电烫斗曲面的建模方法与研究

刘云志，汪立胜

（1.东莞职业技术学院，广东 东莞 523808；2.广东省技师学院，广东 惠州 516100）

0 引 言

在使用软件进行三维结构设计时，简单的组合体建构一般容易完成，但对于曲面的建模，往往会出现以下情况：一是曲面建模困难;二是曲面建构后，曲面与曲面的衔接不顺滑，出现明显的接缝痕迹，这两种情况都属于曲面建模的失败。因此，要想获得完整顺滑的曲面体，曲面建构的方法和技巧是关键。

1 电烫斗的曲面分析

图1 电烫斗曲面体

如图1 所示的电烫斗是一个完整的曲面体，手柄和面盖为光滑连接，整体无接缝。该零件采用的是整体流线型的设计，其造型优美。特点为整体都是曲面，且曲面之间都是顺滑连接，这种造型在电器当中很常见。一般初次遇到此类问题，总感觉很棘手，不知道从哪里开始绘制，找不到突破口。现以电烫斗为例，如图1 所示，分析该零件的曲面绘制方法。

通过观察该零件，可以采用化整为零的方法，就是将整体曲面分割成几个部分，至于怎样分割，因人而异,有多种分法:首先，分割后的曲面要尽量简单，这样可以降低难度；其次，分割后的曲面要容易成形，如果无法绘制成形或绘制困难，也同样会增加设计的难度；第三，曲面分割的数目不可以太多，太多会造成后续曲面衔接的工作复杂。为简单起见，在这里我们可以将整体曲面分割成五部分，如图2 所示，这种分割方法既可降低曲面建模的难度，又可简化建模的步骤。

图2 整体曲面分割

2 电烫斗曲面建模的方法

通过曲面分析，可初步确定电烫斗的设计过程：曲线建构→曲面建模→曲面修剪→曲面倒圆角→成形。

2.1 曲线建构

1）建构面盖的曲线，如图3 所示。

2）建构手柄的曲面，如图4 所示。

图3 面盖轮廓曲线的建构

图4 手柄曲线的建构

2.2 曲面建模

1）对手柄部分采用扫描建模，如图5 所示。

2）对面盖部分采用边界曲面建模，如图6 所示。

图5 手柄曲面扫描建模

图6 面盖边界曲面建模

2.3 曲面修剪

1）将手柄曲面进行修剪，如图7 所示。

2）绘制COS 曲线，如图8 所示。

3）绘制曲面，如图9 所示。

4）绘制修剪曲面，如图10 所示。

5）绘制修剪斜面，然后合并，如图11 所示。

2.4 曲面倒角

棱线处倒圆角，如图12 所示。

图7 手柄曲面修剪

图8 投影曲面建构

图9 衔接曲面建构

图10 底面修剪曲面

图11 侧面曲面修剪

图12 棱线倒圆角

图13 绘制底平面

2.5 底面的建模

绘制底平面，如图13 所示，经过合并等整理后，曲面体完成，如图14 所示,最后再绘制两个小按钮，经过以上的几个主要步骤，可将电烫斗的整体曲面绘制出来，如图15 所示。

图14 曲面完成图

图15 整体曲面

3 曲面衔接的分析

电烫斗的整体曲面分为五部分，其中最复杂的为面盖和手柄衔接的两处，要求连接顺滑，就必须对曲线和曲面两者都有要求。

1）分别绘制两个曲面上的线，在这里，采用了投影到面的方法绘制COS（curve of surface）线，如图16 所示。

图16 COS 线

图17 衔接处不顺滑

图18 相切设置

2）采用边界曲面进行绘制，绘制的曲面如图17 所示。为使绘制的边界曲面与相邻曲面连接顺滑，还要对曲面进行相切设置，如图18 所示，设置后衔接光滑，如图19 所示。经比较，手柄和面盖的两个连接处，图17 的线和面采用自由连接的方法，其衔接痕迹明显，不光滑，图19 的线和面采用了相切的方法，其衔接顺滑。

3）采用曲率分析，如图20 所示。其曲面光滑，曲率变化与曲面的特性相对应。

4）电烫斗的面盖与后盖的部分，可采用倒圆角的方式进行，方法简单，如图21 所示。

图19 衔接处光滑

图20 曲率分析图

图21 后盖倒圆角

4 结 语

对于高级曲面的建模，要分析整体曲面的大趋势，先将整体分割成几个组合的曲面，再对每个独立的曲面采用对应的绘制方法来生成面，或简单曲面，或高级曲面，尽可能采用简单方法绘制，然后进行衔接，且保证衔接部位为顺滑连接，如此就可以化繁为简，化整为零，设计出整体顺滑的高级曲面。

［1］ 詹友刚.Pro/ENGINEER 中文野火版5.0 曲面设计教程［M］.北京：机械工业出版社，2013.

［2］ 赵学跃.ProE Wildfire 5.0 立体词典：产品建模［M］.杭州：浙江大学出版社，2010.