基于三維軟件的機械可視化模型設計研究

楊磊（淮安中綠園林機械制造有限公司，江蘇淮安　223300）

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基于三維軟件的機械可視化模型設計研究

楊磊
（淮安中綠園林機械制造有限公司，江蘇淮安223300）

摘要：三維軟件的使用是目前機械設計領域一個重大突破，對零件快速設計具有重要作用。文章對目前使用較廣泛的幾款三維軟件做了介紹，闡述了軟件類型、基本功能和應用領域。針對每種軟件的設計特點，文章基于Pro/E的參數化建模設計，對內六角螺母進行參數化設計，三維軟件學習及應用提供參考。

關鍵詞：三維軟件；Pro/E；參數化設計；可視化模型

三維可視化的機械設計成為目前機械設計的主要形式，通過三維軟件進行模型的結構設計、動力學設計、動態數字化設計等為機械設計提供了更加快捷的方法。基于三維軟件的可視化機械設計不僅減少設計周期，節約設計成本，更是省去了很多設計過程中的復雜計算，提高了計算的精確度。三維軟件設計可以進行點、直線與曲線、平面與曲面、復雜表面實體的設計，由于模型直觀，觀察簡單，減少了設計者的空間想象過程，縮短設計時間。另外，三維軟件可以進行力的分析和運動仿真，通過仿真實際的運動情況，設計者可以直觀的觀察運動情況。通過加載載荷、約束力等參數，三維設計軟件可以實現受力分析，并形成特定的分界區域，可以觀察到受力部分的變形和應力情況，根據受力情況改進模型，可以得到可靠度更高地實體模型，提高設計的效率。文章對基本的CAD軟件進行詳細的說明和介紹，然后針對某一零件，給出三維設計的實例，說明三維軟件設計的優勢。

1　基本三維軟件介紹

三維軟件發展迅速，第一款三維軟件是Autodesk軟件公司發明的，稱為Invector。它是一款基于特征的實體模型設計系統，但是目前使用并不廣泛。隨著計算機技術的發展，目前使用廣泛的幾款設計軟件包括：UGNx、CATIA、Pro/E、Solid-Works。

三維軟件各有優點和使用范圍，如表1所示，三維軟件的學習難易程度與其內部算法的復雜程度有關系，軟件可以進行的設計功能和設計特性越繁多，學習過程越緩慢。我國目前使用三維軟件的情況受到企業和地域的限制有所不同，許多專業的工程師需要具有熟練操作三維軟件的能力，并要求取得三維軟件的相關證書。這說明三維軟件的學習和使用在機械設計中占據重要的地位，三維軟件在機械設計中作用巨大。

表1　基本三維CAD軟件及功能表

2　三維軟件應用實例

基于上節對各種軟件的優缺點的討論，選擇一種三維建模軟件Pro/E，對其參數化建模進行實例分析。Pro/E參數化建模的基本思想是利用參數的靈活變化性，對某個尺寸進行參數設計，設定關系式和特征編輯操作，不需要修改模型就可以完成新的模型創建。對于一些標準件，模型的結構是一定的，只是模型的結構尺寸不同，如果每個模型都通過拉伸三維操作就很會浪費大量的時間。參數化建模值需要改變關系式中的參數尺寸，就可以生成不同尺寸的模型。

下面對標準件內六角螺母進行參數化建模。內六角螺母的型號是通過螺母的標準公稱直徑給定的，所以添加約束和關系式主要是設計公稱直徑。在繪圖過程中，在草繪界面中添加關系，將尺寸參數轉化成參數驅動，尺寸之間限制關系約束，這樣通過改變公稱直徑就可以生成新的模型參數，再通過刷新模型就可以獲得新的模型。在Pro/E中

進行參數化設計，獲得多個內六角螺母如圖1所示。

圖1　基于Pro/E的內六角螺母參數化建模

Pro/E屬于高端的三維設計軟件，其參數化建模時最為突出的優點，對于一些標準件可以獲得較快的建模效果，大大縮短了設計過程和時間。利用Pro/E內部的編輯功能和底層的開發系統，實現快速的特征操作、尺寸修改和編輯，尤其適用于一些標準件的快速設計，設計結果可以作為標準的模型庫進行調用。

當然，其他軟件也可以進行類似的建模分析，但是每款軟件具有不同的特點。文章利用Pro/E進行實例分析，得到良好地效果。對于每一種軟件的學習都需要掌握模型的建立原理，改變不同的操作環境后，設計人員應很快上手。三維軟件的熟練使用是目前企業和研究人員必須掌握的內容，可視化的模型設計在工程技術領域發揮越來越重要的作用。

3　結語

三維軟件應用于機械設計過程，不僅改善了設計環境，減少傳統設計的復雜計算和對比等工作，更提高了設計效率，增加了設計質量。三維CAD軟件種類較多，且各有優點，但是對于一些基本的操作是相近的，學習三維軟件需要掌握基本的建模思想，這樣熟悉了操作環境之后就可以靈活的學習使用了。

參考文獻

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The Mechanical Visualization model based on 3d Software Design Research

YANG Lei
（Huaian Zhonglv Garden Machinery Manufacturing co.，LTD.，Huaian，Jiangsu 223300，China）

Abstract:The use of 3d software is a major breakthrough，the mechanical design field plays an important role in rapid design. A few articles for use with a wide range of 3d software is presented，this paper expounds the types of software，the basic function and application field.According to the characteristics of each of the software design are presented in this paper based on Pro/E parameterized modeling design，parametric design internal hexagonal nut.Article 3 d software learning and application to provide the reference.

Key words:3d software；Pro/E；parametric design；visual model

中圖分類號：TP391.41

文獻標識碼：A

文章編號：2095-980X（2016）05-0085-01

收稿日期：2016-04-15

作者簡介：楊磊（1984-），男，江蘇淮安人，大學本科，助理工程師，主要研究方向：園林機械的設計及制造。