三維工藝設(shè)計精選(九篇)

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第1篇：三維工藝設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：三維數(shù)字化技術(shù)；傳統(tǒng)工藝；美術(shù)設(shè)計

引言：

作為數(shù)字時代特有的技術(shù)類型，三維數(shù)字化技術(shù)能夠借助先進(jìn)的設(shè)備軟件，利用模擬操作功能創(chuàng)造出直觀的產(chǎn)品模型，這對企業(yè)產(chǎn)品的藝術(shù)設(shè)計無疑起到了巨大推動作用.對于傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)業(yè)而言，三維數(shù)字化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)設(shè)計創(chuàng)新的基礎(chǔ)，本文闡述了三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品設(shè)計中的優(yōu)勢，并討論了三維數(shù)字化技術(shù)的設(shè)計方法，最后通過陶瓷等工藝美術(shù)產(chǎn)品的設(shè)計實(shí)踐分析三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用.

1三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品設(shè)計中的意義

傳統(tǒng)工藝美術(shù)是我國傳統(tǒng)文化中的一部分，隨著社會與時代的發(fā)展，很多人已經(jīng)不再對傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品感興趣，這就導(dǎo)致我國傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品設(shè)計行業(yè)出現(xiàn)人才斷層現(xiàn)象.而將三維數(shù)字化技術(shù)引入傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品設(shè)計后，可以借助現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)吸引學(xué)子目光，激發(fā)人們對傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品的熱愛，可以說三維數(shù)字化技術(shù)是促進(jìn)文化傳承與傳播的溝通橋梁.此外，三維數(shù)字化技術(shù)能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)工藝美術(shù)設(shè)計手法的不足，科學(xué)利用三維數(shù)字化技術(shù)可以促進(jìn)傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品的繁榮與發(fā)展.

2三維數(shù)字化技術(shù)的設(shè)計方法分析

三維數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用需要利用設(shè)計軟件，對設(shè)計對象進(jìn)行建模和調(diào)整，通常這些步驟都會分為四個階段，下面具體進(jìn)行分析.

2.1前期準(zhǔn)備階段

在前期準(zhǔn)備階段過程中，需要將傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品設(shè)計需要用到的資料和素材準(zhǔn)備好，確定基本的設(shè)計思路，例如，對于一項工藝產(chǎn)品而言，它的產(chǎn)品圖色、裝飾圖案、產(chǎn)品材料都是需要提前確定的[1].尤其是工藝產(chǎn)品的美術(shù)造型需要利用標(biāo)準(zhǔn)色卡進(jìn)行顏色比對設(shè)計人員可綜合搜集到的資料，對工藝產(chǎn)品進(jìn)行大概的方案策劃，繪制初步的產(chǎn)品三視圖.準(zhǔn)備階段的產(chǎn)品設(shè)計圖各個數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性可能會存在誤差，但是在這一期間不不會差生過多的影響，事實(shí)上這一階段設(shè)計出的模型只是為后期階段深入研發(fā)做準(zhǔn)備.

2.2設(shè)計制作階段

在這一階段中，設(shè)計人員需要詳細(xì)的了解產(chǎn)品設(shè)計要求，根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計要求進(jìn)行各項數(shù)據(jù)的細(xì)分，并且制作精確的設(shè)計方案.我國傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品類型多種多樣，所涉及到的設(shè)計內(nèi)容也樣式繁多，因而在設(shè)計制作階段需要設(shè)計師選用最佳的設(shè)計方案進(jìn)行工作，例如，選用相應(yīng)的設(shè)計軟件，在制作傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品模型期間，需要設(shè)計人員掌握不同產(chǎn)品的特點(diǎn)，對于產(chǎn)品的應(yīng)用材料、模型結(jié)構(gòu)，都要做好充分準(zhǔn)備.

2.3方案優(yōu)化階段

方案優(yōu)化階段屬于對設(shè)計制作出的產(chǎn)品模型進(jìn)行設(shè)計評價，從已經(jīng)制作出的產(chǎn)品模型中分析產(chǎn)品的各項數(shù)據(jù)和表現(xiàn)，尋找在模型中存在的瑕疵，并且根據(jù)可優(yōu)化方向做進(jìn)一步的設(shè)計修改.

2.4深入設(shè)計階段

深入設(shè)計階段基本上就是傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品模型定型階段，在這一階段中需要設(shè)計人員最終確定設(shè)計方案，并且校對好三維模型的各項數(shù)據(jù).得出最終的設(shè)計結(jié)果后，利用模型數(shù)據(jù)計算制造成品所需的產(chǎn)品材料數(shù)量，以及制作成品的各項收縮比值，這樣可以促使生產(chǎn)產(chǎn)品過程中的成功率的提升.值得注意的是，三維數(shù)字化技術(shù)在設(shè)計中可以忽視一些實(shí)踐工藝設(shè)計中難以克服的困難，因此在設(shè)計方案敲定后還要考慮實(shí)際加工藝術(shù)產(chǎn)品時的限制，結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際生產(chǎn)水平適當(dāng)更改設(shè)計方案.

3三維數(shù)字化技術(shù)融入傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品設(shè)計的分析

傳統(tǒng)的產(chǎn)品模型設(shè)計大多是通過手工組成，或者是利用圖紙繪制出模型，或者是利用輕便材料制作實(shí)物模型，但是這兩種方式都存在一定弊端.相比這兩種傳統(tǒng)的模型方法，利用三維數(shù)字化技術(shù)制作模擬模型，既可以節(jié)約大量時間，又可以輕松得到模型的數(shù)據(jù)，繼而換算與實(shí)際產(chǎn)品的數(shù)據(jù)比值[2].當(dāng)前，我國陶瓷、琉璃燈利用傳統(tǒng)材料進(jìn)行設(shè)計的工藝美術(shù)產(chǎn)品，已經(jīng)引入了三維數(shù)字化技術(shù)的設(shè)計方法，完善了傳統(tǒng)美術(shù)工藝產(chǎn)品的設(shè)計，提高了陶瓷產(chǎn)品與琉璃產(chǎn)品的造型水平，其已經(jīng)成為現(xiàn)代化裝飾藝術(shù)發(fā)展的手段.

3.1利用三維數(shù)字化技術(shù)設(shè)計陶瓷產(chǎn)品

陶瓷產(chǎn)品的造型與設(shè)計注重產(chǎn)品曲面的弧度，因此在設(shè)計之中需要有嚴(yán)格的曲線率控制，傳統(tǒng)的陶瓷產(chǎn)品，例如茶壺（圖2）、茶杯等藝術(shù)工藝品在設(shè)計創(chuàng)造中多依賴手工藝人的技術(shù)和經(jīng)驗，通過肉眼觀察來塑造陶瓷工藝品的曲面曲線，盡管茶壺等工藝產(chǎn)品的曲面設(shè)計難度不大，但是為了展現(xiàn)出陶瓷茶壺工藝品的藝術(shù)性就必須創(chuàng)造出具有最優(yōu)化曲面和舒適度的藝術(shù)工藝品.利用三位數(shù)字化技術(shù)對陶瓷茶壺工藝品進(jìn)行設(shè)計，能夠有效的減少茶壺曲面率差錯，在計算曲面率數(shù)據(jù)中得到更準(zhǔn)確數(shù)值，這比單純依靠肉眼進(jìn)行判斷要準(zhǔn)確很多.要想實(shí)現(xiàn)茶壺曲面精準(zhǔn)設(shè)計，可以選擇具有曲面計算功能的繪制工具，在實(shí)踐中設(shè)計人員常用Rhino軟件來進(jìn)行茶壺的造型設(shè)計工作.借助Rhino軟件可以先進(jìn)行簡單的框架設(shè)計，繪制出簡單的茶壺模型，然后利用軟件功能進(jìn)行造型的分析和評價，再進(jìn)一步優(yōu)化茶壺造型設(shè)計.茶壺分為兩個部分，即由壺蓋、壺身組成，壺身上又從左到右依次分為壺嘴、壺肚、壺把，所以總體來看茶壺在設(shè)計時要著重從四個節(jié)點(diǎn)入手.在使用Rhino軟件時，應(yīng)當(dāng)先從整體著眼，把握這四個部件的具體規(guī)格，在設(shè)計過程中更加注重每兩個相連部件之間的數(shù)據(jù)，利用曲線工具、圓弧工具琢磨連接處，保證茶壺的四個部分能夠組成協(xié)調(diào)的一體模型.

