UG编程曲面实例——技巧分享

学习UG编程须知

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本套教材针对UG软件的学习特点和UG初学者的学习误区，通过大量的产品曲面设计案例进行详细讲解，以全面提升读者的曲面设计能力，快速全面地掌握UG强大的曲面产品设计功能。

读者在学习本书中，应注意下面几点：

（1）应学习必要的基础知识，包括自由曲线（曲面）的构造原理。这对正确地理解软件功能和造型思路是十分重要的，曲面造型所需要的基础知识并没有人们所想象的那么难，只要掌握了正确的讲授方法，具有高中文化水平的学员就能理解。

（2）要针对性地学习软件功能。这包括两方面意思：一是学习功能切忌贪多，一个CAD/CAM软件中的各种功能复杂多样，初学者往往陷入其中不能自拔。其实在实际工作中能用得上的只占其中很小一部分，完全没有必要求全。对于一些难得一用的功能，即使学了也容易忘记，徒然浪费时间；另一方面，对于必要的、常用的功能应重点学习，真正领会其基本原理和应用方法，做到融会贯通。

（3）重点学习造型基本思路。造型技术的核心是造型的思路，而不在于软件功能本身。大多数CAD/CAM软件的基本功能大同小异，要在短时间内学会这些功能的操作并不难，但面对实际产品时却又感到无从下手，这是许多自学者常常遇到的问题。这就好比学射击，其核心技术其实并不在于对某一型号的枪械的操作一样。只要真正掌握了造型的思路和技巧，无论使用何种CAD/CAM软件都能成为造型高手。

（4）应培养严谨的工作作风，切忌在造型学习和工作中“跟着感觉走”，在造型的每一步骤都应有充分的依据，不能凭感觉和猜测进行，否则贻害无穷。

第1章 UG NX5中文版的基础知识

本章主要介绍UG NX5.0中文版的工作环境及应用领域，熟练运用标题栏、菜单栏、工具栏、工作区、快捷菜单、资源工具条、提示栏、状态栏和坐标系等。

1.1 UG NX5.0的工作界面.

标题栏

用于显示当前软件的版本、当前应用模块、文件名称等相关内容。

菜单栏

UG系统的所有命令及设置选项都有菜单选项来实现，主要菜单有：文件、编辑、视图、插入、格式、工具、装配、信息、分析、首选项、窗口和帮助。当单击不同的菜单时，下拉菜单会显示与该命令相关的所有子菜单。如图1-2为“插入”菜单的所有命令。

工具栏

工具栏是以图标的方式来反映该命令的功能。可以方便用户操作，避免了在烦琐的菜单栏中找命令选项。

工作区

工作区主要是零件的三维实体建模、装配、仿真、分析等操作的主要区域。

快捷菜单

在工作区单击鼠标右键即可打开，利用其中的快捷菜单命令可以大大提高绘图效率。

资源工具条

资源工具条主要包括：装配导航器、部件导航器、浏览器、历史记录、系统材料、 、 、角色等。

提示栏

主要是提示用户如何进行下一步操作，每执行一个命令时，都会在提示栏上显示出下一步操作的内容，初学者充分利用工具栏，可以大大提高工作效率。

状态栏

用于显示当前操作的状态或刚完成的操作结果，利用状态栏的信息可以了解当前操作状态及操作结果是否正确。

图1-2 “插入”下拉菜单命令

图1-3 资源工具条

图1-4 浏览器

图1-5 历史记录

1.2 UG NX5.0中文版的功能与应用领域

UGS公司于2007年推出了 5.0。UG5.0中有许多新的设计、工程和制造功能。实现产品的创新。

三维设计

可以建立各种复杂程度产品的三维参数化实体装配模型和部件详细模型，自动生成工作图纸；设计小组间可以进行协同设计；可应用于各行业和各种类型产品的设计，支持产品外观造型设计。

性能分析

利用有限分析元分析对产品模型进行受力、受热分析和模态分析。

零件加工

根据部件模型或装配模型半自动产生刀具路径，自动产生数控机床能接受的数控加工指令。

机构运动分析

可分析产品的实际运动情况和干涉情况，并对运动速度进行分析。

布线

可根据产品的装配模型，布置各种管路和线路的标准件接头，自动走线并计算出所使用的材料，列出材料单。

产品宣传

利用ＵＧ，我们可以产生真实感和艺术照片，可制作动画等，可直接在上发布。

应用领域

ＵＧ自１９９０年进入中国市场以来，发展迅速，已成为中国航天航空、汽车、家用电器、机械以及模具等首选软件。

自由曲面

UG5.0在建模上简化了创建和重定义自由形状的工作流程。处理曲线和曲面上采用套功能。支持控制点和线的相对绝对运动。当某些特征发生变化时，系统会自动更新，实现建模的关联性。此外，还可以进行多重曲线输入生成单一的特征。UG5.0风格化倒角可以使曲线和曲面进行拟合。同时保留原始形状。从而简化了曲线和曲面的操作。

逆向工程

从实体模型到扫描数据，可以用样条拟合点集、多面体及其他样条或曲面，可以全面控制连续性及公差，保持G2连续。读者可以把曲面拟合到扫描数据或其他几何图形来做逆向工程,可全面控制自由度和段数。根据公差拟合和方向拟合,读者可以选择目标及参考对象,从而控制曲面拟合。

