導(dǎo)語：如何才能寫好一篇三維軟件，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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UG，CREO，Solidworks等等。

UG可以實現(xiàn)復(fù)雜實體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個人用戶的迅速增長，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長，已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計的一個主流應(yīng)用。

Creo針對不同的任務(wù)應(yīng)用將采用更為簡單化子應(yīng)用的方式，所有子應(yīng)用采用統(tǒng)一的文件格式。Creo目的在于解決CAD系統(tǒng)難用及多CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)共用等問題。

SolidWorks是負(fù)責(zé)系統(tǒng)性的軟件供應(yīng)，并為制造廠商提供具有Internet整合能力的支援服務(wù)。該集團提供涵蓋整個產(chǎn)品生命周期的系統(tǒng)，包括設(shè)計、工程、制造和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等領(lǐng)域中的軟件系統(tǒng)。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

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關(guān) 鍵 詞 CAD；機械設(shè)計；應(yīng)用

中圖分類號：TP391 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671—7597（2013）022-090-1

隨著計算機圖形學(xué)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)的提高，還有微型計算機性能的改善，計算機已經(jīng)普及到越來越多的行業(yè)中。用計算機通過三維軟件來設(shè)計產(chǎn)品，在今天已經(jīng)不是一件不可能達到的事情了。對于機械設(shè)計，傳統(tǒng)的設(shè)計方法都是設(shè)計人員通過畫圖板，鉛筆，制圖工具，來設(shè)計圖形，這樣的設(shè)計方法不但使工作變得復(fù)雜、枯燥，而且浪費了很多的資源和時間。如今已經(jīng)很少看到設(shè)計人員用紙筆畫圖了，取而代之的是三維軟件。通過三維軟件來設(shè)計圖形使設(shè)計人員節(jié)約了很多時間，提高了設(shè)計的質(zhì)量和精度，做到了傳統(tǒng)設(shè)計方法無法做到的一些事情。CAD三維軟件的出現(xiàn)和發(fā)展，極大地促進了生產(chǎn)力的發(fā)展，是我們機械設(shè)計上的一大進步。CAD三維軟件在機械設(shè)計中的應(yīng)用主要是以下幾方面。

1 對復(fù)雜零件體積和重量進行計算

每個從事機械設(shè)計的人員設(shè)計的每一個零部件，零部件的重量體積等參數(shù)都應(yīng)在圖紙上標(biāo)明，尤其是一些復(fù)雜的大型零件更是如此。設(shè)備的重量關(guān)系到原材料采購，而原材料的采購關(guān)系到生產(chǎn)成本的預(yù)算，成本的預(yù)算決定著在合同招投標(biāo)中能否準(zhǔn)確的報價，所以重量的標(biāo)注對任何一個企業(yè)都是很重要的。例如一些昂貴的金屬設(shè)計零件，如果設(shè)計人員計算出的重量小于它的實際重量，就有可能因為鑄造過程中使用的金屬原材料比實際需要的重量要少而達不到產(chǎn)品的質(zhì)量要求，造成產(chǎn)品的報廢，這會給企業(yè)造成重大的經(jīng)濟損失。而如果出現(xiàn)計算的重量超出實際需要的重量這種情況，在加工時就會增加成本，同樣給企業(yè)帶來損失。借助CAD的三維軟件，對該零件進行實心造型，并參考設(shè)計圖紙，用這個實心造型的零件模擬現(xiàn)實中的產(chǎn)品。然后通過CAD命令查找實心體的屬性，計算出這個三維實心體的質(zhì)量、重心、體積等等一系列參數(shù)。如果通過設(shè)計人員利用復(fù)雜的計算公式計算出零件的體積重量等參數(shù)，會消耗設(shè)計人員很多的精力和時間，而且算出來的結(jié)果與實際結(jié)果也會有一定的誤差，利用CAD三維軟件中的命令，可以使得很多復(fù)雜的事情簡單化，為企業(yè)的實際生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

2 通過實體模型檢查設(shè)計要求

對于一個成熟的設(shè)計師來說，利用三維軟件來設(shè)計，軟件應(yīng)用不是最大難題，最大的難題在于通過什么方法表達自己的設(shè)計理念。由于許多成熟的設(shè)計師習(xí)慣于用傳統(tǒng)的二維工程圖來表達自己的設(shè)計理念，對于描述三維模型的各種線條關(guān)系，在思維上來說很不習(xí)慣。把自己的思維模式從傳統(tǒng)的二維設(shè)計方法轉(zhuǎn)變到現(xiàn)在的三維設(shè)計方法，需要一個適應(yīng)過程。二維設(shè)計在一些單件生產(chǎn)的設(shè)備中，由于設(shè)計人員不太重視很容易出現(xiàn)尺寸的誤差或結(jié)構(gòu)不合理的情況，從而導(dǎo)致安裝出現(xiàn)問題。為了讓這樣的事情不再發(fā)生，我們可以用CAD按照平面圖形標(biāo)注的尺寸，把它用三維立體圖來表現(xiàn)，并在CAD中運用渲染這個功能，向三維模型修改材質(zhì)或添加材質(zhì)，并對這些地方設(shè)置顏色和光源，將畫好的各零部件的三維圖，在CAD三維軟件上進行“裝配”，然后選擇潤色這個命令，加工制造完成后的樣貌就可以在屏幕上顯現(xiàn)出來。在“裝配”過程中，用CAD還可以檢查是否存在尺寸鏈錯誤，結(jié)構(gòu)錯誤，外形有不足的地方也能暴露出來。如果三維圖中發(fā)現(xiàn)問題，可以立即進行更改，這樣圖紙的錯誤率會大大減少。

3 快速出圖

通過CAD三維軟件設(shè)計出的三維模型，可以快速地得到我們想要的工程圖。例如裝配體、零件等的基本視圖，以及我們需要表達出來的任意角度的平面投影圖、透視圖等。而且可以將這些工程圖打印出來，CAD三維軟件的這個功能提高了設(shè)計者的設(shè)計效率，節(jié)省了時間，而且圖紙美觀，整潔，錯誤少。

4 演示功能

一個企業(yè)要向用戶推銷自己的產(chǎn)品，展示企業(yè)的實力，必須經(jīng)常參加各種類型的產(chǎn)品展示會等活動。在機械這些企業(yè)中，一個設(shè)備往往要占用很大的會場空間，而且客戶和參觀者通過外表也無法對機器的內(nèi)部進行仔細(xì)的觀察。利用錄像和照片則由于現(xiàn)場環(huán)境、燈光、拍攝角度等因素的影響，無法達到宣傳和推銷產(chǎn)品的目的。而制作一個縮小的實體模型也要耗費很大的精力和金錢。這時如果利用CAD三維軟件繪制一個實體模型并利用計算機在進行現(xiàn)場演示，可以讓用戶更好更快更直觀地了解我們的產(chǎn)品，了解我們的設(shè)計成果，從而認(rèn)可我們的產(chǎn)品。如果客戶對于產(chǎn)品有一些其它要求，我們也可以按用戶提出的設(shè)計要求為他設(shè)計產(chǎn)品，利用CAD三維軟件的實體造型功能，還原產(chǎn)品的樣貌。不論多么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，通過不同視角的觀察結(jié)合三維剖視圖命令，就可以將產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)在觀眾面前。利用CAD三維軟件中的圖像和動畫功能，結(jié)合其它動畫軟件，可以通過動畫來展示產(chǎn)品，相信會給顧客留下深刻的印象，對產(chǎn)品的銷售也有很大的幫助。

5 結(jié)論

CAD三維軟件，除了以上介紹的一些功能外，還有許多其他的應(yīng)用功能，通過進一步的挖掘與使用這些應(yīng)用功能，可以把這些功能的優(yōu)勢運用到更多領(lǐng)域中去?？傊?，CAD三維軟件作為一個輔助設(shè)計工具，對于企業(yè)的設(shè)計生產(chǎn)十分重要，在設(shè)計師設(shè)計過程中如何更好地發(fā)揮CAD軟件的這些功能，如何讓CAD三維軟件更好為設(shè)計服務(wù)，是我們每個設(shè)計師都需要考慮的事情。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：三維虛擬仿真；視景仿真；機械結(jié)構(gòu)模擬；軟件設(shè)計；圖像處理

0引言

隨著機械設(shè)計工業(yè)的快速發(fā)展，對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的精度和時效性提出了更高的要求，機械內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成單元復(fù)雜，各個零部件的尺寸精密度較高[1]，傳統(tǒng)的工業(yè)制圖方法進行設(shè)計誤差較大，不能有效滿足精度設(shè)計和精準(zhǔn)診斷的應(yīng)用需求。而計算機圖形與圖像處理技術(shù)的快速發(fā)展并有效應(yīng)用在機械結(jié)構(gòu)模擬設(shè)計中[2]，通過高精度的計算機測量計算，從而改善機械結(jié)構(gòu)的制圖精度。為了提高機械設(shè)計的精密度和機械故障診斷的準(zhǔn)確度，結(jié)合虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)和視景仿真技術(shù)[3]，本文提出一種基于三維虛擬的機械結(jié)構(gòu)模擬仿真軟件設(shè)計方案，通過機械結(jié)構(gòu)三維虛擬設(shè)計軟件開發(fā)，改善機械內(nèi)部結(jié)構(gòu)繪圖的精準(zhǔn)性，為機械設(shè)計、機械制造和機械故障診斷提供更為有效的手段。

