三维建模发展及solidworks

1、三维建模发展及solidworks三维造型技术将物体的形状及属性存储在计算机内，形成三维几何模型，表达直观、充分、清楚，并广泛应用于工程设计和制造的各个领域。是利用计算机系统描述物体形状的技术。如何利用一组数据表示形体，如何控制与处理这些数据，是几何造型中的关键技术。三维实体造型技术研究真实物体的适合计算机处理的三维模型表示，是三维CAD系统的核心技术之一。CAD技术从二维绘图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段，一直到现在的参数化特征造型CAD是计算机辅助设计(ComputerAidedDesign)的缩写的总称，CAD技术产生于20世纪50年代后期发达国家的航空和军事工业中，198

2、9年，美国国家工程研究院将CAD技术评为19641989十项最杰出的工程技术成就之一。它是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力辅助工程技术人员完成工程或产品的设计和分析的一种技术。是在研究计算机上进行空间形体的表示、存储和处理的技术，实现这项技术的软件称为三维建模工具，它是利用计算机系统描述物体形状的技术。三维软件主要基于特征的实体建模，因此与传统的指导二维的投影理论不同，三维建模主要采用的是构造实体几何及几何特征图学理论。20世纪60年代出现的三维CAD系统只是极为简单的线框式系统，只能表达基本的几何信息，不能有效表达几何数据间的拓扑关系。由于缺乏形体的表面信息，计算机辅助制造(CAM

3、)及计算机辅助工程(CAE)均无法实现。法国人提出的贝塞尔算法，使得人们在使用计算机处理曲线及曲面问题时变为可能，同时也使得法国的达索飞机制造公司的开发者能在二维绘图系统CADAM的基础上，开发出以表面模型为特点的自由曲面建模法，推出了三维曲面造型系统CATIA。它的出现，标志着计算机辅助设计技术从单纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出来，首次实现以计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使得CAM技术的开发有了实现的基础。曲面造型系统CATIA为人类带来了第一次CAD技术革命，改变了以往只能借助油泥模型来近似准确表达曲面的落后的工作方式。CAD技术是一项综合性的、技术复杂的系统工程，涉及许多学

4、科领域，如计算机科学和工程，计算数学，计算几何、计算机图形显示、数据库技术、网络技术、仿真技术、人工智能学科和技术以及与各领域产品设计有关的专业知识等，在CAD技术发展初期，CAD仅限于计算机辅助绘图，随着三维造型技术的发展，CAD技术才从二维平面绘图发展到三维产品建模，随之产生了三维线框模型、曲面模型和实体造型技术。而如今参数化及变量化设计思想和特征模型则代表了当今CAD技术的发展方向。CAD的特征建模:基于特征理论和技术的CAD模型建造技术；特征模型:以特征为信息单元定义的CAD模型；特征反映了产品零件特点的、可按一定原则加以分类的产品描述信息，将特征引入几何造型系统的目的是增加几何实体的

5、工程意义，为各种工程应用提供更丰富的信息，基于特征的造型把特征作为零件定义的基本单元，将零件描述为特征的集合。特征建模的优点:(1)着重描述产品的完整信息；(2)用高层次的工程语义信息单元：如中心孔、键槽等；(3)将产品设计意图贯彻到后续环节。随着以三维CAD系统为基础的数字化设计相关技术的快速发展，CAD群组用户越来越希望为本地或同域的终端用户提供大量的CAD数据资源，也就是常说的CAD零部件库，它一般可以包括常用的标准件、外购件和自制件模型。而用户在建立这样的零部件数据库时，在数据层面大多采用参数化建模与驱动技术来实现，这样不仅可以提高数据的一致性和可靠性，也为模型数据的后续管理、优化和升

