基于ProENGINEER的企鹅卡通玩具造型设计.doc
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1、摘 要本文介绍了利用Pro/ENGINEER软件,来完成企鹅卡通玩具的曲面造型设计。本文从模型大身、嘴巴、翅膀、眼睛、脚和围巾装饰物等逐步对玩具进行建模,并且尽可能细致的对建模过程进行描述。建模过程更力求玩具产品的造型独特,外观新颖,色彩夺目,使玩具产品具备更高的产品价值,拥有好的市场销量。经过对企鹅卡通玩具的曲面造型设计,发现利用三维软件对产品制造前进行预先建模设计非常必要,并且从长远看,还具有很深远的经济影响。关键字:Pro/ENGINEER;曲面造型设计;企鹅卡通玩具;建模Designed on the Basis of the Pro/ENGINEERs Model of the To
2、yAbstractThis article describes that using the Pro/Engineer software to complecate the curved design of the toy penguin. It models something from the models body ,mouth,eyes,feet and the decorations of scarf etc step by step, and describes the process of modeling as detailed as possible.The process
3、of modeling eagerly quests the peculiar shape,novel appearance,eye-catching colour for the toys so that the toyss product can have the higher value and better market. In the end ,it can reach the following aimafter designing the curved design of the toy penguin,we can found it necessary to prodesign
4、 the modeling which uses the 3D modeling sofeware before the prodects manufacture;and in the long term it also have a further influence on the economics.Keywords: Pro/ENGINEER;the curved design;the toy penguin;the modeling目 录1 绪论11.1 三维造型设计的现状和发展11.2 常见三维造型软件介绍11.2.1 UG11.2.2 CATIA11.2.3 Pro/ENGINEE
5、R11.3 本文主要研究内容22 设计过程22.1 模型大身22.1.1 创建新零件22.1.2 以旋转方式创建第一个曲面22.1.3 创建圆角特征22.2 嘴巴42.2.1 创建扫描轨迹曲线42.2.2 建立两个基准图形42.2.3 以变截面扫描方式创建玩具的嘴巴52.2.4 合并主体和嘴巴两个曲面62.2.5 创建圆角特征62.3 翅膀72.3.1 创建扫描轨迹曲线72.3.2 以变截面扫描方式创建玩具的翅膀72.3.3 以镜像方式复制玩具另一个翅膀82.3.4 合并两个曲面92.3.5 创建圆角特征92.4 眼睛102.4.1 以投影曲线方式创建玩具的眼睛102.4.2 剪切出眼部区域1
6、02.5 脚102.5.1 创建扫描轨迹曲线112.5.2 建立两个基准图形112.5.3 以变截面扫描方式创建玩具的脚112.5.4 创建填充曲面122.5.5 以拉伸方式剪切玩具的脚132.5.6 创建3个基准点132.5.7 创建造型曲线132.5.8 合并两个曲面142.5.9 根据草绘曲线对参照曲面进行修剪142.5.10 以边界混合方式创建曲面142.5.11 合并两个曲面152.5.12 以镜像方式复制玩具另一个脚152.5.13 合并两个曲面152.5.14 创建圆角152.7 围巾装饰物162.7.1 创建投影曲线162.7.2 修剪玩具主体曲面162.7.3 创建相交曲线1