1軟件總體設(shè)計構(gòu)架

基于三維虛擬的機械結(jié)構(gòu)模擬仿真軟件采用循環(huán)傳輸和多線程加載方案進行機械測量參數(shù)加載，采用接觸式射頻識別進行機械結(jié)構(gòu)的三維信息測量，這是一種遠(yuǎn)程傳感測量方法，能有效滿足機械部件測量的精準(zhǔn)度要求。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸模塊由模塊FRINF⁃16CCL⁃M和主單元FRINF⁃16M組成。后端服務(wù)器采用Java+MySQL并行程序加載方式搭建，視景仿真構(gòu)架下的機械結(jié)構(gòu)三維虛擬模擬系統(tǒng)主要由機械結(jié)構(gòu)信息采集單元、機械結(jié)構(gòu)信息存儲數(shù)據(jù)庫、Web網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器單元及服務(wù)后臺組成。采用MultigenCreator建模軟件進行視景仿真，對機械內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行紋理和質(zhì)地渲染，渲染出質(zhì)感極強機械結(jié)構(gòu)的三維虛擬模型。在服務(wù)后臺通過紋理映射和人機交互，輸出三維虛擬圖像，在網(wǎng)絡(luò)通信輸出終端進行人機對話，建立OpenFlight數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)機械設(shè)計和故障診斷分析等應(yīng)用功能[4]。根據(jù)上述設(shè)計原理和總體結(jié)構(gòu)構(gòu)架分析.進行功能模塊化分析，軟件系統(tǒng)的功能模塊主要由圖形微處理器模塊、總線集成模塊、3D幾何建模模塊、機械結(jié)構(gòu)測量數(shù)據(jù)采集模塊、對外接口模塊、數(shù)據(jù)建模模塊和機械圖像輸出模塊等組成.根據(jù)上述系統(tǒng)的總體設(shè)計構(gòu)架，進行機械結(jié)構(gòu)三維虛擬模擬系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，首先進行工程文件構(gòu)建，采用4類基本實體對象（三維虛擬信息處理、視景仿真、中間件和感知視場）構(gòu)建軟件系統(tǒng)的應(yīng)用業(yè)務(wù)適配層，結(jié)合MobileGIS服務(wù)構(gòu)建視景仿真軟件的客戶端/服務(wù)器端，對機械結(jié)構(gòu)的三維虛擬模擬中，三維視景仿技術(shù)主要采用的是紋理映射（TextureMapping）的三維渲染技術(shù)[5]，采用多線程自上而下開發(fā)模式，在三維仿真模型中構(gòu)建渲染畫面，確定機械結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位點的位置和方向，結(jié)合三維虛擬場景的層次化結(jié)構(gòu)進行虛擬位圖顯示和圖像增強，實現(xiàn)對機械結(jié)構(gòu)的亮點特征分析。

2系統(tǒng)模塊化設(shè)計與實現(xiàn)

2.1機械結(jié)構(gòu)的三維虛擬模擬實體建模

對機械結(jié)構(gòu)的三維模擬仿真建立在MultiGenCre⁃ator專業(yè)化的建模工具基礎(chǔ)上。通過工程文件配置，使用MultiGenCreator的結(jié)構(gòu)化軟件界面輸入視景仿真的參量模型，采用由“點”連接成“面”的設(shè)計方式進行三維紋理信息渲染[6]。進入Creator的主界面，在三維虛擬視景仿真端的網(wǎng)格空間中采用紋理映射方法調(diào)整網(wǎng)格的大小。在選擇好三維映射的網(wǎng)格和機械結(jié)構(gòu)的測量單位模型后，開始建造三維虛擬模型。采用高程數(shù)據(jù)特征分解方法進行原始的機械結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的線性化處理，使得機械結(jié)構(gòu)三維模擬得到的圖形具有真實物體的光澤感。對特征數(shù)據(jù)進行剪切和自適應(yīng)篩選，添加/dev、/etc主要目錄。在VirtualBox虛擬機中將選定的材質(zhì)賦給模型，在Windows編輯圖像處理代碼，通過MapTextureTools選擇貼圖方法進行機械結(jié)構(gòu)的二次曲面重構(gòu)[7]，調(diào)整模板文件，輸出機械結(jié)構(gòu)的三維虛擬模擬實體建模結(jié)構(gòu).根據(jù)上述設(shè)計流程，在工程實例中進行機械結(jié)構(gòu)三維虛擬模擬分析。按步驟安裝完MultiGenCreator軟件后，根據(jù)機械結(jié)構(gòu)的外形測量參數(shù)配置工程文件，使用批處理模塊進行信息加載和圖像處理。以工程實例為背景，進行機械結(jié)構(gòu)的三維虛擬模擬實體。（1）在FaceTools中選擇面的類型，將待貼紋理的面定義為標(biāo)志牌[8]，維持圖形顯示速度，調(diào)整網(wǎng)格的大小。（2）在InsertMaterialstool工程模塊中，通過Geom⁃etryTools把面變換為體，根據(jù)需要的材質(zhì)、模型的顏色、透明度進行紋理映射和圖形渲染，將選定的材質(zhì)賦給模型，在OpenFlight建模環(huán)境中打開圖形觀察器，生成機械結(jié)構(gòu)的三維虛擬模擬實體模型并進行參數(shù)調(diào)整[9].

2.2機械結(jié)構(gòu)三維虛擬視景開發(fā)實現(xiàn)

根據(jù)機械結(jié)構(gòu)的三維虛擬視景仿真軟件的設(shè)計和要求，需要建立一個LynxPrime圖形界面，其實現(xiàn)步驟描述為：（1）創(chuàng)建套接字。利用API函數(shù)直接調(diào)用視景模型，通過socket函數(shù)創(chuàng)建套接字，首先定義VegaPrimeAPI非類型的變量s，初始化內(nèi)核的socket函數(shù)，配置仿真類、仿真循環(huán)，采用socket進行機械結(jié)構(gòu)參量配置，通過公用vpApp定制第一個參數(shù)（af），指定機械結(jié)構(gòu)三維模擬自定義變量地址族，用函數(shù)configure（）用來解析.acf，通過TCP/IP協(xié)議用配置人機交互接口，持續(xù)調(diào)用beginframe（），實現(xiàn)機械三維虛擬圖像在二維位圖上像素值特征提取。（2）利用紋理映射技術(shù)使得輸出的三維虛擬機械結(jié)構(gòu)圖像與套接字綁定（bind），進行機械結(jié)構(gòu)的表面層次（FaceLevel）渲染，調(diào)用bind函數(shù)，在三維圖形觀察器中組織機械結(jié)構(gòu)模擬的視景數(shù)據(jù)。（3）調(diào)用recvfrom接收三維虛擬圖形輸出。定義整型變量為len，在編譯生成可執(zhí)行程序代碼后，機械結(jié)構(gòu)信息數(shù)據(jù)庫根文件系統(tǒng)配置到數(shù)據(jù)交換端口，使用批處理模塊進行圖像處理，實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)三維虛擬模擬設(shè)計。（4）關(guān)閉套接字。在圖形輸出和信息處理完成之后，調(diào)用closesocket函數(shù)關(guān)閉套接字，在UDP的服務(wù)器端釋放WSACleanup函數(shù)，終止對套接字庫的調(diào)度，實現(xiàn)了對機械結(jié)構(gòu)信息的對象存儲、虛擬計算服務(wù)以及遠(yuǎn)程調(diào)用。

3軟件測試分析

為了測試本文方法在實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)三維虛擬模擬仿真中的應(yīng)用性能，進行仿真實驗分析。軟件開發(fā)環(huán)境是Windows7操作系統(tǒng)，利用VisualC++7.0進行程序設(shè)計。CPU為IntelPentium4500MHz，內(nèi)存為2.5GB，采用OpenGL和VegaPrime軟件聯(lián)合編程進行視景仿真設(shè)計.采用本文方法進行機械機構(gòu)的三維虛擬模擬仿真，能有效實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)的三維模擬，對各個部位的擬合程度較高，視覺效果較好，能有效指導(dǎo)機械設(shè)計制造。

4結(jié)語

為了提高機械設(shè)計的精密度和機械故障診斷的準(zhǔn)確度，提出基于三維虛擬的機械結(jié)構(gòu)模擬仿真軟件設(shè)計方案。實驗對比分析發(fā)現(xiàn)，軟件能有效實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)的三維模擬，對各個部位的擬合程度較高，在機械設(shè)計和機械故障診斷等工程實踐中具有較好的指導(dǎo)意義。

參考文獻

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1商業(yè)攝影與三維虛擬現(xiàn)實軟件技術(shù)

1.1結(jié)合

基于三維虛擬現(xiàn)實軟件技術(shù)的商業(yè)攝影已成為當(dāng)今業(yè)界發(fā)展的主流趨勢。目前在國內(nèi)商業(yè)攝影領(lǐng)域較為常用的數(shù)字技術(shù)主要有兩種，反轉(zhuǎn)片拍攝的正片或負(fù)片拍攝的照片，還有一種就是數(shù)字機背直接拍攝方式，它們都起到了商業(yè)攝影從傳統(tǒng)向現(xiàn)展的過渡作用。所以如今我們在電影、電視、廣告、游戲及各種商業(yè)宣傳攝影照片中都能看到利用三維虛擬現(xiàn)實軟件而制作的三維動畫及3D影像。CG技術(shù)的出現(xiàn)就拉近了三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)與商業(yè)攝影的距離，找到了二者發(fā)展的共同之處。

從經(jīng)濟角度來說，商業(yè)攝影利用三維圖形現(xiàn)實虛擬技術(shù)是一種既能夠?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)意又節(jié)約成本的途徑。比如說當(dāng)廣告創(chuàng)意、策劃人、攝影師等在實現(xiàn)了一套極具創(chuàng)意的設(shè)計方案之后，他們就需要通過三維圖形現(xiàn)實虛擬技術(shù)來得以模擬實現(xiàn)，像虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)和計算機CG圖形技術(shù)都能夠幫助設(shè)計團隊預(yù)先看到創(chuàng)意方案雛形，從而讓腦海中的想象流于真實，節(jié)約設(shè)計成本。在商業(yè)攝影作品的后期制作階段，CG和VR等三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)就會派上用場，輔助商業(yè)攝影作品的后期創(chuàng)作，將攝影者的靈感思路通過影像技術(shù)與圖形匯編展示出來，透析攝影者無限的想象力和作品創(chuàng)作無盡的可能性。

1.2優(yōu)勢

在電影拍攝大場面或多場景的畫面中，除了選擇較為合理的鏡頭對焦虛化技術(shù)，突出場景的宏偉或畫面中人物的獨立性時，還要注重對背景中場景的設(shè)計。尤其是當(dāng)畫面中角色處于崇山峻嶺等危險地域時，為了保證演員的安全，就要利用到虛擬建模，即CG技術(shù)與真實場景拍攝相結(jié)合。

