UG NX7.0中文版曲面造型從入門到精通

前言

曲面造型是計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，主要研究在計(jì)算機(jī)圖像系統(tǒng)的環(huán)境下對曲面的表示、設(shè)計(jì)、顯示和分析。它起源于汽車、飛機(jī)、船舶等部件的外形放樣工藝，由Coons、Bezier等大師于20世紀(jì)60年代奠定其理論基礎(chǔ)。如今經(jīng)過40多年的發(fā)展，曲面造型現(xiàn)在已形成了以有理B樣條曲面（Rational B-spline Surface）參數(shù)化特征設(shè)計(jì)和隱式代數(shù)曲面（Implicit A1gebraic Surface）表示這兩類方法為主體，以插值（Interpolation）、擬合（Fitting）、逼近（Approximation）這3種手段為骨架的幾何理論體系。Unigraphics（簡稱為UG）是美國EDS公司出品的一套集CAD／CAM／CAE于一體的軟件系統(tǒng)。它的功能覆蓋了從概念設(shè)計(jì)到產(chǎn)品生產(chǎn)的整個過程，并且廣泛地運(yùn)用在汽車、航天、模具加工及設(shè)計(jì)和醫(yī)療器械行業(yè)等方面。它提供了強(qiáng)大的實(shí)體建模技術(shù)，提供了高效能的曲面建構(gòu)能力，能夠完成最復(fù)雜的造形設(shè)計(jì)。Unigraphics每次的最新版本都代表了當(dāng)時制造技術(shù)的發(fā)展前沿，很多現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和理念都能較快地在新版本中反映出來。這一次發(fā)布的最新版本——UG NX7.0在很多方面都進(jìn)行了改進(jìn)和升級，例如并行工程中的靈活性、參數(shù)化設(shè)計(jì)等。本書以UGS公司最新版本的UG NX 7.0中文版為平臺，以基礎(chǔ)和大量實(shí)例相結(jié)合的形式，詳細(xì)講解UG7.0曲面造型設(shè)計(jì)中的操作方法和使用技巧。具體內(nèi)容包括：第1章介紹了曲面造型的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢以及UG曲面建模學(xué)習(xí)方法。第2章介紹了UG NX 7.0的啟動、工作環(huán)境、系統(tǒng)環(huán)境以及參數(shù)預(yù)設(shè)置。第3章介紹了文件操作、對象操作、坐標(biāo)系操作、視圖與布局、圖層操作和基準(zhǔn)建模等基本操作。第4章介紹了基本曲線、復(fù)雜曲線、曲線操作以及曲線編輯并結(jié)合鞋子曲線介紹了曲線功能的綜合應(yīng)用。第5章介紹了簡單曲面的繪制，包括基本曲面、網(wǎng)格曲面、掃掠建曲面并配合風(fēng)扇和節(jié)能燈泡介紹了簡單曲面的使用和操作。第6章介紹了復(fù)雜曲面的構(gòu)造，包括自由曲面成形、曲面倒圓角、曲面延伸、曲面偏置、加厚、橋接等，并結(jié)合咖啡壺和鞋子介紹了如何創(chuàng)建復(fù)雜曲面。第7章介紹了曲面的編輯命令的使用和操作，并結(jié)合鞋子實(shí)例介紹了曲面編輯命令的綜合應(yīng)用。第8章介紹了曲線分析和曲面編輯的使用方法。第9章介紹了曲面的渲染，包括高質(zhì)量圖像、藝術(shù)圖像、材料及紋理設(shè)置、燈光效果和視覺效果。第10章講解了吧臺椅、榨汁機(jī)和飛機(jī)模型的設(shè)計(jì)，包括零件建模和裝配。在介紹的過程中，注意由淺入深，從易到難，各章節(jié)既相對獨(dú)立又前后關(guān)聯(lián)。全書解說翔實(shí)，圖文并茂，語言簡潔，思路清晰。本書可以作為大中專院校相關(guān)專業(yè)和相關(guān)培訓(xùn)學(xué)院學(xué)生的教材，也可作為工程技術(shù)人員的自學(xué)教材或參考工具書。