7、72.7.4创建二次投影曲线172.7.5 创建扫描曲面182.7.6 建立两个基准图形182.7.7 以变截面扫描方式创建玩具的围巾182.7.8 旋转围巾曲面192.7.9 创建草绘曲线192.7.10 以扫描方式创建围巾192.7.11 利用图层功能隐藏绘图区中所有曲线202.8 着色玩具模型202.9 保存文件并从内存中拭除223 结论22致谢23参考文献241 绪论1.1 三维造型设计的现状和发展三维造型是计算机辅助几何设计和计算机图形学的一项重要内容,主要研究在计算机图像系统的环境下对三维造型的表示,设计,显示和分析1。当代世界的各种产品在加工前都需对其外形预先进行三维造型设计,这
8、样才能保证产品在制造过程中的可行性。三维造型软件的发展和成熟直接关乎产品三维造型设计的成败,进入21世纪以后,三维造型软件21的发展呈现了百家争鸣的状况,但它们各具特色。1.2 常见三维造型软件介绍1.2.1 UG美国Unigraphics Solutions公司的UG源于航空业,汽车业,采用基于约束的特征建模和传统的几何建模为一体的复合建模技术。其曲面功能包含于Freeform Modeling模块之中,采用了NURBS、B样条、Bezier数学基础,同时保留解析几何实体造型的方法,造型能力较强。其曲面建模完全集成在实体建模之中,并可独立生成自由形状形体以备实体设计时使用。而许多曲面建模操作
9、可直接产生或修改实体模型,曲面壳体,实体与定义他们的几何体完全相关。UG的实体化曲面处理能力是其主要特征和优势2。1.2.2 CATIA美国IBM公司的CATIA是一个广泛的CAD/CAM/CAE/PDM应用系统。该系统有关曲面的模块包括:曲面设计、高级曲面设计、自由外形设计、整体外形修形等。CATIA外形设计和风格设计解决方案为设计零件提供了广泛的集成化工具。该系统具有很强的曲面造型功能3。1.2.3 Pro/ENGINEER美国PTC公司的Pro/ENGINEER以其参数化、基于特征、全相关等新概念闻名于CAD界,其曲面造型集中在Pro/SURFACES和Pro/ISDX模块4。其曲面的生
10、成、编辑能力覆盖了曲面造型中的主要问题,主要用于构造表面模型、实体模型,并且可以在实体上生成任意凹下或凸起物等。尤其是可以将特殊的曲面造型实例作为一种特征加入特征库中。Pro/ENGINEER自带的特征库就含有如下特征:复杂的拱形表面、三维扫描外形、复杂的非平行或旋转混合、混合/扫描、管道等。Pro/ENGINEER Wildfire 3.0系统拥有强大而智能化的曲面建模能力,能够十分方便和准确地对卡通类产品进行数字化描述5。在新版本中简化了建模命令操作的步骤,使用户减少鼠标点击的次数从而加快建模的效率。鉴于Pro/ENGINEER Wildfire 3.0的优点,故选此软件来解决本例卡通玩具
11、的造型设计问题。一种卡通玩具的销售情况如何很大程度上取决于它的外观造型,故此,选择一种合适的软件对产品进行预先的外观模型造型设计是必不可少的。在造型设计的过程中应力求使玩具模型看起来新颖独特,具有吸引力,给顾客留下深刻印象。Pro/ENGINEER强大的曲面造型能力正好能够实现这些要求。1.3 本文主要研究内容本文利用Pro/ENGINEER软件对玩具模型进行逐步的建构,经历了模型大身、嘴巴、翅膀、眼睛、脚和围巾装饰物等,最后再对玩具各部位进行着色渲染。2 设计过程在本文中对企鹅卡通玩具三维造型的设计,可以看做是对腾讯QQ平面图形的三维实体化。经过对QQ图像观察,依据先整体后细节的原则,可以将