2結(jié)合三維虛擬現(xiàn)實軟件技術(shù)與廣告攝影的后期制作實例

汽車產(chǎn)品的商業(yè)攝影存在一定難度，因為汽車占地面積大且造型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且反光面頗多，對攝影棚的布置要求與攝影師的技術(shù)要求都極高。所以如今我們從后期制作的角度考慮問題，嘗試?yán)萌S虛擬現(xiàn)實軟件技術(shù)來輔助汽車拍攝，這樣做不僅能夠為廣告設(shè)計開拓想象與修改空間，也能體現(xiàn)出汽車的真實特性。

2.1建立車模

利用3DstudioMAX進行車體模型的初步輪廓設(shè)計，并利用AUTOCAD來增加汽車模型的造型精細(xì)度。首先在AUTOCAD上構(gòu)建汽車的最初模型，并利用3 D studioMAX建立命令，為汽車模型選擇材質(zhì)，構(gòu)建外觀和填色。其他較為復(fù)雜的材質(zhì)則要利用到MATERLALEDITOR。利用MATERLALEDITOR材質(zhì)球渲染汽車模型的指定部件，為汽車進行間接光色、直接光色和高光點光色的渲染，從而建立一個幾何圖形，通過這三種特性來營造一種汽車模型的真實質(zhì)感，然后通過RENDERLAST進行后期渲染。在渲染好的車模上進行3D StudioMAX貼圖，這其中要考慮到貼圖的適配，表現(xiàn)出廣告中汽車要重點突出的部位，比如說汽車的商標(biāo)、車體的某個部位等等，都可以通過3 D StudioMAX進行貼圖手動調(diào)整。

2.2環(huán)境設(shè)定

借助VLTE軟件進行汽車模型背景的設(shè)定是較為流行的一種方式，因為該軟件具備強大的創(chuàng)意素材庫，所以能為設(shè)計者提供各種各樣的專業(yè)背景素材，在對廣告場景中汽車背景中的地形環(huán)境進行設(shè)置之后，就可以利用大氣編輯器進行天空、云彩、霧氣等自然因素的渲染，讓其貼近現(xiàn)實場景，實現(xiàn)最大限度的模擬擬真效果。

2.3后期制作

在上述效果逐步生成后，就可以對最終生成效果進行可輸出的高精度靜態(tài)三維圖像制作，即后期制作。后期制作的目的是減少前期各種效果生成后作品中可能存在的問題和毛糙，所以后期制作是利用平面設(shè)計軟件而進行的視頻或圖像效果精細(xì)打磨過程。我們可以采用像PHOTOSHIOP或者AE這樣的軟件進行對攝影作品的后期處理，并與真實產(chǎn)品圖片合成，就可以形成最終的攝影作品效果。虛擬場景與真實產(chǎn)品圖片的結(jié)合要注意場景中可能出現(xiàn)的各種光路、環(huán)境對畫面整體光影的影響，在保留車體自身光影的同時，也要對其進行強化與渲染，使它的效果優(yōu)于攝影效果，給觀賞者帶來視覺方面的沖擊，又讓觀賞者感覺這是真實合理、而不是后期合成的畫面。

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關(guān)鍵詞：園林設(shè)計;三維制作軟件;3d max;sketchup(草圖大師)

計算機已經(jīng)應(yīng)用于社會生活的各個方面,計算機輔助設(shè)計技術(shù)應(yīng)用于園林設(shè)計也有很長一段時間,但大多僅限于二維圖形制作,三維軟件大多是在設(shè)計結(jié)束后進行效果圖制作時才參與進來,即目前的設(shè)計仍是在二維的平面中設(shè)計三維的空間實體。但是隨著計算機技術(shù)的不斷進步,三維軟件的發(fā)展成熟,目前的技術(shù)條件已經(jīng)可以使設(shè)計從二維圖紙進入到三維空間,而三維軟件的發(fā)展也可以滿足設(shè)計中各個過程的要求,該文主要對三維軟件在園林景觀設(shè)計中參與輔助的各項過程作初步的探究。

1園林概況及三維制作軟件簡介

園林經(jīng)過漫長的發(fā)展,已經(jīng)成為人類文明、生活及精神情感都離不開的一部分空間,并且園林的范圍也早已超越狹義上的庭院、莊園,而是擴大到城市環(huán)境、風(fēng)景保護區(qū)、大地景觀等領(lǐng)域,涉及人類生活的各個方面。自從19世紀(jì)下半葉,美國造園大師歐姆斯特德(frederick low olmsted)規(guī)劃了紐約中央公園、波斯頓和華盛頓綠地系統(tǒng),第一個把自己的職業(yè)稱為風(fēng)景園林師(landscape architect),自此園林?jǐn)U大到城市整體綠化的范疇,逐漸形成一門獨立的專業(yè)和具有特定內(nèi)涵的專業(yè)學(xué)科,并標(biāo)志現(xiàn)代風(fēng)景園林學(xué)的建立[1]。概括的說,園林就是在一定地域,運用工程技術(shù)和藝術(shù)手段,通過整地理水、植物栽植和建筑布置的途徑,創(chuàng)造出一個供人們觀賞、游憩的優(yōu)美環(huán)境。

三維也稱3d(three-dimensional),即三維圖形。顯示3d圖形,實際是在平面里顯示三維圖形,形成立體感。計算機屏幕是平面二維的,人們之所以能欣賞到真如實物般的三維圖像是由于人眼產(chǎn)生視覺上的錯覺。而三維制作就是在計算機中建立一個虛擬的世界,設(shè)計師在這個虛擬的三維世界中按照要表現(xiàn)的對象的形狀尺寸建立模型以及場景,并且根據(jù)要求設(shè)定模型的各種屬性參數(shù)。制作各種模型或場景的軟件就是三維制作軟件。由于其精確性、真實性和無限的可操作性,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、教育、軍事、娛樂等許多領(lǐng)域中[2]。

2傳統(tǒng)園林設(shè)計概況及存在問題

中國是一個園林歷史十分悠久的國家,無論是在園林植物的選育、栽培,還是在創(chuàng)作的園林精品上都有極大的特色,對世界產(chǎn)生了重大影響,被譽為“世界園林之母”(e.h.wilson)[3],是世界三大園林發(fā)源地(西亞、希臘和中國)之一,但由于多種多樣的原因,我國的園林教育事業(yè)和學(xué)科發(fā)展起步較晚,在很多方面存在欠缺和不足,所以應(yīng)當(dāng)充分了解、學(xué)習(xí)世界先進的設(shè)計思想和設(shè)計方法。

傳統(tǒng)的設(shè)計手段,主要是使用手繪的方式繪制設(shè)計圖、施工圖、效果圖、立面圖等,當(dāng)cad這種矢量制圖軟件出現(xiàn)后,因其標(biāo)準(zhǔn)化、高效化等多方面的優(yōu)勢,人們大都已經(jīng)在繪制設(shè)計圖、施工圖中使用cad軟件來進行制圖,并且在各種設(shè)計行業(yè)里廣泛使用。但是由于cad是主要面向兩維平面設(shè)計制圖的軟件,因此在某些方面仍有平面制圖局限所帶來的問題。

2.1空間比例不明確

由于是在平面上通過平面構(gòu)圖設(shè)計立體的物體景觀,因此往往會造成在平面布局設(shè)計時忽略立面額空間上的數(shù)比關(guān)系,而出現(xiàn)雖然平面上十分優(yōu)美,而實際中卻十分古怪的設(shè)計,更有些初學(xué)者會設(shè)計出10m多長的桌子、幾十米寬的小路等笑話。

2.2設(shè)計形象不具像

由于在進行平面設(shè)計時看到的僅是平面圖標(biāo),其立面、三維形象大多是在腦中形成的模糊形象,更不用說全面地考慮其物與物、物與地形等的相互關(guān)系,而由于腦中并未對實體形象進行深入、認(rèn)真的思考,在畫透視效果圖時,僅按照好看美觀來繪制,而根本脫離了自己在平面設(shè)計的位置關(guān)系,這樣就造成了在平面設(shè)計時看似很好的搭配,在立面或施工中卻發(fā)現(xiàn)十分不協(xié)調(diào)乃至根本無法實現(xiàn)的情況。

2.3在展示給業(yè)主等非專業(yè)人士時不便

由于沒有形成真實完整的空間實體,傳統(tǒng)方式只有靠一張張的手繪圖給他人進行展示,并且由于手繪方式自身的特性局限,造成了大多僅能展示一部分的視點視域,且需要花費大量的時間和精力,而且當(dāng)設(shè)計有一點改動時,這些原來繪制的圖畫將會完全失效,全部都要重新繪制。

3三維軟件的優(yōu)勢

在傳統(tǒng)的園林景觀設(shè)計中,景觀設(shè)計師完全通過手繪圖來表達其設(shè)計理念,既費時費力,又難于修改,隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展,三維軟

件的成熟,園林設(shè)計的過程可以與三維軟件相結(jié)合,通過讓計算機輔助分析,一邊觀察、感受設(shè)計效果,一邊進行相應(yīng)的設(shè)計和修改,這樣的設(shè)計方式有許多優(yōu)勢。

3.1通過三維建模準(zhǔn)確確定空間比例

在三維空間中建立虛擬場景,并在場景中進行各項設(shè)計,可以準(zhǔn)確而直觀的看到所設(shè)計的物體與環(huán)境的比例是否合適,地形的高低起伏、樹木的大小、建筑物的體量都一目了然,并且可以以人體模型為參照,對比體量的合理性,乃至進行準(zhǔn)確的尺度設(shè)定。這樣就會讓在平面設(shè)計里粗枝大葉、毫不考慮比例關(guān)系的設(shè)計充分地暴露出來,使設(shè)計更加準(zhǔn)確,達到“比例與尺度”這一園林設(shè)計的基本要求。