內(nèi)容概要

本書以UGS公司最新版本的UG NX 7.0中文版為平臺，以基礎(chǔ)知識和大量實(shí)例相結(jié)合的形式，詳細(xì)講解UG NX 7.0曲面造型設(shè)計(jì)中的操作方法和使用技巧。具體內(nèi)容包括：曲面概述、UG NX 7.0基礎(chǔ)、基本操作、曲線繪制、簡單曲面繪制、復(fù)雜曲面繪制、曲面編輯、曲線與曲面分析、曲面渲染、綜合實(shí)例等內(nèi)容?！　≡诮榻B的過程中，注意由淺入深，從易到難，各章節(jié)既相對獨(dú)立又前后關(guān)聯(lián)。全書解說翔實(shí)，圖文并茂，語言簡潔，思路清晰?！　”緯S書所配光盤包含全書實(shí)例源文件和全部實(shí)例操作過程錄音講解AVI動畫文件，可以幫助讀者更加輕松自如地學(xué)習(xí)本書知識?！　”緯梢宰鳛榇笾袑Ｔ盒Ｏ嚓P(guān)專業(yè)和相關(guān)培訓(xùn)學(xué)院學(xué)生的教材，也可作為工程技術(shù)人員的自學(xué)教材或參考工具書。

書籍目錄

前言第1章 曲面造型綜述　1.1 曲面造型現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢　1.2 UG曲面建模學(xué)習(xí)方法第2章 UGNX7.0基礎(chǔ)　2.1 UGNX7.0的啟動和工作環(huán)境　　2.1.1 UGNX7.0的啟動　　2.1.2 作環(huán)境　2.2 具欄的定制　　2.2.1 工具條　　2.2.2 命令　　2.2.3 選項(xiàng)　　2.2.4 布局　　2.2.5 角色　2.3 系統(tǒng)的基本設(shè)置　　2.3.1 環(huán)境設(shè)置　　2.3.2 默認(rèn)參數(shù)設(shè)置　2.4 UG參數(shù)設(shè)置　　2.4.1 對象參數(shù)設(shè)置　　2.4.2 裝配參數(shù)設(shè)置　　2.4.3 草圖參數(shù)設(shè)置　　2.4.4 建模參數(shù)設(shè)置第3章 基本操作　3.1 文件操作　　3.1.1 新建文件　　3.1.2 打開關(guān)閉文件　　3.1.3 導(dǎo)入導(dǎo)出文件　　3.1.4 文件操作參數(shù)設(shè)置　3.2 對象操作　　3.2.1 觀察對象　　3.2.2 改變對象的顯示方式　　3.2.3 隱藏對象　　3.2.4 對象變換　3.3 工作圖層設(shè)置　　3.3.1 圖層的設(shè)置　　3.3.2 圖層的類別　　3.3.3 圖層的其他操作　3.4 坐標(biāo)系操作　　3.4.1 坐標(biāo)系的變換　　3.4.2 坐標(biāo)系的定義　3.5 基準(zhǔn)建模　　3.5.1 點(diǎn)構(gòu)造器　　3.5.2 基準(zhǔn)平面　　3.5.3 基準(zhǔn)軸　　3.5.4 基準(zhǔn)CSYS第4章 綜曲線功能　4.1 基本曲線　　4.1.1 點(diǎn)及點(diǎn)集　　4.1.2 直線的建立　　4.1.3 圓和圓弧　　4.1.4 倒圓角　　4.1.5 倒斜角　　4.1.6 多邊形　　4.1.7 實(shí)例——螺母　　4.1.8 橢圓　4.2 復(fù)雜曲線　　4.2.1 樣條曲線　　4.2.2 規(guī)律曲線　　4.2.3 螺旋線　4.3 曲線操作　　4.3.1 偏置　　4.3.2 實(shí)例——偏置曲線　　4.3.3 在面上偏置　　4.3.4 橋接　　4.3.5 簡化　　4.3.6 連結(jié)曲線　　4.3.7 投影　　　　4.3.8 組合投影　　4.3.9 纏繞展開　　4.3.10 實(shí)例——纏繞展開創(chuàng)建曲線　　4.3.11 抽取　　4.3.12 相交　　4.3.13 截面　4.4 曲線編輯　　4.4.1 編輯曲線　　4.4.2 編輯曲線參數(shù)　　4.4.3 修剪曲線　　4.4.4 實(shí)例——繪制碗輪廓線　　4.4.5 分割曲線　　4.4.6 實(shí)例——用分割曲線編輯曲線　　4.4.7 編輯圓角　　4.4.8 拉長曲線　　4.4.9 曲線長度　　4.4.10 光順樣條　　4.5 綜合實(shí)例——鞋子曲線第5章 簡單曲面的創(chuàng)建第6章 復(fù)雜曲面的構(gòu)造第7章 曲面的編輯第8章 曲線和曲面分析第9章 綜合實(shí)例第10章 綜合實(shí)例

