1 零件建模原理

　　根據(jù)先"集中"表達(dá)零件尺寸，后“分散”，，進(jìn)行三維建模的原則，引人"驅(qū)動(dòng)草圖"和"分割線"的概念，先在"驅(qū)動(dòng)草圖"和"分割線"中"集中"表達(dá)零件的所有定位和形狀尺寸，實(shí)現(xiàn)零件尺寸的優(yōu)化管理，然后再進(jìn)行具體的三維建模。

　　零件尺寸表達(dá)方式分為2種，分別是"驅(qū)動(dòng)草圖"和"分割線"。"驅(qū)動(dòng)草圖"適用于:(1)主要定位和形狀尺寸能在平面內(nèi)確定;(2)主要定位和形狀尺寸雖然在曲面上，但該曲面可以簡化為平面。"分割線"適用于:主要定位和形狀尺寸在不可簡化的曲面內(nèi)確定。

　　2 尺寸在平面內(nèi)表達(dá)的零件建模方法

　　2.1"尺寸表達(dá)"建立"驅(qū)動(dòng)草圖"

　　情況1，已經(jīng)有零件的二維圖紙，按以下要求建立驅(qū)動(dòng)草圖:

　　a.將二維圖投影視圖和它的所有引出詳圖合并為一個(gè)驅(qū)動(dòng)草圖，名稱取投影視圖的名稱。

　　b.允許將投影面平行的二維圖投影視圖合并為一個(gè)驅(qū)動(dòng)草圖。

　　c.將近似投影的二維圖投影視圖拆分為多個(gè)驅(qū)動(dòng)草圖表示，根據(jù)二維圖投影視圖確定驅(qū)動(dòng)草圖名稱，比如在二維圖投影視圖上允許將與投影面夾角很小的多個(gè)平面上的線條展開投影在一個(gè)投影面上，而驅(qū)動(dòng)草圖中只能相應(yīng)拆分為多個(gè)二維驅(qū)動(dòng)草圖表示。

　　d.允許將某些二維圖投影視圖上的尺寸標(biāo)注更改標(biāo)注在其他驅(qū)動(dòng)草圖中。比如二維圖投影視圖在俯視圖中用"δ=3來表示厚度為3，而在驅(qū)動(dòng)草圖中只能在側(cè)視或剖視圖中標(biāo)注厚度3.

　　e.驅(qū)動(dòng)草圖基準(zhǔn)面平行于二維圖投影視圖的投影面，定位點(diǎn)取在零件的內(nèi)表面、外表面、加工面或軸線平面等能方便表達(dá)零件形狀和定位的地方。

　　f.驅(qū)動(dòng)草圖中線條的定位和形狀尺寸盡量與二維圖投影視圖中相同，這點(diǎn)對(duì)于保證三維模型的正確性，方便后期模型的校對(duì)和更改工作都有非常重要的意義。在后期模型更改時(shí)只需要更改驅(qū)動(dòng)草圖就可驅(qū)動(dòng)三維零件進(jìn)行更新，這就是"驅(qū)動(dòng)草圖"的意義所在。

　　g.尺寸表達(dá)中各個(gè)驅(qū)動(dòng)草圖必須按照一定順序排列，原則是先主要視圖后輔助視圖，注意避免其中尺寸標(biāo)注循環(huán)引用。

　　h.在建立驅(qū)動(dòng)草圖時(shí)，二維圖紙的內(nèi)、外形輪廓線在草圖中為"實(shí)線";二維圖紙中的軸線和參考線，如果是需要被其他草圖引用的，在草圖中也應(yīng)該畫為"實(shí)線"。

　　情況2，新設(shè)計(jì)或沒有二維圖紙的零件，特別，是需要邊設(shè)計(jì)邊建模的零件，可以按以下方法建模:按照尺寸集中表達(dá)、分散成形完成零件初步建模后，在其后的每次詳細(xì)建模時(shí)，在零件尺寸集中表達(dá)部分增加補(bǔ)充尺寸，并根據(jù)其完成補(bǔ)充成形。以此類推就能夠完成整個(gè)零件漸進(jìn)化設(shè)計(jì)過程。

　　2. 2"分散成形"建立三維模型

　　首先建立成形草圖。在成形草圖中使用草圖工具"投影三維元素"和"修剪"將驅(qū)動(dòng)草圖中的線條投影并修剪為需要的形狀。然后，使用Solid Combines、pad 、Pocket等建立零件毛坯，再去除材料。此方法的好處是與機(jī)加零件的加工方法相同，能保證零件的三維建模過程與實(shí)際加工的零件過程相符。

　　3 尺寸在曲面內(nèi)表達(dá)的零件建模

　　3.1"尺寸表達(dá)"建立"分割線"

　　所有零件內(nèi)、外形線均由Splitting生成。每個(gè)"分割線"由3個(gè)子操作組成(被分割的線、用來切割起始端的線、用來切割終端的線)，操作均用右鍵方式以保證子操作集成于父操作下。同理，"被分割的線"、"用來切割起始端的線"和"用來切割終端的線"如果有子操作也用右鍵方式以保證子操作集成于父操作下。圖1是尺寸表達(dá)的結(jié)構(gòu)樹。

