UG4.0教程第十章 自由曲面建模
ug功能自由曲面 展开功能用法
ug功能自由曲面展开功能用法UG软件中的功能自由曲面是用来创建具有复杂形状的曲面的工具。
它允许用户根据需要定义曲面的控制点和边界条件，以实现所需的形状。
展开功能是将三维曲面展开为二维平面的工具。
它将曲面切割成多个平面片段，并将其展开为平面图形。
展开功能可用于在模型设计中制作模型的展开图以便于后续的制造和加工。
使用UG中的功能自由曲面和展开功能的一般步骤如下：1.启动UG软件并打开要创建自由曲面的模型文件。
2.在菜单栏中选择相应的曲面建模工具，如曲线、曲面或网格。
3.根据设计要求定义曲面的控制点和边界条件。
可以使用各种曲线和曲面工具，如Bezier曲线、B样条曲线、控制网格等来创建和编辑曲面。
4.使用修剪、连接、平滑等操作来进一步调整曲面的形状和流动性。
5.完成曲面设计后，选择展开功能，并选择要展开的曲面部分。
6.确定展开的参数和布局，如展开的尺寸、方向和边界等。
7.点击"展开"按钮，UG软件将自动将曲面展开为平面图形。
8.根据需要进行必要的调整和优化，以确保展开结果满足制造和加工的要求。
9.完成展开功能后，可以导出展开图形为标准的2D格式，如DXF、DWG等，以供制造和加工使用。
除了基本的功能外，UG软件还提供了许多其他的辅助工具和功能，如曲面融合、表面设计检查、平滑曲面、曲面分析等，用于进一步优化和完善曲面的形状和质量。
总体而言，UG软件中的功能自由曲面和展开功能为用户提供了创建复杂形状和将其展开为平面图形的强大工具，适用于产品设计、模具制造、船舶制造、汽车工业等领域。
UG4.0教程第十章 自由曲面建模
图 10.15 耳机图纸
10.3.1 项目分析
首先利用 NX 的草图与曲线功能构造零件的三维线框，然后利用 NX 的曲面功能完成耳 机主体形状的建模，最后对模型进行细节设计。其建模流程如图 10.16 所示。
10.3.2 相关知识点
在本项目中，读者可以应用曲线和曲面的以下知识点： l 组合投影 l 相交曲线
(1) 使 22 层为工作层，61、62 层为可选层，21 层为不可见层。 (2) 在 relative_datum1 基准面上建立草图 section2，如图 10.19 所示。
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5. 生成草图 section3
(1) 使 23 层为工作层，61、62 层为可选层，22 层为不可见层. (2) 在 relative_datum2 基准面上建立草图 section3，如图 10.20 所示。
图 10.21 草图 right outline
使 81 层为工作层，同时拉伸圆弧 A3 和 A4 作出拉伸片体 sheet_body1。
8. 作草图 extrude_string 以拉伸曲面 (1) 使 25 层为工作层，61、62 层为可选层，其它层为不可见层。 (2) 在 XY 基准面上建立草图 extrude_string，如图 10.22 所示 (3) 使 81 层为工作层。拉伸草图线串作出片体 sheet_body2
交线 2
第二组面
第二组面上的切线
图 10.10 替换定义线 图 10.11 创建偏置基准平面并求交线 图 10.12 创建软倒圆特征
6. 创建如图 10.13 所示的其它特征
(1) 创建瓶底的边倒圆为 R3；创建布尔运算“求和”；创建均匀壁厚为 1.5 抽壳特征， 顶部表面为开面。
ug曲面建模思路
ug曲面建模思路
UG曲面建模是一种通过指定曲面边界和曲面特征来创建曲面模型的方法。
下面是一种常用的UG曲面建模思路：
1. 创建曲面轮廓：根据曲面模型的外形要求，使用直线、曲线等工具创建曲面的基本轮廓。
2. 插入关键点：在曲面轮廓上选择关键点，用于控制曲面的形状。
这些关键点通常是曲线的端点、高度改变的位置等。
3. 连接曲线：使用相应的曲面连接工具将曲面轮廓上的曲线连接起来，形成曲面的形状。
