工程制图三维建模ppt课件

1、画法几何与工程制图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主讲人：主讲人：许幸新三维外型简介三维外型简介(3D Modelling)一、几何外型一、几何外型 概念：指用计算机及其图形系统来表示和构造形体概念：指用计算机及其图形系统来表示和构造形体的几何外形，建立计算机内部模型的过程。几何外型的几何外形，建立计算机内部模型的过程。几何外型是是CAD/CA

2、M系统的中心技术，是实现系统的中心技术，是实现CAD/CAM技术技术集成的根底。集成的根底。实现过程：将物体的外形及其属性如颜色、纹理等实现过程：将物体的外形及其属性如颜色、纹理等存储在计算机内，构成该物体的三维几何模型。该模存储在计算机内，构成该物体的三维几何模型。该模型是对原物体确实切的数学描画或是对原物体某种形型是对原物体确实切的数学描画或是对原物体某种形状的真实模拟。它为各种不同的后续运用提供信息，状的真实模拟。它为各种不同的后续运用提供信息，已广泛运用于机械产品的设计、制造、装配和工程分已广泛运用于机械产品的设计、制造、装配和工程分析等机械产品消费的各个领域。析等机械产品消费的各个领

3、域。 阶段：线框模型、外表模型、实体模型。阶段：线框模型、外表模型、实体模型。4.4 4.4 根本体三维外型根本体三维外型1 1线框模型：只存储物体点和线的信息，不包括物面子线框模型：只存储物体点和线的信息，不包括物面子 信息和体信息。信息和体信息。2 2外表模型：添加面、边的拓扑关系外表模型：添加面、边的拓扑关系 ，不包含实体信息，不包含实体信息以及体、面间的拓扑关系，无法进展实体运算。以及体、面间的拓扑关系，无法进展实体运算。 3 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：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实体模型的构形方法是用机内存储

4、的体素PrimitivePrimitive，经交、并、差运算构成复杂形体。所谓体素是一些简单的经交、并、差运算构成复杂形体。所谓体素是一些简单的根本几何体，如棱柱、圆柱、圆锥、球等。根本几何体，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、参数化特征外型二、参数化特征外型1. 概念：以实体外型为根底，器具有一定的设概念：以实体外型为根底，器具有一定的设计或加工功能的特征作为外型的根本单元建立零计或加工功能的特征作为外型的根本单元建立零部件的几何模型。参数化技术是特征外型的主要部件的几何模型。参数化技术是特征外型的主要特点，参数化是指运用约束来定义和修正

5、几何模特点，参数化是指运用约束来定义和修正几何模型，约束主要包括尺寸约束、拓扑约束。型，约束主要包括尺寸约束、拓扑约束。2. 特征外型的几个概念特征外型的几个概念1特征特征特征类型特征类型说说 明明几何几何特征特征绘制性特征绘制性特征反映零件的特定几何形状。通过绘制平面草图，再反映零件的特定几何形状。通过绘制平面草图，再按照指定的特征生成方式，由面到体进行创建。如按照指定的特征生成方式，由面到体进行创建。如拉伸特征、旋转特征、扫描特征、放样特征等。拉伸特征、旋转特征、扫描特征、放样特征等。置放性特征置放性特征反映零件的特定几何形状。不必绘制草图，直接对反映零件的特定几何形状。不必绘制草图，直接

6、对已建好的特征进行特征添加，如孔、倒角、圆角、已建好的特征进行特征添加，如孔、倒角、圆角、抽壳、筋板等特征。抽壳、筋板等特征。定位特征定位特征用来约束几何特征的形状和位置。如工作面、工作用来约束几何特征的形状和位置。如工作面、工作轴、工作点。轴、工作点。草图2草图草图草图绘制是三维外型的根底，有了草图，再按照一定的草图绘制是三维外型的根底，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，草图普通是二维平面图形，也可以是三维曲线。的实体，草图普通是二维平面图形，也可以是三维曲线。 (a) 草图草图 (b) 拉伸特征拉伸特征草图

7、及特征草图及特征3草图平面草图平面绘制草图，首先应确定绘制草图的平面，草图平面可以是系统默许绘制草图，首先应确定绘制草图的平面，草图平面可以是系统默许的坐标面、实体平面、以及借助的坐标面、实体平面、以及借助“任务平面、任务平面、“任务轴、任务轴、“任务点任务点工具创建的平面。工具创建的平面。4特征生成方式特征生成方式特征生成方式是从草图到特征的过程描画，特征生成方式是从草图到特征的过程描画，特征生成方式主要有：拉伸，旋转，扫描，放样等。特征生成方式主要有：拉伸，旋转，扫描，放样等。特征生成时，需求进展参数确实定和运算方式的选择。特征生成时，需求进展参数确实定和运算方式的选择。运算方式包括并、差

8、、交，并运算为运算方式包括并、差、交，并运算为“填料，差运算为填料，差运算为“除料。除料。 a并运算生成圆柱体并运算生成圆柱体 b差运算生成圆柱孔差运算生成圆柱孔并运算和差运算拉伸并运算和差运算拉伸拉伸特征的创建拉伸特征的创建三、三、 常见的特征生成方法及根本体外型常见的特征生成方法及根本体外型旋转特征的创建旋转特征的创建放样特征的创建放样特征的创建扫描特征的创建扫描特征的创建指定边线指定边线指定边线指定平面倒角倒角倒角抽壳置放性特征的创建置放性特征的创建草图1轴线草图2四、截切体与相贯体的外型四、截切体与相贯体的外型 1截切体截切体 可看成根本体与被切去形体的差运算可看成根本体与被切去形体的