高级建模

NX5.0中，新的翻边、腔体和凸台等设计中常用的功能，采用新的变量化扫掠和浮雕命令提供直接高效的设计建模。涉及通用CAD系统中多重建模操作。

工程制图

NX5.0含有完全改写过的坐标改写功能,大大提高制图工具功能,使用更简单,还包括了引出线类型、基准线连接选项,改善了特征控制、框引出线控制,以及其他详细视图边界控制等功能。

基于角色环境

UG5.0在可用性方面的改进包括基于角色环境。角色根据用户经验提供了一个用户界面和工具箱。角色对于具有不同系统专业知识的用户来说是用户界面模板。提供常用的命令和界面功能。定制具有独特风格的角色,以满足用户需求。

1.3 主菜单界面

UG的应用模块菜单

UG5.0包含了CAD、CAM、CAE的所有领域，UG的应用模块都是继承环境的一部分，

模块之间即相互关联又相对独立。UG的应用模块菜单如图所示。

１．基础环境

在集成环境入口中通过“文件”－〉“新建”，建立一个模型文件，

输入文件名(如.prt)，单位选择“毫米”，并确定保存的路径。

单击“ ”按钮，这样就进入了基础环境界面。当处于其他模块中时，

可以通过 －〉 命令返回到集成环境入口，

２．零件建模

通过“开始”－〉“建模”进入该模块。在此模块环境下可以进行产品零件的三维

实体特征建模，建模模块也是其他应用模块的基础。

３．钣金

可通过“开始”－〉“钣金”进入该模块。该模块提供了基于参数，特征方式的钣金零件建模功能，

并提供对模型的编辑和零件的制造，以及对钣金模型的展开和折叠等模拟操作。

４．制图

通过“开始”－〉“制图”进入该模块。在该模块中可以完成平面工程图的所有功能，

可以从已建立的三维模型自动生成平面工程视图。

此外，还可以利用曲线功能绘制平面工程图。

５．装配

通过“开始”－〉“装配”进入该模块。

６．外观造型设计

通过“开始”－〉“外观造型设计”进入该模块。该模块主要用于提供概念

设计阶段的创造性和设计环境，以方便设计者的需求。

７．高级仿真

通过“开始”－〉“高级仿真”进入该模块。

８．运动仿真

通过“开始”－〉“运动仿真”进入该模块。该模块提供了机械运动系统的虚拟样机，

可以对机械系统的大位移复杂的运动进行建模、模拟等。此外还可以对零件进行静态、

动力学等分析。输出图片，动画，影片，电子表格等。

９．加工

通过“开始”－〉“加工”进入该模块。该模块主要用于数控加工模拟以及自动编程，可以进行二轴、二轴半铣削，三轴到五轴的加工，可以完成数控加工的全过程，还可以使用线切割等加工。此外，还可以根据加工机床控制器的区别来定制后处理程序，使指令文件直接应用到特定的数控设备，不需要修改指令也可以进行加工。

10．注塑模向导

主要采用过程向导技术来优化模具设计流程，基于专家经验的工作流程，自动化的模具设计和标准模具库，指导注塑模具的完成。

11。用户界面样式编辑器

该模块主要用于二次开发，用于构造UG风格对话框的用户设计界面，其中的各工具的使用在帮助文件中都可以查到。

还有其他一些应用模块，如：设计仿真等，可以通过“开始”－〉“所有应用模块”选择需用模块可以进入。

１.4 定制工具栏

工具栏为用户操作提供了许多方便，但是在应用模块中，UG系统只显示默认的工具栏图标设置。现在通过定制工具栏，就可以根据自己的习惯和爱好来定制一个具有独特风格的工具栏。

单击菜单“工具”－〉“定制”选项，或在工具栏空白处的任意位置单击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中选择“定制”选项，如图1-10所示。工具栏分：工具条、命令、选项、布局和角色几个选项标签，每个标签对应着不同的选项。根据不同需要进行工具栏的定制。

完成后单击“关闭”按钮，即可完成工具栏的定制 。

工具条

主要用于设置显示或隐藏某些工具栏、新建的工具栏以及定制的工具栏文件。通过按钮可以实现工具条的开启和关闭。点击“重置”按钮，可以恢复系统的默认设置。通过“加载”按钮可以加载自己定制的工具栏文件。

命令

主要用于设置显示或隐藏某些工具栏中的图标命令。如图1-12所示，在“类别”中找到需要添加命令的工具栏，然后在“命令”中待添加的命令，将该命令拖放到工作窗口的相应工具栏即可。对于工具栏上不需要的命令图标，可以直接拖出来，命令图标也可以拖放到菜单栏的下拉菜单中。

选项

主要用于设置是否显示完整的菜单，设置系统默认的菜单，工具栏和菜单栏图标的大小等，如图1-13所示。设置方法很简单，这里就不说明了。完成后单击“关闭”按钮，即可完成工具栏的定制。

布局

包括“当前应用模块”的保存布局和重置设置，提示栏状态栏位置，停靠优先级和选择条位置等设置。如图1-14所示。

角色

用户可以根据具体的要求来创建或加载角色，可以根据的需要建立属于自己的角色 。

第2章 UG曲线设计技术

本章主要介绍曲线的创建与编辑等操作，并通过应用实例详细讲解绘制曲线的基本工具及使用方法。

本章学习的主要内容包括:

基本直线的创建：包括直线、圆弧后圆的绘制。

二次曲线的创建，介绍椭圆、抛物线、双曲线的创建方法。

常用曲线的创建：包括多边形、样条曲线、螺旋线以及规律曲线的创建。

常用曲线的编辑：包括编辑曲线参数、裁剪曲线、裁剪角、分割曲线等操作。

实例训练

本章所用的工具条如图2-1曲线工具条以及图2-2编辑曲线工具条。

2.1 点

点是UG造型中最基本的结构，在一般情况下，可以直接使用已经存在的点，如曲线的端点，曲线与曲线的交点等等。

只有在有特殊需要的情况下才会单独创建点。打开菜单命令“插入”→“基准/点”→“点”命令，系统弹出如图所示的点构造器对话框。

点集

点集基本概念:

打开菜单命令“插入”→“基准/点”→“点集”命令，系统弹出如图所示的“点集”对话框。

曲面上的百分点

面（B曲面）极点

2.2 直线

直线功能是用于回转两点之间的空间连续线段，或者用于以其他限制凡是决定的空间连续线段，直线的创建有两中方式。

第一种是基本曲线中的创建直线命令，打开菜单命令“插入”→“曲线”→“基本曲线”打开如图所示的 “基本曲线”对话框。

在“基本曲线”对话框中，选择“直线”工具选项按钮，绘制直线的方法有两种：一是利用“跟踪栏”来绘制直线，如图所示；二是利用“点构造器”来绘制直线。

第二种是一种用于要求比较高的场合，打开菜单命令“插入”→“曲线”→“直线”命令，弹出如图所示的创建直线对话框。

在对话框中，创建直线有三个步骤，每一个步骤用户根据自己的需要选择直线约束的条件，然后创建直线。

第一个步骤的下拉菜单是“自动判断”、“起点位置-点”、“起点位置-相切”；

第二个步骤的下拉菜单是“自动判断”、“终点位置-点”、“终点位置-相切”；

2.3 曲线和圆弧

曲线和圆弧是曲面的基础，后面可以通过回转或者拉伸，以曲线或者圆弧为基准，作出用户所需的曲面或者表面为曲面的实体。曲线包括：椭圆、抛物线和双曲线。

打开菜单命令“插入”→“曲线”→“基本曲线”，打开如图2-16“基本曲线”对话框，

圆弧的生成方式有两种：

起点，终点，圆弧上的点：即三点绘制圆弧的方法。

利用这种方式可以生成通过三个点的弧，或通过两个点并与选中对象相切的弧，与弧相切的对象不能是抛物线、双曲线或样条。（可以选择其中的某个对象与完整的圆相切）

中心，起点，终点：利用圆心，以及起点、终点来绘制圆弧。

绘制圆弧的方法同直线，即利用“跟踪栏”的选项来绘制圆弧，另一个就是利用“点构造器”来绘制圆弧。

2.3.1 倒圆角

打开菜单命令“插入”→“曲线”→“基本曲线”，在“基本曲线”对话框中，选择“圆角”图标按钮，曲线倒圆对话框以如图所示

“简单圆角”：在一个平面内两条非平行的直线之间生成圆角。通过输入半径来确定半径大小。生成圆角后，直线将被修剪且与圆弧相切。生成的圆角与直线的选择位置有关，要同时选择两条直线，必须以同时包括两条直线的方式放置选择球。如图所示。

“两曲线倒圆”：在两条曲线（点、直线、圆、样条等）构造一圆角，两条曲线间的圆角沿逆时针方向从第一曲线到第二曲线生成的圆角。通过这种方式生成的圆角同时与两直线相切。

“三曲线倒圆”：在三条曲线间生成圆角。三条曲线可以是点、线、圆弧、二次曲线、样条等。三条曲线倒出的圆角沿逆时针方向从第一曲线到第三曲线生成圆角。该圆角是按照圆弧中心到所有三条曲线的距离相等的方式构建的。三条曲线可以不在同一平面内。

2.3.2 椭圆

打开菜单命令“插入”→“曲线”→“椭圆”或在草图界面环境下选择“插入”→“椭圆”命令。在弹出的“点构造器”对话框中选择椭圆放置点，之后弹出如图所示的“椭圆”对话框。

椭圆创建的操作流程如下：

Step1：单击菜单“插入”→“曲线”→“椭圆”命令，或单击工具栏中的“椭圆”图标按钮，系统弹出“点构造器”对话框。

Step2：利用“点构造器”，在绘图区指定一点作为椭圆的中心点，随后系统弹出“椭圆”参数设置对话框。

Step3：在“椭圆”参数对话框中，输入相关参数，单击“确定”按钮，完成椭圆的创建。

2.3.3 样条曲线

选择菜单“插入”→“曲线”→“样条”命令，或单击工具栏中的“样条”图标按钮，系统弹出“样条”对话框,如图所示。

2.4 曲线编辑

曲线编辑概述:

当曲线创建完成之后，有时侯还需要对曲线进行修改和编辑。修改的细节特征很多，主要包括：曲线编辑包括编辑曲线参数、修剪曲线、修剪角、编辑圆角、拉伸曲线、光顺曲线共6项内容，是UG5.0软件在非草绘状态下对曲线进行编辑的基本工具。