3.2利用三維數(shù)字化技術(shù)設(shè)計琉璃產(chǎn)品

在三維數(shù)字化技術(shù)中，3D打印技術(shù)成為各方設(shè)計人員重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，國際上已經(jīng)有人開始利用這種3D打印技術(shù)制成工藝產(chǎn)品.3D打印技術(shù)將三維數(shù)字化設(shè)計功能和工藝制造功能結(jié)合，能夠在設(shè)計圖紙定型后直接“打印”出立體產(chǎn)品.盡管3D打印技術(shù)剛剛興起，但是已經(jīng)引發(fā)了幾輪熱潮，目前在服飾行業(yè)、首飾行業(yè)、工藝產(chǎn)品行業(yè)中已經(jīng)有設(shè)計人員利用這種技術(shù)制作出成品，當(dāng)然由于3D打印技術(shù)還只是出于初級階段，對于一些產(chǎn)品并不能直接利用相應(yīng)的材料進(jìn)行“打印”，只能以替代性材料來提前“打印”產(chǎn)品[3].對于琉璃藝術(shù)產(chǎn)品而言，當(dāng)前的3D技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)脫蠟鑄造玻璃，因而在利用三維數(shù)字化技術(shù)設(shè)計琉璃工藝產(chǎn)品時，能夠借助3D打印技術(shù)完成琉璃工藝產(chǎn)品.傳統(tǒng)的脫蠟鑄造玻璃過程，需要經(jīng)過一系列復(fù)雜的處理環(huán)節(jié)，而使用三維數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行玻璃的設(shè)計與“打印”，可以節(jié)省許多步驟，

3.3利用三維數(shù)字化技術(shù)設(shè)計湘繡產(chǎn)品

我國刺繡藝術(shù)產(chǎn)品可以說是傳統(tǒng)藝術(shù)產(chǎn)品的突出代表，刺繡的種類有許多，本文主要討論的是湘繡藝術(shù).傳統(tǒng)湘繡需要繡工手工制作，手工湘繡在制作前也會繪制出效果圖，但是由于手工繪制圖與實(shí)際的刺繡圖案存在較大不同，實(shí)際上也會影響湘繡的設(shè)計和制作效果.對此，運(yùn)用三維數(shù)字化技術(shù)，采用具有多項功能的設(shè)計軟件，可以在屏幕上設(shè)計出湘繡藝術(shù)產(chǎn)品模型，利用三維數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)造的湘繡模型與人們最終制作出的藝術(shù)成品具有極高的相似性，若要提前觀察湘繡藝術(shù)產(chǎn)品的制作效果就可以通過設(shè)計模型進(jìn)行預(yù)覽.并且在預(yù)覽中對模型進(jìn)行糾錯和改進(jìn)，當(dāng)湘繡產(chǎn)品的規(guī)格尺寸出現(xiàn)問題時，可以直接利用修改軟件進(jìn)行改正[4].例如，在設(shè)計湘繡作品《牡丹》時，共需要繪制4朵牡丹花，每朵牡丹花的標(biāo)準(zhǔn)色都有細(xì)微差別，利用三維數(shù)字化軟件Rhino先將牡丹花的造型設(shè)計出來，然后利用分類功能繪制牡丹花的用色圖表.牡丹花花色偏艷麗，多為粉紅色，所以選取的主色調(diào)為粉色，在設(shè)計期間可以在模型上標(biāo)明每朵花的主色型號，這樣可以避免在成品制作過程中出現(xiàn)混淆.一幅湘繡繡稿，除了圖案設(shè)計以外，最重要的就是繡線顏色和繡線類型，湘繡繡線有許多不同分類，如果在設(shè)計之中沒有精準(zhǔn)把握好繡線的分類，容易在繡制過程中引發(fā)失誤.所以現(xiàn)代湘繡藝術(shù)產(chǎn)品在設(shè)計上會借助三維數(shù)字化技術(shù)提前做好效果圖，標(biāo)明重要組成部分的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可以提高湘繡工藝產(chǎn)品的制作水平.結(jié)論：綜上，三維數(shù)字化技術(shù)在傳統(tǒng)工藝美術(shù)中的應(yīng)用具有重要的意義和作用.在新的時代背景下，傳統(tǒng)工藝美術(shù)行業(yè)應(yīng)當(dāng)加快引入三維數(shù)字化技術(shù)，促進(jìn)傳統(tǒng)工藝設(shè)計手段與現(xiàn)代化的設(shè)計技術(shù)相結(jié)合.相信未來三維數(shù)字化技術(shù)會更加成熟，3D打印技術(shù)也可以在傳統(tǒng)工藝美術(shù)行業(yè)中大放異彩，提高產(chǎn)品的制造效率和質(zhì)量.

參考文獻(xiàn)：

〔1〕高原,丁劍.三維數(shù)字化傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品美術(shù)設(shè)計技術(shù)研究———評《產(chǎn)品造型設(shè)計材料與工藝》[J].宏觀經(jīng)濟(jì)管理,2017(01):97-98.

〔2〕董春波.三維數(shù)字化造型在雕塑藝術(shù)中的運(yùn)用研究[D].武漢紡織大學(xué),2016.

〔3〕侯可新.論三位數(shù)字化技術(shù)在傳統(tǒng)工藝美術(shù)傳承與創(chuàng)新中的優(yōu)勢———以湖南傳統(tǒng)工藝美術(shù)為例[J].藝術(shù)科技,2014(11):36-39.

第2篇：三維工藝設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：三維平臺；可視化；疊加顯示；地質(zhì)工程一體化；低滲透油藏；非規(guī)則井網(wǎng)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）22-5229-03

大慶油田低滲透油藏儲量豐富，但地質(zhì)條件復(fù)雜，開發(fā)難度大，應(yīng)用規(guī)則布井及常規(guī)開發(fā)方式不能解決井網(wǎng)與裂縫的優(yōu)化匹配問題，難以實(shí)現(xiàn)儲層有效動用[1]。為此大慶油田提出了以“地質(zhì)工程一體化”為原則，進(jìn)行“全油藏全三維全縫長模擬”的低滲透儲層整體壓裂技術(shù)，實(shí)施非規(guī)則井網(wǎng)布井。該技術(shù)創(chuàng)新性的將地球物理、石油地質(zhì)、油藏工程等多學(xué)科與采油工藝相結(jié)合，采用多學(xué)科交叉的方式利用三維數(shù)據(jù)體進(jìn)行油藏地質(zhì)情況分析，在三維環(huán)境中模擬和預(yù)測出每口井的人工裂縫走向，通過地質(zhì)建模、儲層應(yīng)力場和人工裂縫全縫長展布的疊合，進(jìn)行非達(dá)西不規(guī)則井網(wǎng)整體壓裂的優(yōu)化模擬，應(yīng)用裂縫三維空間展布與井網(wǎng)的合理匹配，實(shí)現(xiàn)低滲透非均質(zhì)油藏矢量化井網(wǎng)開發(fā)新模式[2]。

該技術(shù)需要對地質(zhì)建模、巖石力學(xué)參數(shù)、儲層應(yīng)力場、壓裂模擬等多種專業(yè)軟件的模擬結(jié)果進(jìn)行綜合分析應(yīng)用，但目前缺乏一個可以兼容多種不同格式的三維展示平臺，一體化分析難度較大。因此本文提出了通過建立三維一體化平臺，在一個軟件平臺中同時疊加顯示多種軟件的模擬結(jié)果，進(jìn)行低滲透油藏“地質(zhì)工程一體化”分析，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行非規(guī)則井網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的新方法。

1 三維可視化平臺構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)

1.1多格式數(shù)據(jù)來源的統(tǒng)一與模型重建技術(shù)

