三維設(shè)計(jì)軟件在輪胎三維設(shè)計(jì)中的常用特征命令

楊國濤 黃書達(dá)

（天津國際聯(lián)合輪胎橡膠股份有限公司，天津，300452）

三維設(shè)計(jì)軟件在輪胎三維設(shè)計(jì)中的常用特征命令

楊國濤 黃書達(dá)

（天津國際聯(lián)合輪胎橡膠股份有限公司，天津，300452）

介紹常用CAD三維設(shè)計(jì)軟件在輪胎三維設(shè)計(jì)中的常用特征命令，草圖命令、拉伸命令、旋轉(zhuǎn)命令、鏡像命令、曲面特征實(shí)體化、陣列命令、布爾運(yùn)算。

輪胎三維設(shè)計(jì)；常用三維設(shè)計(jì)軟件特征命令；構(gòu)造實(shí)體特征

輪胎的花紋和曲面十分復(fù)雜，現(xiàn)在國內(nèi)輪胎制造商通常使用的二維設(shè)計(jì)軟件，很難精確的描述輪胎形狀，造成模具精度離設(shè)計(jì)要求有偏差，影響設(shè)計(jì)效率的提高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用越來越普及，國內(nèi)輪胎制造商越來越重視輪胎的三維設(shè)計(jì)，許多輪胎制造商購買了常用的三維設(shè)計(jì)軟件用于輪胎設(shè)計(jì)。我公司也決定采用三維設(shè)計(jì)軟件SOLID EDGE ST4設(shè)計(jì)輪胎。

通過SOLID EDGE ST4的使用，與使用不同三維軟件的模具制造商在輪胎造型方面的技術(shù)交流，總結(jié)出三維設(shè)計(jì)軟件在輪胎三維設(shè)計(jì)中的常用造型思路和常用特征命令。

1、三維設(shè)計(jì)軟件的特點(diǎn)

常用三維設(shè)計(jì)軟件普遍具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化建模、基于特征的建模和編輯方法、復(fù)合建模技術(shù)、全相關(guān)性等特點(diǎn)。三維設(shè)計(jì)軟件具有可視化好、設(shè)計(jì)效率高，能對(duì)復(fù)雜的幾何體進(jìn)行體積和重量計(jì)算，這相比傳統(tǒng)的二維輪胎設(shè)計(jì)具有很大的優(yōu)勢。

2、輪胎三維設(shè)計(jì)常用造型思路

首先繪制輪胎內(nèi)外輪廓曲線；其次結(jié)合輪胎花紋特點(diǎn)，決定所做的第一個(gè)實(shí)體特征；

再次結(jié)合輪胎花紋特點(diǎn)，繪制花紋溝或花紋塊，通過布爾運(yùn)算和陣列等特征操作命令完成輪胎基本的實(shí)體特征；最后完成特征細(xì)節(jié)處理和輪胎胎側(cè)字體。

3、常用特征命令

現(xiàn)在，常用的CAD/CAE三維設(shè)計(jì)軟件有UG PROE CATIA SOLIDEDGE等。這些三維設(shè)計(jì)軟件各有所長，操作界面有很大差別，但是造型常用的特征命令有很大的相似性，掌握一種軟件后，對(duì)學(xué)習(xí)其他軟件有很大幫助。

3.1 草圖繪制命令（sketch）

在輪胎三維設(shè)計(jì)中，所有特征截面繪制都使用草面繪制命令完成。以上常用三維設(shè)計(jì)軟件的操作步驟都是先選擇或繪制草圖的基準(zhǔn)面，再進(jìn)行特征截面草圖繪制。這些三維軟件都要求基準(zhǔn)面是草圖繪制命令的基礎(chǔ)，它們的命令和草圖工具圖標(biāo)也很相似。如下所示：

草圖命令圖標(biāo)

草圖工具圖標(biāo)

3.2 拉伸特征命令（extrude）

拉伸特征命令在輪胎設(shè)計(jì)中，用于輪胎表面的一些加臺(tái)或加槽處理。通過對(duì)一個(gè)草圖或曲面沿指定的方向運(yùn)動(dòng)所得到實(shí)體，可以用于加料特征也能用于減料特征。以上常用三維設(shè)計(jì)軟件的操作步驟都是先選擇繪制特征截面圖的基準(zhǔn)面，再進(jìn)行特征截面圖繪制，最后進(jìn)行拉伸特征操作。這些三維軟件的命令圖標(biāo)也很相似。如下所示：