一般情况下，对曲线进行编辑操作的方法有两种：

方法一：利用工具条法。利用图示的“编辑曲线”工具条，

进行对曲线的编辑。

方法二：菜单命令法。单击菜单“编辑”→“曲线”命令，

弹出如图所示的“编辑曲线”对话框。利用该对话框可以

执行编辑曲线的操作。

2.4.1 编辑曲线参数

利用“编辑曲线参数”可以实现以下编辑功能：对直线、圆弧/圆进行平移拖动；延长或拉伸直线、圆弧；将圆弧变成整圆；修改圆弧/圆的位置与半径等操作。

“编辑曲线参数”的操作流程：

Step1：单击“编辑曲线参数”图标按钮，弹出如图所示的“编辑曲线参数”与“跟踪栏”对话框。

Step2：选择对象或其端点（圆/圆弧等），

系统弹出“编辑圆/圆弧”对话框，如图所示。

利用该对话框可以直线对圆弧的相关操作。

2.4.2 修剪曲线

在“编辑曲线”工具条中编写程序输出如下所示图形，单击“修剪曲线”图标按钮，弹出如图所示的“修剪曲线”话框。

2.4.3 修剪角

在“编辑曲线”工具条中，单击“裁剪角”图标按钮，弹出“裁剪角”对话框，如图所示。

操作流程如下：

Step1：单击“编辑曲线”工具条中的“修剪角”图标按钮，弹出“修剪角”对话框，如图所示。

Step2：若将光标移到修剪对象的被移除端——右侧处，单击鼠标左键（MB1），弹出“修剪角”提示框，单击。结果如图

Step3：若将光标移到修剪对象的被移除端——下端，单击鼠标左键（MB1），单击。结果如图2-42所示。

2.4.4 分割曲线

在“编辑曲线”工具条中，单击“分割曲线”图标按钮，弹出“分割曲线”对话框，如图所示。

“分割曲线”对话框中的“类型”选项及含义如下：

等分段：单击该按钮，系统提示要选择对象——曲线，当选定好对象后，输入等分数，再单击“确定”按钮，该选定的对象曲线将被自动均匀等分。

按边界对象：利用边界对象来分割曲线。系统提供的工具有：点构造器、直线子功能、平面/面。

圆弧长段数：首先设置分段的弧长，则段数为曲线总长除以分段弧长所得的整数，不足分段弧长部分划归为尾段。

在结点处：该命令只对样条曲线有效，具体的做法是：在曲线的控制点处将样条曲线分割成多段线。

在拐角上：该命令也只对样条曲线有效。具体的做法是：在曲线的拐角即一阶不连续点处，将样条分割成多段线。

2.5 补正曲线

曲线补正一般称为曲线偏置，打开菜单命令“插入”→“来自曲线集的曲线”→“偏置”命令，系统弹出偏置曲线对话框如图所示

选择需要偏置的曲线，单击“确定”按钮。

在偏置根据后面的下拉列表里有“距离”、“草图”、“规律控制”和“3D轴向”四个选项，当选择的是“距离”、“草图”或“3D轴向”时，大致的操作都差不多，只要在上图所示的区域中设置参数。

2.6 桥接曲线

在做UG造型的时候，有时两条曲线不相连，需要用户创建一条曲线，使两条原始曲线光滑过渡。桥接曲线功能用一样条曲线连接两条曲线或边缘，样条曲线鱼两个输入曲线相切连续或曲率连续。

打开菜单 “插入”→“来自曲线集的曲线” →“桥接” 命令，系统弹出如图所示的桥接曲线对话框。

在对话框中“选择步骤”栏目下，有几个步骤，分别是“起点对象”、“端部对象”、“桥接曲线属性”和“约束面”

前面两个是必选选项，后面两个是辅助选项，可设定也可不设定。创建桥接曲线的步骤如下：

第一步，选择需要被桥接的曲线的其中一条作为起点对象；

第二步，选择需要被桥接的曲线的另外一条作为端部对象；

第三步，如果有特殊要求，则要选择一条曲线作为参考线，或者选择一个曲面作为约束面，来约束曲线的方向。

第四步，设置桥接曲线对话框中，下面几个栏目的参数，使生成的样条曲线达到更好的连接两条曲线。

如果在关联输出前面打勾，则原有曲线发生改变时，桥接的曲线也会发生改变，如果把勾去掉，则相互不会影响。设置参数完成后，单击“确定”或“应用”按钮，即可完成桥接曲线的操作。

2.7 曲线投影

曲线投影功能能够实现将曲线或者点按照一个设定的方向，投影到现有曲面、平面或者基准面上。如果投影生成的曲线或者点集与现有面上的空或者边缘相交时，则曲线或者点集会被孔或者边缘剪切。

打开菜单命令“插入”→“来自曲线集的曲线” →“投影”，系统弹出如图所示的曲线投影对话框。

在曲线投影对话框中有两个步骤，分别是“要投影的曲线或点”以及“要投影的对象”。

先单击选择一个曲线、实体边缘或者点，作为被投影的对象；单击鼠标中键跳到“要投影的对象”或者直接单击 按钮，选择一个已有的面，或者使用如图所示的“平面方法栏目”后面的下拉列表创建一个基准面，曲线、实体边缘或者点将投影到其上。

在“方向”栏目后面的下拉列表中，有5个选项，包括“沿面的法向”、“朝向点”、“朝向直线”、“沿矢量”、“与矢量所成的角度”。用户可以根据需要选择其中的一个作为投影的方向。

