三維造型技術(shù)論文

三維造型能準(zhǔn)確地表達(dá)技術(shù)人員的設(shè)計(jì)意圖，更符合人們的思維方式和設(shè)計(jì)習(xí)慣;下面小編給大家分享三維造型技術(shù)論文，大家快來跟小編一起欣賞吧。

三維造型技術(shù)論文篇一

三維造型技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

【摘要】經(jīng)過漫長的發(fā)展歲月，產(chǎn)品設(shè)計(jì)手段在不斷地提高，不斷進(jìn)步，不斷成熟。從最早的手工繪圖，到現(xiàn)在的廣泛的使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)來進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，并且以后還會有更先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段出現(xiàn)。本文介紹了Pro/E參數(shù)化設(shè)計(jì)對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響。然后通過三維造型軟件Pro/E的機(jī)構(gòu)功能實(shí)現(xiàn)動態(tài)仿真，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，模擬裝配，模擬運(yùn)行等過程，充分體現(xiàn)了三維造型技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用價值及應(yīng)用前景，并且結(jié)合了相關(guān)的資料討論了一下三維設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】三維造型技術(shù)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)，TOP-DOWN，裝配

經(jīng)過漫長的發(fā)展歲月，產(chǎn)品設(shè)計(jì)手段在不斷地提高，不斷進(jìn)步，不斷成熟。從最早的手工繪圖，到現(xiàn)在的廣泛的使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)來進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，三維造型技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法的主流。工程設(shè)計(jì)業(yè)和制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入到了三維設(shè)計(jì)時代,并得到了廣泛的應(yīng)用,三維設(shè)計(jì)被越來越多的設(shè)計(jì)人員所接受和認(rèn)可。因此,三維設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用人才的需求更為迫切,培養(yǎng)社會需求人才已成為我們急需解決的問題。

1.三維造型的意義

1.1 三維造型能準(zhǔn)確地表達(dá)技術(shù)人員的設(shè)計(jì)意圖，更符合人們的思維方式和設(shè)計(jì)習(xí)慣;能組建進(jìn)行有限元分析的原始數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行幾何形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并能實(shí)現(xiàn)CAD/CAE/CAPP/CAM的集成;能夠通過著色和渲染功能得到設(shè)計(jì)方案的三維效果圖，使得設(shè)計(jì)人員和決策人員能全面準(zhǔn)確地了解其外觀，有助于設(shè)計(jì)的決策，縮短周期，加快產(chǎn)品開發(fā);能夠分析產(chǎn)品的動態(tài)特性，對工程項(xiàng)目的成本進(jìn)行預(yù)算;三維造型設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造一體化的基礎(chǔ)，為工程設(shè)計(jì)帶來巨大的變革，把設(shè)計(jì)推上前所未有的高度。

1.2 三維造型技術(shù)的優(yōu)勢。三維造型技術(shù)之所以能迅速成為CAD技術(shù)的主流，是因?yàn)樗性S多傳統(tǒng)的平面二維設(shè)計(jì)所無法比擬的優(yōu)越性，人們頭腦中所構(gòu)思的設(shè)計(jì)對象就是三維實(shí)物，三維設(shè)計(jì)對結(jié)構(gòu)描述更加真實(shí)、更準(zhǔn)確更全面，克服了二維設(shè)計(jì)中可想而不可見的缺點(diǎn)，是技術(shù)進(jìn)步的必然趨勢。

①三維造型比二位圖形更接近真實(shí)對象。

②三維造型可以轉(zhuǎn)變多個視圖，并可標(biāo)注帶有尺寸的二維產(chǎn)品圖，從而獲得二者的最佳形式。對于模型的任何修改將自動反應(yīng)到相應(yīng)的視圖上。

③三維模型可生成具有真實(shí)感的渲染圖。產(chǎn)品圖示是非常有價值的，單渲染圖常?？梢郧宄卣宫F(xiàn)一個設(shè)計(jì)，并有利于找出設(shè)計(jì)缺陷和驗(yàn)證設(shè)計(jì)。

④三維造型軟件可以同過第三方的程序?qū)⒛Ｐ娃D(zhuǎn)換為數(shù)控加工的格式。

如下圖為同一零件三維造型與二維工程圖比較圖：

〖JZ〗〖XC1.TIF;%35%35〗

1.3 目前比較流行的三維造型軟件介紹：

①CATIA是法國Dassault公司發(fā)展的一套完整的高檔3D CAD/CAM/CAE一體化軟件。支持復(fù)雜曲面造型和復(fù)雜裝配。零件間的接觸自動地對連接進(jìn)行定義，加快了裝配件的設(shè)計(jì)進(jìn)度。CATIA與ANSYS之間有非常好的接口。CATIA的零件可直接轉(zhuǎn)化為ANSYS可以兼容的模型，為復(fù)雜有限元分析提供了較好的平臺。

②UG是高中檔軟件的杰出代表，功能模塊齊全，是Unigraphics Solutions公司的拳頭產(chǎn)品。優(yōu)越的參數(shù)化和變量化技術(shù)與傳統(tǒng)的實(shí)體、線框和表面功能結(jié)合在一起。UG一個最大的特點(diǎn)就是混合建模，在一個模型中允許存在無相關(guān)性特征，可以局部參數(shù)化曲面造型。在曲面造型、數(shù)控加工方面是強(qiáng)項(xiàng)，但在分析方面較為薄弱。UG軟件中的UG/Routing模塊使得管道、管系、導(dǎo)管、水道和鋼結(jié)構(gòu)等走線應(yīng)用的裝配件建立更加方便快捷，在水利、石油、化工及各種液壓系統(tǒng)等工程中的應(yīng)用逐漸廣泛。

