计效果。

图1-29 剃须刀外壳实体模型

2.UG NX 10曲面在工业设计中的作用

无论从审美观点还是实用方面，曲面都是现代产品工业设计中不可或缺的组成要素。曲面设计方法不仅是工业设计人员所必须掌握的，也正在成为更广大的工程技术人员的必修内容。在工业设计中，强大的三维软件UG、Pro/E等是创建此类曲面的主要途径，使不同的产品能够更快速准确地解决自由曲面造型的问题，大大缩短了整个设计开发或变更的周期，而且能够准确、迅速地体现设计者的意图。

自由形状特征是UG NX CAD模块的重要组成部分，也是体现CAD/CAM软件建模能力的重要标志。只使用特征建模方法就能够完成设计的产品是有限的，绝大多数实际产品的设计都离不开自由形状特征。UG NX 10曲面在工业设计中的作用介绍如下：

曲面建模

现代产品的设计主要包括设计与仿形两大类。无论采用哪种方法，一般的设计过程是：根据产品的造型效果（或三维真实模型）进行曲面数据采样、曲线拟合、曲面构造，生成计算机三维实体模型，最后进行编辑和修改等。而对于标准特征建模方法所无法创建的复杂形状，它既能生成曲面（在UG NX 10里称为片体，即为零厚度的实体），也能生成实体，可采用自由形状特征工具创建。

构建简单自由曲面 根据产品外形要求，首先建立用于构造曲面的边界曲线，或者根据实样测量的数据点生成曲线，使用UG NX 10提供的各种曲面构造方法构造曲面。一般来讲对于简单的曲面，可以一次完成建模，即使是相对复杂的规则几何曲面，也可通过拉伸、旋转、扫描、扫掠、网格曲面等多步操作获得。图1-30所示的自由特征由网格曲面工具获得。(www.daowen.com)

构建复杂自由曲面 而实际产品的形状往往比较复杂，通常情况下都难以一次完成。对于复杂的曲面，首先应该采用曲线构造方法生成主要或大面积的片体，然后进行曲面的过渡连接、光顺处理、曲面的编辑等来完成整体造型。图1-31所示创建的吉普汽车曲面模型，不仅需要创建曲面，还需要对曲面连接部位进行必要地光滑连接和过渡处理。

提示：UG NX 10自由形状特征的构造方法繁多，体基于面，面依靠线，用好曲面的基础是曲线的构造。在构造曲线时应该尽可能仔细精确，避免缺陷，如曲线重叠、交叉、端点等，否则会造成构建曲面不成功、后续加工困难等一系列问题。

图1-30 螺栓实体建模

图1-31 吉普汽车外壳模型

编辑曲面

几乎所有的设计工作都离不开修改和完善，精确和高效地更新设计模型是使用CAD技术的主要优点之一。大多数自由形状特征是参数化特征，通过编辑特征参数。或者改变生成片体/实体的原始几何体，可以非常方便地参数化编辑自由形状的特征。同时，还可以使用其他非参数编辑方法。

编辑这些曲面特征也是曲面设计的主要内容。创建的曲面可进行复制、镜像、阵列、偏置和修剪等多种编辑操作。总之，曲面设计在整个建模设计中既是最灵活的，也是最复杂的建模方法。

参数化编辑方法 在自由曲面建模过程中，可使用“编辑特征”工具栏中的工具辅助进行现有曲面参数化编辑操作。即特征编辑后，片体/实体与构造体的原始曲线（或边、面等）相关联。图1-32所示使用“可回滚编辑”工具对之前创建的艺术样条进行编辑。

图1-32 艺术样条的可回滚编辑

非参数化编辑方法 UG NX 10的强大曲面造型功能不仅体现在参数化编辑方面，更为重要的是UG NX 10具有3ds Max、Rhino等非参数化3D软件的某些编辑功能。可在“曲面”“曲线”“自由曲面”功能区中使用编辑工具辅助构建曲线框架或连接曲面。

此外，UG NX 10还可以使用专门的曲面编辑工具进行参数化和非参数化边界，即在“编辑曲面”选项卡中选择工具进行曲面编辑，这些编辑方法大多是非参数化的编辑方法（除了“法向方向”工具）。当特征编辑后将导致参数丢失，即特征编辑后，片体/实体与构造体的原始曲线（或边、面等）不相关。图1-33所示为使用该选项卡中的“扩大全面”工具进行曲面扩大编辑操作。

图1-33 扩大曲面

曲面分析

曲面分析用于分析曲面的变形、波动和缺陷等情况，并使用各种色彩直观地显示分析结果，也可以使用表面反射功能分析环境在曲面上的反射效果。表面分析还可以获得诸如高斯半径、斜率等一系列数据分析结果，并且还可对分析显示结果进行动态地旋转和缩放，如图1-34所示为对轿车外壳的曲面反射分析。曲面分析的详细方法将在第7章中介绍。

图1-34 轿车外壳的曲面反射分析