4. 完善曲面：根据需求，在曲面上进行修整和调整，以满足设计要求。
可以使用平滑工具、修剪工具等。
5. 填充曲面：使用填充工具将曲面封闭，形成一个完整的曲面模型。
6. 检查曲面：使用曲面检查工具检查曲面的质量和连续性，确保曲面模型的形状和结构符合要求。
7. 导出模型：将曲面模型导出为STL、STEP等格式，以便进行后续的分析、渲染或制造。
需要注意的是，UG曲面建模需要对曲线和曲面的控制点、连接方式、调整工具等进行熟悉和掌握，同时也需要有一定的数学和几何知识作为基础。
在实际应用中，可以根据具体的建模需求选择合适的曲面建模工具和技术。
UG NX 4.0建模实例教程
UG NX 4.0建模实例内部培训教材专题一 实体建模实例一 连杆造型设计１．工作图图1知识点： ✓ 拉伸特征 ✓ 实体倒圆 ✓ 镜像 ✓ 阵列 ✓ 抽壳 ✓ 裁剪 ✓ 拔模2．学习目的和任务1）二维图形生成三维实体的有效方法：扫描特征2）深入学习扫描特征中的拉伸体命令3）实体倒圆的功能4）掌握镜像实体和镜像特征功能3．产品分析1）结构分析本例中的连杆，由于其形状不规则，又含有较多的倒圆角，且各部分的厚度不相同。
造型时可按下列步骤进行：先画二维曲线再采用拉伸的方法构造基础的实体；考虑到连杆是关于左右和上下对称的，只做1/4的实体即可；拉伸中灵活运用偏置值和起始距离等参数，可以简便地完成造型。
2）构造框图连杆建模步骤4．操作步骤1）绘制二维轮廓采用草图图标，绘制下图所示二维轮廓图。
图22）拉伸连杆主体图3 图4 单击拉伸命令，在选择意图对话框中选择“已连接曲线”，鼠标单击连杆主体曲线，在拉伸对话框中设置拉伸参数为：起始0，结束6.5，方式为创建。
生成的拉伸实体如图3所示。
3）拉伸连杆头部拉伸的方法和步骤与上面大致相同。
在拉伸对话框中设置拉伸参数为：起始0，结束10，方式为求和。
生成的拉伸实体如图4所示。
4）构造连杆的凹槽拉伸的方法和步骤与上面大致相同。
在拉伸对话框中设置拉伸参数为：起始3，结束6.5，方式为求差。
生成的拉伸实体如图5所示。
图5 图65）拉伸凸棱单击拉伸命令，在选择意图对话框中选择“单个曲线”，鼠标单击草图曲线中R25的边，在拉伸对话框中设置拉伸参数如下图所示，注意偏置中结束值的正负。
生成的拉伸实体如图6所示。
图7采用同样的办法拉伸连杆头部的另外一个凸棱，在拉伸对话框中设置偏置参数为：起始0，结束4。
生成的拉伸实体如图8所示。
图8 图96）实体倒圆实体倒圆要按照从大到小的顺序。
选择图标，在对话框中将“默认半径”的值改为40，并且在实体上选取要倒圆的边，单击“应用”按钮即可。
同样的办法，在对话框中将“默认半径”的值改为25，在实体上选择相应的边。
UG NX4.0 快速入门教程 第10章 曲面设计
10.9 曲面的缝合
曲面的缝合功能可以将两个或两个以上的曲面连接形成一 个曲面。
选取曲面2
选取曲面1
a）缝合前
b）缝合后
图10.9.1 曲面的缝合
10.10 曲面的实体化
10.10.1 封闭曲面的实体化
封闭曲面的实体化就是将一组封闭的曲面转化为实体特 征。
实体
面组
a）实体化前
b）实体化后
图10.10.1 封闭曲面的实体化
面。
选取此曲线
选取此端点
a）特征剖面
图10.3.5 回转曲面
b）回转曲面
10.3.3 创建扫描曲面
扫描曲面就是用规定的方式沿一条空间路径（引导线串） 移动一条曲线轮廓线（剖面线串）而生成的轨迹（如图10.3.7 所示）。
引导线串
剖面线串
a）特征线串 图10.3.7 扫描曲面
b）扫描曲面
10.3.4 创建网格曲面
10.2 曲线的创建与编辑
10.2.1 基本空间曲线
1．空间直线 可以根据约束关系的不同创建出不同的直线
创建的直线
创建前
图10.2.1 创建空间直线
创建后
2．空间圆弧/圆 可以根据约束关系的不同创建出不同的圆弧或圆
a）创建前
b）创建后
图10.2.9 圆弧/圆的创建
10.2.2 曲线的镜像复制
曲线的镜像复制是将源曲线相对于一个平面或基准平面 （称为镜像中心平面）进行镜像，从而得到源曲线的一个副本。
