玩具汽车外壳造型与渲染(朱配祥)

1、开封大学毕业设计说明书题 目 玩具汽车外壳造型与渲染 学 院 机械与汽车工程学院 专 业 模具设计与制造 班 级 11模具一班 学 号 2011061466 学生姓名 朱配祥 指导教师 李 辉 【摘要】本文详细叙述了运用UG软件实现玩具汽车外壳三维模型设计及虚拟造型的方法。现在UG软件的CAD建模中，通过拉伸实体、布尔运算、加厚和实体导圆等功能绘制出玩具汽车外壳的三维模型，然后利用专业渲染软件进行外壳的渲染。【关键字】: UG、CAD、Keyshot、拉伸、渲染 目录 目录3前言4一 、选题背景与意义51.1.产品设计51.2.产品渲染5二 、玩具汽车外壳模型测绘62.1测绘方法62.2 测绘

2、过程6三 、实体建模73.1 曲线绘制73.2曲面造型27四 、渲染34五、总结37参考文献38 前言 通CADCAM是计算机辅助设计计算机辅助制造的简称。其核心是利用计算机快速高效的处理这种信息，进行产品的设计，它彻底改变了传统的设计模式，利用现代计算机的图形处理技术、网络技术，把各种图形数据、工艺信息，通过数据库集成在一起，供大家共享。信息处理的高度一体化，支撑着各种现代制造理念，是现代工业制造的基础。 计算机辅助设计（CAD）以计算机图形处理学为基础，帮助设计人员完成数值计算，实验数据处理，计算机辅助绘图，进行图形尺寸、面积、体积、应力、应变等分析，即高效、优化地进行产品设计。 Unig

3、raphics（简称UG）软件是美国EDS公司著名的3D产品开发软件，利用UG软件可以更好地提高设计质量与设计效率，由于其强大的功能，已逐渐成为当今世界最为流行的CADCAECAM软件之一。 KeyShot 意为“The Key to Amazing Shots”，是一个互动性的光线追踪与全域光渲染程序，无需复杂的设定即可产生相片般真实的 3D 渲染影像。KeyShot 3.3采用了一种还尚未申请专利的全新技术，可在网页上展示产品。KeyShotVRTM能够将产品以互动3D的形式展示出来，任何网页浏览器只要安装了HTML5就可以观看到，这也包括移动设备，不需要再安装任何特殊插件。KeyShot

4、VR是一个可选的扩展软件，可以引进一个额外的渲染选项，它的设置能够创建四种不同的VR类型，产生可移植在任何一个网页的触控3D体验。 本课题就是基于UG玩具汽车外壳模型的计算机辅助设计。利用UG软件的强大功能完成玩具车外壳模型三维造型设计，目的是研究和掌握UG在模具设计中的应用。课题主要任务是：1,、学习UG软件，用UG软件绘制出玩具汽车外壳模型的三维造型。2、利用keyshot软件对三维造型就行渲染。一 、选题背景与意义 近年来三维造型技术快速发展，促进了我国制造设计业的更新换代，在产品设计中使用CAD技术，提高了产品更新换代的频率，缩短了设计周期，不断提高我国产品在国际市场上的竞争力。对于已

5、经加入世贸组织的我国，积极推广CAD技术，有利于我国企业加速融入全球的竞争机制。1.1.产品设计玩具汽车外壳的模型三维造型分为测绘、绘制草图、曲面造型、加厚等。1.2.产品渲染根据市场实际车型的材质和颜色对三维模型进行渲染，调整光线和背景，使其犹如在现实生活中做到最贴近实物的效果。 二 、玩具汽车外壳模型测绘2.1测绘方法当只有一个实物样品模型，没有图纸或CAD数据档案时，我们可以通过以下两种方法进行样点获取：一种是通过手工测绘，借助简单的测量工具对被测物进行数据采集，从而大致绘出实体外形;另一种是逆向工程技术，即由高速三维激光扫描机对已有的样品或模型进行高速、准确地扫描，得到其三维轮廓数据，