　　3.2零件"分散成形"建立三維模型

　　根據(jù)上面做出的內(nèi)外形線段，可以很方便地得到零件三維模型。

　　4 某機(jī)加零件的建模方法

　　4.1"尺寸表達(dá)"建立"驅(qū)動(dòng)草圖

　　"零件"尺寸表達(dá)"和驅(qū)動(dòng)草圖如圖2所示。

　　4. 2零件"分散成形"建立三維模型

　　由于零件的所有主要幾何尺寸、外形和內(nèi)形線已經(jīng)在驅(qū)動(dòng)草圖中完成了定義，在其后的三維建模步驟中，成形草圖只需要選取二維驅(qū)動(dòng)草圖中的相應(yīng)線條投影即可得到，而不必使用尺寸定義的方法精確作圖。

　　圖3所示是具體的零件實(shí)體成形結(jié)構(gòu)樹，其中所有步驟中的成形草圖都是由驅(qū)動(dòng)草圖工具建立的。成形草圖中不需標(biāo)注尺寸。圖4展示了驅(qū)動(dòng)草圖和成形草圖的關(guān)系，圖的中心處為驅(qū)動(dòng)草圖的組合，在四周是根據(jù)其建立的成形草圖。建模完畢后的零件實(shí)體如圖5所示。

　　5 零件建模規(guī)范的研究結(jié)果

　　a.提高了模型的強(qiáng)壯性。因?yàn)橄冗M(jìn)行零件尺寸"集中表達(dá)"，然后進(jìn)行具體的CATIA三維成形，零件尺寸表達(dá)獨(dú)立于具體的CATIA三維成形過程，零件尺寸表達(dá)清晰易于管理和更新，所以提高了模型的強(qiáng)壯性。

　　b.降低了模型出錯(cuò)的概率。相對(duì)原來將機(jī)加零件的形狀、定位尺寸分散到零件建模過程中，采用將零件尺寸集中表達(dá)與具體的CATIA .三維成形過程分離的方法，使尺寸間的協(xié)調(diào)關(guān)系清晰、完整，最大限度地避免r尺寸封閉和重復(fù)尺寸標(biāo)注造成的不協(xié)調(diào)問題，因此模型出錯(cuò)的概率更低。有利于在建模初期建立一個(gè)健壯、穩(wěn)固的模型基礎(chǔ)，避免因未理解圖紙，后期發(fā)現(xiàn)前期零件表達(dá)錯(cuò)誤，需要重大返工甚至重新建模的不利后果。

　　c.方便三維數(shù)模的校對(duì)。原來的校對(duì)方法是進(jìn)人建模過程中尋找需要校對(duì)的尺寸依次校對(duì)，很麻煩，效率也低。新校對(duì)方法與零件成形過程無關(guān)，具體如下:首先校對(duì)二維圖紙與"尺寸表達(dá)"的一致性，方法很簡單，基本是"一對(duì)一"的關(guān)系，即一個(gè)二維投影視圖對(duì)應(yīng)一個(gè)"尺寸表達(dá)";然后校對(duì)"尺寸表達(dá)"與零件三維模型的一致性，方法是依次將"尺寸表達(dá)"作為當(dāng)前工作對(duì)象打開，同時(shí)將零件的三維模型作為背景(視需要校對(duì)的內(nèi)、外形線條是否位于三維實(shí)體的背面將三維模型變?yōu)橥该骰虿煌该?，對(duì)比"尺寸表達(dá)"中的內(nèi)、外形線條與三維模塑中的內(nèi)、外形邊界線是否對(duì)齊。檢查曲面上的尺寸表達(dá)時(shí)，還可使用Knowledge Advisor，模塊中的Knowledge Inspector功能，此功能可以一次顯示多個(gè)尺寸。

　　d.方便三維數(shù)模的更改。更改時(shí)只需進(jìn)人尺寸表達(dá)中更改相應(yīng)尺寸，不必考慮零件的具體成形過程。

　　e.可以通過協(xié)作建模提高工作效率。由于零件尺寸表達(dá)與具體的CATIA三維成形過程是可以分離的，并且零件的建模質(zhì)量主要是由零件尺寸表達(dá)控制的，在缺少有經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)員時(shí)，為了保證建模質(zhì)量、提高建模效率，可以將零件整個(gè)建模過程分成兩個(gè)部分，分別交給兩個(gè)人來完成，即一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)員完成所有零件的尺寸表達(dá)，一個(gè)新手完成零件的具體三維成形建模，這樣就保證了零件的建模質(zhì)量主要是由有經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)員控制。

　　6 結(jié)束語

　　此方法能提高三維建模的工作效率、準(zhǔn)確度和可維護(hù)性。在某型飛機(jī)三維建模過程中已經(jīng)取得了良好的效果。在本文基礎(chǔ)上再結(jié)合對(duì)不同種類零件建模過程的規(guī)范管理后，相信能更進(jìn)一步提高零件的建模效率。尤其對(duì)于今后的無紙化設(shè)計(jì)工作。由于缺少二維圖紙的校對(duì)，零件三維建模過程的規(guī)范化就成了無紙?jiān)O(shè)計(jì)中必不可少的重要環(huán)節(jié)。本文提出的方法還不十分成熟，相信經(jīng)過更多工程應(yīng)用后將會(huì)更加完善。