CAXA3D創新設計及功能實戰探索

趙曉山

摘要：本文根據自己近幾年來在使用CAXA實體設計軟件進行產品創新設計應用中的經驗技巧進行了淺略分析總結。

關鍵詞：CAXA實體設計；創新設計；三維實體造型；3D

隨著信息技術的迅猛發展及其全方位的加速滲透，全球正在高速步入信息化社會，中國的制造業也在逐步向“中國制造2025”推進。我國的設計及制造業正在迎來一個嶄新的歷史時期，圍繞提高產品創新能力，三維CAD/CAM/CAE等技術得到迅速推廣，已成為現代設計制造業信息化的基礎。

一.CAXA 3D（實體設計）軟件簡介：

CAXA 是我國具有自主知識產權的知名軟件，是CAD/CAM/CAE/

CAPP/PDM/PLM軟件的優秀代表，在國內設計制造業領域擁有廣泛的用戶基礎和影響。

實體設計（也稱實體建模）指的是根據真實世界中事物的本來面目為其建立三維模型的過程。CAXA 3D（實體設計）是北京數碼大方科技股份有限公司開發研制三維設計軟件，CAXA實體設計將美國的六項最新專利技術與CAXA軟件多年來在CAD/CAM領域積累的經驗及對國內五萬用戶的了解相結合，既能迅速地適應國內設計人員的使用習慣，又能快捷地實現創新設計，是企業參與國際化競爭的必備工具。

CAXA實體設計軟件使實體造型設計跨越了傳統參數化造型在復雜性方面受到的限制，是唯一集創新設計、工程設計和協同設計于一體的新一代三維解決方案。其采用鼠標拖放式全真三維操作環境，具有無可比擬的運行速度、靈活性和強大功能，使設計操作更加快捷，交互性更高。它貼近中國人習慣，具有windows原創風格、易學易用，具有強大的實體造型能力，能夠使設計者專注于設計創意的發揮，進行工業產品創新設計。

1.創新模式與工程模式并存

用戶可根據自己的需要進行選擇，創新模式將可視化的自由設計與精確化設計結合在一起，使產品設計跨越了傳統參數化造型CAD軟件的復雜性限制，不論是經驗豐富的專業人員，還是剛進入設計領域的初學者，都能輕松開展產品創新設計工作。

工程模式是傳統3D軟件普遍采用的全參數化設計模式（即工程模式），符合大多數3D軟件的操作習慣和設計思想，可以在數據之間建立嚴格的邏輯關系，便于設計編輯修改。

2.無縫嵌入二維工程圖環境

CAXA 3D實體設計無縫集成了CAXA電子圖板，工程師可在同一軟件環境下自由切換進行3D和2D設計，無需轉換文件格式，就可直接讀寫DWG/DXF/EXB等數據，利用寶貴的二維資源快速創建三維模型。

3.提供豐富的數據接口

CAXA 3D 實體設計軟件的數據交換能力處于業內領先水平，兼有ACIS和Parasolid兩種內核，兼容各種主要3D軟件，從而方便設計人員之間及與其他公司的交流與協作。

二.CAXA 3D（實體設計）功能實戰綜述：

1.CAXA 實體設計提供了豐富的三維設計元素庫，方便的拖放式建模方法和編輯方法。設計者可以直接從設計元素庫中拖放標準圖素以生成三維實體，像搭積木一樣進行構形設計，通過對點、線、面等的智能捕捉實現對特征尺寸、輪廓形狀和獨立表面位置的動態、精確、直觀操作。也可以對拖入的圖素進行編輯（如圓角過渡、邊倒角、邊拔模、抽殼等）以生成較為復雜的三維實體，還可以基于二維草圖利用拉伸、旋轉、掃描、放樣等操作創建三維實體。

2.CAXA實體設計擁有獨特的三維球和包圍盒工具。利用三維球工具可以靈活便捷地精確定位、拷貝、鏈接和陣列三維對象；利用包圍盒工具可以方便地對三維對象的形狀和尺寸等進行精確修改。

3.CAXA實體設計軟件打破了傳統三維CAD軟件單一設計思維的制約，它支持雙設計模式（協同創新設計模式、工程設計模式）。工程設計模式基于全參數化設計，兩模式結合使用可以使模型的編輯、修改更為方便，以達到最佳的造型效果。

4.CAXA實體設計軟件無縫集成了CAXA電子圖板作為二維設計環境，設計者可以在三維設計環境中直接讀取工程數據，并在其中瀏覽、創建、編輯和維護現有的DWG、DXF、EXB等格式的二維工程圖文件，不再需要額外的二維CAD軟件。

5.利用CAXA實體設計軟件的二維、三維的關聯性，設計者可以根據設計好的三維實體模型直接生成所需要的二維工程圖。

6.對于外形比較復雜的產品模型（如汽輪機葉輪、汽車車身等）而言，單純靠實體設計工具來創建是非常困難的，為此CAXA實體設計還提供了豐富的曲面設計工具。曲面設計的關鍵是用3D曲線搭建線架構，然后在線架構的基礎上利用各種曲面生成方法獲得所需曲面，再由各個曲面構建出三維產品模型。

7.CAXA實體設計提供了強大的鈑金件設計功能，設計者可以利用“鈑金”設計元素庫中的板料、彎曲板料、向內折彎、向外折彎、卷邊、散熱孔、通風窗等鈑金件智能圖素，設計出自己所需要的鈑金件模型。

8.CAXA實體設計提供了為更好展示產品外觀效果的渲染功能。設計者可以對產品的顏色、紋理、表面光澤、材質，以及環境、光源等進行設置，從而使產品模型更具真實感和表現力。

9.CAXA實體設計提供了一系列“動畫”設計元素，我們可以用運動仿真展示設計，并輸出成AVI視頻文件。動畫設計功能在新產品的設計、模擬演示以及與客戶的直接溝通中具有無法替代的作用。

10.CAXA實體設計集成了著名的ALGOR有限元軟件的基本功能模塊，可以對零部件進行線性靜力學等方面的有限元分析，幫助設計者發現設計錯誤，避免設計缺陷，優化產品性能。

總之，CAXA 實體設計是具有國際水準的軟件，可以幫助設計人員在二維和三維空間直接進行產品構思和創意。由此它被業內專家譽為“CAD技術領域的唯一突破”，是企業參與國際化競爭和新產品開發的有效先進工具。

參考文獻

[1]《CAXA電子圖板2016基礎與實例教程》葛學兵濱、劉慧 編著機械工業出版社 2017.

[2]《CAXA創新三維CAD教程》（第2版） 尚鳳武主編 北京航空航天大學出版社，015.