基于UG的車燈底座逆向造型

摘 要：逆向造型在先進制造技術中有著舉足輕重的地位，在產品設計中應用非常廣泛。本文以UG軟件為工具，從車燈底座數據的獲取開始，依照點—線—面—體的設計順序實現了三維造型，體現出了逆向造型設計的優勢。

關鍵詞：UG；車燈底座；逆向；造型

1 逆向造型

逆向工程（Reverse Engineering，RE）是對產品設計過程的一種描述。傳統的產品設計一般都是“從無到有”的過程，設計人員首先構思產品的外形、性能以及大致的技術參數等，再利用CAD建立產品的三維數字化模型，最終將模型轉入制造流程，完成產品的整個設計制造周期，這樣的過程可稱為“正向設計”。而逆向工程則是一個“從有到無”的過程，就是根據已有的產品模型，反向推出產品的設計數據，包括設計圖紙和數字模型。

2 車燈底座造型

2.1獲取數據

使用三坐標測量儀對車燈底座實物進行點的測量，主要針對剖面、輪廓和特征線進行測量，將結果導入UG軟件中，如圖1所示。

2.2構造曲線

在連線前需要先對雜點進行有效的剔除，然后根據此底座的形狀和特征確定如何分面，以便確定哪些點應該連接，并對以后的構面方法做到心中有數。在連線過程中，一般是先連特征線點，后連剖面點，常用命令主要是直線、圓弧和橋接曲線等，其中圓弧用的最多。最后由于測量和模型自身原因會導致連成的線不光順，我們需要使用“變換”、“分割曲線”、“編輯曲線”和“合并”等命令對之進行調整，從而保證后面構造曲面的光滑。

總之，在生成面之前需要對生成的曲線進行數次的調整，從而保證曲線的質量，車燈底座曲線構建完成結果如圖2所示。

2.3構造曲面

在構造單張且較為平坦的曲面時，直接用“拉伸”命令即可。當面之間有空隙的時候采用“橋接”，而曲面相交時，使用“面圓角”命令，都能實現曲面間的光滑過渡。在構造三邊曲面和五邊曲面時，需要做條曲線，把三邊曲面轉化為四邊曲面，或將邊界線延伸，把五邊曲面轉化成四邊曲面，然后用“裁剪的片體”和“修剪和延伸”等命令來重構曲面。

在此車燈底座構造的過程中最常用的構造方法是“通過曲線網格”，通過設置設置邊界相切連續選項，可以保證曲面四周邊界曲率的連續性，還有“規律控制的延伸”命令，可以動態顯示正在創建的曲面，還可以隨時增、減定義曲線串，而曲面也將隨之改變。此外還有 “直紋”、“掃掠”、“線型體”也是比較常見的幾種曲面構造的方法。

在構造完車燈底座外表面后，需要仔細從各個角度觀察進行觀察，將曲面出現凸起顯得不光順的位置剪切掉，然后通過“橋接”或“通過曲線”命令使之平滑光整。最終構建曲面完成結果如圖3所示。

2.4構造實體

2.4.1確定方案

構建完外表面后，我們需要確定構建實體模型的方案。首先需要偏置外表面的各個片體，再構建出內、外表面的橫截面，最后用“縫合”命令將設計好的內、外表面和橫截面封閉起來，這就完成了片體到實體的自動轉化。

2.4.2曲面偏置與縫合

曲面的偏置用Offset指令同時選多個面或全選以提高效率。車燈底座外表面各個片體偏置的情況，如圖4所示。

偏置后的曲面還需要裁剪或者補面，用各種曲面編輯手段構建內表面，然后縫合內表面和外表面，縫合后的曲面結果如圖5所示?？p合時，經常會出現縫合失敗的情況，需要進行相應的處理，主要有以下幾種情況：

（1）縫合時，一次性縫合的片體過多。這種情況需要減少每次縫合片體的數量，也就意味著要進行更多次的縫合。

（2）縫合公差小于兩個被縫合曲面相鄰邊之間的距離。遇到此類問題，一般是加大縫合公差后，再進行縫合。

（3）兩個表面延伸后不能交匯，邊緣形狀不匹配。如果片體不是曲面，則需要先將片體轉化為曲面，使之與對應的另一片體的邊匹配，再進行縫合。

（4）片體邊緣上有難以察覺的微小畸形或其它幾何缺陷。這時候可以對局部進行放大，分析表面情況，檢查幾何缺陷，如果確實存在幾何缺陷，則修改或重建片體后重新縫合。

2.5裝配

車前燈模型除了底座之外，還包括燈罩、反光器、遮光器等幾個部分，所有零件設計完成后再進行整體的裝配，然后做最終的渲染處理，完成的結果如圖6所示。

3 結語

依托UG軟件強大的曲面處理功能，完成從車燈底座數據采集到實體建模的整個設計過程，讓我們看到了逆向工程在產品設計中的一些優勢，它能大大縮短產品開發周期，降低開發成本，從而有效提高汽車企業的經濟效益。

參考文獻

[1]苑麗.基于逆向工程的車標逆向建模[J].科研應用，2014，（276）：98-99.

[2]陳龍，季剛，李益民，胡順安.基于CATIA V5的福克斯整車車身逆向建模[J].常熟理工學院學報（自然科學），2018，32（5）：101-105.

作者簡介：

呂君（1981—），男，浙江東陽人。碩士，講師。研究方向：制造業信息化。