3.3 旋轉(zhuǎn)特征命令（rotate）

在輪胎三維設(shè)計(jì)中，以輪胎內(nèi)外輪廓曲線組成的封閉草圖或輪胎內(nèi)輪廓曲線與花紋溝底曲線組成的封閉草圖為輪廓，創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)特征，生成填平花紋溝的光面輪胎模型或去除花紋塊的輪胎模型。旋轉(zhuǎn)特征創(chuàng)建了輪胎模型的主特征。

以上常用三維設(shè)計(jì)軟件創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)特征的操作步驟都是先選擇繪制特征截面圖的基準(zhǔn)面，再進(jìn)行特征截面圖和旋轉(zhuǎn)軸繪制，最后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)特征操作。這些三維軟件都要求旋轉(zhuǎn)截面是封閉的草圖，它們的命令圖標(biāo)也很相似。如下所示：

3.4 鏡像命令（mirror）

在輪胎三維設(shè)計(jì)中, 鏡像命令用于用已有的幾何體創(chuàng)建與它左右對(duì)稱的新幾何特征。常用三維設(shè)計(jì)軟件的操作步驟都是先選擇已有的幾何體，再選擇對(duì)稱軸，最后完成命令操作。

3.5 曲面造型（surface design）

由于輪胎花紋塊和花紋溝是很復(fù)雜的三維幾何體，只用三維軟件的實(shí)體設(shè)計(jì)模塊很難精確的完成輪胎的設(shè)計(jì)，需要使用三維軟件的曲面造型模塊完成花紋塊或花紋溝的設(shè)計(jì)。

常用三維設(shè)計(jì)軟件都具有曲面模塊，都可以用掃描命令、旋轉(zhuǎn)命令、延伸命令、修剪命令等完成花紋塊或花紋溝幾何體。

3.6 陣列命令（pattern feature）

完成一個(gè)花紋溝或花紋塊后，就可以用陣列命令完成其它花紋溝或花紋塊。這些三維軟件都有陣列命令，它們的命令圖標(biāo)也很相似。如下所示：

3.7 布爾運(yùn)算（Boolean）

在三維輪胎設(shè)計(jì)中，運(yùn)用布爾運(yùn)算對(duì)曲面實(shí)體化的花紋溝或花紋塊和填平花紋溝的光面輪胎模型或去除花紋塊的輪胎模型進(jìn)行并集、差集、交集的運(yùn)算，從而得到輪胎實(shí)體模型。常用三維設(shè)計(jì)軟件都具有布爾運(yùn)算功能，雖然名稱不一樣，但功能是一樣的，命令圖標(biāo)也很形象。如下圖所示：

4、結(jié)語

目前，常用的三維設(shè)計(jì)軟件都不是針對(duì)輪胎行業(yè)設(shè)計(jì)開發(fā)的，主要是針對(duì)機(jī)械行業(yè)開發(fā)的。雖然使用常用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行輪胎三維設(shè)計(jì)并不是很容易的事情，需要掌握三維軟件的使用和具有一定的造型技巧。因此輪胎設(shè)計(jì)人員需要經(jīng)過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，并不斷練習(xí)，才能具備使用三維設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)輪胎的能力。通過本文的介紹，我們可以發(fā)現(xiàn)用三維設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)輪胎的造型思路并不復(fù)雜，使用不同三維設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)三維輪胎模型采用的特征命令很相似，相關(guān)特征命令操作步驟也很相似，特征命令圖標(biāo)能很形象的反映此命令的功能。因此，無論使用哪種常用的三維設(shè)計(jì)軟件，經(jīng)過一段時(shí)間的培訓(xùn)和練習(xí)，輪胎設(shè)計(jì)師都能較快的掌握使用三維軟件設(shè)計(jì)輪胎的技巧。

今后，必將會(huì)有更多的國內(nèi)輪胎制造商采用三維軟件設(shè)計(jì)輪胎。

楊國濤（1983～），男，山東臨朐人，天津國際聯(lián)合輪胎橡膠股份有限公司工程師，學(xué)士，主要從事輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝管理工作。