基UG的车身造型设计

2018-09-30 13:59:00
陆启蒙
原创
1938
摘要:本文利用 UG 强大的曲面建模功能构建汽车车身曲面,并对建模过程进行详细介绍,体现出该建模方法的先进性。 此建模方法为缩短车身设计周期、减少车身设计积累误差、降低开发成本等提供了较好的方法。车身是汽车各大总成中极为重要的一部分,新车型的开发首先是新车身的开发,其开发周期、制造成本约占整车的 50% 左右。 车身的造型设计不但要符合结构力学、材料工程学、人体工程学、空气动力学原理,且要符合人们的审美原理。随着 CAD/CAE/CAM 软件迅速发展,汽车设计迈入了数字化时代。 车身的概念设计、零件设计、模具设计、 零件的设计验证等都可在计算机上的虚拟环境中实现,这样大大降低了车身设计周期,提高了设计质量,并大幅降低了新车型开发成本 [ 1 、 2 ] 。 本论文采用三维绘图软件 Unigraphics NX (简称 UG)来完成车身的造型设计。

摘要:本文利用 UG 强大的曲面建模功能构建 汽车车身曲面,并对建模过程进行详细介绍,体现出该建模方法的先进性。 此建模方法为缩短车身设计周期、减少车身设计积累误差、降低开发成本等提供了较好的方法。

车身是汽车各大总成中极为重要的一部分,新车型的开发首先是新车身的开发,其开发周期、制造成本约占整车的 50% 左右。 车身的造型设计不但要符合结构力学、材料工程学、人体工程学、空气动力学原理,且要符合人们的审美原理。

随着 CAD/CAE/CAM 软件迅速发展,汽车设计迈入了数字化时代。 车身的概念设计、零件设计、模具设计、 零件的设计验证等都可在计算机上的虚拟环境中实现,这样大大降低了车身设计周期,提高了设计质量,并大幅降低了新车型开发成本 [ 1 、 2 ] 。 本论文采用三维绘图软件 Unigraphics NX (简称 UG)来完成车身的造型设计。

1 基于 UG 的汽车车身造型设计

1.1 车身造型设计思路

车身外形各曲面要求光滑拼接、圆滑过渡,遵从光顺原理,其设计、制造工艺水平直接影响汽车的运
动性能和经济、环保性能 [ 3 、 4 ] 。 设计思路遵循以下要点:

( 1 )先整体后局部

先整体后局部就是先利用 UG 的草图功能绘制出不同的 2D 和 3D 轮廓和控制曲线,为建面做好基
础。

( 2 )曲面由大到小

所谓由大到小有两个意思,即在创建曲面时,先做出大的面作为基础曲面, 这些面决定了整个模型的形状与基础, 然后在该基础上添加或裁减出其他曲面。第二层意思是创建大曲面,比目标曲面的形状要大,方便以后对曲面进行编辑和再创建,确保产品模型尺寸符合设计要求。

( 3 )曲面连接光滑

创建曲面时,尽量减少曲面的数量,并在曲面连接的地方添加不同的连接约束。 创建光滑过度衔接的曲面。

( 4 )辅助曲线和曲面

以上内容都是在曲线和曲面的基础上创建的,所以辅助性的曲线和曲面也是很重要的工具。

1.2 基于 UG 软件的汽车车身实体建模

1.2.1 绘制主体曲线

绘制主体曲线时,选择草图选项,然后参考边界对象,利用草绘工具,绘制出汽车车身的宽度方向轮
廓线, 并在其上创建基准点作为下面构建曲线的参考点。 绘制不同的控制曲面,如图 1 所示。

1.2.2 添加车身样条曲线

样条曲线是产品设计必备的曲线, 主要是在完整产品的表面或部件之间添加必要的连接曲线槽,它不仅可以缓冲单调的整体曲面感, 还可以在部件间给出必要的装配间隙,便于产品的配套组装。

1.2.3 创建各个主体曲面

曲线创建以后需要作出各个曲面,如车顶曲面、发动机盖曲面等, 有了曲面才能出现比较直观的模型效果,如图 2 所示。

1.2.2 添加车身样条曲线

样条曲线是产品设计必备的曲线, 主要是在完整产品的表面或部件之间添加必要的连接曲线槽,它不仅可以缓冲单调的整体曲面感, 还可以在部件间给出必要的装配间隙,便于产品的配套组装。

1.2.3 创建各个主体曲面

曲线创建以后需要作出各个曲面,如车顶曲面、发动机盖曲面等, 有了曲面才能出现比较直观的模型效果,如图 2 所示。

1.2.4 后期处理

完成实体模型后, 可以利用渲染工具对其进行后期处理,达到自己想要或者要求的效果,使得整个
车身更真实、美观和生动,如图 5 所示。

2 结论

本文通过参数化软件 UG 的强大自由曲面建模功能完成了汽车车身曲面造型的设计。 通过 3D 建模的一般过程和汽车车身实体建模过程的演示,可以看出利用 UG 软件不仅使得汽车设计更加方便、快捷,整个操作过程具有理想的重复性、开放性与良好的修改性,同时缩短了设计与改进周期,降低了设计成本,大大提高了车身设计效率 [ 5 ] ,具有较好的参考价值。

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