在進(jìn)行“全油藏全三維全縫長模擬”分析時，所需要參考的地質(zhì)和工程等不同類別、不同來源的數(shù)據(jù)體主要有：

1） 地質(zhì)數(shù)據(jù)：地質(zhì)建模成果數(shù)據(jù)、三維巖石力學(xué)場、三維應(yīng)力場模型等，建模過程一般采用PETREL軟件；

2） 地震數(shù)據(jù)：三維地震疊前彈性參數(shù)反演數(shù)據(jù)體，為SEGY格式；

3） 工程數(shù)據(jù)：全縫長人工裂縫數(shù)值模擬成果，數(shù)值模擬軟件主要采用Gohfer軟件；以及井軌跡、測井曲線、井網(wǎng)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)動靜態(tài)數(shù)據(jù)等。

要實(shí)現(xiàn)在同一個軟件平臺上綜合展示、一體化應(yīng)用，首先要解決的就是數(shù)據(jù)格式及三維模型的統(tǒng)一問題。

1） 數(shù)據(jù)的解析：地質(zhì)模型數(shù)據(jù)文件，需要識別出其表頭信息、坐標(biāo)信息、網(wǎng)格有效值信息、屬性信息、分層數(shù)據(jù)、斷層信息等；應(yīng)力場屬于矢量數(shù)據(jù)，要識別其大小、方向以及與其對應(yīng)的地質(zhì)體網(wǎng)格；裂縫模型要識別出坐標(biāo)、井筒位置、存儲角度、單元格信息等；地震數(shù)據(jù)，要識別文件頭、道數(shù)據(jù)塊、數(shù)據(jù)樣點(diǎn)值等；井網(wǎng)數(shù)據(jù)要識別其范圍、角度、井距、井間關(guān)系等。

2） 地質(zhì)模型重建：通過分析地質(zhì)體數(shù)據(jù)和其他相關(guān)的數(shù)據(jù)重新生成地質(zhì)體模型，可以歸納為讀取地質(zhì)體網(wǎng)格文件；讀取分層文件；判斷是否存在斷層，如沒有斷層，對地質(zhì)體進(jìn)行分層處理，如存在斷層，循環(huán)獲取被斷層分割的每一個地質(zhì)體，然后對每一個地質(zhì)體再進(jìn)行分層處理，將一個地質(zhì)體分成多個獨(dú)立的地質(zhì)體。將每個地質(zhì)體網(wǎng)格模型經(jīng)過計算轉(zhuǎn)換為表面模型，保存到數(shù)據(jù)庫。

3） 數(shù)據(jù)的存儲：在數(shù)據(jù)存儲上，不同類型的三維模型數(shù)據(jù)項差異較大，分別設(shè)立對應(yīng)字段會造成數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可視化操作和維護(hù)不便。因此，在數(shù)據(jù)庫中以大字段格式存儲序列化的模型數(shù)據(jù)；對其他屬性信息，如模型外包框、單元格屬性、位置等數(shù)據(jù)采用獨(dú)立字段存儲。

1.2多模型疊加顯示技術(shù)

多個模型的疊加顯示是平臺的主要功能之一，需要對三維模型進(jìn)行半透明顯示，在平臺中通過三維建模過程中的消隱計算和顏色混合技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

消隱計算：又稱為可見性計算，把處于同一空間位置的多個三維模型中不可見的部分從畫面中隱藏[3]。為消去隱藏面，要對每個模型進(jìn)行深度計算，剔除不在可視范圍內(nèi)的實(shí)體；消除由于視線的遮擋而隱藏的點(diǎn)、線、面和體。

顏色混合：在三維模型繪制時，不直接把源物體（通常為地層模型和屬性模型）的顏色覆蓋在目標(biāo)物體（通常為人工裂縫、應(yīng)力矢量、井軌跡等）的顏色上，而是將新的顏色與舊的顏色經(jīng)過一定的運(yùn)算，從而產(chǎn)生新的顏色。將源物體的顏色alpha值作為源因子，用1.0減去源物體的顏色alpha值作為目標(biāo)因子，源物體的顏色alpha值相當(dāng)于“不透明度”的作用。利用這一特點(diǎn)可以繪制出半透明的三維模型，如圖1所示。

2 三維可視化平臺的建立

2.1平臺架構(gòu)設(shè)計

平臺的底層三維組件庫采用VC++語言，基于OSG引擎技術(shù)開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)硬件顯示驅(qū)動、空間結(jié)構(gòu)組織、場景管理以及屬性渲染等底層功能[4]；系統(tǒng)前臺可視化界面、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、以及統(tǒng)計分析等功能采用C#語言，WinForm框架開發(fā)，以縮短開發(fā)時間，通過調(diào)用底層組件庫提供的DLL接口實(shí)現(xiàn)三維模型的加載和顯示；采用Microsoft Access作為后臺的數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)架構(gòu)見圖2。

2.2三維地質(zhì)體生成及顯示功能類庫設(shè)計

Grid類：用來表示地質(zhì)體對象，包括地質(zhì)體的坐標(biāo)和一系列的屬性。其中的方法主要是用來通過對其屬性進(jìn)行分析處理，并最終形成地質(zhì)體相應(yīng)的表示。

Dataload類：用來實(shí)現(xiàn)讀取文件，并通過讀取數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)對象，生成的數(shù)據(jù)對象主要有Grid，Horizon，GPress等。

Horizon類：用來表示層對象，通過層對象可以將一個完整的地質(zhì)體進(jìn)行分層。

Zone類：用來表示分層，分區(qū)塊后的一部分地質(zhì)體對象。用來表示地質(zhì)體多個分層中，一個單位地質(zhì)體對象。

TinWithColor類：生成一個Tin面對象，該Tin面對象與部分地質(zhì)體區(qū)域相Zone對應(yīng)，且每個Tin面與一個顏色相對應(yīng)。該對象主要用來處理離散型屬性值，提供顏色顯示的支持。

TinSet類：構(gòu)建一個Tin的集合，將所有的Tin面進(jìn)行保存，每個Tin面對應(yīng)著一個顏色，保證同等大小的屬性值所對應(yīng)的屬性在同一個Tin面中，保證屬性顯示顏色的一致性。

TinWithColorCon類：主要用來處理連續(xù)性的屬性值，提供屬性值顏色分類模糊化的處理方法，可以控制屬性值顏色精度的大小，支持地質(zhì)體的成像顯示。

TinSetCon類：與TinSet的功能相一致，TinSetCon是TinWithColorCon的集合類，同樣用來處理連續(xù)性的屬性與顏色的對應(yīng)問題，主要通過對地質(zhì)數(shù)據(jù)的分析，來模糊化屬性顏色區(qū)間，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)型屬性地質(zhì)體顯示。

GPress類：用來描述地質(zhì)體屬性的對象，存儲地質(zhì)體數(shù)據(jù)。從文件中讀取地應(yīng)力，并且存儲與之有關(guān)的信息。

GPressOperation類：實(shí)現(xiàn)了根據(jù)坐標(biāo)得到其相應(yīng)區(qū)域的地應(yīng)力大小和方向，并將得出的地應(yīng)力大小和方向進(jìn)行保存。

_2DPlane類：用于從三維地質(zhì)體中抽取相關(guān)的平面。

Properties類：為屬性類，存儲了地質(zhì)體屬性的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)際上是采用動態(tài)數(shù)組的技術(shù)，能夠在屬性類里添加不同屬性類的數(shù)據(jù)，所有的屬性及其數(shù)據(jù)可以在該類中獲取到。

2.3主要功能與應(yīng)用效果

1） 三維數(shù)據(jù)體的導(dǎo)入與可視化：平臺可加載并顯示多種不同軟件導(dǎo)出的三維模型，在加載過程中完成對模型的解析與格式轉(zhuǎn)換并存入數(shù)據(jù)庫；平臺即可直接顯示所有三維模型，同時還可以實(shí)現(xiàn)切換視角、旋轉(zhuǎn)、縮放、平移、編輯等操作。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對PETREL軟件導(dǎo)出的地層及地質(zhì)屬性模型（楊氏模量、滲透率、孔隙度、泊松比、砂體分布等），應(yīng)力場模型，Gohfer軟件導(dǎo)出的人工模擬裂縫模型，SEGY格式地震模型，測井曲線模型，井軌跡模型，井網(wǎng)模型等的支持。