10.10.2 开放曲面的加厚
曲面加厚功能可以将开放的曲面进行偏置生成实体，并且 生成的实体可以和已有的实体进行布尔运算。
放大图
放大图
a）加厚前
图10.10.7 曲面的加厚
UG曲面建模
通过曲线网格创建曲面 通过网格创建曲面可以 在通过两个不同方向的 曲线生成一个曲面，每 选择完一条曲线后必须 单击鼠标中键来确认。
，首先选择“主线串”，单击“主线串”按 钮（系统默认状态），可以在主线串列表框 内添加主线串，每个线串都给一编号“G0、 G1、G2”，选完3条主线串后，（不足3条， 就单击鼠标中键跳过）自动转到“交叉线 串”，选择交叉的线串，将其添加到交叉线 串列表框，然后设置创建曲面的参数，单击 “确定”按钮，即可完成通过曲线网格创建 曲面。
在该对话框内设置曲面的形状参数，然后单 击“确定”按钮，即可完成曲面的创建工作。
其他的桥接、延伸等，与前面讲的直线的延 伸原理相同，UG建模中很多东西原理都是相 通的，注意对话框中的命令操作即可，下面 的我们就不做详细讲解。
自由曲面
这一命令并不包括在曲面中，但是也是创建 曲面的方法，所谓自由就显得约束较少，操 作起来非常方便。
通过截型体创建曲面 该方式共提供了20种曲 面创建的方式，它们的操作过 程基本上类似，现以实例说明 其创建过程。
通过菜单“插入”|“曲面”|“截型体”或单击“曲面” 工具条上的“截型体”按钮，在弹出的“剖面”对 话框中，其它参数接受默认设置，单击“圆角-桥接” 按钮，将会弹出“桥接曲面”匹配类型对话 框， ，单击“匹配切矢”按钮，接着 选择“第一组面”，单击“确定”按钮，选择“第 一 组面上的线串”， 单击“确定”按钮，接着选 择“第二组面”，单击“确定”按钮，选 择“第二组面上的线串”， 单击“确定” 按钮，
3、
4、
5、
最终获得的 图形
要注意起点与终点的选择，如果打乱顺序将 会出现一个错乱的图形。 例如
ug 4.0 教程
107311班CAD/CAM软件实训参考教材第10章 照相机上壳学习目的和任务z复习拉伸、扫描曲面的功能z学习曲面倒角的方法z学习曲面修剪的方法10.1相关知识点链接10.1.1曲面倒角（Face Blend）曲面倒角用于在两组曲面之间建立相切圆角，如图10.1（a）所示。
选择图标，或者选择下拉菜单中的[插入]→[特征操作]→[面圆角]选项。
“面圆角”对话框如图10.1（b）所示。
图10.1 曲面倒角1.选择步骤“面圆角”对话框中的“选择步骤”栏包括“第一组”、“第二组”、“陡峭边缘”和“相切线控制”四个选项，利用这四个选项可以对两个表面做倒圆角。
其中，“第一组”和“第二组”是系统规定必须选取的，用于决定两个需要倒圆角的表面：“陡峭边缘”和“相切线控制”为选择性的，视情况而定。
（4） 第一组（First Set）第十章照相机上壳此选项用于选择第一个将要进行倒圆角的表面。
在选取此选项后，系统将显示失量方向的箭头，此箭头指向倒圆角的圆心方向，可利用“反转正交矢量”（Rerverse Normal）选项来表示改变方向，如图10.2所示。
（2）第二组（Second Set）此选项用于选择第二个要进行倒圆角的表面。
在选取此选项后，系统同样会显示表示矢量方向的箭头，此箭头将指向倒圆角的圆心方向，如图10.3所示。
3）陡峭边缘（Cliff Edges）有无陡峭边缘的比较图（此选项用于限制圆角的边缘，使倒圆角的范围限制在陡峭边缘之内，如图10.4所示。
（4）相切线控制（Tangency Control）使圆角相切于表面、边缘、曲线或基准平面。
相切线此选项用于选取欲相切的曲线，可以的控制如图10．5 所示。
107311班CAD/CAM 软件实训参考教材2．使用曲面倒角（Face Blend）的情况 当遇到以下情况时，使用曲面倒角： ① 已存在的表面必须被倒掉时；② 有特殊半径要求而用等半径或可变半径边缘倒圆角不可能满足时； ③ 需要用曲线来进行相切控制时； ④ 当表面属于多个实体或片体时； ⑤ 当边倒角（Edge Blend）失败时 ；10．1．2曲面修剪（Trimmed Sheet）曲面修剪是通过投影边界轮廓线修剪片体，对一个片体通过修剪的方式改变外形。
