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)動草圖"和"分割線"的概念，先在"驅(qū)動草圖"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)動草圖"和"分割線"。"驅(qū)動草圖"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驅(qū)動草圖，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驅(qū)動草圖。

　　c.將近似投影的二維圖投影視圖拆分為多個驅(qū)動草圖表示，根據(jù)二維圖投影視圖確定驅(qū)動草圖名稱，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平面上的線條展開投影在一個投影面上，而驅(qū)動草圖中只能相應(yīng)拆分為多個二維驅(qū)動草圖表示。

　　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)動草圖中只能在側(cè)視或剖視圖中標(biāo)注厚度3.

　　e.驅(qū)動草圖基準(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)對于保證三維模型的正確性，方便后期模型的校對和更改工作都有非常重要的意義。在后期模型更改時只需要更改驅(qū)動草圖就可驅(qū)動三維零件進(jìn)行更新，這就是"驅(qū)動草圖"的意義所在。

　　g.尺寸表達(dá)中各個驅(qū)動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)動草圖時，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)計或沒有二維圖紙的零件，特別，是需要邊設(shè)計邊建模的零件，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，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零件漸進(jìn)化設(shè)計過程。

　　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"分割線"由3個子操作組成(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)動草圖

　　"零件"尺寸表達(dá)"和驅(qū)動草圖如圖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)動草圖和成形草圖的關(guān)系，圖的中心處為驅(qū)動草圖的組合，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.降低了模型出錯的概率。相對原來將機(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，因此模型出錯的概率更低。有利于在建模初期建立一個健壯、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。原來的校對方法是進(jìn)人建模過程中尋找需要校對的尺寸依次校對，很麻煩，效率也低。新校對方法與零件成形過程無關(guān)，具體如下:首先校對二維圖紙與"尺寸表達(dá)"的一致性，方法很簡單，基本是"一對一"的關(guān)系，即一個二維投影視圖對應(yīng)一個"尺寸表達(dá)";然后校對"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)前工作對象打開，同時將零件的三維模型作為背景(視需要校對的內(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)、外形邊界線是否對齊。檢查曲面上的尺寸表達(dá)時，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尺寸。

　　d.方便三維數(shù)模的更改。更改時只需進(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)計員時，為了保證建模質(zhì)量、提高建模效率，可以將零件整個建模過程分成兩個部分，分別交給兩個人來完成，即一個有經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計員完成所有零件的尺寸表達(dá)，一個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。尤其對于今后的無紙化設(shè)計工作。由于缺少二維圖紙的校對，零件三維建模過程的規(guī)范化就成了無紙設(shè)計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)用后將會更加完善。