2） 多模型的疊加顯示：在平臺中可以將地層設(shè)置為半透明效果，這樣就可以看到地層中的砂體、地應(yīng)力、人工模擬裂縫以及已鉆井的空間分布，如圖3所示。利用該功能，技術(shù)人員可對地質(zhì)屬性、人工裂縫分布、地應(yīng)力大小和方向進(jìn)行直觀的綜合分析，判斷人工裂縫的位置、方向及其分布的合理性，以便于對裂縫進(jìn)行調(diào)整，使得壓裂影響范圍最大，并且避免壓竄現(xiàn)象。

3） 非規(guī)則井網(wǎng)布井：可在指定層位的地質(zhì)模型上自動生成規(guī)則井網(wǎng)（五點(diǎn)法、七點(diǎn)法、九點(diǎn)法、反九點(diǎn)法、排井法等），參考該地層應(yīng)力的分布情況、砂置、人工模擬裂縫的走向、已鉆井的軌跡和測井曲線等多種因素，對井位置的合理性做出判斷，之后應(yīng)用井網(wǎng)編輯功能，對油、水井位置及對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，最終形成非規(guī)則井網(wǎng)，如圖4所示；應(yīng)用該方法可最大限度地控制低滲透油藏中零散分布的砂體，達(dá)到高效開發(fā)的目的。

3 結(jié)束語

本平臺針對目前低滲透油藏開發(fā)中所應(yīng)用的多種專業(yè)軟件處理成果不能融合使用的現(xiàn)狀，為不同格式的處理結(jié)果建立了統(tǒng)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了自動識別轉(zhuǎn)換；應(yīng)用三維可視化技術(shù)，使得以往獨(dú)立的分析結(jié)果，如砂體、人工裂縫、應(yīng)力、流場等，在一個三維平臺中進(jìn)行綜合疊加應(yīng)用，為低滲透油藏的“地質(zhì)工程一體化”開發(fā)方式提供一個有效的支持工具。

參考文獻(xiàn)：

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第3篇：三維工藝設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：畢業(yè)設(shè)計；設(shè)計院工作模式；三位一體

中圖分類號：S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

建筑學(xué)的畢業(yè)設(shè)計是建筑學(xué)專業(yè)教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)之一 ，是大學(xué)生從學(xué)生角色轉(zhuǎn)變到職業(yè)建筑師的關(guān)鍵一步。近年來，社會對畢業(yè)生人才的素質(zhì)要求有大幅度提高，如何擴(kuò)大畢業(yè)生的知識面、提高他們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識成為畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革的重點(diǎn)。

建筑學(xué)專業(yè)、城市規(guī)劃專業(yè)和風(fēng)景園林具有非常密切的關(guān)系，各專業(yè)在設(shè)計中存在很多方面相互交叉互補(bǔ)。因此，在畢業(yè)設(shè)計中進(jìn)行三個專業(yè)必要的交叉和聯(lián)合教學(xué)，對擴(kuò)大學(xué)生專業(yè)知識面，培養(yǎng)綜合性人才有著積極的意義。

基于設(shè)計院的工作模式下的畢業(yè)設(shè)計，是通過模擬設(shè)計院的工作環(huán)境，組織建立建筑+規(guī)劃+風(fēng)景園林三專業(yè)團(tuán)隊，并以設(shè)計院的工作模式和流程要求控制整個畢業(yè)設(shè)計過程。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生可以提前了解并熟悉未來的就業(yè)環(huán)境，提高多專業(yè)協(xié)作能力，從而順利完成角色過渡。

一、建筑學(xué)專業(yè)傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計教學(xué)模式的主要弊端

傳統(tǒng)的建筑學(xué)畢業(yè)設(shè)計模式通常選擇在學(xué)校內(nèi)由學(xué)生獨(dú)立完成，命題也是由校內(nèi)老師指定，導(dǎo)師采用唯一制。隨著時代的發(fā)展，建筑學(xué)科不斷拓展，傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計模式，逐漸暴露出了許多問題，例如選題不合理，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性差，教學(xué)指導(dǎo)信息量不足，設(shè)計進(jìn)度管理松散等。

1．設(shè)計選題

首先，傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計選題主要的不足表現(xiàn)在專業(yè)過于片面化，不能考察和發(fā)掘?qū)W生的綜合能力，不能滿足各專業(yè)知識和設(shè)計技能間協(xié)調(diào)配合的整體要求。其次過去的畢業(yè)設(shè)計選題常常是由單個老師確定設(shè)計題目，指導(dǎo)老師個人的自較大，缺乏科學(xué)論證，這就容易出現(xiàn)有的選題過大，超出了一個本科生的能力和所學(xué)專業(yè)的知識范圍，或者有的題目過窄，使學(xué)生難以發(fā)揮其能力的現(xiàn)象。

2．學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏設(shè)計氛圍，學(xué)習(xí)的主動性差

大多數(shù)高校中的建筑學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計都會面對一個很相似的問題。學(xué)生在完成畢業(yè)設(shè)計的過程中自覺性和主動性不高。大五的學(xué)生對未知充滿了渴望，對學(xué)校的課程已經(jīng)缺乏興趣，更加愿意去設(shè)計院和設(shè)計公司參與生產(chǎn)實(shí)踐。為了兼顧實(shí)習(xí)的工作，他們很難將主要精力投入到畢業(yè)設(shè)計上，有些學(xué)生總是比規(guī)定時間晚完成，或者集中在交圖的前幾周草草完成設(shè)計，反映在設(shè)計成果的質(zhì)量上也就不盡如人意。

3．畢業(yè)設(shè)計的教師指導(dǎo)方面，唯一的導(dǎo)師制容易造成知識架構(gòu)不全面。

唯一的導(dǎo)師制，也是傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計中的一大弊端。每個老師會有自己的專業(yè)評價體系，看待問題的習(xí)慣和評判方案的方式。在往年的畢業(yè)設(shè)計成果中發(fā)現(xiàn)，建筑學(xué)的學(xué)生會缺少景觀環(huán)境與城市意識，規(guī)劃學(xué)生往往建筑單體意識比較差，而景觀學(xué)的學(xué)生則表現(xiàn)為缺乏對建筑與環(huán)境關(guān)系上的關(guān)注。學(xué)生方案體現(xiàn)出知識架構(gòu)的不全面。由一個老師指導(dǎo)完成的畢業(yè)設(shè)計，學(xué)生的作業(yè)常常出現(xiàn)相似方案。學(xué)生在完成畢業(yè)設(shè)計的過程得到的信息量不足，設(shè)計缺少新思路。除此之外畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師僅由校內(nèi)老師擔(dān)任，也造成學(xué)生的方案更偏重理論，設(shè)計仍以方案能力做為訓(xùn)練的重點(diǎn)，工程實(shí)踐經(jīng)驗和能力得不到提升。

4．畢業(yè)設(shè)計的進(jìn)度管理松散

教學(xué)中常常強(qiáng)調(diào)設(shè)計的過程比設(shè)計的結(jié)果更重要，但傳統(tǒng)模式下的畢業(yè)設(shè)計學(xué)生沒有固定的設(shè)計場所，也沒有固定的討論和指導(dǎo)時間，指導(dǎo)老師對于學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計的進(jìn)度把控較難，設(shè)計深度就很難得到保證。

二、基于設(shè)計院工作模式下“三位一體”畢業(yè)設(shè)計教學(xué)模式的探索

針對傳統(tǒng)建筑學(xué)畢業(yè)設(shè)計模式中出現(xiàn)的問題，安徽建筑大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院根據(jù)自身優(yōu)勢，在畢業(yè)設(shè)計教學(xué)中試行基于設(shè)計院工作模式下的“三位一體”教學(xué)形式。學(xué)院希望能通過此模式改變舊模式中存在的問題，提高畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量。

