工程制圖三維建模.ppt

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畫法幾何與工程制圖DescriptiveGeometryandEngineeringDrawing 河南理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院SchoolofMechanicalandPowerEngineeringinHenanPolytechnicUniversity 三維造型簡介 3DModelling 基本體三維造型 組合體三維造型 三維造型工具簡介 SolidWorks2007 一 幾何造型概念 指用計(jì)算機(jī)及其圖形系統(tǒng)來表示和構(gòu)造形體的幾何形狀 建立計(jì)算機(jī)內(nèi)部模型的過程 幾何造型是CAD CAM系統(tǒng)的核心技術(shù) 是實(shí)現(xiàn)CAD CAM技術(shù)集成的基礎(chǔ) 實(shí)現(xiàn)過程 將物體的形狀及其屬性 如顏色 紋理等 存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi) 形成該物體的三維幾何模型 該模型是對原物體的確切的數(shù)學(xué)描述或是對原物體某種狀態(tài)的真實(shí)模擬 它為各種不同的后續(xù)應(yīng)用提供信息 已廣泛應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 制造 裝配和工程分析等機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域 階段 線框模型 表面模型 實(shí)體模型 4 4基本體三維造型 1 線框模型 只存儲(chǔ)物體點(diǎn)和線的信息 不包括物體面信息和體信息 2 表面模型 增加面 邊的拓?fù)潢P(guān)系 不包含實(shí)體信息以及體 面間的拓?fù)潢P(guān)系 無法進(jìn)行實(shí)體運(yùn)算 3 實(shí)體模型 包含較復(fù)雜的形體幾何信息和拓?fù)湫畔?實(shí)體模型的構(gòu)形方法是用機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的體素 Primitive 經(jīng)交 并 差運(yùn)算構(gòu)成復(fù)雜形體 所謂體素是一些簡單的基本幾何體 如棱柱 圓柱 圓錐 球等 a 并運(yùn)算b 差運(yùn)算c 交運(yùn)算兩圓柱交并差運(yùn)算 二 參數(shù)化特征造型1 概念 以實(shí)體造型為基礎(chǔ) 用具有一定的設(shè)計(jì)或加工功能的特征作為造型的基本單元建立零部件的幾何模型 參數(shù)化技術(shù)是特征造型的主要特點(diǎn) 參數(shù)化是指使用約束來定義和修改幾何模型 約束主要包括尺寸約束 拓?fù)浼s束 2 特征造型的幾個(gè)概念1 特征 草圖 2 草圖草圖繪制是三維造型的基礎(chǔ) 有了草圖 再按照一定的特征生成方式 如拉伸 旋轉(zhuǎn)等方式 就可以生成不同的實(shí)體 草圖一般是二維平面圖形 也可以是三維曲線 a 草圖 b 拉伸特征草圖及特征 3 草圖平面繪制草圖 首先應(yīng)確定繪制草圖的平面 草圖平面可以是系統(tǒng)默認(rèn)的坐標(biāo)面 實(shí)體平面 以及借助 工作平面 工作軸 工作點(diǎn) 工具創(chuàng)建的平面 4 特征生成方式特征生成方式是從草圖到特征的過程描述 特征生成方式主要有 拉伸 旋轉(zhuǎn) 掃描 放樣等 特征生成時(shí) 需要進(jìn)行參數(shù)的確定和運(yùn)算方式的選擇 運(yùn)算方式包括并 差 交 并運(yùn)算為 填料 差運(yùn)算為 除料 a 并運(yùn)算生成圓柱體 b 差運(yùn)算生成圓柱孔并運(yùn)算和差運(yùn)算拉伸 拉伸特征的創(chuàng)建 三 常見的特征生成方法及基本體造型 旋轉(zhuǎn)特征的創(chuàng)建 放樣特征的創(chuàng)建 掃描特征的創(chuàng)建 置放性特征的創(chuàng)建 草圖2 四 截切體與相貫體的造型1 截切體可看成基本體與被切去形體的差運(yùn)算結(jié)果 a 按回轉(zhuǎn)特征生成半球體 b 在過球心的平面上繪制草圖 按差運(yùn)算方式雙向拉伸形成開槽半球體 草圖2 2 相貫體關(guān)鍵是確定兩相交體素的特征和相對位置 a 