3.2具像化具體化物體形象

通過平面設(shè)計確定物體的設(shè)計位置,通過三維建模確定物體的的空間三維形象是三維輔助設(shè)計的重點優(yōu)勢,對于園林來說山水地形、植物、建筑,是重中之重且不可或缺的要素,平面設(shè)計由于受到本身特性的局限,在實體設(shè)計上明顯先天不足[4],而三維輔助設(shè)計就可以很好地解決這一問題。通過三維建模可以確定物體的空間具體形態(tài),并且可以立即看到與環(huán)境的色彩、形態(tài)等搭配是否和諧,還可以進行具體修改,避免了平面與立體的相互獨立與沖突。

3.3以現(xiàn)實游人視角觀察分析

無論是園林設(shè)計,還是環(huán)境設(shè)計,其根本目的都是為人服務(wù),設(shè)計首先應(yīng)當(dāng)考慮的是人的感受,脫離了具體使用人的設(shè)計一定無法成為一個成功的設(shè)計,而平面設(shè)計站的角度是平面的,沒有從游人的角度來思考問題,這樣的設(shè)計方法往往造成不知所云的局面,如一個以鳳凰圖案為總體布局,總體立意是鳳凰,并且以鳳凰為名的廣場,卻讓游人在游覽過后找不到鳳凰在哪。

在三維場景中,設(shè)計人員可以在設(shè)計時以游人的視角進行觀察,看所設(shè)計的景觀是否與思考中的效果相同,其高低、位置對游人是否有不方便的影響,其設(shè)計思想從游人角度是否可以理解,這種設(shè)計不僅是對設(shè)計方式上的改進和優(yōu)化,更主要的是在設(shè)計理念上改變那種脫離受眾、空來空往的設(shè)計理念,從而滿足“舒適和美觀的需要”的設(shè)計。

3.4方便直觀的展示

景觀三維輔助設(shè)計從平面到立體,從圖紙到場景的一系列三維輔助設(shè)計過程,在設(shè)計結(jié)束后得到的不再是以往設(shè)計方式所產(chǎn)生的一張平面圖紙,而是有對比、有色彩、有質(zhì)感的一個完整仿真的三維場景,這樣無論是景點效果圖,還是整體鳥瞰圖,電腦都可以很好表現(xiàn)出來,并且還可根據(jù)需要進行動態(tài)畫面的制作,及其3d引擎的自由的動態(tài)空間。

4三維輔助設(shè)計流程

在進行園林三維輔助設(shè)計的具體實踐中,不同設(shè)計要求的設(shè)計過程不盡相同,但大體上有以下幾個步驟:

4.1基礎(chǔ)資料的調(diào)查和分析

主要任務(wù)是對要設(shè)計的地形、植被等各項條件進行全面的了解,通過收集圖紙和其他材料,了解地形地貌特征,分析植物氣候條件、土壤類型,明確設(shè)計要求,使其設(shè)計建立在實際地形地貌等條件上。

4.2方案設(shè)計

對整體園林的用地進行規(guī)劃或布置,并進行立意的構(gòu)思,是采取探索性的的方法產(chǎn)生很粗略的框架。方案設(shè)計往往會做出多個方案,然后綜合比較分析,最終產(chǎn)生一個最優(yōu)秀的方案。

4.3cad平面初步設(shè)計

在cad軟件環(huán)境下進行平面初步設(shè)計,園林設(shè)計圖主要是平面圖,但其是將立體景物通過正投影以平面圖的方式畫出來,所以此階段的設(shè)計不只是設(shè)計地形、建筑、植物等平面布局,同時也要考慮立體的景象。

4.4cad導(dǎo)入三維軟件,在三維場景中初步建立場景環(huán)境

cad是廣泛被使用的設(shè)計軟件,幾乎所有的三維軟件都兼容支持dwg格式(cad文件的存儲格式)的文件,可以導(dǎo)入如“3d studio max”,“sketchup(草圖大師)”等軟件,將二維平面轉(zhuǎn)化為三維環(huán)境,在三維虛擬空間中初步建立場景環(huán)境,并把平面設(shè)計的景物按照思考的景象在三維空間中建立模型,使之具體、清晰。

4.5二維與三維結(jié)合分析

通過觀察三維場景中的虛擬景觀(這里建議在sketch-up軟件環(huán)境中進行),可以直觀地觀察景觀的效果,多角度地分析空間分布關(guān)系,進行深入考慮。然后綜合功能的需要、藝術(shù)的要求和環(huán)境的條件等因素,逐步進行設(shè)計修改。在這一過程中,圖紙改動的工作量很大,如果是原始的圖紙,就會有很大麻煩,每一點改動都意味著圖紙的重新繪制,所以電腦制圖的優(yōu)勢就十分明顯了。

4.6詳細(xì)更改設(shè)計平面圖并完善三維場景

這一步與第5步幾乎是在同一時間完成的,但為了強調(diào)分析的重要以及一邊分析一邊改進的要點,所以寫成了兩步。在分析之后核對得出改進的想法,然后修改平面圖與三維空間,這樣一步步分析,一步步改進,最終得到經(jīng)過虛擬現(xiàn)實分析的設(shè)計,換句話說就是已經(jīng)“建成并考察”的園林景觀設(shè)計了。

4.7綜合平面設(shè)計圖與三維場景進行豎向設(shè)計圖、種植設(shè)計圖、立剖面圖

由于三維場景的建立完善,設(shè)計人員已經(jīng)對所設(shè)計的園林景觀環(huán)境有了充分了解,并且三維模型建立也使立面尺寸基本明確,所以豎向設(shè)計圖、種植設(shè)計圖、立剖面圖等豎向圖紙就可以十分方便地畫出來。如果是在“天正建筑tarch”這個建立在cad平臺上的設(shè)計軟件中繪制的話,可以利用“生成立面圖”這個功能直接產(chǎn)生出來。

4.8以三維軟件輸出效果圖、效果動畫等

不同的三維軟件輸出圖的方式方法不一樣,統(tǒng)一軟件也有不同的渲染器(例如3d max可以使用默認(rèn)渲染器、v-ray渲染器、巴西渲染器等),但是無論是什么軟件,其基本出圖方式都是一樣的,首先是調(diào)整視角,然后進行光源等設(shè)置,最后渲染輸出。這樣的圖紙效果是手繪很難比擬的,如果是以動態(tài)視角輸出的圖,則更有如現(xiàn)實場景的效果。

4.9進行設(shè)計匯報

由于是多媒體的文件,既可以以圖紙打印的方式形成圖紙文件,更可以結(jié)合電腦的多媒體方式對業(yè)主進行完整多角度的介紹。由于有虛擬的三維場景,所以可以很直觀的展現(xiàn)給非專業(yè)人士的業(yè)主,這樣避免了傳統(tǒng)方式非專業(yè)人士難以理解的缺憾,讓業(yè)主可以充分理解設(shè)計并與設(shè)計人員交流,提出自己的想法,使設(shè)計能真正成為滿足業(yè)主需求的設(shè)計。

5常用三維軟件介紹

5.13d max

3d studio max,簡稱為3d max或max,是autodesk公司開發(fā)的基于pc系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件。具有以下特點:①功能強大,擴展性好。3d max建模功能強大,在角色動畫方面具備很強的優(yōu)勢,豐富的插件是一大亮點。②操作簡單,容易上手。3d max可以說是最容易上手的3d軟件。③與其他相關(guān)軟件配合流暢。是世界上應(yīng)用最廣泛的三維建模、動畫、渲染軟件,完全滿足制作高質(zhì)量動畫、最新游戲、設(shè)計效果等領(lǐng)域的需要[5]。

5.2sketchup

sketchup是一個極受歡迎并且易于使用的3d設(shè)計軟件,官方網(wǎng)站將它比喻為電子設(shè)計中的“鉛筆”。它的主要賣點就是使用簡便,人人都可以快速上手。并且用戶可以將使用sketchup創(chuàng)建的3d模型直接輸出至多種三維軟件中[6]。而作者也強烈推薦園林設(shè)計人員使用這款軟件,因為google sketchup是一套直接面向設(shè)計方案創(chuàng)作過程的設(shè)計工具,其創(chuàng)作過程不僅能夠充分表達設(shè)計師的思想,而且完全滿足與客戶即時交流的需要,它使得設(shè)計師可以直接在電腦上進行十分直觀的構(gòu)思,是三維建筑設(shè)計方案創(chuàng)作的優(yōu)秀工具。

6結(jié)語

設(shè)計是對未來的描繪,設(shè)計師是創(chuàng)造未來的人,每個時代的軟件、硬件的技術(shù)發(fā)展進步都對設(shè)計產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響,作為21世紀(jì)信息技術(shù)時代的園林設(shè)計人員更應(yīng)該積極探索,通過新技術(shù)、新方法的應(yīng)用,推進園林設(shè)計的進步。三維軟件在設(shè)計過程中的輔助與應(yīng)用是一種具有極大優(yōu)勢的新方法,應(yīng)大力推廣和應(yīng)用。

7參考文獻

[1] 李嘉樂.現(xiàn)代風(fēng)景園林學(xué)的內(nèi)容及其形成過程[j].中國園林,2002,18(4):3-6.

[2] 龐可.三維設(shè)計技術(shù)應(yīng)用及前景展望[j].電力建設(shè),2003,24(5):4-7.

[3] 羅桂環(huán).西方對“中國──園林之母”的認(rèn)識[j].自然科學(xué)史研究,2000,19(1):72-86.

[4] 付芩.二維設(shè)計與三維設(shè)計的分析比較與圖形轉(zhuǎn)換[j].江漢大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2009,37(3):72-74.

[5] 袁紊玉,楊麗,徐正坤.3d max7.0&photoshop cs園林設(shè)計風(fēng)暴[m].北京:兵器工業(yè)出版社,2005.

