SolidWorks軟件中參數化特征建模技術應用

王志華

（遼寧省新聞出版學校 遼寧沈陽 110032）

SolidWorks軟件中參數化特征建模技術應用

王志華

（遼寧省新聞出版學校 遼寧沈陽 110032）

虛擬樣機技術是以三維建模技術和多體系統運動學與動力學建模技術為基礎。利用虛擬樣機技術，設計人員可以直接應用計算機輔助設計軟件在計算機上對機械、電氣系統進行三維建模和虛擬裝配，從而獲得虛擬樣機，并可以在計算機上根據各種工作情況的運行和受力情況進行仿真分析，最終對樣機的性能有所了解，進而為生產物理樣機提供可靠的數據分析。CAD特征造型能力的逐步完善，為產品集信息模型的建立奠定了基礎。

虛擬樣機技術 Solidwork參數化特征建模技術

印刷機輸紙機構模擬運行系統的開發的實現主要采用虛擬樣機技術對印刷機輸紙機構進行三維建模，然后利用Solidworks自帶的插件COSMOSmotiot對相關部分進行運動仿真，使系統更接近實際功能。本部分主要介紹在系統開發過程中所采用的參數化特征建模技術。

1989年美國評出近25年間當代10項最杰出的工程技術成就，其中第4項就是CAD。1991年3月20日海灣戰爭結束后的第三個星期，美國政府發表了跨世紀的國家關鍵技術發展戰略，其中列舉了6大技術領域的22項關鍵項目，認為這些項目對于美國的國家安全和經濟繁榮至關重要，而CAD技術與其中的兩大領域11個項目緊密相關。CAD技術的發展和應用水平已成為衡量一個國家科技現代化和工業現代化水平的重要標志之一。

SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發的三維CAD系統。該軟件可以快速設計出三維實體零件，并自動生成各種工程視圖，而且支持實體零件和工程視圖的相關性。還可以使用實體零件進行仿真裝配，動態觀察可運動零部件的運動情況。它有較好的開發性接口和功能擴充性，能輕松實現各種CAD軟件之間的數據轉換與傳送。

其次，SolidWorks的資源管理器是采用和Windows一樣的資源管理器，可以方便地管理CAD文件。同時，SolidWorks的整個產品設計是可編輯的，零件設計、裝配設計和工程圖之間是全相關的，實現了參數化建立模型。

傳統的實體表示方法使用簡單的原始的幾何元素來表達實體，比如線條、圓弧、圓柱以及圓錐等，這樣顯得很枯燥、單調，計算機很難識別和理解這樣粗糙的模型。由此我們可以利用較高層次的語義豐富的特征來代替簡單的原始的幾何元素作為基本元素，通過一定的組合法則來建模，這就是特征造型。

與傳統的指導二維圖的投影理論不同，三維建模宅要采用的是構造實體幾何fConstructiveSolidGeometry—CSG）及形體幾何特征等圖學理論。CSG是對實體的整體形成的分析，即任何復雜實體都可看成是簡單單元體的組合，類似于工程制圖中組合體的形體分析法，把物體分解成若干基本體（即為單元體），一般采用布爾運算（并集、差集、交集）來實現這種組合。這種形體分析法的思維模式是全三維的，是在大腦中立體地模擬客觀世界中對吏體進行加工全過程動態的心理活動。

特征的表示和建立就成為其中的關鍵。隨著面向對象的技術的建立和發展，尤其是封裝和繼承的概念，解決了可擴充性和數據結構的復雜性，使得特征可以只包含所需的信息，需要時可通過繼承來添加所需信息，它對特征造型提供了強有力的支持。

特征是一組與零件描述相關的信息集合，是組成零件的基本元素，它包含了大量設計意圖，一般可分為形狀特征、精度特征、材料特征、技術特征和裝配特征［25］。

參數化設計是通過定義特征間的幾何約束和尺寸約束，自動維護特征間的關聯關系，保證模型修改的一致性和有效性。一般分為尺寸約束參數化和定位約束參數化。

特征集是指為實現某一功能而相關聯的若干特征的集合，這些特征之間的相互關聯表現在幾何和位置上的相互依存。

基特征指在一個特征集中，一般總可以選出一個比較明顯的特征，是其它特征定位的基礎。

基于參數化特征進行建模有以下幾個特點：

1.自動化程度高。利用參數化特征進行建模，此時設計人員的操作對象不再是基本的線條和體素，而是根據產品的功能和加工特性，直接引用特征庫來創建產品的集合解構特稱，實現了信息共享，使設計的自動化程度大大提高；

2.具有良好的集成性和繼承性。在創建模型的過程中，除創建零件的幾何形狀特性外，還包含了工藝、制造、裝配等其它屬性。特征庫具有相對獨立的靈活性和可傳輸性，它可以嵌入通用的CAD軟件，可以利用軟件進行二次開發，從而具備良好的集成性和繼承性；

3.可以教為完整地表達產品的設計、生產和管理信息，建立產品的集成信息模型服務。

常用的三維造型軟件非常多，但總的設計思想是相同的。其基本建模方法和技巧都大同小異。具體采用什么軟件可根據實際需要進行選擇。一般模型的參數化設計過程分以下3個步驟：

1.建立三維模型并添加尺寸及解構約束；

2.提取控制模型的表達式；

3.編寫程序控制模型的表達式實現參數化設計。