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1、,画法几何与工程制图 Descriptive Geometry and Engineering Drawing,河南理工大学机械与动力工程学院 School of Mechanical and Power Engineering in Henan Polytechnic University,三维造型简介 (3D Modelling),基本体三维造型,组合体三维造型,三维造型工具简介 （SolidWorks 2007）,一、几何造型 概念：指用计算机及其图形系统来表示和构造形体的几何形状，建立计算机内部模型的过程。几何造型是CAD/CAM系统的核心技术，是实现CAD/CAM技术集成的基础。 实
2、现过程：将物体的形状及其属性（如颜色、纹理等）存储在计算机内，形成该物体的三维几何模型。该模型是对原物体的确切的数学描述或是对原物体某种状态的真实模拟。它为各种不同的后续应用提供信息，已广泛应用于机械产品的设计、制造、装配和工程分析等机械产品生产的各个领域。 阶段：线框模型、表面模型、实体模型。,4.4 基本体三维造型,（1）线框模型：只存储物体点和线的信息，不包括物体面 信息和体信息。 （2）表面模型：增加面、边的拓扑关系 ，不包含实体信息 以及体、面间的拓扑关系，无法进行实体运算。 （3）实体模型：包含较复杂的形体几何信息和拓扑信息。 实体模型的构形方法是用机内存储的体素（Primitiv
3、e）， 经交、并、差运算构成复杂形体。所谓体素是一些简单的 基本几何体，如棱柱、圆柱、圆锥、球等。,a.并运算 b.差运算 c. 交运算 两圆柱交并差运算,二、参数化特征造型 1. 概念：以实体造型为基础，用具有一定的设计或加工功能的特征作为造型的基本单元建立零部件的几何模型。参数化技术是特征造型的主要特点，参数化是指使用约束来定义和修改几何模型，约束主要包括尺寸约束、拓扑约束。,2. 特征造型的几个概念 1）特征,草图,2）草图 草图绘制是三维造型的基础，有了草图，再按照一定的 特征生成方式（如拉伸、旋转等方式）就可以生成不同 的实体，草图一般是二维平面图形，也可以是三维曲线。,(a) 草图
4、 (b) 拉伸特征 草图及特征,3）草图平面 绘制草图，首先应确定绘制草图的平面，草图平面可以是系统默认 的坐标面、实体平面、以及借助“工作平面”、“工作轴”、“工作点” 工具创建的平面。 4）特征生成方式 特征生成方式是从草图到特征的过程描述， 特征生成方式主要有：拉伸，旋转，扫描，放样等。 特征生成时，需要进行参数的确定和运算方式的选择。 运算方式包括并、差、交，并运算为“填料”，差运算为“除料”。,（a）并运算生成圆柱体 （b）差运算生成圆柱孔 并运算和差运算拉伸,拉伸特征的创建,三、 常见的特征生成方法及基本体造型,旋转特征的创建,放样特征的创建,扫描特征的创建,置放性特征的创建,草图
5、2,四、截切体与相贯体的造型 1截切体 可看成基本体与被切去形体的差运算结果。,（a）按回转特征生成半球体,（b）在过球心的平面上绘制草图， 按差运算方式双向拉伸形成开槽半球体。,草图2,2相贯体 关键是确定两相交体素的特征和相对位置。,a. 选择平行与xoy坐标面 和球面的平面为草图平面 b. 在草图平面上绘制草图 c. 按拉伸方式生成特征 (1)半球与三棱柱相交,a. 在草图平面上绘制草图 b. 按并运算拉伸生成特征 c. 按差运算拉伸生成特征 (2)半球与圆柱相交,5.5 组合体三维造型,1、CSG表示法 三维实体模型的计算机内部表示，其实质是利用正则 集合运算，即运用并（）、交（）、差
6、（），将复 杂形体定义为简单体素的合成。 2、组合体的CSG表示法 用一棵有序的倒置二叉树来表示组合体的集合构成方式， 二叉树的树根表示组合体（S），二叉树的树梢对应构成 组合体的体素树梢体素（Si），树杈为归范化布尔运 算（交、并、差）运算符号，不同位置树杈的集合构形方 式对应着不同层次的组合体，较低层次组合体又成为构造 更高层次组合体的体素 。,一、组合体的CSG描述,CSG表示法表示的是构建组合体的一种过程模型， 同一组合体可以有不同的CSG表示法，对应于对同一 个组合体构成的不同理解。,(a) 组合体 (b) 表示法1 ( c) 表示法2 组合体的构形过程也可以用一个集合表达式来描述，
7、通常称该集合表达式为组合体构形表达式。 表示法1： S=（S1S2）S3 表示法2： S= S2（S1S3）,二、组合体的造型方法,组合体造型的步骤如下： 1）形体分析。分析组合体的构型过程，用组合体CSG 表示法确定造型顺序，并确定各体素的草图和特征形成方式。 CSG表示可能有多种，不适当的表示可能会产生不正确的造 型结果，一般应先并运算后差运算和交运算，确定合理的 CSG表示。 2）确定并构建基特征。 3）按顺序构建各附属特征。先根据与基特征的相对位置关系， 确定草图平面的位置，再绘制草图，选择适当特征生成方式。 4）添加必要的置放性特征，完成组合体的造型。,例5-13 完成图(a)所示的
8、组合体造型 S1为基特征，可看作在四棱柱的基础上挖掉4个小圆柱和四个圆角，挖掉的圆柱体通过草图面拉伸获得，使用圆角特征命令，分别选择各棱线可生成圆角。 形体2、形体3、形体4为从属特征。形体2可看作是在大圆柱的基础上挖掉两个小圆柱而形成，挖掉的圆柱体按孔特征获得，也可通过草图面按拉伸方法获得。S3和S4按筋板特征获得，也可通过草图按双向拉伸的方法获得。,例5-14 完成图(a)所示的组合体造型 该立体可看作切割型组合体，是由四棱柱体S1经过4次切割形成。 切下的形体2、3、4、5、6五部分，均可在四棱柱S1的基础上根据各 自的草图（反映形状特征的平面）用拉伸的方法获得。 S1为基特征，其他形体
9、（或其对应的基本体）为附属特征，如 形体5对应的附属特征应为在S1基础上切下的三棱柱而不是形体5本身。 不同的切割顺序对应的CSG树不同。,SolidWorks是一套优秀的三维机械设计软件，在机械、电子、汽车、航空等行业有着广泛的应用。它从根本上改变了传统的设计、生产、组织模式，采用非全约束的三维参数化实体特征建模技术，其设计过程相关性可在设计过程的任何阶段修改设计，同时牵动相关部分的改变，SolidWorks将2D绘图与3D造型技术融为一体，具有杰出的机械装配设计和制图性能，可以将零件环境、装配环境中生成的各类零件、装配件等实体进行投影，生成二维工程图，极大地方便了机械零部件的设计。,三维造型工具简介（SolidWorks 2007）,借助SolidWorks制作的习题集中图样的 部分实体模型,返回,借助SolidWorks制作的习题集中图样的 部分实体模型,Thank You !,