6、配合反求工程软件进行曲面重构，最终生成IGES数据，再将数据导入到Keyshot中进行环境模拟渲染。本课题采用手工测绘实体外形。2.2 测绘过程 测绘中所需测量工具是直尺、三角尺、游标卡尺。主要是测出汽车的特征轮廓线。测绘：俯视图边轮廓、正视图的边轮廓特征点等，由于不是精确采集点的数据，需要运用UG软件对玩具汽车外壳三维造型进行优化设计。三 、实体建模 3.1 曲线绘制 1）打开UG将测绘出的数据点输入到草图中如图3-1。 图3-1 其中各点(x,y)坐标为：1（0,0） 2（23,10）3（25,16）4（36,35）5（32,96）6（35,130）7（39,161） 8（45,190）9

7、（53,218） 10（11.5,272） 11（5.5,313） 12（0,315） 2）将1-12的点依次用艺术样条命令连接如图3-2。 图3-23）选择工具栏的镜像曲线命令，将曲线沿Y轴镜像如图3-3 图3-3 4）将测绘出的数据点输入到UG草图中，如图3-4。 图3-4其中各点(y,z)坐标为：1（0,50） 2（51，10） 3（54，16） 4（57，35） 5（73，96）6（75，130）7（73，161） 8（64，190） 9（53，218） 10（48，272） 11（41，313） 12（40，315）5）将1-12的点依次用艺术样条命令连接，如图3-5。 图3-56）

8、将曲线沿x轴拉伸，距离选择对称，距离为200，设置为片体，如图3-6。 图3-6 7）将xy上的曲线沿z轴拉伸，距离选择对称值，距离为200，设置为片体，如图3-7。 图3-78）相交曲线，点击插入-相交曲线命令，第一组面选择绿色面，第二组面选择黄色面，如图3-8。 图3-79）得到相交曲线，如图3-9。 图3-910）隐藏片体，点击隐藏命令，选择黄色区域的片体，点击确定，如图3-10。 图3-1011）隐藏后如图3-11所示。 图3-1112）点击N边曲面命令，选择相交曲线，选择设置为修剪到边界，其它为默认，点击确定，如图3-12。 图3-1213）创建草图，在xz基准平面输入坐标点，如图3

9、-13。 图3-13 其中各点(x,z)坐标为：1（333.4,31.3） 2（315.4,32.5） 3（299，44.1） 4（276,47.1） 5（251.3,51）14）将xz面的1-5的点依次用艺术样条命令连接，如图3-14。 图3-1415）将测绘出的数据点输入到草图中如图3-15。 图3-15 其中各点(x,y)坐标为：1（-3.1,332.5） 2（-43.3,317.3） 3（-59.4,279.3） 4（-61.3,223.3） 16）将xy面的1-4的点依次用艺术样条命令连接，如图3-16。 图3-1617）拉伸：将曲线沿x轴拉伸，距离选择对称，距离为100，设置为片体

10、，其它选择默认，点击确定，如图3-17。 图3-1718） 拉伸：将曲线沿z轴拉伸，距离为0，结束距离为100，设置为片体，其它选择默认，点击确定，如图3-18。 图3-1819）相交曲线，点击插入-相交曲线命令，第一组面选择绿色面，第二组面选择黄色面，如图3-19。 图3-19 20）得到相交曲线，如图3-20。 图3-2021）隐藏片体，点击隐藏命令，选择黄色区域的片体，点击确定，如图3-21。 图3-21 22）隐藏后相交曲线如图3-22所示。 图3-22 23）将测绘出的数据点输入到草图中如图3-23。 图3-2324）其中各点(z,y)坐标为：1（31,320） 2（35,312）

