产品设计论文：消失曲面造型策划方式探析

作者：张鉴隆林勇邝芸黎川林单位：广州市今明科技有限公司

典型消失面的构成及造型思路

如图3所示是产品设计中常见的典型消失面，这种消失面结构由三个面组成，曲面①是产品的原始曲面，是消失面结构的根基面；曲面②是与原始面存在着一定高度差的曲面，该面落差的高低直接影响着消失面结构的平陡程度；曲面③是消失面结构的核心曲面，该面的特点是中间部分明显存在的曲面往两则慢慢延伸后逐渐地消失了，也可以表述为曲面①和曲面②由中间明显的高度差往两侧渐渐融合到一起，变成没有高度差了。从产品整体曲面的光顺角度考虑，消失面的各个部分的曲面是必须保证能够光顺过渡的，造型质量要求一般的产品可以控制为G1（相切）连续，造型质量要求特别严格的则需要控制为G2（曲率）连续。如图4所示，从该曲面的斑马线反射分析图谱可以看出：曲面①和曲面②接触部分是做成了G1连续，曲面③与曲面①、曲面②的接触部分均做成了G1连续。消失面造型设计的关键是在面①的基础上构建出如图5所示的四边网格的边界条件，大致可以按照这样的造型思路来设计：（1）在原始曲面上修剪出制作消失面效果的范围，从面得到了边界a；（2）在修剪的区域建立与原始曲面相连续的曲面②，从而得到边界b；同时，因为曲面②的出现，使得在曲面①上的另一边界分成了三部分，其中两头的边就自然形成了边界c和边界d；（3）在曲面①和曲面②的中间部位构建一条公切线，即线e，用于辅助控制消失面的平陡效果；（4）将以上5边构建成网格曲面，注意设定边界a-d与曲面①或曲面②的G1以上的连续。

典型消失面的参数化造型设计

按照前面消失面造型设计的思路，运用常用的三维CAD软件都能顺利完成具体的设计任务。下面就介绍运用一款主流的三维CAD软件——UGNX完成曲型消失面造型设计的方法和步骤，同时阐述如何通过设计过程的参数化来控制消失面的形状。

1典型消失面造型方法

（1）用“相交曲线”功能求出产品原始曲面与曲面中心平面（基准面）的交线，用“偏置曲线”将求得的交线往下偏置P1（文中P1…Pn代表一个合适的数值），如图6所示。（2）用“草图”或“基本曲线”画出制作消失面的范围，能过“修剪的片体”剪出用来制作消失面结构的范围，如图7所示。（3）在边f上取比例为P2的关联点，由该点为起点往左做一条平行原始曲面长方向的直线，将直线投影至原始曲面后镜像；在步骤（1）得到的偏置曲线上取比例为P3的关联点C；通过两投影线的端点和点C做样条曲线，控制样条两端为G1连续。完成效果如图8所示。（4）用“通过曲线组”功能将边f的中间段和前面所得的样条线构建成曲面②，注意控制边f处与原始曲面的G1连续，如图9所示。（5）用“相交曲线”功能求出产品原始曲面和曲面②与中间平面的交线，用“桥接曲线”功能得到中间的形状控制线，如图11所示。（6）用“通过曲线网格”功能将前面所得的如图5所示的曲线a-e构建成曲面③，注意控制四条边界的G1连续，完成效果如图3所示。（7）将曲面①②③进行“缝合”，完成效果如图11所示。

2消失面形态的参数化控制

消失面的效果需要根据产品的总体形态和设计师想表达的目标形态来不断调整，方能达到理想效果，因此，设计过程的参数化就会大大提高对消失面效果调整的效率，在上述造型设计的方法中，有多处的参数可以用来调整消失面大小、平陡等效果：1）改变步骤（1）中的偏置值P1能调整消失面的落差程度；2）改变步骤（2）中草图的轮廓能调整消失面的小心范围和轮廓形状；3）改变步骤（3）中的比例值P2和P3能影响曲面②的形态，从而调整消失面的总体形态；4）改变步骤（5）中桥接曲线的形状控制（如相切幅值或深度与歪斜）能影响该桥接曲线的扭曲情况，从而调整消失面的形态。

结语

产品设计中，消失面的形态多种多样，对消失面进行造型设计的方法也是各不相同的，上述所介绍的是针对一种比较典型常见的消失面形态所使用的造型设计方法，此种方法造型思路清晰合理，设计步骤简单易操作，全程参数化设计便于进行产品的设计变更，为消失面产品的造型设计提供了一定的参考意义。