篇6

關(guān)鍵詞：沖壓模具；運動仿真；干涉

一、引言

近幾年模具三維設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，使模具三維運動仿真技術(shù)帶來實施的可能。 三維運動仿真過程模擬，可以實時地檢查出零部件之間是否存在干涉，可以直觀地看到整個模具的運動過程。為模具的合理設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)，提高模具設(shè)計的整體質(zhì)量。

二、設(shè)計階段存在問題

據(jù)不完全統(tǒng)計，根據(jù)以往模具項目存在問題情況，模具干涉問題要占到總問題的20%以上。為了減少復(fù)雜模具設(shè)計過程中的錯誤發(fā)生和零部件間的干涉，我們必須借助先進的CAE技術(shù)，應(yīng)用機構(gòu)運動分析軟件，對復(fù)雜模具的運動全過程進行仿真分析，并依據(jù)仿真結(jié)果進行優(yōu)化。

三、三維運動仿真軟件

SolidAidMeister簡稱SAM，是Nihon Unisys Excelutions，Ltd. 在中國的合作伙伴大連優(yōu)聯(lián)科技有限公司推銷的一款可視化運動仿真軟件，是針對設(shè)計的三維構(gòu)造實體數(shù)據(jù)進行測量、簡易圖面制作、動作解析、干涉檢查的系統(tǒng)軟件。它能夠分析產(chǎn)品在運動過程中存在的干涉問題，根據(jù)分析結(jié)果可以指導(dǎo)修改零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

該軟件是針對模具行業(yè)開發(fā)的軟件，專用性很強，它不考慮系統(tǒng)運動起因的情況下研究各部件的位置與姿態(tài)的關(guān)系，即可在短時間內(nèi)開展工作。模具沖壓過程仿真SAM軟件三維運動仿真干涉檢查流程如下：

（一）格式轉(zhuǎn)換

首先采用UG NX4.0的Modeling功能模塊作為三維實體模型設(shè)計平臺，完成模具的設(shè)計，然后輸出VRML文件格式。

（二）利用SAM功能建立運動仿真模型

首先要建立模具的基本運動模型。模具的基本運動模型的設(shè)定是建立模具運動分析的先決條件，只有設(shè)定了基本運動模型，其運動分析菜單才能全部激活。

1.運動條件設(shè)置

下面就以吊楔結(jié)構(gòu)為例，講解一下運動條件設(shè)置：

當(dāng)模具中有吊楔結(jié)構(gòu)時，我們只要單擊運動分析的圖標(biāo)中的按鈕。跳出對話框。對話框提示通過設(shè)定滑塊角度，滑塊行程，斜楔壓料板行程完成設(shè)置。若斜楔工作部分無壓料板，可不用設(shè)置。

2.運動部件的追加

設(shè)定完成之后，運動分析工具欄會生成菜單，各個部件的狀態(tài)都可通過[ON要素追加]來讀取。即按方法，將各應(yīng)部件分別加入Driver，Slide，Base和Cam pad中。

（三）模具干涉檢查

通過輸入干涉計算開始角度，結(jié)束角度和角度間隔。設(shè)定間隙量（表示設(shè)定間隙以下的值）來完成。干涉檢測計算完成后會顯示計算結(jié)果的窗口，該窗口精確反映出模具運動過程中各組件在某一點的干涉情況。

（四）模具沖壓過程仿真

SAM運動分析模塊可以設(shè)置運動分析的類型，并通過對運動分析過程的控制，可以直觀的以動畫的形式輸出運動模型不同的運動狀況，便于用戶比較準(zhǔn)確了解所設(shè)計的運動機構(gòu)實現(xiàn)的運動形式。在運動分析中用戶可以很精確的得到運動模型在運動的各個場景中的數(shù)據(jù)，但是同時運動分析模塊還給用戶提供了一個更為直觀的觀察運動模型在運動過程中前后變化的工具。單擊運動分析的圖標(biāo)中的按鈕可以實現(xiàn)該功能。

運動仿真是基于時間的一種運動形式，機構(gòu)在指定的時間段中運動，并同時指定該時間段中的步數(shù)，從而進行運動分析。通過對運動分析過程的控制，可以直觀地以動畫的形式輸出運動模型的不同運動狀況，可以比較準(zhǔn)確地模擬分析所設(shè)計的模具機構(gòu)的真實運動情況。在干涉檢查完后進行運動仿真，干涉部位就會按給定的顏色顯示出來。

（五）動畫和干涉曲線輸出

SAM求解器根據(jù)運動模型的各項參數(shù)計算出運動模型在各個步驟的數(shù)據(jù)，不但可以以動畫的形式輸出運動分析的結(jié)果，還可以直接以圖表的形式輸出各個數(shù)據(jù)。對端拾器而言可以出干涉曲線，干涉曲線輸出的格式是DXF文件。

（六）編寫干涉分析報告

根據(jù)分析結(jié)果寫出干涉分析報告，提交設(shè)計人員更改設(shè)計。

四、沖壓件搬送仿真

沖壓線虛擬仿真的主要目的就是要在實際沖壓線裝配之前，對裝配方案進行可行性分析即對端拾器設(shè)計方案進行驗證。因此，虛擬裝配結(jié)果的驗證，即沖壓線各組成單元之間的運動干涉檢查，是虛擬沖壓線仿真運行的主體內(nèi)容。端拾器有兩種方式：Feedbar和Crossbar兩種傳送裝置，分別用在兩種不同的沖壓線壓機中。端拾器送件、取件是模具設(shè)計必須考慮的重要事項。

在SAM中建立沖壓線仿真模型，關(guān)鍵要注意各運動部件運動規(guī)律的確定，實現(xiàn)端拾器吸盤機構(gòu)的送件、取件過程。在設(shè)置端拾器的運動之前，必須了解壓床的送料行程、夾緊行程、提升行程和滑塊行程，根據(jù)幾個行程完成動作曲線的*.csv 文件。

五、結(jié)論

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【關(guān)鍵詞】人才培養(yǎng)模式;三維設(shè)計軟件教學(xué);創(chuàng)新實踐

【中圖分類號】G420 【文獻標(biāo)識碼】A 【論文編號】1009―8097(2010)05―0075―03

引言

CAD(Computer Aided Design)技術(shù)自20世紀(jì)50年代初誕生以來,已從被動式的圖形處理階段,進入開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化的發(fā)展時期,二維平面設(shè)計也在逐漸地向三維立體化設(shè)計轉(zhuǎn)變。為緊跟市場,培養(yǎng)適應(yīng)社會的應(yīng)用型人才,高校有必要引進三維設(shè)計軟件的教學(xué)。然而,僅僅把三維設(shè)計軟件作為輔助課程介紹,不符合三維設(shè)計的理念,無法從根本上加快利用三維思想實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計加工一體化的進程。因此本文研究了以三維設(shè)計理念為主線的人才培養(yǎng)方案,將NX軟件融入大部分專業(yè)課程的教學(xué)中,同時開設(shè)選修課程介紹其他三維設(shè)計主流軟件,以滿足企業(yè)多方面的需求。

一 NX軟件貫穿人才培養(yǎng)方案的始終

機械制造及其自動化專業(yè)是為了培養(yǎng)適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)和地方經(jīng)濟社會發(fā)展需要、德智體美全面發(fā)展、專業(yè)基礎(chǔ)扎實、工程實踐能力和創(chuàng)新能力強、熟練運用計算機輔助設(shè)計軟件(NX)進行產(chǎn)品設(shè)計、分析和制造的應(yīng)用型本科人才,使其具備扎實的機械設(shè)計制造基礎(chǔ)知識和數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用能力,畢業(yè)生能在機床、汽車、家電等制造業(yè)從事機械產(chǎn)品(模具)設(shè)計、制造、營銷等方面的工作。

NX軟件的教學(xué)與應(yīng)用作為人才培養(yǎng)方案為主要創(chuàng)新點,貫穿于所有重要的專業(yè)課程中。在與機械相關(guān)的理論和實踐課程中,分階段充分融入了NX軟件的各個模塊,并使學(xué)生參與真實和虛擬的多個工程項目,逐步融入工程意識,真正做到理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)出基礎(chǔ)知識扎實、實戰(zhàn)技能高的應(yīng)用型人才。

1 三維設(shè)計的優(yōu)越性

傳統(tǒng)的機械設(shè)計都是在工程師頭腦中形成,然后用二維圖的形式表達出來,進而修改完善而得到的,因此二維設(shè)計軟件只是一種表達工具,不具備智能設(shè)計和糾錯功能。另外,工程圖采用了投影法生成,具有很多制圖規(guī)則,必須是具有一定專業(yè)基礎(chǔ)的人員才能識別和繪制,限制了它的交流范圍,使得設(shè)計人員與顧客難以交流。因此,隨著三維設(shè)計技術(shù)的發(fā)展,越來越多的人開始接觸并使用三維設(shè)計軟件,如NX、Pro/ENGINEER、CATIA、SolidWorks等等。三維設(shè)計軟件可以直觀地表達產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),沒有專業(yè)背景的人員也可以很方便地了解到產(chǎn)品的信息;采用自頂向下的設(shè)計方法,可以按照設(shè)計人員的意圖逐步進行設(shè)計,通過適當(dāng)?shù)拈_發(fā)還可以自動生成所需的零部件,不需重復(fù)操作便達到智能化設(shè)計的要求;在三維設(shè)計軟件中可以賦予產(chǎn)品材料和材質(zhì),進而得出質(zhì)量、體積等參數(shù),并通過分析檢查功能方便地檢查是否存在運動干涉等不符合要求的地方,使得設(shè)計產(chǎn)品具有自動糾錯的功能;在三維設(shè)計軟件中通?？捎扇S模型自動生成二維工程圖,且具有二維編輯功能。

從上面的分析可以得出,三維設(shè)計軟件具有二維設(shè)計軟件無可比擬的優(yōu)勢,從二維轉(zhuǎn)向三維是CAD技術(shù)應(yīng)用的必然[1]。

2 NX軟件融入人才培養(yǎng)計劃

本專業(yè)為適應(yīng)市場和社會需求,按照三維設(shè)計思想和設(shè)計制造過程制定人才培養(yǎng)計劃,以技能培養(yǎng)為主線,打破傳統(tǒng)的先學(xué)“二維”后學(xué)“三維”的教學(xué)模式,直接從三維設(shè)計學(xué)起,逐步培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和基本技能。人才培養(yǎng)方案的主要內(nèi)容見圖1。