11、3（40,292） 4（53,218） 将xy面的1-4的点依次用艺术样条命令连接，如图3-24。 图3-2425）将测绘出的数据点输入到草图中如图3-25。 图3-25 其中各点(x,y)坐标为：1（-34.7,320.8） 2（-32,296.6） 3（-33.5,291） 4（-41,271） 5(-61.3,223.3)26）将xy面的1-4的点依次用艺术样条命令连接，如图3-26。 图3-2627）拉伸：将曲线沿-x轴拉伸，开始距离选择0，结束距离为100，设置为片体，其它选择默认，点击确定，如图3-27。 图3-2728）拉伸：将曲线沿z轴拉伸，开始距离为0，结束距离为100，设置

12、为片体，其它选择默认，点击确定，如图3-28。 图3-2829）相交曲线，点击插入-相交曲线命令，第一组面选择绿色面，第二组面选择黄色面，如图，得到相交曲线，如图3-29。 图3-2930）隐藏片体，点击隐藏命令，选择黄色区域的片体，点击确定，如图3-30。 图3-3031）隐藏后相交曲线如图3-31所示。 图3-31将测绘出的数据点输入到草图中如图3-32 图3-32其中各点(y，z)坐标为：1（320,31.7） 2（312,42） 3（292,29） 4（218,25） 5（233,34） 6（321,33） 7（213,19） 8（135,32） 9（139,35） 10（157.5,

13、32） 11（114,27）33）将xy面的1-4的点依次用艺术样条命令连接，如图3-33。 图3-3334）将测绘出的数据点输入到草图中如图3-34。 图3-34其中各点(x,y)坐标为：1（-31.7,320.8） 2（-38,296.6） 3（-30.5228） 4（-41,271） 5(-61.3,223.3) 6（-24.3,203.5） 7（-23.2,196） 8（-24.9,170） 9（-12,159） 10（-32.4,127.3） 11（-43.3,115） 12（-32,97） 13（-12,67）35）将xy面的1-4的点依次用艺术样条命令连接，如图3-35。 图3-

14、3536）拉伸：将曲线沿-x轴拉伸，开始距离选择0，结束距离为100，设置为片体，其它选择默认，点击确定，如图3-36。 图3-3637）拉伸：将曲线沿z轴拉伸，开始距离为0，结束距离为100，设置为片体，其它选择默认，点击确定，如图3-37。 图3-3738）相交曲线，点击插入-相交曲线命令，第一组面选择绿色面，第二组面选择黄色面，如图，得到相交曲线，如图3-38。 图3-3839）隐藏片体，点击隐藏命令，选择黄色区域的片体，点击确定，如图3-39。 图3-3940）隐藏后相交曲线如图3-40所示。 图3-4041）隐藏无用曲线和点，如图3-41。 图3-4142）将测绘出的数据点输入到草图

15、中如图3-42。 图3-42其中各点(y，z)坐标为：1（10.3,51.1） 2（0.2,33.1） 3（11,0） 4（12,0） 5（14.9,31）43）将xy面的1-4的点依次用艺术样条命令连接，如图3-43。 图3-4344）将测绘出的数据点输入到草图中如图3-44。 图3-44 其中各点(x,y)坐标为：1（10.1，-23） 2（25，-6.2） 3（49,-4.7） 4（56，-6） 5(19，-34) 6（34，-45） 7（54.6，-56）45）将xy面的1-4的点依次用艺术样条命令连接，如图3-45。 图3-4546）拉伸：将曲线沿-x轴拉伸，开始距离选择0，结束距离

16、为100，设置为片体，其它选择默认，点击确定，如图3-46。 图3-4647）拉伸：将曲线沿z轴拉伸，开始距离为0，结束距离为100，设置为片体，其它选择默认，点击确定，如图3-47。 图3-4748）相交曲线，点击插入-相交曲线命令，第一组面选择绿色面，第二组面选择黄色面，如图，得到相交曲线，如图3-48。 图3-4849）隐藏片体，点击隐藏命令，选择黄色区域的片体，点击确定，如图3-49。 图3-4950）隐藏后相交曲线如图3-50所示。 图3-5051）隐藏无用曲线和点，如图3-51。 图3-5152）将测绘出的数据点输入到草图中如图3-52。 图3-52其中各点(y，z)坐标为：1（2