章節(jié)摘錄

插圖：隨著計(jì)算機(jī)圖形顯示對于真實(shí)性、實(shí)時性和交互性要求的日益增強(qiáng)，隨著幾何設(shè)計(jì)對象向著多樣性、特殊性和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜性這一趨勢的日益明顯，隨著圖形工業(yè)和制造工業(yè)邁向一體化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化步伐的日益加快，隨著激光測距掃描等三維數(shù)據(jù)采樣技術(shù)和硬件設(shè)備的日益完善，曲面造型近幾年得到了長足的發(fā)展，這主要表現(xiàn)在研究領(lǐng)域的急劇擴(kuò)展和表示方法的開拓創(chuàng)新。從研究領(lǐng)域來看，曲面造型技術(shù)已從傳統(tǒng)的研究曲面表示、曲面求交和曲面拼接，擴(kuò)充到曲面變形、曲面重建、曲面簡化、曲面轉(zhuǎn)換和曲面等距性。從表示方法來看，以網(wǎng)格細(xì)分（Subdivision）為特征的離散造型與傳統(tǒng)的連續(xù)造型相比，大有后來居上的創(chuàng)新之勢。這種曲面造型方法在生動逼真的特征動畫和雕塑曲面的設(shè)計(jì)加工中如魚得水，得到了廣泛的運(yùn)用。新的曲面造型方法（1）基于物理模型的曲面造型方法?，F(xiàn)有的CAD／CAM系統(tǒng)中的曲面造型方法建立在傳統(tǒng)的CAGD純數(shù)學(xué)理論的基礎(chǔ)之上，借助控制頂點(diǎn)和控制曲線來定義曲面，具有調(diào)整曲面局部形狀的功能。但這種靈活性也給形狀設(shè)計(jì)帶來許多不便：典型的設(shè)計(jì)要求既是定量的又是定性的，如“逼近一組散亂點(diǎn)且插值于一條截面線的整體光順的曲面”。這種要求對曲面的整體和局部都具有約束，現(xiàn)有曲面生成方式難以滿足這種要求；設(shè)計(jì)者在修改曲面時，往往要求面向形狀的修改。通過間接地調(diào)整頂點(diǎn)、權(quán)因子和節(jié)點(diǎn)矢量進(jìn)行形狀修改既繁瑣、耗時又不直觀，難以既定性又定量地修改曲面的形狀。局部調(diào)整控制頂點(diǎn)難以保持曲面的整體特性，如凸性或光順性?；谖锢砟Ｐ偷那嬖煨头椒榭朔@些不足提供了一種手段。用基于物理模型的方法對變形曲面進(jìn)行仿真或構(gòu)造光順曲面是CAGD和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中一個重要研究領(lǐng)域。（2）基于偏微分方程（PDE）的曲面造型方法。PDE曲面的形狀由邊界條件和所選擇的偏微分方程確定。該方法具有以下特點(diǎn)：構(gòu)造過渡面簡單易行，只需給出過渡線并計(jì)算過渡線處的跨界導(dǎo)矢；所得曲面自然光順。曲面由曲面參數(shù)的超越函數(shù)，而不是簡單的多項(xiàng)式確定；確定一張曲面只需少量的參數(shù)，并且對設(shè)計(jì)者的數(shù)學(xué)背景要求較少，只需給出邊界曲線和跨界導(dǎo)矢即可產(chǎn)生一張光順的曲面。因此，輸入工作量較?。豢赏ㄟ^修改邊界曲線和跨界導(dǎo)矢即方程中的一個物理參數(shù)來調(diào)整曲面形狀；便于功能曲面的設(shè)計(jì)。功能曲面設(shè)計(jì)最終歸結(jié)為一些泛函的極值問題，這些泛函的自變量是形狀參數(shù)，形狀參數(shù)的多少直接關(guān)系到求泛函極值問題時計(jì)算量的大小。PDE曲面形狀完全由邊界條件確定，所需形狀參量較少，從而可以降低計(jì)算耗費(fèi)。PDE方法是一種新型的曲面造型技術(shù)，該方法僅是一種曲面設(shè)計(jì)技術(shù)，而不是一種曲面的表達(dá)方式。（3）流曲線曲面造型。在CAD領(lǐng)域，許多曲線曲面的設(shè)計(jì)涉及到運(yùn)動物體的外形設(shè)計(jì)，如汽車、飛機(jī)、船舶等。這些物體在空氣、水流等流體中相對運(yùn)動。由于流體對運(yùn)動物體產(chǎn)生阻力，運(yùn)動物體的外形設(shè)計(jì)將變得十分重要。運(yùn)動物體外形的光滑與否將直接影響其運(yùn)動性能。人們常常希望所設(shè)計(jì)的運(yùn)動物體的外形具有“流線型”，因?yàn)榫哂小傲骶€型”外形的運(yùn)動物體不僅外觀漂亮，而且能極大地減少前進(jìn)過程中流體對物體的阻力。

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