基于設(shè)計院工作模式下的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)是以三位一體的畢業(yè)設(shè)計選題為依托，以建筑、規(guī)劃、園林三專業(yè)的學(xué)生為成員，以三專業(yè)教師聯(lián)合指導(dǎo)而完成的聯(lián)合教學(xué)模式。教學(xué)的兩大目標(biāo)：一是要模擬設(shè)計院的工作環(huán)境，建立設(shè)計工作室，組建學(xué)生設(shè)計團(tuán)隊和教師指導(dǎo)團(tuán)隊，為學(xué)生提供一個濃郁的學(xué)習(xí)氛圍；二是強(qiáng)調(diào)三個專業(yè)之間的相互交融互補(bǔ)和學(xué)術(shù)的滲透，共同構(gòu)成三位一體相互促進(jìn)的教學(xué)模式。

1．“三位一體”的設(shè)計選題

首先，“三位一體”跨專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計選題要有綜合性，要能滿足各專業(yè)知識和設(shè)計技能間協(xié)調(diào)配合的整體要求。設(shè)計選題不僅要涵蓋建筑專業(yè)的知識領(lǐng)域，還要考慮到給規(guī)劃專業(yè)和景觀專業(yè)的同學(xué)留有足夠的設(shè)計發(fā)揮空間。其次針對以往出現(xiàn)的設(shè)計選題僅由單個指導(dǎo)老師決定，而造成設(shè)計題目過大或著過窄，缺少科學(xué)性和實(shí)踐性等問題?！叭灰惑w”的設(shè)計選題要求必須由參與團(tuán)隊畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)工作的所有教師集中商議確定，匯總之后再報送學(xué)院審查。學(xué)院組織專家對所選課題進(jìn)行論證，獲得通過后方可最終確定為跨專業(yè)畢業(yè)設(shè)計的課題。2011年學(xué)院三位一體畢業(yè)設(shè)計的選題最終確定為商業(yè)綜合體、校園規(guī)劃、居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計三大類型，與以往的以建筑單體項目為主的設(shè)計選題相比，學(xué)生的知識面和眼界都有大幅度的提升。

2．配備專業(yè)的設(shè)計教室

建立專門的畢業(yè)設(shè)計教室是模擬設(shè)計院工作環(huán)境的前提，一個好的學(xué)習(xí)氛圍首先得有好的學(xué)習(xí)場所。學(xué)院為三位一體畢業(yè)設(shè)計團(tuán)隊提供了一個專業(yè)教室，要求學(xué)生定期在指定的專業(yè)教室里完成集中授課、討論、評圖等畢業(yè)設(shè)計全過程。專配的教室為學(xué)生、師生提供了相互交流空間，也使得教師能夠更好的把握教學(xué)進(jìn)度，設(shè)計深度和設(shè)計質(zhì)量有了較大提高。

3.組建跨專業(yè)的學(xué)生團(tuán)隊

三位一體的畢業(yè)設(shè)計過程以小組為單位進(jìn)行，小組由學(xué)生自由搭配組合形成，每個小組由建筑、規(guī)劃、園林專業(yè)各一名學(xué)生組成。學(xué)生團(tuán)隊的建立有效的培養(yǎng)了學(xué)生們的團(tuán)隊精神，設(shè)計中由于每個學(xué)生的專業(yè)認(rèn)識不同，思維方式也有所差異，學(xué)生間的思想常常發(fā)生碰撞而產(chǎn)生新的火花，從而使教學(xué)變得生動有趣，也大大激發(fā)了學(xué)生們的創(chuàng)作熱情。

4．指導(dǎo)老師團(tuán)隊組織

三位一體的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師由校內(nèi)的跨專業(yè)指導(dǎo)老師組和校外指導(dǎo)老師共同組成。對于參與畢業(yè)設(shè)計的校內(nèi)指導(dǎo)老師要求不僅具有較豐富的教學(xué)經(jīng)驗，也要有豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗。校內(nèi)指導(dǎo)老師每組三名，由三個專業(yè)分別指派一名教師。除此之外學(xué)院還要聘請相當(dāng)一部分具有高級專業(yè)技術(shù)職稱的設(shè)計院人員擔(dān)任畢業(yè)設(shè)計的校外指導(dǎo)老師，與校內(nèi)教師共同完成畢業(yè)設(shè)計的立題、過程指導(dǎo)、論文評閱和答辯等工作。

5．三階段的教學(xué)控制

畢業(yè)設(shè)計分為三個階段。第一階段為設(shè)計前指導(dǎo)階段，會邀請校內(nèi)校外指導(dǎo)教師開展每周一次聯(lián)合授課，讓每位指導(dǎo)教師都發(fā)揮出自己的積極性。學(xué)生完成資料收集、案例分析、基地調(diào)研與總圖設(shè)計；第二階段為設(shè)計中指導(dǎo)階段，這一階段是方案成形階段，強(qiáng)調(diào)方案的合理性，和專業(yè)的銜接性，教學(xué)的安排是，教師團(tuán)隊每周有一兩次的設(shè)計輔導(dǎo)和討論。在這一節(jié)點(diǎn)結(jié)束時會由學(xué)校統(tǒng)一組織教師團(tuán)隊，聆聽學(xué)生組的方案匯報并提出方案優(yōu)化意見；第三階段為正圖完成和期末公開答辯、公開展覽階段。在三位一體畢業(yè)設(shè)計教學(xué)探索中發(fā)現(xiàn)，公開答辯和公開展覽會成為畢業(yè)生展示自我的舞臺，學(xué)生自己出海報，在老師和同學(xué)面前介紹和匯報自己的設(shè)計作品，能增加他們的設(shè)計動力和對畢業(yè)設(shè)計重視程度。低年級的學(xué)生也能從旁聽中獲得答辯的經(jīng)驗。

基于設(shè)計院工作模式的三位一體新的教學(xué)方法，大大調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生綜合分析問題的意識，提高了學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。學(xué)院在通過對新的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)模式的探索中，也積累了一定的教學(xué)經(jīng)驗，教學(xué)改革初見成效。

三、基于設(shè)計院工作模式下的“三位一體”畢業(yè)設(shè)計教學(xué)的未來建設(shè)方向

目前我院的基于設(shè)計院工作模式下的“三位一體”建筑學(xué)畢業(yè)設(shè)計教學(xué)方法的探索還處于剛剛起步的階段，還有很多地方需要改進(jìn)和學(xué)習(xí)。教學(xué)資金不足，教學(xué)資源的局限使得三位一體的教學(xué)形式還無法在全院全面實(shí)行。未來我們希望能夠突破學(xué)院內(nèi)的專業(yè)合作，利用學(xué)校建筑學(xué)科全的優(yōu)勢進(jìn)一步拓展畢業(yè)設(shè)計的專業(yè)涉及面，與學(xué)校的土木工程，環(huán)境與能源，電子與信息，管理等學(xué)院形成更完整的畢業(yè)設(shè)計團(tuán)隊，使學(xué)生在完成畢業(yè)設(shè)計的過程中獲得更加廣博的知識，廣闊的眼界，為培養(yǎng)職業(yè)建筑師打下良好的基礎(chǔ)。

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第4篇：三維工藝設(shè)計范文

MBD技術(shù)是一個用集成的三維實(shí)體模型來完整表達(dá)產(chǎn)品定義信息的方法體，通過一個完整的三維實(shí)體模型表達(dá)產(chǎn)品信息中的幾何形狀信息、尺寸、公差和工藝等信息。國內(nèi)航空企業(yè)逐步開展基于MBD技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計制造，將MBD模型作為制造的唯一依據(jù)并取得一定進(jìn)展，但仍然存在許多技術(shù)瓶頸。目前工藝部門仍以基于圖樣的二維工藝設(shè)計方法為主，以二維圖樣為主要的信息傳遞媒介，具體體現(xiàn)在基于二維視圖的工藝設(shè)計知識的表達(dá)、獲取、組織與管理比較困難，不能有效地總結(jié)設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)計方法；復(fù)雜產(chǎn)品以及零部件的關(guān)鍵特征屬性難以在二維視圖中表現(xiàn)，這使得工藝性評價以及審查流于形式；三維CAD/CAM系統(tǒng)往往建立在統(tǒng)一信息平臺上，而基于二維CAPP平臺的工藝設(shè)計無法共享統(tǒng)一的三維產(chǎn)品模型，無法在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺下進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。可以說，傳統(tǒng)的工藝設(shè)計逐漸與上游的全三維數(shù)字化設(shè)計和下游的先進(jìn)制造工藝及裝備不相適應(yīng)，存在著無法有效利用設(shè)計模型信息、數(shù)據(jù)共享困難、設(shè)計知識獲取和管理混亂等問題，成為數(shù)字化制造瓶頸問題。