ug建立自由曲面.ppt
自由形状特征应用范围
1. 构造用标准特征方法无法创建的形状。 2. 修剪（Trim）一个实体而获得一个特殊的形状。 3. 将封闭的片体缝合（Sew）成一个实体。
曲面构造基本原则和技巧
• 用于构造曲面的曲线要保证光顺连续，避免产生尖角、交叉、重叠。 • 曲面的曲率半径尽可能大，否则会造成加工困难和复杂。 • 避免构造非参数化特征。 • 如有测量得到的数据点，建议可先生成曲线，再利用曲线构造曲面。 • 尽可能采用修剪实体（Trim Body），再挖空（Hollow）方法建立薄壳零件。 • 面之间的园角过渡尽可能在实体上进行操作。 • 内园角半径应略大于标准刀具半径。
过曲线网格（Through Curve Mesh）
过曲线网格方法使用一系列在两个方 向的截面线串建立片体或实体。构造 曲面时应该将一组同方向的截面线定 义为主曲线（Primary Strings），而 另一组大致垂直于主曲线的截面线则 成为交叉线（Cross Strings）。注意 由于该命令没有对齐选项，在生成特 征时，主曲线上的尖角不会形成锐边 。生成的曲线网格体是双三次多项式 的。这意味着它在 U 向和 V 向的次 数都是三次的（阶次为 3）。
• 在UG系统中，大多数命令所构造的曲面都具有参数化的特征，在Free Form Features中称 为Smart Sheet。这类曲面的共同特点是都由曲线生成，曲面与曲线具有相关性，即当构 造曲面的曲线编辑修改后，曲面会自动更新。
全息片体（Smart Sheet）
构造全息片体应该注意以下几点：
• 简单的（Simple）构造尽可能简单的曲面。
扫描
扫描（Swept）特征使用轮廓曲线沿空间路径曲线扫描而成。 • 扫描路径称为引导线串（Guide Strings） • 轮廓曲线称为截面线串（Section Strings）
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Tube
双击手柄反向文字
R2
图 10.13 倒圆与管道
文字偏置手柄
调整文字的大小
图 10.14 创建文本曲线
10.3 项目三 自由曲面实例耳机
完成如图 10.15 所示的耳机的三维建模。
整圆一般默认在第一象限点具有断点性质，所以选择时注意光标的选择位置。由于剖面线串在对 齐时会将起点和终点自动对齐，所以获得了扭曲的形状。
3. 分段长方体上表面的一条边缘
(1) 打开部件导航器，使“通过曲线组”之前的一个特征成为当前特征。 (2) 绘制如图 10.9 所示的两边中点的一条直线选择与 X 轴正向相交的边 (3) 选择“【插入】/【修剪】/【分割面】”，选中“隐藏分割对象”选项，选择要分割的
4
1
2
3
5
图 10.2 绘制底面曲线
图 10.3 修剪曲线的结果
图 10.4 生成的直纹曲面
10.2 项目二 调味瓶建模
设计如图 10.5 所示的调味瓶的三维模型。
10.2.1 项目分析
本项目的难点是瓶颈部分的建模。由于瓶身和盘口部分都是简单的 形体构成，因此可以利用成型特征首先进行构建。然后利用曲面特征对 两个实体进行过渡连接。具体的建模思路如图 10.6 所示。
10.2.2 相关知识点
在本项目中，读者可以应用以下曲线和曲面的知识点： l 通过曲线组曲面 l 分割面与合并面 l 相交曲线 l 软倒圆 l 文字曲线
242
图 10.5 调味瓶效果
10.2.3 过程指导
图 10.6 建模过程
1. 创建零件的基体
创建如图 10.7 所示的两个拉伸实体，注意保证两个形体关于 X、Y 轴对称。
→选择曲面→单击 MB2→选择交线 2 作为第一组面上的切线→单击 MB2→选择交线 1 作为第二组面上的曲线，单击对话框中的“定义脊线”选项→选择长方体的上表 面边缘，接受面倒圆的默认参数→单击 OK，完成面倒圆的创建，如图 10.12 所示。
Datum1