圖1中“主要理論課程”和“主要實踐課程”兩列中,用黑體加粗表示課程在教學(xué)過程中使用了NX軟件,從中可以看出,隨著專業(yè)課程的增加,專業(yè)方向的明確,NX與課程的融合度越來越高。經(jīng)過四年的實踐,學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中全部利用NX完成的相關(guān)課題,既有傳統(tǒng)內(nèi)容的創(chuàng)新,又有全新內(nèi)容的呈現(xiàn)。總的來說,該人才培養(yǎng)計劃實現(xiàn)了三維設(shè)計軟件與機械專業(yè)的良好結(jié)合,畢業(yè)生高的就業(yè)率充分證明了它的可行性。

3 其他三維設(shè)計軟件的學(xué)習(xí)

經(jīng)過三年學(xué)習(xí),學(xué)生均能熟練掌握NX軟件的使用,熟悉機械設(shè)計的基本知識,掌握產(chǎn)品設(shè)計的基本技能,但三維設(shè)計軟件很多,單純地掌握一種軟件并不能滿足生產(chǎn)實踐的需求,尤其在就業(yè)形勢嚴(yán)峻的今天,掌握多種工具為擇業(yè)就業(yè)提供更多的機會。因此在第七學(xué)期的選修課中,開設(shè)《Pro/ENGINEER等三維設(shè)計軟件概述》課程,介紹Pro/ENGINEER 3.0、SolidWorks和CATIA V5三種主流三維設(shè)計軟件[2]的基本模塊,包括草繪、實體建模、裝配和工程圖等內(nèi)容。

二 《Pro/ENGINEER等三維設(shè)計軟件概述》課程介紹

《Pro/ENGINEER等三維設(shè)計軟件概述》課程是本學(xué)院機械制造及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)選修課程,應(yīng)用性很強,32學(xué)時,開課時間為第七學(xué)期。

通過課程學(xué)習(xí),深化學(xué)生對三維設(shè)計理念的理解,通過與NX軟件對照講解,掌握Pro/ENGINEER、CATIA、SolidWorks等主流設(shè)計軟件的基本操作,初步具有利用相應(yīng)軟件進行產(chǎn)品開發(fā)的能力,從而提升就業(yè)技能。

三 課程教學(xué)創(chuàng)新實踐

1 機房授課,多媒體、板書等多種教學(xué)手段并用

本課程全部采用在機房上課,達到邊學(xué)邊練的目的。教師將多媒體課件作為課堂內(nèi)容的提煉,包括:

(1) 知識點:Pro/ENGINEER中“強”尺寸和“弱”尺寸的概念;SolidWorks中“放樣”的概念;各軟件間的區(qū)別等;

(2) 圖表形式介紹主要工具條、菜單欄的內(nèi)容:如表1中(a)為介紹Pro/ENGINEER的多媒體課件內(nèi)容,(b)為裝配操縱板的介紹。

(3) 流水線形式介紹案例操作過程和結(jié)果:如表1中(c)為介紹自頂向下零件設(shè)計的過程。

課件制作過程中,還充分利用圖片、動畫效果、字體、文本框等形式增強課件的可讀性和易懂性,使學(xué)生對課程產(chǎn)生興趣,并為課下復(fù)習(xí)提供較好的提綱。

課堂上還注意結(jié)合板書、課堂提問、下講臺巡查等手段,突出講課重點、掌握學(xué)生狀態(tài)、及時調(diào)整課堂氣氛和進度,最大限度的滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需求。

2 以實例操作為主,理論講解為輔

由于本課程的授課對象已經(jīng)接受了三年多與NX軟件有關(guān)的三維產(chǎn)品設(shè)計知識的學(xué)習(xí)和實踐,基本掌握了三維設(shè)計方法,而對于市場上流行的很多種三維設(shè)計軟件來說,都是從三維立體出發(fā),具有更加直觀、易理解的特點,與二維CAD有著本質(zhì)的區(qū)別,但他們之間的區(qū)別更多的存在于高端模塊,如數(shù)控、曲面等等,對于基本模塊各個三維設(shè)計軟件相通的,比如特征建模理論、裝配約束等等,只是在工作界面、操作特點等方面有些不同,學(xué)生學(xué)習(xí)該課程得目的更多的是要獲得一種新軟件的操作方法,而理論方面只需掌握各個軟件的不同之處即可。因此,課堂上,注重操作,以實例為突破口,針對每一模塊,如草圖、建模、裝配和二維圖等,分別采用各自的典型例題,重點介紹基本操作過程、操作習(xí)慣等,簡化理論講解。

3 突出講解與NX軟件的不同之處,加深理解和記憶

單獨學(xué)習(xí)每一種三維設(shè)計軟件均需花上不少的時間,而由于各個軟件存在很多相同點,因此,在熟練掌握NX軟件基礎(chǔ)上,學(xué)習(xí)其他軟件則可以達到事半功倍的效果。對于相同的設(shè)計理念不需做更多的解釋,在授課過程中,更注重講解各個軟件和NX軟件的之間的不同之處,包括概念的區(qū)別、工具的不同(如:Pro/ENGINEER草繪中“利用邊創(chuàng)建草圖”命令)、操作習(xí)慣的不同(如:鍵盤鼠標(biāo)操作快捷鍵在不同軟件中代表了不同的含義)等等。

4 針對軟件特點按需分配學(xué)時

由于學(xué)時有限,完全掌握三種三維設(shè)計軟件有些困難,如果三種軟件平均分配學(xué)時,則可能每種都掌握不好,只能對其做出取舍。與NX相比,Pro/ENGINEER軟件采用全參數(shù)化造型技術(shù),更適合于零件相對簡單、部件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計,應(yīng)用相當(dāng)廣泛;CATIA軟件一開始便融入了APT系統(tǒng)源程序,起點較高,難度較大;SolidWorks軟件屬中端軟件,因其只是單獨的CAD軟件,易學(xué)易用,學(xué)習(xí)難度較低[3]。針對這一現(xiàn)狀,本課程采用了不均分的學(xué)時分配方式,Pro/ENGINEER軟件占用20學(xué)時,SolidWorks軟件占用6學(xué)時,CATIA軟件占用4學(xué)時,綜合訓(xùn)練占用2學(xué)時,從而達到掌握Pro/ENGINEER的基本模塊,基本掌握SolidWorks軟件的功能和操作,了解CATIA的功能和操作的目的。

5 積極收集學(xué)生反饋信息

通過和部分學(xué)生代表座談交流,針對本課程存在以下幾點值得總結(jié)的地方:

(1) 各個軟件的操作方法不習(xí)慣:由于學(xué)生長期在NX軟件環(huán)境下進行學(xué)習(xí)和實踐,對其操作非常熟練,而換一種軟件最大的困難就在于操作習(xí)慣,如最常用的命令在圖形區(qū)域移動實體,NX中用鼠標(biāo)中鍵便可實現(xiàn)該操作,而Pro/E中需采用鼠標(biāo)左鍵和鍵盤“Shift”鍵同時按下來實現(xiàn)。

(2) 學(xué)生反映利用兩個星期時間便可掌握一種軟件的基本操作模塊:克服操作習(xí)慣的問題后,學(xué)生便可以很快掌握新的三維設(shè)計軟件。

(3) 增加擇業(yè)就業(yè)機會:在擇業(yè)過程中,學(xué)生發(fā)現(xiàn)使用NX軟件以外的企業(yè)還很多,學(xué)習(xí)該課程拓寬了他們的就業(yè)面,為學(xué)生提供了更多的就業(yè)機會。

四 小結(jié)

通常的Pro/ENGINEER培訓(xùn)需要60學(xué)時左右,而我院學(xué)生在熟練掌握NX軟件的基礎(chǔ)上,學(xué)習(xí)該軟件達到基本掌握的水平只需20學(xué)時,時間縮短了67%,且通過該課程的學(xué)習(xí)為以后進一步學(xué)習(xí)SolidWorks和CATIA軟件也縮短了一定的時間。

隨著三維產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)的發(fā)展,三維設(shè)計理念越來越深入人心,融入企業(yè),相應(yīng)的設(shè)計軟件便有了更大的應(yīng)用空間,而學(xué)校對學(xué)生這方面的教育也就變得不可或缺,通過該課程的實踐,使學(xué)生的“學(xué)”與市場同步,使教師的“教”與時代俱進。實踐證明,本專業(yè)培養(yǎng)的畢業(yè)生在從事專業(yè)相關(guān)工作時,除具備基本的專業(yè)知識外,均能在三維設(shè)計方面發(fā)揮特長,得到了企業(yè)的一致認(rèn)可。

參考文獻

[1] 何建寧.CAD技術(shù)從平面到三維應(yīng)用的跨越[J].廣西機械,2003,(1):56-58,74.

篇8

【關(guān)鍵詞】 三維制圖；機電安裝；綜合管線

【中圖分類號】 TU721.1 【文獻標(biāo)識碼】 D 【文章編號】 1727-5123（2012）06-084-02

隨著現(xiàn)代公共建筑功能的增加，各種高新技術(shù)不斷應(yīng)用于建筑中，機電工程所涉及的專業(yè)內(nèi)容逐漸增多，機電安裝不再是將設(shè)備安裝好、管線連接好。如何在有限的空間內(nèi)合理地布置各種設(shè)備和管道，盡最大限度地節(jié)約出可用空間，增強建筑物的美感，成為施工中需要解決的關(guān)鍵問題之一。

機電施工中所用的二維圖紙反映的實體比較抽象，缺乏直觀的實物視覺效果；又因為各設(shè)計專業(yè)自成系統(tǒng)，獨立性較強，所以在設(shè)計、施工過程中很難進行有效溝通，以至于在施工過程凸顯設(shè)備和管線布局不合理等問題，浪費大量的人力、物力。采用三維制圖技術(shù)對建筑物標(biāo)準(zhǔn)層、設(shè)備機房等關(guān)鍵部位建立三維仿真模型，多專業(yè)管線排布實現(xiàn)可視化、立體化，便于各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)和溝通，是解決上述弊端的有效方法。

1 綜合管線三維制圖

借助二維施工圖紙和MagiCAD軟件制作建筑內(nèi)部工程管線信息應(yīng)用平臺，為達到預(yù)期效果，各專業(yè)的管線均須根據(jù)設(shè)計圖紙執(zhí)行制圖，以清楚了解交叉、碰撞位置，更系統(tǒng)地展示平面圖紙與實際施工之間的問題。