③Pro/Engineer是美國參數(shù)技術(shù)公司的產(chǎn)品。PTC公司提出的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念改變了機(jī)械CAD/CAE/CAM的傳統(tǒng)觀念。該軟件操作較為復(fù)雜，存儲空間大，但二維繪圖工具不完善。Pro/E中的Toolkit是進(jìn)行流體機(jī)械(泵、水輪機(jī)、噴灌機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓氣機(jī)等)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)分析的良好工具。

2.三維造型技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的應(yīng)用

2.1 零件的建模。CAD的三維建模方式有三種，即線框建模、表面模型和實(shí)體模型。在許多具有實(shí)體建模功能的CAD軟件中，都有一些基本體，如長方體，球體，圓柱體，圓錐體，圓環(huán)等。對于簡單的零件，可通過對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，將其分解為若干基本體，對基本體進(jìn)行三維實(shí)體造型，之后再對其進(jìn)行布爾運(yùn)算，可得出漸漸的三維實(shí)體造型。

對于有些復(fù)雜的零件，往往難以分解成若干個基本體，使組合或分解后產(chǎn)生的基本體過多，導(dǎo)致成型困難。所以，僅有基本體系還不能完全滿足機(jī)器零件三維造型的要求。為此，可以構(gòu)造零件的界面輪廓，然后通過拉伸或者旋轉(zhuǎn)得到新的體，進(jìn)而通過布爾運(yùn)算得到所需要零件的三維實(shí)體造型。

2.2 產(chǎn)品的裝配與仿真。裝配時從最底層次的子裝配體開始逐層裝配，直至最上層裝配體。采用這種方法便于數(shù)據(jù)管理，能減少各層次裝配元素的數(shù)目，降低分析的復(fù)雜度，便于對模型進(jìn)行快速有效的修改。產(chǎn)品裝配與機(jī)構(gòu)仿真是三維造型的一項(xiàng)重要功能。當(dāng)設(shè)計(jì)師進(jìn)行產(chǎn)品組裝與機(jī)構(gòu)仿真時，能將設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖直觀的進(jìn)行表達(dá)，可以以動態(tài)的方式將產(chǎn)品進(jìn)行模擬的運(yùn)行，也能從中檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是否存在不合理的像干涉、自由度不滿足等缺陷。該項(xiàng)功能對設(shè)計(jì)師提供重要幫助。

2.3 TOP-DOWN設(shè)計(jì)。在Pro/e、UG中給我們提供了一種十分方便的設(shè)計(jì)方法——TOP-DOWN設(shè)計(jì)。TOP-DOWN設(shè)計(jì)是指從已完成的產(chǎn)品進(jìn)行分析，然后向下設(shè)計(jì)。將產(chǎn)品的主框架作為主組件，并將產(chǎn)品分解為組件、子組件，然后標(biāo)識主組件元件及其相關(guān)特征，最后了解組件內(nèi)部及組件之間的關(guān)系，并評估產(chǎn)品的裝配方式。掌握了這些信息，就能規(guī)劃設(shè)計(jì)并在模型中總體設(shè)計(jì)意圖。

TOP_DOWN 設(shè)計(jì)有很多優(yōu)點(diǎn)，它既可以管理大型組件，又能有效地掌握設(shè)計(jì)意圖，使組織結(jié)構(gòu)明確，不僅能在同一設(shè)計(jì)小組間迅速傳遞設(shè)計(jì)信息、達(dá)到信息共享的目的，也能在不同的設(shè)計(jì)小組間同樣傳遞相同的設(shè)計(jì)信息，達(dá)到協(xié)同作戰(zhàn)的目的。這樣在設(shè)計(jì)初期，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏贤ü芾?，能讓不同的設(shè)計(jì)部門同步進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)。

3.結(jié)束語

三維造型技術(shù)，是目前產(chǎn)品設(shè)計(jì)中最流行的設(shè)計(jì)手段，通過三維實(shí)體設(shè)計(jì)提高企業(yè)的設(shè)計(jì)水平，已經(jīng)為大多數(shù)企業(yè)認(rèn)可，但如何將三維實(shí)體技術(shù)應(yīng)用于加工制造，更加明顯的體現(xiàn)出三維實(shí)體技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益，是目前所有企業(yè)面臨的問題。三維實(shí)體設(shè)計(jì)作為一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，已經(jīng)在眾多的機(jī)械制造企業(yè)取得了重大的成功，特別是通過三維的動態(tài)仿真技術(shù)，提前杜絕了多數(shù)的設(shè)計(jì)問題，企業(yè)能夠取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。近年來隨著國外先進(jìn)三維設(shè)計(jì)軟件在模具行業(yè)的不斷應(yīng)用，眾多模具企業(yè)紛紛采用三維實(shí)體設(shè)計(jì)手段，模具的設(shè)計(jì)水平得到了較大的提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐承統(tǒng).計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2008.

[2] 任志宇，施于慶.模具CAD/CAM技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].機(jī)電工程，2001，18(5)，9-10.

[3] __剛.模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1998.

[4] 林幸燕.模具CAD/CAM技術(shù)及其應(yīng)用[J].三名職業(yè)大學(xué)學(xué)報，1999，(2)：91-92.

[5] 孫江宏等.Pro/ENGINEER Widfire(野火版)數(shù)控加工教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

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