后面的“曲线拟合”以及“连接曲线”属于高级选项，一般情况只有使用系统默认的即可。

单击“确定”或者“应用”按钮，完成投影曲线的操作。

2.8 简化曲线

简化曲线就是将一条曲线或者一组曲线用圆弧和直线的组合来逼近，可以将高次方曲线降成二次或一次方曲线。

打开菜单命令“插入”→“来自曲线集的曲线” →“简化”，系统弹出如图所示的简化曲线对话框。对话框中有三个选项：

1、“保持”，单击该按钮后，进行简化曲线操作，简化曲线完成之后原有曲线不发生任何改变。

2、“删除”，单击该按钮后，进行简化曲线操作，简化曲线完成之后原有曲线将会被系统自动删除。

3、“保持”，单击该按钮后，进行简化曲线操作，简化曲线完成之后原有曲线将会被系统自动隐藏。

2.9 本章小结

本章主要介绍曲线的创建与编辑等操作，并通过应用实例详细讲解绘制曲线的基本工具及使用方法。本章的知识点包括：

基本直线的创建：包括直线、圆弧、圆的绘制。

二次曲线的创建，介绍椭圆、抛物线、双曲线的创建方法。

常用曲线的创建：包括多边形、样条曲线、螺旋线以及规律曲线的创建。

常用曲线的编辑：包括编辑曲线参数、裁剪曲线、裁剪角、分割曲线等操作。

通过本章的学习，能够使读者掌握并运用所学知识，进行基本曲线的绘制及编辑能力，为以后更好地学好草绘、三维建模等知识打下了良好的基础。

第3章 UG曲面设计技术

本章主要介绍曲面的造型功能和曲面编辑功能，从曲面的创建、编辑修改到成形的一连串的命令。曲面的构建方法一般会因为需要的得到的面和已有的条件而各不相同，功能强大，使用方便，全面地掌握和正确的、合理的使用UG曲面模块是用好UG的一个重要体现。复杂的实体的建立是无法离开曲面的构建的。本章重点内容如下：

通过点建面

通过点云建面

扫描曲面

桥接曲面

N边曲面

熔合面

修剪面

曲面延伸

曲面补正

本章内容涉及的工具菜单命令

3.1 通过点建面

通过点曲面 功能，是通过几组比较规则的点串，创建一张通过这些点的曲面。如果所选择的点有一些异常点，那么曲面也会有异常。

单击“曲面”工具栏的按钮，或选择“插入”→“曲面”→“通过点”命令。弹出如图所示的“通过点”对话框。

在“补片类型”下拉列表中有“多个”和“单个”两个选项，表示补片的曲面是由一个还是多个曲面参数方程表达。

打开“沿…向封闭”下拉列表，可以选择“两者皆否”、“行”、“列”和“两者皆是”四个选项。这表示了将要生成的曲面在U、V两个方向是否闭合的4种情况。

在“行阶次”中输入U向的阶次，可以为多面体指定行阶次，默认的值为3，对于单面体，系统行阶次从点数最高的行开始。

在“列阶次”中输入V向的阶次。可以为多面体指定列阶次，默认的值为3，对于单面体，系统列阶次为指定行的阶次数减一。

完成设置后单击“确定”按钮，系统弹出如图所示的“过点”对话框。用户可以利用该对话框选取定义点。

3.2 通过点云建面

从点云曲面功能可以在一群无序的点云上以设定的阶数建立一张拟合曲面，所建立的曲面会尽量逼进所选择的点云。

单击“曲面”工具栏中的“从点云”按钮，或选择“插入”→“曲面”→“从点云”命令。系统就会弹出如图所示的“从点云”对话框。

3.3 扫描曲面

扫描曲面的基本概念

扫描曲面也称扫掠，选择几组曲线作为截面线，沿着导引线移动，经过的空间构成的曲面，导引线和截面线都可以不只一组。

单击工具栏上的”扫掠”按钮，系统弹出如图的已扫掠对话框。

可以选择上面的四个导引线或截面线的形式，在选取导引线或截面线，也可以直接选取导引线或截面线，由系统自动判断，一般情况下都可以自动判断，如果结构比较复杂，容易选错，可以先选择选项中要用的一个。

可以直接选择，先选择导引线，选一条，单击一下鼠标中键，选最后一条后要单击两次鼠标中键，方可进入选择截面线，如果只有一条导引线，就可以选导引线，直接单击两次鼠标中键。

导引线串选择完成之后，进入截面线串的选择，同样是选一条单击一次鼠标中键，选最后一条单击两次鼠标中键，截面线也可以是一条。

注意：选择截面线串的时候要保持所有的截面线串的箭头方向一致，否则曲面可能会扭曲或者根本不能形成曲面。

3.4 桥接曲面

桥接曲面功能是在两张曲面之间建立一张过渡曲面，过渡曲面与两张参考面之间可以保持相切或曲率连续。

单击工具栏上的按钮，打开如图所示的桥接曲面对话框

先选择主面，主面是必须选择的参数，侧面和侧面线串可以不选。选择主面要连续选择两个面作为主面。

注意：选择主面的时候鼠标要靠近将要进行桥接的边线的一侧，选择完成会出现一个箭头，表示桥接的边界及方向，要保持箭头的方向一致。

侧面数加上第一侧面线串再加上第二侧面线串总共不能超过两个侧面对象，可以选择两个侧面作为侧面对象，也可以选择两组侧面线串或者一组侧面线串加上一个侧面作为侧面对象。

注意：在选择侧面对象的时候要沿着主面的箭头方向顺次选取。

3.5 N边曲面

N-边曲面功能，可以选择一组封闭的曲线或者曲面边界，并且选择一组曲面作为控制曲面，来构建一个过渡曲面。

单击工具栏上按钮，系统弹出如图所示的N-边曲面对话框。

在类型的栏目中有两个选项“修剪的单片体”和“多个三角补片”，前者是在封闭的边界上生成一张面片，后者是在在已经选择的封闭曲线串中，构建一张由多个三角片组成的曲面，其中的三角面片相交于一点。