6、级提供了不小的便利。三维实体造型的基本参数扫掠(Sweeping)把一个元素沿着一条路径扫出的一个立体特征叫做面特征。这些体积要么加到物体上(拉伸(extrusion)要么切除材料(切割路径(cutterpath)。也叫做“基于草图的造型(sketcherbasedmodelling)”。和各种制造技术类似，例如挤压(extrusion),铣(milling),车削(lathe)等等。边界表示(Boundaryrepresentation)一个立体可以用其边界表面表达，然后填充成为实体。也成为“曲面造型surfacing”。和各种制造技术类似；注模(Injectionmoulding),铸造(

7、casting)，锻造(forging)，热塑加工(thermoforming)，等等。参数化体素(也称基元)实例化Parameterizedprimitiveinstancing.从一个参数化的体素库中挑出并指定参数得到一个物体。例如，螺栓在库中有一个模型，通过修改它的参数集合这个模型可以用于所有螺栓的尺寸。空间占领(Spatialoccupancy,或空间枚举)整个空间子分成规则块(cell，或细胞，胞腔)，物体通过指定它占据了那些块来表示。这样表示的物体可用于有限差分析。这通常是在模型完成之后作的，作为分析软件的预处理的一部分。分解Decomposition和空间占据类似，但是块可以不规

8、则，也不用预编织。这样表示的模型可以用于有限元分析，这通常是在模型完成之后作的，作为分析软件的预处理的一部分。构造实体几何(Constructivesolidgeometry).用象并，差，交这样的布尔操作把简单的物体组合起来，通常有树形的等级结构(组合体可以再组合)。基于特征的造型(Featurebasedmodelling)物体和操作的复杂组合可以作为一个单元一起修改和复制，操作的顺序存储在一个树状结构(booleantreeorfeaturetree)中，参数的改变可以在树中传播(propagate)。参数化造型(Parametericmodelling)特征的属性被参数化，并给予标签(

9、变量名)而不仅是固定的数字尺寸，整个模型的参数间的关系也记录下来，使得参数值的改变变得更简单。几乎总是和特征联合使用，称为基于特征的参数化造型系统。常用的三维建模软件有proe、solidworks等等。SolidWorks是近年出现且得到迅速推广应用的三维计算机辅助设计软件。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，它被广泛应用，因其有很多优点；(！)易于进入三维实体设计环境，设计新产品时很快就可以进入三维境界如图1-1所示世纪钟的设计步骤(a)、(b)、(c),改变了人们认为三维设计一定比较困难的传统看法。(2)人们已熟悉的Windows环境,采用了下拉

10、菜单、鼠标单击、剪切、复制和拖动放置等的常用操作,而SolidWorks的许多操作沿用了这些习惯。(3)既可方便地设计出三维的实体零件,又可由三维实体自动生成任何方向的试图、局部视图和剖面视图等工程图样,如图1-2所示,不需重新绘制。(4)尺寸驱动功能,使得改变了一个尺寸之后,零件形状会自动改变,不必重画。(5)支持多种数据标准,包括IGES、DXF、DWG、SAT(ACSI)、STEP、STL、ASCII、VDAF(VDA)、VRMLPARASOLlD等可以很容易地将目前市场中几乎所有的机械CAD软件集成到现在的设计环境中来。(6)能直接使用三维实体零件进行仿真装配,且能动态地观察可动零部件

11、的运动情况,动态地检查装配关系是否合理,是否有碰撞的情况出现。(7)能直接使用三维实体零件进行仿真装配,且能动态地观察可动零部件的运动情况,动态地检查装配关系是否合理，是否有碰撞的情况出现（8）SolidWorks提供免费的开发工具（API）,用户可以用微软的VisualBasic,VisualC+碱其他支持OLE的编程语言进行二次开发。（9）用SolidWorks设计的新产品可以放到网上，未安装SolidWorks的客户通过浏览器就可观看。极大地方便了新产品的远程发布与交流。（10）SolidWorks提供动画制作功能，能生成AVI文件。Solidworks软件特点全动感用户界面只有Soli

