基于UG的车灯底座逆向造型

摘 要：逆向造型在先进制造技术中有着举足轻重的地位，在产品设计中应用非常广泛。本文以UG软件为工具，从车灯底座数据的获取开始，依照点—线—面—体的设计顺序实现了三维造型，体现出了逆向造型设计的优势。

关键词：UG；车灯底座；逆向；造型

1 逆向造型

逆向工程（Reverse Engineering，RE）是对产品设计过程的一种描述。传统的产品设计一般都是“从无到有”的过程，设计人员首先构思产品的外形、性能以及大致的技术参数等，再利用CAD建立产品的三维数字化模型，最终将模型转入制造流程，完成产品的整个设计制造周期，这样的过程可称为“正向设计”。而逆向工程则是一个“从有到无”的过程，就是根据已有的产品模型，反向推出产品的设计数据，包括设计图纸和数字模型。

2 车灯底座造型

2.1获取数据

使用三坐标测量仪对车灯底座实物进行点的测量，主要针对剖面、轮廓和特征线进行测量，将结果导入UG软件中，如图1所示。

2.2构造曲线

在连线前需要先对杂点进行有效的剔除，然后根据此底座的形状和特征确定如何分面，以便确定哪些点应该连接，并对以后的构面方法做到心中有数。在连线过程中，一般是先连特征线点，后连剖面点，常用命令主要是直线、圆弧和桥接曲线等，其中圆弧用的最多。最后由于测量和模型自身原因会导致连成的线不光顺，我们需要使用“变换”、“分割曲线”、“编辑曲线”和“合并”等命令对之进行调整，从而保证后面构造曲面的光滑。

总之，在生成面之前需要对生成的曲线进行数次的调整，从而保证曲线的质量，车灯底座曲线构建完成结果如图2所示。

2.3构造曲面

在构造单张且较为平坦的曲面时，直接用“拉伸”命令即可。当面之间有空隙的时候采用“桥接”，而曲面相交时，使用“面圆角”命令，都能实现曲面间的光滑过渡。在构造三边曲面和五边曲面时，需要做条曲线，把三边曲面转化为四边曲面，或将边界线延伸，把五边曲面转化成四边曲面，然后用“裁剪的片体”和“修剪和延伸”等命令来重构曲面。

在此车灯底座构造的过程中最常用的构造方法是“通过曲线网格”，通过设置设置边界相切连续选项，可以保证曲面四周邊界曲率的连续性，还有“规律控制的延伸”命令，可以动态显示正在创建的曲面，还可以随时增、减定义曲线串，而曲面也将随之改变。此外还有 “直纹”、“扫掠”、“线型体”也是比较常见的几种曲面构造的方法。

在构造完车灯底座外表面后，需要仔细从各个角度观察进行观察，将曲面出现凸起显得不光顺的位置剪切掉，然后通过“桥接”或“通过曲线”命令使之平滑光整。最终构建曲面完成结果如图3所示。

2.4构造实体

2.4.1确定方案

构建完外表面后，我们需要确定构建实体模型的方案。首先需要偏置外表面的各个片体，再构建出内、外表面的横截面，最后用“缝合”命令将设计好的内、外表面和横截面封闭起来，这就完成了片体到实体的自动转化。

2.4.2曲面偏置与缝合

曲面的偏置用Offset指令同时选多个面或全选以提高效率。车灯底座外表面各个片体偏置的情况，如图4所示。

偏置后的曲面还需要裁剪或者补面，用各种曲面编辑手段构建内表面，然后缝合内表面和外表面，缝合后的曲面结果如图5所示。缝合时，经常会出现缝合失败的情况，需要进行相应的处理，主要有以下几种情况：

（1）缝合时，一次性缝合的片体过多。这种情况需要减少每次缝合片体的数量，也就意味着要进行更多次的缝合。

（2）缝合公差小于两个被缝合曲面相邻边之间的距离。遇到此类问题，一般是加大缝合公差后，再进行缝合。

（3）两个表面延伸后不能交汇，边缘形状不匹配。如果片体不是曲面，则需要先将片体转化为曲面，使之与对应的另一片体的边匹配，再进行缝合。

（4）片体边缘上有难以察觉的微小畸形或其它几何缺陷。这时候可以对局部进行放大，分析表面情况，检查几何缺陷，如果确实存在几何缺陷，则修改或重建片体后重新缝合。

2.5装配

车前灯模型除了底座之外，还包括灯罩、反光器、遮光器等几个部分，所有零件设计完成后再进行整体的装配，然后做最终的渲染处理，完成的结果如图6所示。

3 结语

依托UG软件强大的曲面处理功能，完成从车灯底座数据采集到实体建模的整个设计过程，让我们看到了逆向工程在产品设计中的一些优势，它能大大缩短产品开发周期，降低开发成本，从而有效提高汽车企业的经济效益。

参考文献

[1]苑丽.基于逆向工程的车标逆向建模[J].科研应用，2014，（276）：98-99.

[2]陈龙，季刚，李益民，胡顺安.基于CATIA V5的福克斯整车车身逆向建模[J].常熟理工学院学报（自然科学），2018，32（5）：101-105.

作者简介：

吕君（1981—），男，浙江东阳人。硕士，讲师。研究方向：制造业信息化。