单击“边界面”按钮，选择一组曲面作为控制曲面，生成的曲面和控制曲面成曲率连续关系。

在对话框中的“UV方位”栏目中，含有3个选项，这3个选项对应了“选择步骤”栏目中的后面三个步骤。只要在“UV方位”栏目中选了那个选项，“选择步骤”栏目中的那个步骤才能生效。

这个时候选择步骤中只有前两个可以被使用。先单击“边界曲线”，选择一组封闭的曲面。再单击“边界面”，选择一组曲面作为控制曲面。单击“应用”按钮，打开如图所示的形状控制对话框。

在“中心控制”栏中，可以通过调整滑动条的位置赖改变曲面的形状。单选框中选择“位置”，可以控制N 边曲面中心的位置；“倾斜”可以调整X、Y参数来改变XY平面的法矢，但不改变中心位置。

“中心平缓”栏中，可以调整N 边曲面中心与边界之间的丰满度。

3.6 熔合面

熔合面是根据已有的曲面的变化规律将其他曲线、曲面或者自身拟合成一个比较光顺的曲面。

单击工具栏上的按钮，系统弹出如图所示的熔合面对话框

使用“曲线网格”的操作步骤：1、选择一对相对的曲线作为主曲线；2、选择另外一对相对的面作为交叉曲线；3、确定投影向量；4、选择一个或者一组曲面作为目标面。

使用“B曲面”的操作步骤：1、选择一个曲面作为驱动B曲面；2、确定投影向量；3、选择一个或者一组曲面作为目标面。

使用“自整修”的时候，只要选择一个曲面同时作为驱动B曲面和目标面，系统将自动生成一个新的光顺的曲面。

3.7 修剪面

如果需要修改或者重新定义曲面的边界，可以使用裁剪曲面功能，该功能可以以已有的曲线或曲面为边界，修剪指定的曲面。

单击工具栏上按钮，弹出如图所示的修剪的片体对话框。

操作步骤：

首先选择一个曲面作为“目标片体”，如果是用一个对象投影到曲面上进行修剪，有时需要选择“投影方向”，接着选择一组曲线或者曲面，作为“边界对象”，最后选择曲面上被“修剪边界”分割出来的区域的一块。

在“区域”栏目中，选择“保持”或者“舍弃”来决定是删除还是保留被选择的区域。

设置公差，单击确定按钮，完成曲面的修剪。

3.8 曲面延伸

延伸曲面功能，是在已经存在的曲面的基础上，通过曲面的边界或者曲面上的曲线进行延伸，扩大曲面。延伸曲面的方式主要有相切延伸、法向延伸、角度延伸、圆弧延伸以及规律延伸5种。

单击“曲面”工具栏上的按钮，进入如图所示的延伸曲面对话框。

1、相切延伸

相切延伸功能，是以参考曲面的边缘拉伸以个曲面，该曲面与参考曲面保持相切。相切延伸有两种延伸方式，一种是按照固定长度进行延伸，另一种是按照曲面同方向冲动的百分比进行延伸。

2、法向延伸

法向延伸功能，可以根据参考曲面上的曲线建立一张垂直于参考曲面的曲面。

在如图所示的对话框中选择，弹出如图所示的法向延伸对话框。

3、角度延伸

角度延伸和法向延伸类似，都是可以建立一张与参考曲面成一定角度的曲面。角度延伸可以创建与参考曲面成任意角度的曲面，法向延伸只能创建与参考曲面垂直的曲面，相切延伸只能创建与参考曲面成0度的曲面。因此，相切延伸和法向延伸都可以看出是角度延伸的特例

4、圆弧延伸

圆弧延伸是以参考曲面的边界作为延伸的起始曲线，以参考曲面在延伸边线出的曲率半径为圆弧半径，建立一种圆弧曲面。

5、规律延伸

规律延伸功能，可以从长度、角度两个方面进行较复杂的曲面延伸，可以对参考曲面的等参数边界进行延伸，也可对裁剪过的边界进行延伸，还可以对曲面上的曲线进行延伸。

单击工具栏上的 按钮，弹出如图所示规律延伸对话框。

3.9 曲面补正

偏置曲面功能，可以沿参考曲面的法向在指定的距离上生成一系列偏置曲面。已指定的距离称为偏置距离，参考曲面也称为基面。可以对多个曲面进行偏置，产生多个偏置曲面。

单击“曲面”工具栏上按钮，或选择菜单“插入”→“偏置/比例”→“偏置曲面”命令，弹出如图所示的曲面偏置对话框。

先选择要偏置的面，然后设置偏置的数值和偏置的方向。所有的参数都会在如图所示的对话框中显示出来。

3.10 曲面编辑

3.10.1 曲面编辑概述

如果已经生成的曲面不能够满足要求，用户可以根据需要在已有曲面的基础上对曲面进行编辑。

曲面的主要功能包括移动定义点，参数裁剪/分割已经边界和改变边等。

曲面编辑工具栏如图所示。

3.10.2 移动定义点

移动曲面定义点对曲面进行编辑是指更改单个或多个定义点的位置来实现对曲面几何形状的编辑。使用该功能操作时，系统显示警告信息，指出该操作将从片体中删除某些参数。

移动定义点功能，可以通过改变曲面上的单个或者多个控制点的位置达到改变曲面形状的效果。

单击“曲面编辑”工具栏上的按钮，或选择菜单“编辑”→“曲面”→“移动定义点”命令，系统弹出如图所示的移动定义点对话框。

3.10.3 等参数裁剪/分割

等参数裁剪/分割功能可以根据曲面在U、V方向的百分比参数进行裁剪和分割。如果百分比数值在0－100之间，那么就可以分割或裁剪一个曲面编写程序输出如下所示图形，如过百分比数值大于100或者小于0的时候就是延伸一个曲面