實(shí)現(xiàn)工藝信息的表達(dá)及管理是三維工藝設(shè)計的關(guān)鍵目標(biāo)之一。目前國內(nèi)的研究主要集中在三維工序模型構(gòu)建、工藝信息表達(dá)方法和CAD/CAPP系統(tǒng)集成等方面，這些研究為三維工藝設(shè)計過程中工藝信息的表達(dá)和管理奠定了基礎(chǔ)。

一、機(jī)加工零件工藝模型邏輯結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的二維工藝設(shè)計過程中，三維模型僅表達(dá)零件的幾何形狀信息，而面向制造過程的尺寸、公差、幾何精度和表面粗糙度等非幾何信息則通過圖樣傳遞，不能與三維模型特征直接關(guān)聯(lián)，制造人員需要花費(fèi)大量時間去消化圖樣和工藝卡片。

MBD模式下，面向制造過程的零件工藝模型是生產(chǎn)制造的唯一依據(jù)，尺寸、公差、表面粗糙度以及工藝設(shè)計信息等與三維模型緊密關(guān)聯(lián)，制造人員可以直接在模型上獲得對應(yīng)特征的工藝信息用于加工制造，取代圖樣和工藝卡片，實(shí)現(xiàn)無紙化制造?；谀Ｐ偷墓に囆畔⒁?guī)范表達(dá)是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一，如圖1所示。

零件工藝模型作為工藝信息載體，是以零件工序模型為基礎(chǔ)，工藝規(guī)程為主線，附加零件的屬性信息而構(gòu)成。

一個工序模型由工序、標(biāo)注和模型三部分構(gòu)成。工序?qū)?yīng)著零件本道工序的編號、名稱、加工特征的名稱及編號、單/多工步、工裝及工時定額等信息（若工序僅包含一個工步，工序信息等同于工步信息）。工序節(jié)點(diǎn)下，工步包圖1 機(jī)加工零件工藝模型邏輯結(jié)構(gòu)含本道工步名稱、工裝、工藝符號及工時定額等工步信息；工藝符號表達(dá)了本道工步需要加工特征的數(shù)量及區(qū)域、采用的加工設(shè)備、加工方法類型、刀具類型、刀具幾何參數(shù)、加工參數(shù)、切削液以及工步序列號，并通過三維標(biāo)注實(shí)現(xiàn)工藝信息與特征、工步節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)；將工步名稱、工藝符號等工步信息與模型關(guān)聯(lián)特征封裝成工步模型，并在此基礎(chǔ)上聚合成工序節(jié)點(diǎn)。

工序模型的標(biāo)注信息包括設(shè)計信息和工藝信息兩大類。設(shè)計信息指本道工序的加工尺寸、公差、幾何精度和基準(zhǔn)等信息；工藝信息包括工藝符號和工序技術(shù)要求等信息，標(biāo)注信息與模型的特征緊密關(guān)聯(lián)。

在工序模型的基礎(chǔ)上，以工藝規(guī)程為主線串聯(lián)各個工序模型，同時附加零件的屬性信息形成工藝模型。工藝規(guī)程描述了零件加工過程中各道工序/工步之間的先后順序關(guān)系，根節(jié)點(diǎn)代表零件的工藝規(guī)程，一級子節(jié)點(diǎn)和二級子節(jié)點(diǎn)分別表示工藝規(guī)程中的工序和工步，層次結(jié)構(gòu)關(guān)系代表了工藝設(shè)計的具體過程。通過工藝規(guī)程可以很方便地查看工藝模型各節(jié)點(diǎn)信息，對相應(yīng)的信息進(jìn)行分析審核。

二、工藝信息集成管理

在傳統(tǒng)研發(fā)模式下，結(jié)構(gòu)設(shè)計師在三維CAD環(huán)境下開展結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計信息以三維CAD模型和圖樣形式表達(dá)，并檢入到PDM系統(tǒng)進(jìn)行管理；而工藝設(shè)計活動集中在二維環(huán)境，工藝信息的表達(dá)及管理均在二維CAPP系統(tǒng)中完成，以二維工藝卡片和工藝簡圖為主要介質(zhì)。常用的工藝知識如典型工藝、制造資源、標(biāo)準(zhǔn)件庫等也存儲于二維CAPP系統(tǒng)。由于采用不同的表達(dá)形式和介質(zhì)，導(dǎo)致設(shè)計數(shù)據(jù)與工藝數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性差、工藝更改難以快速響應(yīng)設(shè)計更改，同時數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的異構(gòu)性也給數(shù)據(jù)交流、數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理造成很大的困難。

在MBD環(huán)境下，工藝設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一在CAD平臺下進(jìn)行，工藝信息也應(yīng)集成在統(tǒng)一平臺下進(jìn)行管理。工藝設(shè)計以三維設(shè)計模型為輸入，主要完成工藝參考模型構(gòu)建、工藝規(guī)程規(guī)劃、工序模型構(gòu)建、工藝信息表達(dá)、工藝信息與特征關(guān)聯(lián)等工作。工藝參考模型指面向數(shù)控工藝設(shè)計，基于設(shè)計模型變型設(shè)計后得到的模型，其尺寸取設(shè)計模型中對應(yīng)尺寸公稱中值、最小值或最大值，是三維工藝設(shè)計的依據(jù)。

目前的主流CAD商業(yè)軟件中大多內(nèi)置了一些工藝信息數(shù)據(jù)庫，如加工數(shù)據(jù)庫或制造資源

庫等，同時也內(nèi)置了一些經(jīng)過二次開發(fā)的工藝信息庫。這些為在三維環(huán)境下開展工藝設(shè)計的應(yīng)用實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。工藝設(shè)計過程中，可以借用軟件中的工藝信息數(shù)據(jù)庫中已有的典型工藝、制造資源等，快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的工藝設(shè)計。

然而此種方式依然是保留有兩個數(shù)據(jù)庫，因此存在兩個系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步和一致性的問題。如圖

2所示。

工藝信息的傳遞和管理主要通過PDM系統(tǒng)和三維CAD軟件的集成接口進(jìn)行。

平臺層采用成熟CAD平臺作為三維工藝設(shè)計環(huán)境，通過二次開發(fā)提供三維工藝設(shè)計工具。

工具層基于CAD平臺開發(fā)工藝規(guī)程劃分、工序模型構(gòu)建、工藝符號構(gòu)建和三維工藝卡等工具，輔助工藝人員進(jìn)行工藝設(shè)計，建立結(jié)構(gòu)化的工藝信息和工藝模型。

數(shù)據(jù)層基于PDM系統(tǒng)建立工藝信息庫，工藝設(shè)計過程中涉及的信息全部通過CAD平臺從PDM系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)庫中讀取，并將工藝設(shè)計結(jié)果關(guān)聯(lián)存儲到PDM系統(tǒng)中進(jìn)行管理。

支撐層基于PDM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)管理功能，完成工藝數(shù)據(jù)管理、工藝流程審簽、流程觸發(fā)、權(quán)限管理和版本管理等基本工作。

在這種模式下，設(shè)計數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)統(tǒng)一在PDM系統(tǒng)中進(jìn)行管理，基于PDM系統(tǒng)進(jìn)行工藝數(shù)據(jù)檢入/檢出、工藝流程審簽、工裝申請、工藝任務(wù)的下發(fā)和接收，在CAD平臺進(jìn)行工藝規(guī)劃和編制，生成工藝模型和可視化模型，提交結(jié)構(gòu)化工藝數(shù)據(jù)審簽，并保存到PDM系統(tǒng)中，取消了二維CAPP系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，保證數(shù)據(jù)的唯一性，可有效解決采用兩個數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中人工干預(yù)多、自動更新困難等問題，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化的工藝設(shè)計和信息管理。