12、dWorks才提供了一整套完整的动态界面和鼠标拖动控制。“全动感的”的用户界面减少设计步骤，减少了多余的对话框，从而避免了界面的零乱。崭新的属性管理员用来高效地管理整个设计过程和步骤。属性管理员包含所有的设计数据和参数，而且操作方便、界面直观。用SolidWorks资源管理器可以方便地管理CAD文件。SolidWorks资源管理器是唯一一个同Windows资源器类似的CAD文件管理器。特征模版为标准件和标准特征，提供了良好的环境。用户可以直接从特征模版上调用标准的零件和特征，并与同事共享。SolidWorks提供的AutoCAD模拟器，使得AutoCAD用户可以保持原有的作图习惯，顺利地从二维

13、设计转向三维实体设计。配置管理配置管理是SolidWorks软件体系结构中非常独特的一部分，它涉及到零件设计、装配设计和工程图。配置管理使得你能够在一个CAD文档中，通过对不同参数的变换和组合，派生出不同的零件或装配体。协同工作SolidWorks提供了技术先进的工具，使得你通过互联网进行协同工作。通过eDrawings方便地共享CAD文件。eDrawings是一种极度压缩的、可通过电子邮件发送的、自行解压和浏览的特殊文件。通过三维托管网站展示生动的实体模型。三维托管网站是SolidWorks提供的一种服务，你可以在任何时间、任何地点，快速地查看产品结构。SolidWorks支持Web目录，使

14、得你将设计数据存放在互联网的文件夹中，就象存本地硬盘一样方便。用3DMeeting通过互联网实时地协同工作。3DMeeting是基于微软NetMeeting的技术而开发的专门为SolidWorks设计人员提供的协同工作环境。装配设计在SolidWorks中，当生成新零件时，你可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。在装配的环境里，可以方便地设计和修改零部件。对于超过一万个零部件的大型装配体，SolidWorks的性能得到极大的提高。SolidWorks可以动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。用智能零件技术自动完成重复设计。智能零件技术是一种崭新的技术

15、，用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中，而同时按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配。镜像部件是SolidWorks技术的巨大突破。镜像部件能产生基于已有零部件（包括具有派生关系或与其他零件具有关联关系的零件）的新的零部件。SolidWorks用捕捉配合的智能化装配技术，来加快装配体的总体装配。智能化装配技术能够自动地捕捉并定义装配关系。工程图SolidWorks提供了生成完整的、车间认可的详细工程图的工具。工程图是全相关的，当你修改图纸时，三维模型、各个视图、装配体都会自动更新。从三维模型中自动产生工程图，包括视图、尺寸和标注。增强了的详图操作和剖视图，包括生成剖中剖视图、部件的图层支持、熟悉

16、的二维草图功能、以及详图中的属性管理员。使用RapidDraft技术，可以将工程图与三维零件和装配体脱离，进行单独操作，以加快工程图的操作，但保持与三维零件和装配体的全相关。用交替位置显示视图能够方便地显示零部件的不同的位置，以便了解运动的顺序。交替位置显示视图是专门为具有运动关系的装配体而设计的独特的工程图功能。SolidWorks的主要模块零件建模1、SolidWorks提供了无与伦比的、基于特征的实体建模功能。通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现产品的设计。2、通过对特征和草图的动态修改，用拖拽的方式实现实时的设计修改。3、三维草图功能为扫描、放样生成三维草图

17、路径，或为管道、电缆、线和管线生成路径。曲面建模通过带控制线的扫描、放样、填充以及拖动可控制的相切操作产生复杂的曲面。可以直观地对曲面进行修剪、延伸、倒角和缝合等曲面的操作。钣金设计SolidWorks提供了顶尖的、全相关的钣金设计能力。可以直接使用各种类型法兰、薄片等特征，正交切除、角处理以及边线切口等钣金操作变得非常容易。用户化SolidWorks的API为用户提供了自由的、开放的、功能完整的开发工具。开发工具包括MicrosoftVisualBasicforApplications(VBA)、VisualC+以及其他支持OLE的开发程序。帮助文件SolidWork配有一套强大的、基于HTML的全中文的