基于三维软件的机械可视化模型设计研究

杨磊（淮安中绿园林机械制造有限公司，江苏淮安　223300）



基于三维软件的机械可视化模型设计研究

杨磊
（淮安中绿园林机械制造有限公司，江苏淮安223300）

摘要：三维软件的使用是目前机械设计领域一个重大突破，对零件快速设计具有重要作用。文章对目前使用较广泛的几款三维软件做了介绍，阐述了软件类型、基本功能和应用领域。针对每种软件的设计特点，文章基于Pro/E的参数化建模设计，对内六角螺母进行参数化设计，三维软件学习及应用提供参考。

关键词：三维软件；Pro/E；参数化设计；可视化模型

三维可视化的机械设计成为目前机械设计的主要形式，通过三维软件进行模型的结构设计、动力学设计、动态数字化设计等为机械设计提供了更加快捷的方法。基于三维软件的可视化机械设计不仅减少设计周期，节约设计成本，更是省去了很多设计过程中的复杂计算，提高了计算的精确度。三维软件设计可以进行点、直线与曲线、平面与曲面、复杂表面实体的设计，由于模型直观，观察简单，减少了设计者的空间想象过程，缩短设计时间。另外，三维软件可以进行力的分析和运动仿真，通过仿真实际的运动情况，设计者可以直观的观察运动情况。通过加载载荷、约束力等参数，三维设计软件可以实现受力分析，并形成特定的分界区域，可以观察到受力部分的变形和应力情况，根据受力情况改进模型，可以得到可靠度更高地实体模型，提高设计的效率。文章对基本的CAD软件进行详细的说明和介绍，然后针对某一零件，给出三维设计的实例，说明三维软件设计的优势。

1　基本三维软件介绍

三维软件发展迅速，第一款三维软件是Autodesk软件公司发明的，称为Invector。它是一款基于特征的实体模型设计系统，但是目前使用并不广泛。随着计算机技术的发展，目前使用广泛的几款设计软件包括：UGNx、CATIA、Pro/E、Solid-Works。

三维软件各有优点和使用范围，如表1所示，三维软件的学习难易程度与其内部算法的复杂程度有关系，软件可以进行的设计功能和设计特性越繁多，学习过程越缓慢。我国目前使用三维软件的情况受到企业和地域的限制有所不同，许多专业的工程师需要具有熟练操作三维软件的能力，并要求取得三维软件的相关证书。这说明三维软件的学习和使用在机械设计中占据重要的地位，三维软件在机械设计中作用巨大。

表1　基本三维CAD软件及功能表

2　三维软件应用实例

基于上节对各种软件的优缺点的讨论，选择一种三维建模软件Pro/E，对其参数化建模进行实例分析。Pro/E参数化建模的基本思想是利用参数的灵活变化性，对某个尺寸进行参数设计，设定关系式和特征编辑操作，不需要修改模型就可以完成新的模型创建。对于一些标准件，模型的结构是一定的，只是模型的结构尺寸不同，如果每个模型都通过拉伸三维操作就很会浪费大量的时间。参数化建模值需要改变关系式中的参数尺寸，就可以生成不同尺寸的模型。

下面对标准件内六角螺母进行参数化建模。内六角螺母的型号是通过螺母的标准公称直径给定的，所以添加约束和关系式主要是设计公称直径。在绘图过程中，在草绘界面中添加关系，将尺寸参数转化成参数驱动，尺寸之间限制关系约束，这样通过改变公称直径就可以生成新的模型参数，再通过刷新模型就可以获得新的模型。在Pro/E中

进行参数化设计，获得多个内六角螺母如图1所示。

图1　基于Pro/E的内六角螺母参数化建模

Pro/E属于高端的三维设计软件，其参数化建模时最为突出的优点，对于一些标准件可以获得较快的建模效果，大大缩短了设计过程和时间。利用Pro/E内部的编辑功能和底层的开发系统，实现快速的特征操作、尺寸修改和编辑，尤其适用于一些标准件的快速设计，设计结果可以作为标准的模型库进行调用。

当然，其他软件也可以进行类似的建模分析，但是每款软件具有不同的特点。文章利用Pro/E进行实例分析，得到良好地效果。对于每一种软件的学习都需要掌握模型的建立原理，改变不同的操作环境后，设计人员应很快上手。三维软件的熟练使用是目前企业和研究人员必须掌握的内容，可视化的模型设计在工程技术领域发挥越来越重要的作用。

3　结语

三维软件应用于机械设计过程，不仅改善了设计环境，减少传统设计的复杂计算和对比等工作，更提高了设计效率，增加了设计质量。三维CAD软件种类较多，且各有优点，但是对于一些基本的操作是相近的，学习三维软件需要掌握基本的建模思想，这样熟悉了操作环境之后就可以灵活的学习使用了。

参考文献

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［2］唐荣锡.CAD产业发展的回顾与思考（之四）：PTC/Pro/E参数化特征设计新天地［J］.中国制造业信息化，2005，（4）.

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［4］罗阿妮，张桐鸣，刘贺平，等.机械行业三维建模技术综述［J］.机械制造，2010，（10）：1-4.

［5］陈建国，张玲.CAD三维建模技术的发展［J］.机电技术，2010，33 （4）：26-28.

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

中图分类号：TP391.41

文献标识码：A

文章编号：2095-980X（2016）05-0085-01

收稿日期：2016-04-15

作者简介：杨磊（1984-），男，江苏淮安人，大学本科，助理工程师，主要研究方向：园林机械的设计及制造。