三、基于PDM的工藝模型管理

MBD模式下，設(shè)計信息和工藝信息統(tǒng)一采用三維工藝模型為載體進(jìn)行表達(dá)。工藝設(shè)計師在三維環(huán)境下完成工藝規(guī)劃和工藝模型構(gòu)建等設(shè)計活動，將工藝模型和設(shè)計模型關(guān)聯(lián)存儲，與PDM系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，同時借助PDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理功能完成工藝審簽等工作，如圖3所示。

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計師在三維CAD平臺構(gòu)建設(shè)計MBD模型，并檢入到PDM系統(tǒng)。

（2）工藝設(shè)計階段，工藝設(shè)計師登陸PDM系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計任務(wù)下載設(shè)計MBD模型到本地，進(jìn)入三維工藝設(shè)計環(huán)境，在CAD平臺下依據(jù)設(shè)計MBD模型開展工藝設(shè)計。從工藝信息庫中讀取工藝信息，通過工藝路線劃分、工序模型構(gòu)建、工藝符號構(gòu)建、工裝夾具設(shè)計和附加工藝定額等工藝設(shè)計環(huán)節(jié)創(chuàng)建生成工藝模型，并進(jìn)行可視化，生成*pvz可視化模型，通過檢入操作與設(shè)計模型檢入到PDM中的對應(yīng)位置，完成工藝設(shè)計。

（3）工藝審核階段，工藝審核員登陸PDM系統(tǒng)，在ProductView中查看工藝設(shè)計師提交的部件的可視化模型，審核工藝規(guī)程、工裝夾具和工時定額等信息是否合理，若合理則通過審簽，完成工藝模型設(shè)計歸檔；若工藝設(shè)計需更改，則觸發(fā)設(shè)計更改，錄入對工藝改進(jìn)的建議，并通過截圖更直觀地反映工藝更改信息。工藝更改信息歸入工藝規(guī)程修改節(jié)點(diǎn)。工藝設(shè)計師根據(jù)工藝更改信息，返回到三維工藝設(shè)計環(huán)境進(jìn)行設(shè)計更改，并將新的工藝模型和可石化模型檢入到PDM系統(tǒng)，提交工藝審核。

（4）生產(chǎn)制造階段，通過車間終端下載查看歸檔后的可視化模型，用于指導(dǎo)生產(chǎn)。

四、系統(tǒng)實(shí)例

38所以Pro/ENGINEER Wildfire5.0為平臺，ProductView為可視化工具開發(fā)了機(jī)加工三維工藝設(shè)計系統(tǒng)，提供了工序模型構(gòu)建、工藝符號構(gòu)建和工藝規(guī)程組織等工具，輔助工藝設(shè)計師在三維環(huán)境下開展工藝設(shè)計。

系統(tǒng)利用XML結(jié)構(gòu)化語言存儲工藝規(guī)程信息，并基于機(jī)加工零件工藝模型邏輯結(jié)構(gòu)在Windchill9.1系統(tǒng)中建立了工藝信息庫，同時將生成的工藝模型、可視化模型與設(shè)計模型關(guān)聯(lián)存儲到Windchill9.1系統(tǒng)中。

具體為：工藝設(shè)計師啟動Pro/ENGINEER，完成服務(wù)器注冊和系統(tǒng)設(shè)置，從Windchill中下載三維設(shè)計模型作為工藝設(shè)計輸入，在CAD平臺下選中三維工藝系統(tǒng)菜單，通過開發(fā)的工具進(jìn)行工藝規(guī)程編輯、工序模型構(gòu)建和特征關(guān)聯(lián)存儲等活動。工藝設(shè)計過程中，工藝信息的獲取和管理全部從Windchill中建立的工藝信息庫中讀取，如圖4所示。工藝設(shè)計完成后，將生成的工藝模型與設(shè)計模型關(guān)聯(lián)檢入到Winchill系統(tǒng)中對應(yīng)的CAPP文件夾下，實(shí)現(xiàn)工藝信息的結(jié)構(gòu)化存儲和管理，工藝審核員基于Windchill系統(tǒng)完成根據(jù)工藝規(guī)程相應(yīng)節(jié)點(diǎn)審核工藝設(shè)計，完成工藝審核工作。

第5篇：三維工藝設(shè)計范文

1MBD模型在企業(yè)中的應(yīng)用

1．1MBD技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用近年來，MBD技術(shù)在航空制造行業(yè)已經(jīng)得到了長足發(fā)展，特別是在設(shè)計部門，已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了全三維方式，并且設(shè)計數(shù)據(jù)的發(fā)放以三維模型作為唯一的數(shù)據(jù)源。MBD模型中包含了產(chǎn)品的幾何屬性(尺寸、公差等)、制造屬性(材料定額等)和管理屬性(產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、EBOM等)，只需要將MBD模型作為唯一數(shù)據(jù)源下發(fā)到工藝部門即可，工藝人員可以從MBD模型上獲取產(chǎn)品全部信息，進(jìn)而進(jìn)行三維工藝設(shè)計，保證了整個過程的單一數(shù)據(jù)源特性。為了能夠規(guī)范基于產(chǎn)品的模型定義方法，企業(yè)需要根據(jù)實(shí)際需求定義一系列標(biāo)準(zhǔn)來支撐，如:建模標(biāo)準(zhǔn)、尺寸和公差標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)、注釋標(biāo)準(zhǔn)等等?；贛BD的產(chǎn)品設(shè)計將產(chǎn)品的設(shè)計屬性、工藝屬性、制造屬性、檢測屬性等都高度集成在三維實(shí)體模型上，取代了傳統(tǒng)由三維實(shí)體模型描述幾何形狀信息，二維工程圖紙定義尺寸、公差和工藝信息的分步式描述方法。

1．2MBD模型在工藝設(shè)計中的應(yīng)用在MBD環(huán)境下，工藝設(shè)計統(tǒng)一在CAD平臺下進(jìn)行，工藝信息集成在PDM系統(tǒng)中進(jìn)行管理。工藝部門通過PDM系統(tǒng)接收到設(shè)計部門發(fā)放的三維MBD模型后，主要進(jìn)行以下幾個步驟的工作:(1)進(jìn)行工藝性審查，主要對設(shè)計模型的幾何特征、產(chǎn)品屬性、尺寸標(biāo)注、基準(zhǔn)、技術(shù)要求等進(jìn)行審查，發(fā)現(xiàn)問題及時提交設(shè)計部門，設(shè)計部門修改后重新下發(fā);(2)進(jìn)行EBOM到MBOM的轉(zhuǎn)換，所謂EBOM是指設(shè)計部門發(fā)放的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，而MBOM是制造部門從加工、裝配角度搭建的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，MBOM去除EBOM的虛擬件轉(zhuǎn)換成了實(shí)體件，并增加了工裝等工藝資源;(3)進(jìn)行工藝路線規(guī)劃即構(gòu)建基本的工藝路線卡，進(jìn)而對每道工序進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，即針對每一道工序完善加工方法(數(shù)控加工、表面處理、檢驗等)并關(guān)聯(lián)相應(yīng)的制造資源(刀具、夾具、設(shè)備等)，其中在數(shù)控編程階段，需要生成每道工序的加工模型，用于NC程序的編制和檢驗，并結(jié)合關(guān)聯(lián)的制造資源(機(jī)床、刀具、夾具等)進(jìn)行仿真驗證，最后將驗證結(jié)果(NC代碼、仿真動畫等數(shù)據(jù))保存回對應(yīng)的工序;(4)進(jìn)行可視化，生成三維可視化工藝文件進(jìn)行審核后提交PDM系統(tǒng)進(jìn)行管理，并通過MES下發(fā)車間生產(chǎn)。圖2所示為基于MBD模型的三維加工工藝設(shè)計流程。