選擇平行與xoy坐標(biāo)面和球面的平面為草圖平面b 在草圖平面上繪制草圖c 按拉伸方式生成特征 1 半球與三棱柱相交 a 在草圖平面上繪制草圖b 按并運(yùn)算拉伸生成特征c 按差運(yùn)算拉伸生成特征 2 半球與圓柱相交 5 5組合體三維造型 1 CSG表示法三維實(shí)體模型的計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示 其實(shí)質(zhì)是利用正則集合運(yùn)算 即運(yùn)用并 交 差 將復(fù)雜形體定義為簡單體素的合成 2 組合體的CSG表示法用一棵有序的倒置二叉樹來表示組合體的集合構(gòu)成方式 二叉樹的樹根表示組合體 S 二叉樹的樹梢對應(yīng)構(gòu)成組合體的體素 樹梢體素 Si 樹杈為歸范化布爾運(yùn)算 交 并 差 運(yùn)算符號 不同位置樹杈的集合構(gòu)形方式對應(yīng)著不同層次的組合體 較低層次組合體又成為構(gòu)造更高層次組合體的體素 一 組合體的CSG描述 CSG表示法表示的是構(gòu)建組合體的一種過程模型 同一組合體可以有不同的CSG表示法 對應(yīng)于對同一個(gè)組合體構(gòu)成的不同理解 a 組合體 b 表示法1 c 表示法2組合體的構(gòu)形過程也可以用一個(gè)集合表達(dá)式來描述 通常稱該集合表達(dá)式為組合體構(gòu)形表達(dá)式 表示法1 S S1 S2 S3表示法2 S S2 S1 S3 二 組合體的造型方法 組合體造型的步驟如下 1 形體分析 分析組合體的構(gòu)型過程 用組合體CSG表示法確定造型順序 并確定各體素的草圖和特征形成方式 CSG表示可能有多種 不適當(dāng)?shù)谋硎究赡軙?huì)產(chǎn)生不正確的造型結(jié)果 一般應(yīng)先并運(yùn)算后差運(yùn)算和交運(yùn)算 確定合理的CSG表示 2 確定并構(gòu)建基特征 3 按順序構(gòu)建各附屬特征 先根據(jù)與基特征的相對位置關(guān)系 確定草圖平面的位置 再繪制草圖 選擇適當(dāng)特征生成方式 4 添加必要的置放性特征 完成組合體的造型 例5 13完成圖 a 所示的組合體造型S1為基特征 可看作在四棱柱的基礎(chǔ)上挖掉4個(gè)小圓柱和四個(gè)圓角 挖掉的圓柱體通過草圖面拉伸獲得 使用圓角特征命令 分別選擇各棱線可生成圓角 形體2 形體3 形體4為從屬特征 形體2可看作是在大圓柱的基礎(chǔ)上挖掉兩個(gè)小圓柱而形成 挖掉的圓柱體按孔特征獲得 也可通過草圖面按拉伸方法獲得 S3和S4按筋板特征獲得 也可通過草圖按雙向拉伸的方法獲得 例5 14完成圖 a 所示的組合體造型該立體可看作切割型組合體 是由四棱柱體S1經(jīng)過4次切割形成 切下的形體2 3 4 5 6五部分 均可在四棱柱S1的基礎(chǔ)上根據(jù)各自的草圖 反映形狀特征的平面 用拉伸的方法獲得 S1為基特征 其他形體 或其對應(yīng)的基本體 為附屬特征 如形體5對應(yīng)的附屬特征應(yīng)為在S1基礎(chǔ)上切下的三棱柱而不是形體5本身 不同的切割順序?qū)?yīng)的CSG樹不同 SolidWorks是一套優(yōu)秀的三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件 在機(jī)械 電子 汽車 航空等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用 它從根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì) 生產(chǎn) 組織模式 采用非全約束的三維參數(shù)化實(shí)體特征建模技術(shù) 其設(shè)計(jì)過程相關(guān)性可在設(shè)計(jì)過程的任何階段修改設(shè)計(jì) 同時(shí)牽動(dòng)相關(guān)部分的改變 SolidWorks將2D繪圖與3D造型技術(shù)融為一體 具有杰出的機(jī)械裝配設(shè)計(jì)和制圖性能 可以將零件環(huán)境 裝配環(huán)境中生成的各類零件 裝配件等實(shí)體進(jìn)行投影 生成二維工程圖 極大地方便了機(jī)械零部件的設(shè)計(jì) 三維造型工具簡介 SolidWorks2007 借助SolidWorks制作的習(xí)題集中圖樣的部分實(shí)體模型 返回 借助SolidWorks制作的習(xí)題集中圖樣的部分實(shí)體模型 ThankYou