交线 1
第一组面
第一组面上的切线
脊线
Datum2
第十章 自由曲面建模项目应用
本章将通过一系列的自由曲面设计应用项目，来学习和巩固自由建模命令、应用场合以 及它们的操作技巧等。这些项目将各种知识点进行融合，使读者了解 NX 自由曲面建模的强 大功能，并能方便完整地完成简单的自由曲面的建模与编辑。
10.1 项目一 五角星建模
完成如图 9.18 所示的五角星的 3D 模型，要求保留 所有的棱边。
图标→重新选择长方体上表面的相切边缘（注意起点的位置应该在分段点处）→单 击 MB2→重新设置参数：对齐方式为“圆弧长”，取消“保留形状”选项→单击 OK， 形体完成更新，如图 10.10 所示。 (3) 合并面：选择“【插入】/【裁剪】/【合并面】”→单击 OK→选择长方体。
5. 创建长方体与通过曲线组实体之间的圆角过渡
10.3.1 项目分析
五角星需要作出底面的外形轮廓，如果不考虑设计
图 10.1 五角星
的参数化，可以利用 NX 的基本曲线来构造。五角星的
顶部汇聚为一点，这种形状符合直纹曲面的剖面线串 1 为一点的情况。
9.3.2 相关知识点
在本项目中，将学习和应用以下主要功能： l 多边形（Polygon） l 基本曲线（Basic Curve） l 修剪曲线（Trim Curve） l 直纹曲面（Ruled）
2. 创建两个实体的连接部分
创建过渡连接造型：选择“通过曲线组”命令→选择圆柱的底边作为“剖面线串 1”→ 单击 MB2→选择长方体上部相切边作为“剖面线串 2” →单击 MB2，设置“起始”约束为 G1→选择约束面图标→选择圆柱面作为约束面→输入 V 向阶次为“1”，对齐方式为“参数” 对齐→单击 OK 完成实体的创建，如图 10.8 所示。
交线 2
第二组面
第二组面上的切线
图 10.10 替换定义线 图 10.11 创建偏置基准平面并求交线 图 10.12 创建软倒圆特征
6. 创建如图 10.13 所示的其它特征
(1) 创建瓶底的边倒圆为 R3；创建布尔运算“求和”；创建均匀壁厚为 1.5 抽壳特征， 顶部表面为开面。
(2) 创建管道特征（Tube）：外直径=2，内直径=0，引导线为顶部外侧边缘，与原来的实 体“求和”。
7. 在瓶身表面上作文字
(1) 选择“【插入】\【曲线】\【文字】”→输入文字“味”，设置字体为中文字体的一种， 选择文本类型为“在面上”→选择一个侧面→单击 MB2→选择底边作为放置曲线→ 单击预览图标。利用文本的各种调整手柄将文字设置为：调整文字的方向为直立向 上，文字的高度为 10，W 比例为 100%，距离曲线的偏置为 16，如图 10.14 所示。 单击 OK 完成文本曲线的创建。
(1) 使 22 层为工作层，61、62 层为可选层，21 层为不可见层。 (2) 在 relative_datum1 基准面上建立草图 section2，如图 10.19 所示。
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5. 生成草图 section3
(1) 使 23 层为工作层，61、62 层为可选层，22 层为不可见层. (2) 在 relative_datum2 基准面上建立草图 section3，如图 10.20 所示。
椭圆中心位于 relative_datum3 和 relative_datum4 上
圆的中心位于 relative_datum3 和 relative_datum4 上
图 10.19 草图 section2（椭圆）
图 10.20 草图 section3（圆）
6. 生成草图 right outline
(1) 使 41 层为工作层，24、26 层为可选层，其他层为不可见层 (2) 选择“【插入】/【来自曲线集的曲线】/【组合投影】”，作出草图 Projection_string_1
与草图 Right_outline 中包括圆弧 A5、A7、A6 的连续线串的组合投影线，隐藏不需 要的曲线部分，结果如图 10.25 所示。
