三維造型技術論文

　　三維造型能準確地表達技術人員的設計意圖，更符合人們的思維方式和設計習慣;下面小編給大家分享，大家快來跟小編一起欣賞吧。

　　篇一

　　三維造型技術在產品設計中的應用

　　【摘要】經過漫長的發展歲月，產品設計手段在不斷地提高，不斷進步，不斷成熟。從最早的手工繪圖，到現在的廣泛的使用計算機輔助設計來進行產品的設計，並且以後還會有更先進的設計手段出現。本文介紹了Pro/E引數化設計對產品設計的影響。然後通過三維造型軟體Pro/E的機構功能實現動態模擬，實現了產品的設計，模擬裝配，模擬執行等過程，充分體現了三維造型技術在機械產品設計當中的應用價值及應用前景，並且結合了相關的資料討論了一下三維設計的發展趨勢。

　　【關鍵詞】三維造型技術，產品設計，TOP-DOWN，裝配

　　經過漫長的發展歲月，產品設計手段在不斷地提高，不斷進步，不斷成熟。從最早的手工繪圖，到現在的廣泛的使用計算機輔助設計來進行產品的設計，三維造型技術已經成為現代產品設計方法的主流。工程設計業和製造業已經進入到了三維設計時代,並得到了廣泛的應用,三維設計被越來越多的設計人員所接受和認可。因此,三維設計軟體應用人才的需求更為迫切,培養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 三維造型能準確地表達技術人員的設計意圖，更符合人們的思維方式和設計習慣;能組建進行有限元分析的原始資料，從而進行幾何形狀的優化設計，並能實現CAD/CAE/CAPP/CAM的整合;能夠通過著色和渲染功能得到設計方案的三維效果圖，使得設計人員和決策人員能全面準確地瞭解其外觀，有助於設計的決策，縮短週期，加快產品開發;能夠分析產品的動態特性，對工程專案的成本進行預算;三維造型設計是實現設計、製造一體化的基礎，為工程設計帶來巨大的變革，把設計推上前所未有的高度。

　　1.2 三維造型技術的優勢。三維造型技術之所以能迅速成為CAD技術的主流，是因為它有許多傳統的平面二維設計所無法比擬的優越性，人們頭腦中所構思的設計物件就是三維實物，三維設計對結構描述更加真實、更準確更全面，克服了二維設計中可想而不可見的缺點，是技術進步的必然趨勢。

　　①三維造型比二點陣圖形更接近真實物件。

　　②三維造型可以轉變多個檢視，並可標註帶有尺寸的二維產品圖，從而獲得二者的最佳形式。對於模型的任何修改將自動反應到相應的檢視上。

　　③三維模型可生成具有真實感的渲染圖。產品圖示是非常有價值的，單渲染圖常常可以清楚地展現一個設計，並有利於找出設計缺陷和驗證設計。

　　④三維造型軟體可以同過第三方的程式將模型轉換為數控加工的格式。

　　如下圖為同一零件三維造型與二維工程圖比較圖：

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　　1.3 目前比較流行的三維造型軟體介紹：

　　①CATIA是法國Dassault公司發展的一套完整的高檔3D CAD/CAM/CAE一體化軟體。支援複雜曲面造型和複雜裝配。零件間的接觸自動地對連線進行定義，加快了裝配件的設計進度。CATIA與ANSYS之間有非常好的介面。CATIA的零件可直接轉化為ANSYS可以相容的模型，為複雜有限元分析提供了較好的平臺。

　　②UG是高中檔軟體的傑出代表，功能模組齊全，是Unigraphics Solutions公司的拳頭產品。優越的引數化和變數化技術與傳統的實體、線框和表面功能結合在一起。UG一個最大的特點就是混合建模，在一個模型中允許存在無相關性特徵，可以區域性引數化曲面造型。在曲面造型、數控加工方面是強項，但在分析方面較為薄弱。UG軟體中的UG/Routing模組使得管道、管系、導管、水道和鋼結構等走線應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等工程中的應用逐漸廣泛。

　　③Pro/Engineer是美國引數技術公司的產品。PTC公司提出的單一資料庫、引數化、基於特徵、全相關的概念改變了機械CAD/CAE/CAM的傳統觀念。該軟體操作較為複雜，儲存空間大，但二維繪圖工具不完善。Pro/E中的Toolkit是進行流體機械***泵、水輪機、噴灌機、風機、壓氣機等***計算機輔助設計及結構分析的良好工具。

　　2.三維造型技術在產品設計上的應用

　　2.1 零件的建模。CAD的三維建模方式有三種，即線框建模、表面模型和實體模型。在許多具有實體建模功能的CAD軟體中，都有一些基本體，如長方體，球體，圓柱體，圓錐體，圓環等。對於簡單的零件，可通過對其進行結構分析，將其分解為若干基本體，對基本體進行三維實體造型，之後再對其進行布林運算，可得出漸漸的三維實體造型。

　　對於有些複雜的零件，往往難以分解成若干個基本體，使組合或分解後產生的基本體過多，導致成型困難。所以，僅有基本體系還不能完全滿足機器零件三維造型的要求。為此，可以構造零件的介面輪廓，然後通過拉伸或者旋轉得到新的體，進而通過布林運算得到所需要零件的三維實體造型。

　　2.2 產品的裝配與模擬。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。採用這種方法便於資料管理，能減少各層次裝配元素的數目，降低分析的複雜度，便於對模型進行快速有效的修改。產品裝配與機構模擬是三維造型的一項重要功能。當設計師進行產品組裝與機構模擬時，能將設計師的設計意圖直觀的進行表達，可以以動態的方式將產品進行模擬的執行，也能從中檢驗機構是否存在不合理的像干涉、自由度不滿足等缺陷。該項功能對設計師提供重要幫助。

　　2.3 TOP-DOWN設計。在Pro/e、UG中給我們提供了一種十分方便的設計方法——TOP-DOWN設計。TOP-DOWN設計是指從已完成的產品進行分析，然後向下設計。將產品的主框架作為主元件，並將產品分解為元件、子元件，然後標識主元件元件及其相關特徵，最後瞭解元件內部及元件之間的關係，並評估產品的裝配方式。掌握了這些資訊，就能規劃設計並在模型中總體設計意圖。

　　TOP_DOWN 設計有很多優點，它既可以管理大型元件，又能有效地掌握設計意圖，使組織結構明確，不僅能在同一設計小組間迅速傳遞設計資訊、達到資訊共享的目的，也能在不同的設計小組間同樣傳遞相同的設計資訊，達到協同作戰的目的。這樣在設計初期，通過嚴謹的溝通管理，能讓不同的設計部門同步進行產品的設計和開發。

　　3.結束語

　　三維造型技術，是目前產品設計中最流行的設計手段，通過三維實體設計提高企業的設計水平，已經為大多數企業認可，但如何將三維實體技術應用於加工製造，更加明顯的體現出三維實體技術的經濟效益，是目前所有企業面臨的問題。三維實體設計作為一種先進的設計技術，已經在眾多的機械製造企業取得了重大的成功，特別是通過三維的動態模擬技術，提前杜絕了多數的設計問題，企業能夠取得明顯的經濟效益。近年來隨著國外先進三維設計軟體在模具行業的不斷應用，眾多模具企業紛紛採用三維實體設計手段，模具的設計水平得到了較大的提高。

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