NX11.0创意塑型在女鞋外形设计中的应用

2018-03-01段军罗朝阳范浩军

西部皮革 2018年1期

段军，罗朝阳*，范浩军

（1.达州职业技术学院，四川达州635001；2.四川大学制革清洁技术国家工程实验室，四川成都610065）

前言

女鞋的外形多为曲面构成，现代曲面三维造型中最为流行的技术是非均匀有理B样条（NURBS）方法。由于NURBS曲面造型过程可视化，设计师可按设计要求，修改控制节点，从而达到造型设计的要求［1］。目前常用的三维建模软件有UG、CATIA、Rhino、3Dm ax、MAYA等，这些三维设计软件中，均带有NURBS建模功能，利用非均匀有理B样条曲面特性，通过调整控制点参数可创建自由曲面［2］。其优势在于可构建精确、流畅的模型造型表面，精确度可以达到工业生产标准［3］，并且使复杂曲面形状的创建和编辑更加快速且方便，常用于工业产品外观的前期开发。

传统的曲面建模方法是先建立产品的外形曲线，利用曲线构建产品主要的或者大面积的曲面，再对所建立的曲面进行编辑、连接、缝合，最后加上产品的细节特征，得到完整的三维模型，这无疑是一个繁琐又漫长的过程。在行业快速发展的时代，企业之间的竞争日趋激烈，它要求更有效的缩短产品的设计周期，提升设计人员的创造力和工作效率。NX11.0的创意塑型功能模块颠覆传统的曲面建模方法，利用NURBS曲面的节点进行创意“捏橡皮泥式”的造型设计，相比传统的造型方法，可以大大缩短设计周期，满足企业对设计人员的要求。

1 UG NX 11.0创意塑型功能模块的优势

SIMENSE旗下UG NX自9.0以来，加入了创意塑型功能模块，创意塑型是一种细分建模的思想，通过将基本体素进行“拆分面、拉伸、变换”等操作进行造型［4］。其多个自由度的控制手柄直观地对控制体素外观的框架（框架点、框架线、框架面）进行位置的操作，继而控制体的形态［4］。它的优势在于能够替代传统的造型方法，操作直观，易于设计交流。在UG NX11.0中，创意塑型功能模块更是将高级曲面创建、集成和速度提升到了一个新的水平，同时结合NX的其他建模工具进行产品设计，能够大幅度提高效率，缩短设计周期。

创意塑型功能的使用就像捏橡皮泥一样，先捏出一个大体形状，也就是首先要创建一个基本体素，软件中有六种基本体素可供选择：球、圆柱、块、圆、矩形、环面。根据目标产品的外形结构进行选择，较复杂的结构可通过分部位进行多次调入基本体素来变得更加简单［4］。然后利用功能模块中提供的拆分、变换、拉伸、放样、扫掠、桥接、填充等各种技术手段创建出我们最终所需要的产品形状。

文章利用一款女式凉鞋的设计展示UG NX11.0创意塑型功能模块的应用。

2 用UG NX11.0创意塑型功能进行女式凉鞋的设计

凉鞋按形体结构分为满帮凉鞋、全空凉鞋、满空结合凉鞋等，满空结合凉鞋是在满帮结构的基础上，某些部位留有空口，整体风格比较庄重、内敛[5]。本文所设计的女式凉鞋采用了空头空腰满跟式，以23码鞋作为尺寸设计的参考，楦底样长为237毫米，帮面均使用羊皮正面革。该款女式凉鞋的主要设计要素为鞋底、鞋跟、鞋面、鞋帮及装饰配件，下面使用UG NX11.0创意塑型模块中的相关命令分别对以上要素进行建模，然后渲染，最终完成女式凉鞋的外观设计。

