4.1 三维建模概述

4.1.1 建模方式

一般而言，建模的方式有以下4种。

1.显式建模

显式建模对象是相对于模型空间而不是相对于彼此建立的，属于非参数化建模方式。对某一个对象所进行的改变不影响其他对象或最终模型，例如，过两个存在点建立一条线，或过三个存在点建立一个圆，若移动其中的一个点，已建立的线或圆不会改变。

2.参数化建模

为了进一步编辑一个参数化模型，应将定义模型的参数值随模型一起存储，且参数可以彼此引用，以建立模型各个特征间的关系。例如，一个孔的直径或深度，或一个矩形凸垫的长度、宽度和高度。设计者的意图可以是孔的深度总是等于凸垫的高度。将这些参数链接在一起可以获得设计者需要的结果，这是显式建模很难完成的。

3.基于约束的建模

在基于约束的建模中，模型的几何体是从作用到定义模型几何体的一组设计规则，这组规则称之为约束，用于驱动或求解。这些约束可以是尺寸约束（如草图尺寸或定位尺寸）或几何约束（如平行或相切）。

4.复合建模

复合建模是上述3种建模技术的发展与选择性组合。UG NX 12.0复合建模支持传统的显式几何建模、基于约束的建模和参数化特征建模，将所有工具无缝地集成在单一的建模环境内，设计者在建模技术上有更多的灵活性。复合建模也包括新的直接建模技术，允许设计者在非参数化的实体模型表面上施加约束。

4.1.2 基本的三维模型

一般而言，基本的三维模型包括长方体、圆柱体和球体等简单的三维几何体。图4.1.1所示是3种典型的基本三维模型。三维几何图形需要在系统中定义坐标系（例如直角坐标系）来确立其尺寸和位置参数等。

图4.1.1 简单的三维模型

基本三维模型的一般创建过程如下：

Step1.选取一个用于定位的坐标系，定义实体的存在空间。

Step2.选定一个平面作为二维草图的绘制平面。

Step3.在草图平面上创建形成三维模型所需的截面和轨迹等二维草图。

Step4.形成三维模型。

说明：这里列举的是一般三维模型的创建过程。在UG NX 12.0系统中，一些常用的三维模型已经集成，可以直接调用，比如长方体、圆柱体、圆锥体和球体等。创建它们时，直接给出定位和尺寸参数即可，不用建立二维草图。

4.1.3 复杂的三维模型

图4.1.2所示是一个由基本几何体和一些细节特征所组成的复杂的三维模型，其创建过程可以按照以下步骤进行。

图4.1.2 复杂三维模型

Step1.用上一节介绍的方法创建本体。

Step2.在本体上添加圆台。

Step3.在圆台上添加孔特征。

Step4.在圆台上添加倒角、倒圆角等细节特征。

对于此类复杂几何体的建模，使用UG NX 12.0软件可以给设计工程师提供直观的建模方法，通过草图绘制、基于特征的建模和提供尺寸驱动的编辑，来完成模型的创建。

对于初学者来说，从事设计应该首先掌握草图的绘制。在画草图时，根据设计的合理化和功能要求，将部件的粗略轮廓展现出来，然后进行几何和尺寸约束。这样就可以确保当设计进入到下一个工程阶段进行编辑时，不会丢失基本的特征。

学会把复杂的三维模型分解为简单的模型组合，这对提高建模效率有很大的帮助。有时，对于同一个模型可以有多种创建方法，但是每种方法各有利弊，要视具体情况分别对待，比如图4.1.2所示的圆台特征，也可以在本体作为草图平面的基础上绘制圆形拉伸来建立，但是在此不如直接添加圆台特征方便。关于模型的分解，可以参见本书4.1.4“‘特征’与三维建模”的详细内容。

对于每一个基本体素特征、草图特征、设计特征和细节特征，在UG NX 12.0中都提供了相关的特征参数编辑，可以随时通过更改相关参数来更新模型形状。这种通过尺寸进行驱动的方式为建模及更改带来了很大便利，这将在后续的章节中结合具体的例子加以介绍。

4.1.4 “特征”与三维建模

本节将简要介绍“特征添加”建模的方法，这种方法的使用十分普遍，UG NX 12.0也将它运用到了软件中。

目前，“特征”或者“基于特征”这些术语在CAD领域中频频出现，在创建三维模型时，人们普遍认为这是一种更直接、更有用的表达方式。

下面是一些书中或文献中对特征的定义：

●“特征”是表示与制造操作和加工工具相关的形状和技术属性。

●“特征”是需要一起引用的成组几何或者拓扑实体。

●“特征”是用于生成、分析和评估设计的单元。

一般来说，“特征”是构成一个零件或者装配件的单元，虽然从几何形状上看，它也包含作为一般三维模型的点、线、面或者实体单元，但更重要的是，它具有工程制造意义，也就是说，基于特征的三维模型具有常规几何模型所没有的附加的工程制造等信息。

用“特征添加”的方法创建三维模型的优点如下：

●表达更符合工程技术人员的习惯，并且三维模型的创建过程与零件加工过程十分相近，软件容易上手和深入。

●添加特征时，可附加三维模型的工程制造等信息。

●在模型的创建阶段，特征结合于零件模型中，并且采用来自数据库的参数化通用特征来定义几何形状，这样在设计进行阶段就可以很容易地做出一个更为丰富的产品工艺，并且能够有效地支持下游活动的自动化，如模具和刀具等的准备以及加工成本的早期评估等。

下面以图4.1.3所示的滑动轴承座三维模型为例，说明用“特征添加”创建复杂三维模型的一般过程。

图4.1.3 复杂三维模型

这是一个由基本几何体组成的复杂三维模型，其创建过程可以按以下步骤进行，如图4.1.4所示。

图4.1.4 复杂三维模型的创建流程

Step1.创建或选取作为模型空间定位的基准特征，如基准面、基准线或基准坐标系。

Step2.创建基本特征——本体1。

Step3.添加拉伸特征——拉伸实体2。

Step4.添加孔特征——孔特征3。

Step5.添加镜像体特征——镜像特征4。

Step6.添加沉头孔特征——沉头孔特征5。

Step7.分别阵列特征——阵列特征6。

Step8.添加倒圆角特征——倒圆角7。

Step9.添加拉伸切削特征——拉伸切削8。