单击“编辑曲面”工具栏上的按钮，或选择菜单“编辑”→“曲面”→“等参数修剪/分割”命令，弹出如图所示的等参数修剪/分割对话框。

3.10.4 片体边界和改变边

改变边界的功能可以使用不同的方法修改曲面的边，还可以使边变形以及填补曲面上的空缺。

单击“曲面编辑”工具栏上按钮，或选择菜单“编辑”→“曲面”→“更改边缘”命令，弹出如图所示的改变边对话框。

各选项简单介绍如下：

“仅边”：修改选中的边线。根据具体的情况选择不同的方式。

“边和法向”：将选中的边和法向与不同的对象相匹配。

“边和交叉切线”：使选中的边和它的横向切矢与不同的对象相匹配。边的横向切矢是等参数曲线在端点出切矢，等参数曲线与边在端点出相遇。

“边和曲率”：为曲面提供阶次该更高的匹配。强调曲面间的曲率连续。

“检查偏差-不”：对“信息窗口”进行打开或关闭切换。当匹配两个用于定位和相切的自由形式体时，提供曲面变形程度的反馈信息。

3.11 本章小结

本章主要介绍了曲面的造型功能和曲面编辑功能，从曲面的创建、编辑修改到成形的一连串的命令。在曲面创建和编辑的过程中要注意以下几点：创建曲面的时候尽可能保证曲面简单，太复杂则难以控制；在创建曲面的时候要注意选择曲面的次序，如果次序颠倒则曲面容易扭曲；确定曲面的参数设置正确，尤其是连续参数。用户可以进行适当编辑，以达到满足实际的需要。

第4章 产品设计的专业知识

本章将介绍UG产品设计的一些专业知识，包括：塑料分类与特性、塑料常用材料、塑胶成形的加工工艺、产品设计的工艺技术以及一般流程。

4.1 塑料分类与特性

塑料是指以高聚物（树脂）为主要成分，大多加有添加剂（如增强剂、填充剂、润滑剂、色料等等）、且在加工过程中能流动成形的一类高分子材料。塑料通常分以下两种：

（1）热塑性塑料：在特定的温度范围内能反复加热熔融和冷却硬化的一类塑料，如ABS、AS、PC、PP、PE、PS、POM等。

（2）热固性塑料：在加热或其他条件作用下能固化成不熔、不溶性物料的一类塑料，如酚醛塑料、环氧塑料、DAP塑料、氨基塑料等等。

塑料的特性通常是指塑料的使用性能、加工性能和技术性能。塑料的技术性能包括：物理性能、热性能、力学性能、电气性能和化学性能。不同的塑料有不同的特性，在设计时用不同的方法。

4.2 塑胶常用材料

塑胶材料种类较多，下面举一些常用材料介绍。

1. ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物

2．PA66 聚酰胺66或尼龙66

3．PBT 聚对苯二甲酸丁二醇酯

4．PC 聚碳酸酯

5．PC/ABS 聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物

6. PC/PBT 聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯的混合物

7. PE-HD 高密度聚乙烯

8. PE-LD 低密度聚乙烯

9. PEI 聚乙醚

10. PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯

11. PETG 乙二醇改性-聚对苯二甲酸乙二醇酯

12. PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯

13. POM 聚甲醛

14. PP 聚丙烯

15. PPE 聚丙乙烯

16. PS 聚苯乙烯

17. PVC （聚氯乙烯）

18. SA苯乙烯-丙烯腈共聚物

4.3 塑胶成形的加工工艺

1．压缩成形

压缩成形法是历史最悠久的塑胶成形法。是PF、MF、UF等热硬化性塑胶的代表性成形法，此方法的特色是：（1)设备费低；（2)可成形任何塑胶材料；（3)材料损失少。其成形过程如图所示。

2．转移成形

像以前常见的插座，发现其中埋有金属片，此金属片并非制得成形品后再加装的，而是利用转移成形将金属片一起成形的。不过目前也因射出成形的实用化而被取而代之。其成形原理如图所示。

3．射出成形

射出成形法广泛用于热可塑性塑胶的成形，是把粒状的材料在加热缸中加热成流动状态，再由喷嘴向模具中射出成形，等成形品冷却固化再开模将成形品顶出。其成形过程如下图所示。

射出成形的优点是加工效果良好，可成形任何塑胶材料及形状复杂的成形品，且成形速度快，尺寸精度容易控制，是目前最普遍的塑胶成形法。

4．真空成形

真空成形是将热可塑性薄板固定于模上，通过加热器加热软化的塑胶薄板被真空吸着于模子而成形，真空成形的压力为一大气压以下，所以基模子可用石膏、木材、热硬化树脂等，大量生产时用金属模子。

这种成形的优点在于模子的制作省时又省钱，因此以薄板制造大型品时比射出成形更有利。通常用于硬质PVC、HIPS、ABS等，成形招牌、冰箱内箱、一次性口怀、冰淇淋杯的容器等。