1.1 三維制圖形象直觀。如圖1所示。三維CAD軟件在設(shè)計過程中能清晰直觀的關(guān)注到設(shè)計中的每一個細(xì)節(jié)，快速的解決了二維CAD軟件中難以發(fā)現(xiàn)的管路干涉、管路死角以及閥門等在空間位置上的干涉，提前解決了不合理或錯誤的設(shè)計。不但提高了設(shè)計效率有效地避免了設(shè)計失誤，而且可以與客戶確定工程安裝效果鎖定工程成本。也為外判工程時提供了比用文字說明工程要求更為直觀的依據(jù)。

二維CAD軟件在設(shè)計過程中不但難以解決上訴所說的問題，而且由于管道設(shè)計工程在平面圖上看，管線是縱橫交錯，這不僅給設(shè)計人員帶來讀圖的困難，更別說根據(jù)二維工程圖紙指導(dǎo)工程安裝，以至現(xiàn)在不少企業(yè)取消了管道系統(tǒng)的設(shè)計，直接用工藝圖指導(dǎo)工程安裝，這不僅是企業(yè)無法統(tǒng)計工程安裝時間以及安裝成本，而且造成了管道走向以及閥門等裝置的隨意性，最終導(dǎo)致了在工程后期大量的修改管道。

1.2 快速生成物料清單。在管道工程安裝階段，由于管道工程安裝大部分都是在生產(chǎn)現(xiàn)場進行工程安裝。如果在安裝的過程中缺料可能會導(dǎo)致整個工程停工；剩余太多的物料也勢必會增加工程成本。因此一份準(zhǔn)確的工程物料清單是必不可少的。在傳統(tǒng)二維CAD軟件設(shè)計中物料清單的編制長期困擾著設(shè)計人員，因為二維CAD軟件在完成管道工程圖設(shè)計時，設(shè)計人員還要根據(jù)工程圖紙上的零件進行工程物料清單的編制，把設(shè)計人員大量的時間和精力耗費在這種毫無創(chuàng)新的工作中。三維CAD軟件使用的是單一數(shù)據(jù)庫，因此設(shè)計人員在完成管道設(shè)計時，只需要調(diào)用預(yù)先做好的模板，三維CAD軟件就會準(zhǔn)確無誤的自動生成工程物料清單，有效地解決了企業(yè)以下幾個問題：①為企業(yè)精確的核算工程成本提供了依據(jù)；②消除了缺料或剩料帶來的成本上漲；③解放了設(shè)計人員的時間，使其把時間更多的投放到管道設(shè)計及管道改進等有創(chuàng)造性的工作當(dāng)中。

1.3 修改方便。在管道設(shè)計完成后，由于客戶更改產(chǎn)能或設(shè)計人員事前考慮不周需要修改管徑大小。在二維CAD軟件里設(shè)計人員一般的做法是更改管徑、閥門、管件等的注釋，而不會去修改管徑以及依附在這段管路上的閥門、管件等的實際大小。因為這樣會耗費大量的時間和精力，并且毫無效益可言，使用修改注釋的方式無疑是為設(shè)計人員贏得了時間卻為下一步的設(shè)計埋下了管道與配件不匹配的禍根。而在三維CAD軟件里只需更改管徑大小的控制參數(shù)，依附在此管路上的管件、閥門等配件會根據(jù)管徑的參數(shù)自動更新，并且與之關(guān)聯(lián)的物料清單也會自動更新，這是二維CAD軟件無法實現(xiàn)的。

1.4 對工程安裝人員提出了更低的要求。二維CAD軟件設(shè)計的圖紙對工程安裝人員的水平有一定的要求?，F(xiàn)實往往是本，雇傭的安裝人員無法看懂二維圖紙。導(dǎo)致企業(yè)在工程安裝現(xiàn)場需要配備多名技術(shù)員指導(dǎo)工程安裝工作。而用三維CAD軟件設(shè)計的管道系統(tǒng)，只需打印幾張不同視角的工程圖紙，把其粘貼在現(xiàn)場的信息欄，就能解決人員配置低的問題，這樣不但直接減小了現(xiàn)場技術(shù)員的數(shù)量減小工人成本，而且提高了安裝效率。

1.5 建筑虛擬現(xiàn)實。該軟件展示了建筑內(nèi)工程管線機機房內(nèi)設(shè)備的三維信息，可在場景中進行手動、自動漫游?？刹榭垂芫€具有的部件特性，在三維中雙擊選中1根管道后，其信息就會列在屬性表中，如規(guī)格、保溫、標(biāo)高、所屬系統(tǒng)及管道內(nèi)流動介質(zhì)等。

2 工程實例

2.1 工程概況。某新建工程總用地面積30257m2，總建筑面積294854.18m2。地下室4層，地上裙房4層，公寓28層，辦公樓34層，裙房建筑高度22.4m，酒店塔樓高99.9m，辦公塔樓高157.8m（第六、二十、屋頂設(shè)避難層），地上建筑面積為196598.18m2，地下室建筑面積為98256m2，首層建筑面積為16789.15m2。機電工程包含通風(fēng)空調(diào)、給排水、建筑電氣專業(yè)，其中包括了空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)送回風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、消防通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)、生活給水系統(tǒng)、生活熱水系統(tǒng)、生活污水系統(tǒng)、變配電及應(yīng)急電源系統(tǒng)、動力布線系統(tǒng)、廣播電視布線系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)等多個系統(tǒng)的施工。系統(tǒng)管線十分復(fù)雜，對綜合管線布置的合理性要求很高。

2.2 三維制圖在地下室的運用。地下一層有3個冷凍機房，11個空調(diào)機房，9臺大型冷水機組，消防水池，生活水箱等設(shè)備種類繁多，管道錯綜復(fù)雜，工程管線的合理布置成為一大難題。利用MagiCAD軟件建立模擬施工現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)有碰撞問題后，對管道位置進行調(diào)整。實際安裝過程中，節(jié)約了大量時間，人力和材料。

2.2.1 冷凍機房。冷凍機房是整個暖通空調(diào)系統(tǒng)的核心，其管線布置是否美觀合理，不僅體現(xiàn)了施工單位的安裝施工水平，同時也體現(xiàn)出技術(shù)人員合理布局的水平。

冷凍機房中有水冷螺桿機組1臺，水冷離心式冷水機組5臺，蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機組1臺，冷卻水泵7臺，冷凍水泵14臺，凝結(jié)水回收泵7臺，水處理設(shè)備5套、自動補水排氣定壓裝置8套、汽——水換熱器臺、風(fēng)冷熱泵機組2臺。按設(shè)計施工圖完成三維圖像后，發(fā)現(xiàn)水管間存在碰撞交叉. 將冷凝水管向右平移30cm，成功解決了碰撞交叉問題（圖2），整體效果圖如圖3所示。

2.2.2 空調(diào)機房。地下一層共有11個空調(diào)機房，空調(diào)機組及新風(fēng)機組共57臺。根據(jù)廠家提供的機組實際尺寸，發(fā)現(xiàn)機組間空間狹小，對工程管線布置的合理性要求很高，其中空調(diào)機房平面及三維效果圖如4，5所示。

2.2.3 在樣板段中的應(yīng)用。地下一層走道作為機電安裝綜合管道布置的樣板段。樣板段各專業(yè)管道大致分為3層：①最上層為強弱電線槽和給排水管道；②中間層為空調(diào)水管和排煙管；③最底層為空調(diào)新風(fēng)管、補風(fēng)管和噴淋水管。樣板段剖面圖及局部圖如圖6所示。

3 結(jié)語

該項目工程量大，系統(tǒng)管線錯綜復(fù)雜，綜合管線施工設(shè)計中運用三維制圖技術(shù)，在提高工作效率的同時保證了工期，降低了成本，獲得了良好的社會經(jīng)濟效益。

綜上所述，三維CAD軟件在管道設(shè)計及安裝中的優(yōu)勢是顯而易見的，隨著三維CAD軟件技術(shù)的不斷發(fā)展以及企業(yè)對三維CAD軟件的認(rèn)識不斷加深，三維CAD軟件取代二維CAD軟件時無法改變的事實。但這不是一蹴而就的，它需要在整個行業(yè)里成熟、發(fā)展到了一定的水平，才會成為順其自然的潮流。

篇9

特別是近年來，《工程制圖》課程的學(xué)時大量壓縮，為了保證教學(xué)質(zhì)量，我院對《工程制圖》課程教學(xué)體系進行了科學(xué)設(shè)置，將制圖基礎(chǔ)、機件表達、機械圖樣及計算機繪圖有機地整合在一起，劃分為理論學(xué)習(xí)和實踐訓(xùn)練兩大部分。在理論教學(xué)中，以投影理論為基礎(chǔ)。讓學(xué)生熟練掌握點、線、面、體的投影，弱化畫法幾何部分的幾何元素間的位置和度量問題及復(fù)雜相貫線的求作。在組合體視圖和機件的表達方法部分是制圖理論部分的重點和難點，本文作者，在此處利用三維建模軟件結(jié)合形體分析法，快速地幫助學(xué)生建立了空間思維能力，同時，利用三維建模軟件的剖切功能，講解機件的表達方法，使學(xué)生對常用的全剖、半剖、局部剖的理解更深入，也為學(xué)生今后學(xué)習(xí)三維建模軟件奠定了基礎(chǔ)。更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生們的邏輯思維能力。而且，調(diào)動了學(xué)生們學(xué)習(xí)《工程制圖》課的熱情，使學(xué)生有繼續(xù)學(xué)習(xí)的渴望。

