1第一章 三造型技术概述.ppt

《三维计算机辅助设计》 适用：机械、汽车、模具等制造、设计类专业 10-11学年 第一学期 主讲老师：黄宪明 联系方个人邮箱：swordsman9219@ 绪论（三维造型技术概述） 造型设计的概念 什么是设计？ 设计其实就是人类把自己的意识加在自然界用以创造人类文明的一种广泛的活动. 什么是造型设计？ 所谓造型设计不是单纯的外形设计，而是更为广泛的设计与创造活动，它不仅包括形态的艺术性设计，而且包括与实现形态及实现有关功能的材料、结构、构造、工艺等方面的技术性设计。 在整个设计过程中，形态、结构、材料、工艺与使用功能的统一，与人的心理、生理相协调，将始终是研究和解决的主要内容。 造型设计是工程技术与美学艺术相结合的一种现代设计方法。 绪论（三维造型技术概述） 造型设计的基本要素 造型，是基于功能的总体布局、结构、金属工艺等与造型设计之间创造性劳动的结合。它需要多工种、各种工艺的共同协作，通过多种造型手法，理想的表达其艺术形象，归结为一个完美的外观造型。 功能、造型形象以及物质技术条件是构成造型设计的三大基本要素。 其中功能是设计的目的，造型形象是功能的具体表现形式，物质技术条件是实现功能的基础。 功能是指产品具有特定的用途或作用，它是根据人的需求来设计的。功能具有双重性，即物质和精神两个方面。 造型形象是为了实现一定的目的所采取的结构或方式，是具备特定功能的实体形态。造型形象是为功能服务的，必须体现功能。 各种材料、技术和设备是实现功能和形象的基础 。 绪论（三维造型技术概述） 计算机辅助造型设计的概念和意义 计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD），是由计算机来完成产品设计中的数据计算、几何分析、产品模拟、图纸绘制、编制技术文件等工作。 计算机辅助三维造型设计是设计人员借助计算机辅助设计系统提供的图形终端或工作站及其软件描述所设计产品的形状、结构、大小以及模拟在光线照射下表面的色彩、明暗和纹理等，它以提高效率、增强设计的科学性与可靠性、适应信息化社会的生产方式为目的。 绪论（三维造型技术概述） 计算机辅助造型设计软件的造型过程 各种不同的CAD软件各有特点，但其基本的原理大同小异。造型过程可分为两大部分：建模和渲染。 CAD系统的建模：三维建模技术的发展经历了线框造型、曲面造型、实体造型和特征造型四个阶段，由于线框造型功能有限，而特征造型尚处于进一步的研究中，因此，现有的软件均采用曲面造型和实体造型这两种方式。 绪论（三维造型技术概述） 计算机辅助造型设计软件的三维造型过程 CAD系统的建模 线框造型（如图） 线框造型是CAD技术发展过程中最早使用的三维模型，这种模型表示的是物体的棱边，由构成物体的一组顶点和边组成，其中边可以是曲线，如圆弧、二次曲线、样条曲线和曲线。 线框造型功能有限，存在严重缺陷，如表示的图形不能进行无体积和特性计算、不便于消隐、不能满足表面特性的组合，缺乏边与面、面与体之间关系的信息，在对模型的分析与制造方面存在很大的局限性。 绪论（三维造型技术概述） 计算机辅助造型设计软件的三维造型过程 CAD系统的建模 曲面造型 曲面造型又叫表面造型，它在线框模型的基础上添加了面的信息，利用曲面型，就可以对物体做剖面、消隐并获得加工所需要的表面信息等。 对一些复杂的物体表面，如汽车车身和模具型体面等自由曲面，不能利用基本立体要素如棱柱、棱锥、球、一般回转体和有界平面等进行描述，必须根据自由曲线和自由曲面的理论进行计算。目前曲面多采用NURBS样条(非均匀有理B样条)曲线表达。 绪论（三维造型技术概述） 计算机辅助造型设计软件的三维造型过程 CAD系统的建模 实体造型（如图） 实体造型是以立方体、圆柱体、球体、锥体和环状体等多种基本形体为单位元素，经拼合或布尔运算，生成所需要的几何形体。 实体造型技术在实体模型、实体机械零件的设计、三维形体的有限元分析、运动学分析、建筑物分析、空间布置、部件装配、机器人、电影动画与特技等方面得到广泛的应用。 绪论（三维造型技术概述） 计算机辅助造型设计软件的三维造型过程 CAD系统的建模