5．其它成形工艺

其他成形工艺还有如下一些：

缠绕成形与喷射成形

板、片成形

层压成形

泡沫塑料成形

压延与涂层

旋转成形

吹塑成形

4.4 产品设计的工艺技术

4.4.1 注射模塑

注塑模塑是成型塑料制品的一种重要方法。几乎所有的热塑性塑料及多种热固性都可用此方法成型。在此只简要介绍注射模塑的基本过程。注射成型机的基本操作步骤如下：

（1）塑化：将塑料加热，熔融塑化，并将熔体中的气体排出。

（2）注射：在压力驱动下将熔体注入闭合的模具中，塑料在模腔内硬化。

（3）保压：在压力作用下保持一段时间，以防熔体回流，并且补偿在硬化器件熔体体积的减小。

（4）冷却：冷却制品直到完全硬化。

（5）脱模：打开模具，顶出模塑制品；再合模，开始下一循环。

4.4.2 避免侧孔与侧凹

通常，塑件的内外表面形状应设计得容易成形与脱模，以防止采用复杂得瓣合模和侧抽芯机构，因此塑件设计应尽量避免有侧孔与侧凹。不是所有的设计都能制作生产出来，设计者应尽可能地了解产品的生产制作过程，以避免设计与现实脱离，表中为一些典型示例。

带有侧孔与侧凹的塑件设计示例

4.4.3 脱模斜度

为了便于塑件从模腔顺利脱模或抽芯，塑件设计时必须考虑到内外壁面应有足量的脱模斜度。最小脱模斜度与塑料性能、塑件几何形状有关。表中列出若干材料单边脱模斜度的推荐值。

常用塑料件脱模斜度最小值

4.4.4 塑件壁厚

合理确定塑件壁厚十分重要。塑件壁厚受使用要求、塑件性能、塑件几何尺寸与形状以及成形工艺等众多因素制约。塑件各部分壁厚应均匀一致，切忌突变与截面壁厚悬殊设计。塑件壁厚一般在1~6mm范围内，常用值为2~3mm，通常随塑料品种及塑料大小而定。热塑性塑料件最小壁厚及推荐壁厚如下表所示。

常用塑料件最小壁厚及推荐值

常用塑料件壁厚设计实例

4.4.5 加强筋

为使塑件既有一定的强度和刚性，又不致使塑件截面过厚，以防止产生成形缺陷，有效的方法是在塑件适当的部位设置加强筋或增设防止变形的结构。加强筋不仅可以塑件变形，而且有利于改善塑件成形的充模状况。增加加强筋后，可能在背面产生缩纹。但是只要尺寸设计得当，就可以避免。加强筋的设计相关尺寸如图所示，防止变形设计的相关结构如图所示。

4.5 产品曲面的设计方法与原则

1．UG构建曲面的方法

在UG NX 5.0系统中构建曲面的方法有：

（1）以点为基础的构建方法。可以由点，极点或点云来构建曲面，通过点云构建的曲面比较光滑一些，但是与原始的数据点之间会有一定的误差。这种由点生成的曲面是非参数化的，即生成的曲面与原始构造点不关联，当构造点编辑后，曲面不会产生关联性的更新变化。

（2）以曲线为基础的构建方法。这类曲面是全参数化，在UG中称为全参数片体。这类曲面是和曲线紧紧关联的，如构建曲面的曲线被编辑或修改后，曲面会自动更新，便于曲面的调整和修改。主要用于大面积的主要曲面构造。

（3）以曲面为基础的构建方法。这些方法大多用来联接曲面与曲面之间的过渡，称为“过渡曲面”。这类曲面多数是参数化的，如通过截面、桥接和偏置等方法创建的曲面。

（4）以曲线和曲面为基础的构建方法。根据已有的曲面和曲线创建一个与已有曲面相联接的曲面。

2．曲面创建的一些基本原则

UG曲面创建一些基本原则如下：

（1）用于构造曲面的曲线尽可能简单，曲线阶次数小于3。

（2）用于构造曲面的曲线要保证光顺连接，避免产生尖角，重叠和交叉等。

（3）曲面的曲率半径尽可能大，否则将造成加工的困难。

（4）避免构造非参数化特征。

（5）若有测量的数据点，应先生成曲线，在利用曲线构造曲面。

（6）根据不同的曲面特点合理使用各种曲面构造方法，

（7）面与面之间的倒角过渡尽可能在实体上进行。

4.6 产品曲面设计的一般流程

UG曲面的构建方法一般会因用户需要得到的面和已有的条件不同而各不相同，但总体说来，都应遵循以下创建曲面的一般流程：

（1）首先，根据产品的外形要求建立用来构建曲面的边界曲线。

可以根据已知点创建样条曲线，或者根据已有的曲面的边界曲线。

（2）然后通过曲面构建的方法创建曲面。

一般来说，对于简单的曲面，可以一次性完成建模。

而实际产品的形状往往比较复杂，都很难一次性完成。对于复杂的曲面，首先应该采用曲面构造的方法生成主要的或大部分的曲面片体，然后通过曲面的过渡连接，光顺处理，曲面的编辑等方法完成产品的整体造型设计。

4.7 本章小结

本章主要介绍了一些塑料产品材料与工艺，以及产品曲面设计的准则和一般流程。其中对常用材料与工艺技术进行了重点介绍。这些都是比较专业的内容，读者学习掌握这些内容，可以熟悉UG曲面设计的工艺、方法、规划和一般流程，为以后的设计做好专业准备。

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