2利用三維建模軟件，提高學(xué)生知識的運用能力

本文作者依據(jù)“應(yīng)用為本，學(xué)以致用”的辦學(xué)理念，在《工程制圖》課程教學(xué)過程中，把繪圖和識讀零件圖、裝配圖作為另一個重點和難點部分。利用三維建模軟件，進行突破。在此部分的教學(xué)過程中，向?qū)W生介紹零件圖和裝配圖在制圖教學(xué)中的地位和對生產(chǎn)實際的指導(dǎo)作用，明確繪制和閱讀工程圖樣，除了應(yīng)用制圖理論還必須有一定的實踐經(jīng)驗，而學(xué)生們的實踐經(jīng)驗，主要來源于對生活的觀察。平時，學(xué)生們并不善于對生活的觀察，為了培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，讓學(xué)生觀察自己身邊的常用東西的裝配及裝配關(guān)系。如同學(xué)們使用的簽字筆，讓學(xué)生自己拆卸并安裝。然后，利用三維建模軟件的裝配功能，為學(xué)生進行一些簡單機械的裝配，開發(fā)學(xué)生對各種機械的興趣和觀察能力。也為學(xué)生學(xué)維計算機繪圖軟件AutoCAD奠定了基礎(chǔ)。

3利用三維建模軟件，幫助學(xué)生了解裝配關(guān)系

篇10

在普通沖裁模具設(shè)計過程中，利用NX 三維軟件級進模設(shè)計模塊（PDW）可快速完成沖裁工藝排樣和仿真，快速、準(zhǔn)確地計算出材料利用率、沖壓力和壓力中心，快速添加模架、螺釘、銷釘及彈簧等標(biāo)準(zhǔn)件，快速完成凸模、凹模及漏料孔設(shè)計；利用NX 三維軟件的參數(shù)化建模知識創(chuàng)建的符合我國國家標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件庫, 通過替換與裝配可快速完成上、下模板等標(biāo)準(zhǔn)件的更新與添加。基于NX 三維軟件的普通沖裁模具設(shè)計應(yīng)用真正體現(xiàn)了模具設(shè)計的快速、高效，達到了事半功倍的效果。

傳統(tǒng)普通沖裁模具通常采用三維CAD 軟件進行總裝圖及零件圖的設(shè)計，或者采用三維軟件對模具的每個零件進行三維建模，最后逐個零件裝配的方法。以上方法通常效率低，成本高，不能適應(yīng)當(dāng)前模具設(shè)計要求。本文結(jié)合大量沖壓模具設(shè)計及NX 三維軟件應(yīng)用的經(jīng)驗，利用NX 三維軟件級進模設(shè)計模塊（PDW）及參數(shù)化創(chuàng)建沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫的知識進行普通沖裁模具設(shè)計。

圖1 零件為墊片沖壓件，材料為08 鋼，料厚1mm，批量生產(chǎn)。下面就以此件沖孔落料級進模設(shè)計為例介紹基于 NX 三維軟件的普通沖裁模具設(shè)計的方法。

一、工藝設(shè)計

1. 工藝分析

圖1 墊片沖壓件包括落料、沖孔兩道基本工序，由于產(chǎn)品需要批量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)效率通常采用級進?；驈?fù)合模沖裁，又因為如果采用復(fù)合模凸凹模的壁厚小于允許的最小壁厚，所以圖1 墊片沖壓件通常采用沖孔、落料級進沖壓。

2. 工藝排樣及仿真

首先利用NX 三維軟件的鈑金模塊或建模模塊完成圖1 墊片沖壓件的三維造型設(shè)計，為利用NX 三維軟件級進模設(shè)計模塊（PDW）進行模具設(shè)計做準(zhǔn)備。點擊【開始】【所有應(yīng)用模塊】【級進模向?qū)А?，彈出“級進模向?qū)А惫ぞ邨l，如圖2 所示。點擊【初始化項目】【確定】完成模具設(shè)計項目新建（要求編輯材料數(shù)據(jù)庫，將08 鋼抗剪強度shear_strength 修改為300MPa）。

點擊【毛坯生成器】彈出“毛坯生成器”對話框，點選“選擇毛坯體”，選擇初始化后零件表面為固定表面，點擊【確定】完成毛坯創(chuàng)建。

點擊【毛坯布局】彈出“毛坯布局”對話框如圖3 所示，按圖3 進行設(shè)置，點擊【確定】完成毛坯布局如圖4 所示，由此設(shè)置了排樣的寬度和級進的步距，計算出材料利用率為55.13%。

點擊【廢料設(shè)計】彈出“廢料設(shè)計”對話框如圖5 所示，在“方法”中選擇“孔邊界”，點擊【應(yīng)用】完成沖孔廢料設(shè)計，為沖孔凸模、凹模等相關(guān)設(shè)計做準(zhǔn)備；在“方法”中選擇“封閉曲線”，工位號為“3”，廢料類型選擇“沖裁”，選擇圖4 中間毛坯的外輪廓曲線，點擊【應(yīng)用】完成落料廢料設(shè)計，為落料凸模、凹模等相關(guān)設(shè)計做準(zhǔn)備；在“方法”中選擇“更改類型”，選擇以創(chuàng)建的沖孔廢料，廢料類型選擇“導(dǎo)正孔”，點擊【確定】完成沖孔廢料類型更改，為導(dǎo)正銷設(shè)計做準(zhǔn)備。廢料設(shè)計如圖6 所示。

點擊【條料排樣】，設(shè)置工位號為3，鼠標(biāo)右鍵點擊“條料排樣定義”，點擊“創(chuàng)建”后進入草圖環(huán)境適當(dāng)修改完成如圖7 所示工藝排樣，第一工位沖孔，第二工位為空工位，目的為增加凹模壁厚，提高模具壽命，第三工位為落料。鼠標(biāo)右鍵點擊“條料排樣定義”，點擊“仿真沖裁”完成如圖8 所示工藝仿真。

3. 計算沖壓力及壓力中心

為選擇沖壓設(shè)備和計算壓力中心，點擊圖2 中的【沖壓力計算】彈出“沖壓力計算”對話框如圖9 所示，選擇沖孔、落料工藝，點擊“計算”，系統(tǒng)自動計算出總的沖壓力為55515.4N，卸料力為2643.6N，壓力中心坐標(biāo)為（36.6，0，0），如圖10 所示。

二、模具設(shè)計

1. 添加模架

點擊圖2 中的【模架】彈出“模架管理”對話框，設(shè)置目錄：UNIVERSAL SIMP。板數(shù)量：Type_2。到模架邊緣的距離：-23.4。

詳細(xì)信息：PL=120，PW=100，TBP_h=6，PB_h=0，BP_h=12.5，GP_h=6，BBP_h=0，GAP2=20，其它默認(rèn)設(shè)置，點擊【確定】完成模架添加。

2. 凸模、凹模及漏料孔設(shè)計

點擊圖2 中的【沖模設(shè)計設(shè)置】彈出“沖模設(shè)計設(shè)置”對話框，設(shè)置如下，其他默認(rèn)設(shè)置，點擊【確定】完成“沖模設(shè)計設(shè)置”。

PUNCH PENETRATION=0.5mm

PUNCH BP CLEARANCE =0.1mm

DIE PUNCH CLEARANCE =0.05mm

SLUG HOLD OFFSET2=2mm。

點擊圖2 中的【沖模鑲塊設(shè)計】彈出“沖模鑲塊設(shè)計”對話框如圖12 所示，依次選擇【凸模鑲塊】【落料廢料】【凸模和凹模間隙：恒定】【偏置側(cè)：凸模側(cè)】【創(chuàng)建用戶定義凸?！浚瓿陕淞贤鼓ＴO(shè)計。同上依次選擇【凸模鑲塊】【沖孔廢料】【凸模和凹模間隙：恒定】【偏置側(cè)：凹模側(cè)】【標(biāo)準(zhǔn)凸?！浚瑥棾觥皹?biāo)準(zhǔn)件（凸模）管理”對話框，詳細(xì)信息設(shè)置為：D=13mm、B=30mm，其他默認(rèn)設(shè)置，依次完成2 個沖孔凸模設(shè)計。凸模設(shè)計結(jié)果如圖13所示。

如圖12 所示，在“沖模鑲塊設(shè)計”對話框中依次選擇【凹模型腔廢料孔】【落料廢料】【落料型腔H=6mm】【凸模和凹模間隙：恒定】【偏置側(cè)：凸模側(cè)】【創(chuàng)建凹模型腔廢料孔】，完成落凹模型腔廢料孔設(shè)計。同理完成2 個沖孔凹模型腔廢料孔設(shè)計。凹模型腔廢料孔設(shè)計結(jié)果如圖13 所示。

點擊圖2 中的【腔體設(shè)計】彈出“腔體”對話框，選則 “減去材料”模式，依次選取凸模固定板（pp 板）、卸料板（bp板）、凹模板（dp 板）和下模板（xmb）為目標(biāo)體，依次選取上面設(shè)計的落料沖孔凸模、凹模型腔廢料孔組件為刀具體，點擊【確定】完成凸模固定板孔、卸料板孔、凹?？?、漏料孔的設(shè)計。

3. 標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計

點擊圖2 中的【標(biāo)準(zhǔn)件】彈出“標(biāo)準(zhǔn)件管理”對話框，分別選擇Screw（螺栓）、Dowel pin（銷釘）和Spring（彈簧）標(biāo)準(zhǔn)件，按設(shè)計要求設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)，選擇放置方法參考有關(guān)設(shè)計資料完成如圖14 所示的標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計。

4. 定位零件設(shè)計

定位零件包括始用擋料銷2 個、固定擋料銷1 個、導(dǎo)正銷2 個，以上定位零件屬于標(biāo)準(zhǔn)件，可利用NX 三維軟件的參數(shù)化建模功能創(chuàng)建其三維模型庫，利用NX 三維軟件的裝配功能添加模具相應(yīng)位置，通過【腔體設(shè)計】等完成定位零件安裝孔、槽的設(shè)計。定位零件設(shè)計如圖15 所示。

至此，基于NX 三維軟件的墊片普通沖裁模具設(shè)計基本完成，完整的3D 設(shè)計圖如圖16 所示。另外，點擊圖2級進模設(shè)計工具條中【物料清單】、【圖樣自動化】可自動創(chuàng)建模具二維工程總裝圖、零件圖及各個模板上的孔表及模具零部件清單（BOM 表），為實際生產(chǎn)提供材料，具體方法可參考有關(guān)資料，此處不再贅述。

三、結(jié)語