17、72.7,35） 2（232.7,21） 3（95.9,28.8） 4（81.7,16） 5（87,13.8）53）将xy面的1-4的点依次用艺术样条命令连接，如图3-53。 图3-5354）将测绘出的数据点输入到草图中如图3-54。 图3-54其中各点(x,y)坐标为：1（-62.7,242.5） 2（-23,232.7） 3（-60.9,99） 4（-51.9,187.4) 55）将xy面的1-4的点依次用艺术样条命令连接，如图3-55。 图3-5556）拉伸：将曲线沿-x轴拉伸，开始距离选择0，结束距离为100，设置为片体，其它选择默认，点击确定，如图3-56。 图3-5657）拉伸：将

18、曲线沿z轴拉伸，开始距离为0，结束距离为100，设置为片体，其它选择默认，点击确定，如图3-57。 图3-5758）相交曲线，点击插入-相交曲线命令，第一组面选择绿色面，第二组面选择黄色面，如图，得到相交曲线，如图3-58。 图3-5859）隐藏片体，点击隐藏命令，选择黄色区域的片体，点击确定，如图3-59。 图3-59 60） 隐藏后相交曲线如图3-60所示。 图3-6061）隐藏无用曲线和点，如图3-61。 图3-613.2曲面造型 1）点击曲面-N边曲面命令，如图3-62。 图3-622） 外环选择黄色曲线，设置为修剪到边界，其它设为默认，点击确定，如图3-63。 图3-633）点击曲面

19、-N边曲面命令，外环选择黄色曲线，设置为修剪到边界，其它设为默认，点击确定，如图3-64。 图3-644）点击曲面-N边曲面命令，外环选择黄色曲线，设置为修剪到边界，其它设为默认，点击确定，如图3-65。 图3-65 5）点击曲面-N边曲面命令，外环选择黄色曲线，设置为修剪到边界，其它设为默认，点击确定，如图3-66。 图3-666）添加曲线，选择轮廓 命令，如图3-67。 图3-66 7）如图图3-67。 图3-678）得到如图3-68所示的曲线。 图3-68 9） 点击工具栏桥接，选择起始对象和终止对象，其它选择默认命令，点击确定命令，如图图3-69。 图3-6910）点击曲面-N边曲面命

20、令，外环选择黄色曲线，设置为修剪到边界，其它设为默认，点击确定，如图3-70。 图3-7011）点击曲面-N边曲面命令，外环选择黄色曲线，设置为修剪到边界，其它设为默认，点击确定，如图3-71。 图3-7112）点击曲面-N边曲面命令，外环选择黄色曲线，设置为修剪到边界，其它设为默认，点击确定，如图3-72。 图3-72 13）缝合，点击缝合命令将上下两个片体缝合为一个整体，如图3-73。 图3-7314）点击曲面-N边曲面命令，外环选择黄色曲线，设置为修剪到边界，其它设为默认，点击确定，如图3-74。 图3-7415）点击曲面-N边曲面命令，外环选择黄色曲线，设置为修剪到边界，其它设 为默认

21、，点击确定，如图3-75。 图3-75 16）缝合，点击缝合命令将上下两个片体缝合为一个整体，如图3-76。 图3-76 17）镜像，打开镜像体命令，选择绿色区域为镜像部分，镜像平面选择yz面如图3-77。 图3-77 18） 得到模型，如图3-78。图3-7819）等到最终的玩具汽车外壳模型，如图3-79 图3-79 20） 将文件导出，格式选择IGES。四 、渲染1）将IGES格式的文件导入到Keyshot中，如图1。 图12）为汽车顶棚材料选择为玻璃材料如图2 图23）背景选择，如图3。 图34）为外壳选择颜色和材质，如图4。 图45）最终渲染，选择保存途径和格式，如图5。 图56）渲染结果，如图