图1 凉鞋基本体素的创建

图2 鞋底初始设计

2.1 鞋底建模

2.1.1 确定基本体素

鞋底建模主要以鞋底边缘轮廓为主，根据捏橡皮泥的思路，首先捏出一个大致形状，也就是要确定一个基本体素，通常基本体素的选择是根据产品最终的形状来决定，产品最终形状与哪个基本体素接近就选哪个，曲面较多的一般选择球体，鞋底形状虽然比较接近于长方体，但鞋尖和鞋跟都是圆弧过渡，因此在这里选择如图1所示球体作为基本体素来塑造鞋底轮廓。

打开NX11.0软件，点击插入菜单，进入NX创意塑型功能模块，选择体素形状工具，类型为球，球的大小既可以在图形上通过拖拽大小箭头的方式确定，也可以在命令对话框里进行设置。

2.1.2 拖拽出鞋底的大体形状

鞋底为扁平形状，要想使球体变得扁平，需要利用变换框架命令。变换框架命令是创意塑型中最常用命令之一，它是通过旋转、平移或缩放选定的控制框架单元，使其达到我们想要的形状。选择变换框架命令，按下鼠标左键，按从左上到右下

的方向移动鼠标框选住球体，在Z方向和X方向分别拖动比例缩放球或直接输入比例值，将图1所示球体拖拽为图2(a)所示形状，当前形状为中间厚两头薄，但整个鞋底是等厚的，因此选择设置重量命令，设置重量是针对控制框架的选定面、边或顶点设置重量，常用于调整弧面的曲率，当权值百分比设置为100时，弧面即可贴近平面。这里选中顶面和底面框架，设置权值百分比为100，最后得到如图2（b）所示鞋底的大体形状。

2.1.3 拆分面，拖拽出鞋底形状

拆分面是进行创意塑型最为关键的一步，拆分面的目的就在于将一张整面均匀的或自定义的拆分成多个控制框架面，以便利用变换框架等命令对每一张控制框架面、每一条控制框架线或每一个控制节点进行单独编辑。面拆分的合理性影响曲面的质量进而影响产品的整体外观形状。该例中可先在长度方向设置3条拆分线，由于鞋尖和鞋跟部分需要单独调整，可分别在鞋尖和鞋跟部分再加1条拆分线，最后在宽度方向设置1条拆分线即可。选择拆分面工具，框选所有面，选择长边为参考边，设置数量为3，确定；用同样的方法在鞋尖和鞋跟部分分别增加1条拆分线，在宽度方向设置1条拆分线，如图3（a）所示。合理的拆分面后，利用变换框架命令按鞋底的形状拖动顶点，拖拽出如图3（b）所示鞋底的俯视形状并最终拖拽出如图3（c）所示的前低后高形状。

2.2 鞋跟的建模

鞋底完成后，利用鞋底的控制框架面通过拉伸框架命令拖拽出鞋跟形状，拉伸框架是拉伸选定的控制框架面或边，或者拉伸多段线，方法是平移它们并新建面来填充之间的空间。选择鞋跟位置的鞋底控制框架面，将其向下拖动，得到如图4（a）所示形状。再利用拆分面、变换框架等命令完成鞋跟的最终造型，如图4（b）所示。

2.3 鞋面及鞋帮的建模

接下来进行鞋面的创建，首先绘制出框架线，利用放样框架命令将框架线放样成框架面，选择变换框架命令，按照前面所讲思路创建出凉鞋鞋面及鞋帮,如图5所示。

2.4 凉鞋装饰的设计

完成凉鞋主体的设计后，可根据客户的需求设计出凉鞋装饰，装饰的设计既可使用创意塑型的方法创建，也可以使用直接建模的方法创建。装饰设计有很多种方法，以装配为例，所使用的装饰配件包括花朵、蝴蝶结、金属件、铆钉、水钻、钮扣等［6］。本设计采用金属材质制成玫瑰花的形状，玫瑰花具有优雅、浪漫的特点，而金属制成的装饰配件富有光泽感，更加能够衬托出玫瑰花的高贵。