9、差运算结果。结果。 a按回转特征生成半球体按回转特征生成半球体 b在过球心的平面上绘制草图，在过球心的平面上绘制草图，按差运算方式双向拉伸构成开槽半球体。按差运算方式双向拉伸构成开槽半球体。草图平面草图1草图22相贯体相贯体 关键是确定两相交体素的特征和相对位置。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 5.5 组合体三维外型组合体三维外型1、CSG表示法表示法

10、 三维实体模型的计算机内部表示，其本质是利用正那么三维实体模型的计算机内部表示，其本质是利用正那么集合运算，即运用并集合运算，即运用并、交、交、差、差，将复，将复杂形体定义为简单体素的合成。杂形体定义为简单体素的合成。2、组合体的、组合体的CSG表示法表示法 用一棵有序的倒置二叉树来表示组合体的集合构成方式，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二叉树的树根表示组合体S，二叉树的树梢对应构成，二叉树的树梢对应构成组合体的体素组合体的体素树梢体素树梢体素Si，树杈为归范化布尔运，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算交、并、差运算符号

11、，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更高层次组合体的体素 。一、组合体的一、组合体的CSGCSG描画描画 CSG表示法表示的是构建组合体的一种过程模型，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同一组合体可以有不同的CSG表示法，对应于对同一表示法，对应于对同一个组合体构成的不同了解。个组合体构成的不同了解。 (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画，通常称该集合表达式为组合体构形表达式。 表示法1： S=S1

12、S2S3 表示法2： S= S2S1S3二、组合体的外型方法二、组合体的外型方法组合体外型的步骤如下：组合体外型的步骤如下：1形体分析。分析组合体的构型过程，用组合体形体分析。分析组合体的构型过程，用组合体CSG表示法确定外型顺序，并确定各体素的草图和特征构成方式。表示法确定外型顺序，并确定各体素的草图和特征构成方式。CSG表示能够有多种，不适当的表示能够会产生不正确的造表示能够有多种，不适当的表示能够会产生不正确的造型结果，普通应先并运算后差运算和交运算，确定合理的型结果，普通应先并运算后差运算和交运算，确定合理的CSG表示。表示。2确定并构建基特征。确定并构建基特征。3按顺序构建各附属特征

13、。先根据与基特征的相对位置关系，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。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，完成组合体的外型。添加必要的置放性特征，完成组合体的外型。例例5-13 5-13 完成图完成图(a)(a)所示的组合体外型所示的组合体外型 S1S1为基特征，可看作在四棱柱的根底上挖掉为基特征，可看作在四棱柱的根底上挖掉4 4个小圆个小圆柱和四个圆角，挖掉的圆柱体经过草图面拉伸获得，运用圆角柱和四个圆角，挖掉的圆柱体经过草图面拉伸获得，运用圆角特征命令，分别选择各棱线可生成圆角。特

14、征命令，分别选择各棱线可生成圆角。 形体形体2 2、形体、形体3 3、形体、形体4 4为从属特征。形体为从属特征。形体2 2可看作是在可看作是在大圆柱的根底上挖掉两个小圆柱而构成，挖掉的圆柱体按孔特大圆柱的根底上挖掉两个小圆柱而构成，挖掉的圆柱体按孔特征获得，也可经过草图面按拉伸方法获得。征获得，也可经过草图面按拉伸方法获得。S3S3和和S4S4按筋板特征按筋板特征获得，也可经过草图按双向拉伸的方法获得。获得，也可经过草图按双向拉伸的方法获得。例例5-14 5-14 完成图完成图(a)(a)所示的组合体外型所示的组合体外型 该立体可看作切割型组合体，是由四棱柱体该立体可看作切割型组合体，是由四

15、棱柱体S1S1经过经过4 4次切割构成。次切割构成。切下的形体切下的形体2 2、3 3、4 4、5 5、6 6五部分，均可在四棱柱五部分，均可在四棱柱S1S1的根底上根据各的根底上根据各自的草图反映外形特征的平面用拉伸的方法获得。自的草图反映外形特征的平面用拉伸的方法获得。 S1S1为基特征，其他形体或其对应的根本体为附属特征，如为基特征，其他形体或其对应的根本体为附属特征，如形体形体5 5对应的附属特征应为在对应的附属特征应为在S1S1根底上切下的三棱柱而不是形体根底上切下的三棱柱而不是形体5 5本身。本身。 不同的切割顺序对应的不同的切割顺序对应的CSGCSG树不同。树不同。SolidWorks是一套优秀的三维机械设计软件，在机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运用。它械、电子、汽车、航空等行业有着广泛的运用。它从根本上改动了传统的设计、消费、组织方式，采从根本上改动了传统的设计、消费、组织方式，采用非全约束的三维参数化实体特征建模技术，其设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正设计，计过程相关性可在设计过程的任何阶段修正设计，同时牵动相关部分的改动，同时牵动相关部分的改动，SolidWorks将将2D绘图与绘图与3D外型技术融为一体，具有出色的机械装配设计和外型技术融为