(1) 使 24 层为工作层，61、62 层为可选层，23 层为不可见层。 (2) 在 relative_datum3 基准面上建立草图 right_outline，如图 10.21 所示。
添加前面三个 草图的六个象限 点为关联点，绘制 圆弧 A3、A4、A5、 A6 时捕捉这些点
7. 创建拉伸片体
Sheet_body2 的交线，如图 10.23 所示。
10. 作草图 Projection_string_1 以投影
(1) 使 26 层为工作层，21、61、62 层为可选层，其它层为不可见层。 (2) 在 XY 基准面上建立草图 Projection_string_1，如图 10.24 所示。
4. 作五角星的顶点
选择“【插入】/【基准/点】/【点】”→选择【捕捉点】工具条中的点构造器图标→输 入坐标为(0,10) →单击 OK→单击 Cancel。
5. 创建 3D 模型
隐藏多边形曲线。选择直纹曲面命令图标→选择上一步创建的点作为剖面线串 1→单击 MB2→选择五角星的任意一条曲线→在选中的曲线上单击 MB3，切换选择意图为“已连接的 曲线”→接受默认的对齐方式，选中“保留形状”选项→单击 OK，完成五角星实体的创建， 隐藏所有曲线，结果如图 10.4 所示。
选择“【插入】/【曲线】/【基本曲线】”→在对话框的上方选择直线图标并确保选中“线 串模式”→依次选择多边形的顶点绘制 5 条连续的直线，如图 10.2 所示。
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3. 修剪曲线
选择“【编辑】/【曲线】/【修剪】”→设置修剪参数：取消“重复使用边界对象”和 “关联”选项→选择要被修剪直线的被修剪段→依次选择两条相交直线作为修剪边界。重复 上述的选择操作，直到使用曲线被修剪为如图 10.3 所示的形状。
表面（“单个面”意图），选择直线作为分割边界对象，单击 OK。
1st 剖面线串与 此面 G1 连续
图 10.7 创建零件基体
图 10.8 创建过曲线特征
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图 10.9 绘制分割曲线
4. 编辑“通过曲线组”特征
(1) 打开部件导航器，使“通过曲线组”特征成为当前特征。 (2) 双击“通过曲线组”特征，进入回滚编辑模式→在对话框中选中剖面 2→单击删除
图 10.15 耳机图纸
10.3.1 项目分析
首先利用 NX 的草图与曲线功能构造零件的三维线框，然后利用 NX 的曲面功能完成耳 机主体形状的建模，最后对模型进行细节设计。其建模流程如图 10.16 所示。
10.3.2 相关知识点
在本项目中，读者可以应用曲线和曲面的以下知识点： l 组合投影 l 相交曲线
9.3.3 过程指导
1. 绘制多边形曲线
切换到 TOP 视图。选择“【插入】/【曲线】/【多边形】”→输入“侧边数=6” →单击 OK→选择“外接圆半径”方式→输入“圆半径=50，方位角=90” →单击 OK→输入多边形 原点为“0，0，0” →单击 OK→单击 Cancel，完成正多边形的绘制。
2. 绘制直线
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12. 作草图 Bridge_1st_curve 用作桥接线的第 1 条曲线
(1) 使 27 层为工作层，22、23、61、62 层为可选层，其他层为不可见层 (2) 在 relative_datum4 相关基准面上建立草图 Bridge_1st_curve，如图 10.26 所示。
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l 桥接曲线 l 网格曲面
10.3.3 过程指导
图 10.16 建模过程
1. 初始化设计环境
(1) 建立文档 earphone.prt，并进入建模环境 (2) 使 61 层为工作层，生成 ACS 基准坐标系。