淺析水暖五金產(chǎn)品實(shí)體建模的實(shí)現(xiàn)

程文明 張紅星

摘? ? 要：水暖五金包含建筑物所有的供排水系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)和衛(wèi)生間所采用的的五金件。包括水嘴、淋浴器、花灑、閥門等衛(wèi)生間其他五金件，是家庭生活的必備用品。在生產(chǎn)水暖五金產(chǎn)品的過程中，從工程圖開始進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，三維實(shí)體模型設(shè)計(jì)符合整個(gè)設(shè)計(jì)流程。本文簡(jiǎn)單分析了水暖五金產(chǎn)品中規(guī)則曲面的造型方法和實(shí)體建模方法。

關(guān)鍵詞：水暖五金產(chǎn)品;實(shí)體建模;實(shí)現(xiàn)

1? 前言

目前，針對(duì)產(chǎn)品機(jī)械設(shè)計(jì)和制造，最先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)就是三維設(shè)計(jì)，采用全新自適應(yīng)體系結(jié)構(gòu)的第三代三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)Autodesk Inventor，以及在AutoCAD體系結(jié)構(gòu)上的三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)Mechanical Desktop（MDT），以及I-DEAS等。其中水龍頭的零部件由規(guī)則曲面和不規(guī)則曲面構(gòu)成，本文以產(chǎn)品造型實(shí)例，對(duì)利用Inventor、MDT、Rhino方法對(duì)簡(jiǎn)單模型的創(chuàng)建進(jìn)行探討。

2? 分析各類造型方法

Inventor：是三維可視化實(shí)體模擬軟件，它包括Autodesk Inventor三維設(shè)計(jì)軟件;在AutoCAD平臺(tái)基礎(chǔ)上開發(fā)的二維機(jī)械制圖和詳圖軟件AutoCAD Mechanical;加入了用于纜線和束線設(shè)計(jì)、管道設(shè)計(jì)及PCB IDF文件輸入的專業(yè)功能模塊，采用了分段式數(shù)據(jù)庫引擎和自適應(yīng)造型技術(shù)的全新第三代CAD系統(tǒng)，它是設(shè)計(jì)工作者較為理想的工具，一個(gè)集成的解決設(shè)計(jì)方案完整的產(chǎn)品線。它具備自適應(yīng)建模和大型部件裝配等先進(jìn)功能，擁有簡(jiǎn)單直觀的造型，適合形狀相對(duì)規(guī)則模型的建立，并且可以很方便的觀察到渲染效果。

MDT是Autodesk三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，是對(duì)AutoCAD的擴(kuò)展，包含了最完整的二維繪圖工具集，還提供非參數(shù)化實(shí)體造型、基于約束的裝配造型、實(shí)體與曲面融合等先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)功能及工具，有效融合2D與3D繪圖和造型技術(shù)，擁有很優(yōu)良的功能特性，比如說，能將實(shí)際工程背景充分展示出來，讓模型與視圖能夠雙向隨變，變量與尺寸驅(qū)動(dòng)實(shí)體模型，它完全采用了AutoCAD的界面風(fēng)格，便于使用者操作[1]。

Rhino是強(qiáng)大的專業(yè)3D造型軟件，它被廣泛應(yīng)用在三維動(dòng)畫制作、工業(yè)制造、科學(xué)研究以及機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，幾乎適用于所有的3D軟件，對(duì)增強(qiáng)整個(gè)3D工作團(tuán)隊(duì)的模型生產(chǎn)力有明顯效果。它是專為工業(yè)產(chǎn)品及場(chǎng)景設(shè)計(jì)師所開發(fā)的概念設(shè)計(jì)與模型建構(gòu)工具，將CAD的精確性與以曲線為基礎(chǔ)的模型建構(gòu)技術(shù)的彈性完美結(jié)合，它所建構(gòu)出的對(duì)象是平順的NURBS曲線及曲面，而不是直線的區(qū)段或多邊形的網(wǎng)格面，可利用相接曲面為邊界來構(gòu)建實(shí)體[2]。

通過對(duì)各類造型系統(tǒng)的比較分析，以水暖五金產(chǎn)品模型的具體特點(diǎn)和實(shí)際情況為基礎(chǔ)，我們可以采取以下方法建模：Inventor具有較強(qiáng)的造型功能，并能對(duì)實(shí)體模型投影，便于我們只做零部件的工程圖，所以對(duì)于外形簡(jiǎn)單的模型，我們直接采用Inventor系統(tǒng)建模形成工程圖。對(duì)于復(fù)雜曲面模型，我們不能通過Inventor系統(tǒng)直接實(shí)現(xiàn)，需要采用Rhino創(chuàng)建曲面，然后調(diào)入到MDT生成并加工完善出工程圖。以下僅以創(chuàng)建簡(jiǎn)單模型舉例。

3? 造型方法--創(chuàng)建簡(jiǎn)單模型為例

如圖1所示閥芯，各個(gè)曲面為規(guī)則曲面，它是由規(guī)則曲面構(gòu)成的零部件模型。我們將采用Inventor系統(tǒng)，創(chuàng)建簡(jiǎn)單模型。方法簡(jiǎn)單，基于不同特征創(chuàng)建命令，給出稍微復(fù)雜一點(diǎn)的創(chuàng)建模型思路。如圖2所示水龍頭手把模型。

據(jù)圖1所示閥芯模型和圖2所示手把模型可知，組成手把的曲面為不規(guī)則曲面，不能直接用特征命令來創(chuàng)建，那么建模步驟如下：

（1）分析手把模型結(jié)構(gòu)。

（2）根據(jù)手把模型的形狀和尺寸，在各個(gè)工作平面內(nèi)分別建立草圖，按照要求繪制出草圖輪廓并進(jìn)行放樣操作。

（3）對(duì)模型頂端尖角進(jìn)行切除，在底面建立草圖，并對(duì)其操作切除模型頂端尖角，如圖3所示。

（4）一般情況下，使用抽殼命令形成空腔模型，因某些原因不能導(dǎo)致抽殼，如果模型內(nèi)部要求不嚴(yán)格，那可再次進(jìn)行放樣操作。如圖4所示。

（5）其他內(nèi)部結(jié)構(gòu)可利用創(chuàng)建規(guī)則模型的方法來順利完成，如圖2所示。

（6）借助Inventor系統(tǒng)投影，完成工程圖。

4? 結(jié)語

在進(jìn)行實(shí)體造型前，我們要了解所建模型的特點(diǎn)，再對(duì)造型系統(tǒng)靈活選擇。對(duì)于創(chuàng)建簡(jiǎn)單的實(shí)體模型，我們可采用Inventor系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，這樣更加快捷，同時(shí)，根據(jù)特征，靈活下達(dá)命令，幫助達(dá)到更為理想的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 樊炳揮，李云江.MDT三維參數(shù)化特征造型機(jī)械CAD[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.

[2] 韓涌.犀牛之舞用Rhino構(gòu)建工業(yè)產(chǎn)品模型[M].北京：人民郵電出版社，2001.