12、建模步骤分为6大部分,即模型大身、嘴巴、翅膀、眼睛、脚和围巾装饰物,之后再对模型进行着色。以下是具体的建模步骤。2.1 模型大身2.1.1 创建新零件在Pro/ENGINEER Wildfire 3.0系统中选择主菜单栏“文件”中的“新建”命令。选择文件的类型为“零件”、子类型为“实体”,改变文件名为qie不选中“使用缺省模板”复选框,然后单击“确定”按钮。进入“新文件选项”对话框,选择模板类型为 mmns-part-solid,并单击“确定”按钮。2.1.2 以旋转方式创建第一个曲面单击基础特征工具栏的图标,将建模方式改为曲面建模。选取FRONT平面为草绘平面,系统自动选择RIGHT平面为右
13、侧参照平面,绘制如图1所示的截面,旋转曲面如图2所示。2.1.3 创建圆角特征单击工具,在操控板中单击图标,在绘图区中选取曲面边线为倒圆角的参照边,在操控板中改变圆角的数值为10。效果如图3所示。图1 模型大身草绘图2 模型大身效果图图3 倒圆角后的模型大身2.2 嘴巴2.2.1 创建扫描轨迹曲线选取TOP平面为草绘平面,RIGHT平面为右侧参照平面,绘制如图4所示的截面。图4 嘴巴扫描轨迹曲线2.2.2 建立两个基准图形选择主菜单栏“插入”/“模型基准”/“图形”命令,在文本框中键入图形名称为radius-1。进入系统的草绘模式,绘制如图5所示的草图。图5 嘴巴基准图形单击图标完成“图形”特
14、征的创建。用同样的方法完成另一个“图形”特征的创建,命名为radius-2。绘制的截面如图6所示。图6 嘴巴基准图形2.2.3 以变截面扫描方式创建玩具的嘴巴单击工具栏的图标,在出现的操控板中单击图标,然后单击“参照”菜单项,在绘图区中选取图4创建的草绘曲线为扫描特征的“原点轨迹”,并且改变特征创建箭头的方向。在“参照”上滑面板中选择“剖面控制”下拉框为“垂直于投影”选项,在绘图区中选取RIGHT平面为方向参照平面。返回“变截面扫描”命令操控板单击图标,进入系统的草绘模式。绘制如图7所示的截面。图7 嘴巴变截面扫描草绘选择主菜单栏“工具”/“关系”命令,在“关系”对话框中输入如下关系式。sd4
15、=evalgraph(radius-2,trajpar*10)*2.2sd3=evalgraph(radius-1,trajpar*10)*2单击“确定”按钮完成关系式的定义,系统将根据关系式对图形进行再生,如图8所示。图8 再生后的嘴巴变截面扫描草绘单击图标完成草绘操作,返回“变截面扫描”特征操控板。单击图标完成“变截面扫描”特征的创建,绘图区如图9所示。图9 创建的玩具嘴巴2.2.4 合并主体和嘴巴两个曲面单击合并图标,对两个曲面进行“求交”操作。2.2.5 创建圆角特征单击图标,在出现的操控板中单击图标,选取如图10所示的曲面边线为倒圆角的参照边,改变圆角的数值为2。单击图标完成倒圆角特
16、征的创建。图10 倒圆角嘴巴2.3 翅膀2.3.1 创建扫描轨迹曲线单击图标,选取FRONT平面为草绘平面,RIGHT平面为右侧参照平面,绘制如图11所示截面。图11 翅膀的扫描轨迹曲线2.3.2 以变截面扫描方式创建玩具的翅膀单击图标,在出现的操控板中单击图标,然后单击“参照”菜单项,在绘图区中选取前面图11创建的草绘曲线为扫描特征的“原点轨迹”,并改变相应特征创建箭头的方向。在“参照”上滑面板中选择“剖面控制”为“垂直于轨迹”选项,并接受系统其它的默认选项。返回“变截面扫描”命令操控板,进入系统的草绘模式,绘制一草绘截面,利用“工具”/“关系”命令,在“关系”对话框中输入如下关系式。sd4
17、=evalgraph(radius-1,trajpar*10)*1.5sd3=evalgraph(radius-2,trajpar*10)系统将根据输入的关系式对图形重新进行再生,绘图区如图12所示。图12 翅膀变截面扫描草绘单击图标完成草绘操作,再单击图标完成“变截面扫描”特征的创建,绘图区如图13所示。图13 创建的玩具翅膀2.3.3 以镜像方式复制玩具另一个翅膀利用工具栏中图标,对翅膀进行镜像,如图14所示。图14 镜像玩具翅膀2.3.4 合并两个曲面利用图标对企鹅身子和左右翅膀三个曲面进行“求交”合并操作。2.3.5 创建圆角特征单击图标,在出现的操控板中单击图标。选取如图15所示的曲
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