1．3基于模型的制造資源庫管理企業(yè)需要構(gòu)建自己的三維制造資源庫，將企業(yè)所有的制造資源進(jìn)行統(tǒng)一管理。三維制造資源庫包含企業(yè)所有的機(jī)床設(shè)備、刀具、夾具、量具、各類工裝資源等，與企業(yè)的資源實(shí)物通過條碼或二維碼等進(jìn)行管理，并與資源庫中的三維輕量化模型一一對應(yīng)［3］。統(tǒng)一的資源庫管理使得企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)線規(guī)劃、生產(chǎn)力能力評估、三維工藝設(shè)計時，可以直接調(diào)用資源庫的三維模型進(jìn)行仿真驗證，提高了前期規(guī)劃效率和準(zhǔn)確度。例如在三維工藝設(shè)計階段，需要調(diào)用資源庫中的機(jī)床、刀具、工裝等資源進(jìn)行數(shù)控加工的驗證仿真，如果需要制造專用工裝，則發(fā)起專用工裝設(shè)計申請，由工裝設(shè)計部門進(jìn)行設(shè)計，最后將設(shè)計完成的三維工裝模型保存到工裝資源庫中。

1．4基于模型的現(xiàn)場執(zhí)行基于PDM系統(tǒng)將工藝數(shù)據(jù)(三維作業(yè)指導(dǎo)書、工時定額、材料定額等)通過MES系統(tǒng)傳遞到制造車間。車間生產(chǎn)計劃員根據(jù)接收到的相關(guān)工藝數(shù)據(jù)，結(jié)合車間資源、庫房資源等信息進(jìn)行計劃排產(chǎn)和生產(chǎn)調(diào)度。車間工人利用現(xiàn)場終端，訪問PDM系統(tǒng)中保存的工藝數(shù)據(jù)，可以對三維工藝模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放、測量尺寸、標(biāo)注等操作，以及查看三維作業(yè)指導(dǎo)書。在制造過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計或者工藝問題時可以直接在三維模型上進(jìn)行標(biāo)注，及時反饋給設(shè)計、工藝部門進(jìn)行修改，重新下達(dá)。

2結(jié)束語

第6篇：三維工藝設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：裝配 可視化 三維模型

中圖分類號：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0102-02

傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)裝配工藝設(shè)計可以分為發(fā)動機(jī)裝配工藝規(guī)劃、裝配工裝的設(shè)計和裝配工藝規(guī)程編制，主要依賴工藝人員的技術(shù)水平、經(jīng)驗以及對發(fā)動機(jī)二維圖紙等資料的理解來完成。二維工程圖紙的不直觀性，給復(fù)雜結(jié)構(gòu)的發(fā)動機(jī)裝配工藝設(shè)計帶來了很大難度。隨著三維設(shè)計軟件的引入，各型號發(fā)動機(jī)三維模型和型號裝配所需的工裝模型均已基本齊全，發(fā)展可視化裝配技術(shù)的時機(jī)已經(jīng)成熟，可以應(yīng)用可視化裝配技術(shù)解決傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)裝配工藝設(shè)計中存在的問題。

1 傳統(tǒng)裝配工藝設(shè)計中存在的問題

傳統(tǒng)裝配工藝設(shè)計是指在二維圖紙基礎(chǔ)上的發(fā)動機(jī)裝配工藝設(shè)計方式。其特點(diǎn)在于通過二維圖紙傳遞發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系信息；實(shí)物裝配檢驗作為唯一的裝配性檢驗手段；復(fù)雜裝配過程設(shè)計一次成功率不高?？偨Y(jié)傳統(tǒng)裝配工藝設(shè)計中存在的問題如下。

1.1 工藝規(guī)劃周期長，優(yōu)化程度低

傳統(tǒng)的工藝規(guī)劃為二維規(guī)劃，工藝人員需要查閱大量圖紙和文件，消化吸收，這需要一個長期過程，因此在工藝規(guī)化階段很難形成多套工藝方案加以比較尋優(yōu)。此外由于二維圖紙不夠直觀，工藝人員在規(guī)劃時很難統(tǒng)籌思考各方面、各層次的工藝問題，很難對最終規(guī)劃進(jìn)行全局優(yōu)化。

1.2 工裝設(shè)計一次性成功率低

二維設(shè)計環(huán)境不具備三維檢測能力，對工裝中一些干涉或不合理處缺少有效的檢測手段是導(dǎo)致工裝設(shè)計一次性成功率的根本原因。工裝是發(fā)動機(jī)裝配的重要保證，工裝設(shè)計一次性成功率低直接增加了裝配成本，影響了發(fā)動機(jī)裝配進(jìn)度。

1.3 裝配工藝規(guī)程可理解性差

傳統(tǒng)裝配工藝規(guī)程以二維圖紙和說明文件為主要內(nèi)容，這種方式需要經(jīng)過一定裝配技術(shù)培訓(xùn)的操作者才能順利理解。工藝規(guī)程可理解性差，主要原因有：（1）二維工程圖表達(dá)裝配信息，直觀性差，不得不借助大量文字表達(dá)裝配信息，導(dǎo)致了規(guī)程生澀難懂。（2）裝配操作者整體技能及專業(yè)知識儲備不足，難以直接從二維圖中獲取裝配所需信息。裝配工藝規(guī)程是指導(dǎo)發(fā)動機(jī)裝配的重要文件，其可理解性直接影響著發(fā)動機(jī)裝配質(zhì)量與效率。

1.4 缺乏有效的培訓(xùn)手段

目前的培訓(xùn)手段主要是工藝人員依據(jù)二維圖紙、裝配工藝規(guī)程反復(fù)講解。這種培訓(xùn)方式周期長，見效低。發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配操作者需要一定的經(jīng)驗和技能，熟練掌握經(jīng)驗和技能是個長期過程。缺少生動直觀動態(tài)示教手段縮短這個過程，直接導(dǎo)致了人工成本的上升。

2 基于可視化技術(shù)的裝配工藝設(shè)計

裝配工藝可視化設(shè)計是在產(chǎn)品三維實(shí)體模型的基礎(chǔ)上，利用計算機(jī)技術(shù)，信息技術(shù)和人工智能技術(shù)，來規(guī)劃裝配工藝與仿真實(shí)際裝配過程。其通過建立一個虛擬的裝配環(huán)境，可視化地分析各種可行裝配方案，最終得到一個合理、經(jīng)濟(jì)、符合人機(jī)工程的裝配方案，達(dá)到優(yōu)化工藝設(shè)計、避免或減少實(shí)物制造、縮短研制周期、降低成本、提高裝配操作人員培訓(xùn)速度、提高裝配質(zhì)量和效率的目的。它克服了傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)裝配工藝設(shè)計中主要依賴于人的裝配經(jīng)驗和知識以及設(shè)計難度大、效率低、優(yōu)化程度低等問題。

針對目前發(fā)動機(jī)裝配工藝中存在的問題可以利用三維規(guī)劃技術(shù)、干涉分析技術(shù)、三維圖解技術(shù)、仿真動畫技術(shù)等可視化裝配關(guān)鍵技術(shù)予以解決。

3 可視化裝配關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

3.1 三維規(guī)劃技術(shù)

三維規(guī)劃技術(shù)利用發(fā)動機(jī)三維數(shù)模與設(shè)計BOM在計算機(jī)中直接進(jìn)行發(fā)動機(jī)裝配工藝規(guī)劃，制定零部件模型裝配順序及裝配路徑，并通過仿真，驗證裝配序列及裝配路徑規(guī)劃的可行性與合理性。

目前主要采取“可拆即可裝”的裝配序列規(guī)劃方法，通過拆卸裝配體模型來確定產(chǎn)品的拆卸順序，以拆卸順序的逆序為產(chǎn)品的裝配順序。

中央傳動齒輪箱裝配序列規(guī)劃時，將中央傳動齒輪箱總成模型，依次拆分成圖1所示的八個零組件（2～9），其中組件6（主動齒輪組件）依次拆分為四個零件（10～13），組件8（從動齒輪組件）拆分為九個零組件（14～22），逆序后求得各零組件裝配序列。依照拆卸結(jié)果，將整個裝配劃分為從動齒輪組件裝配（裝配順序如藍(lán)色線路顯示）、主動齒輪組件裝配（裝配順序如綠色線路顯示）、中央傳動最終裝配（裝配順序如紅色線路顯示）三大工序，二十一個工步。（如圖1）

通過三維規(guī)劃技術(shù)，可大大提高裝配規(guī)劃的效率，并且能夠快速得出多種方案，逐一對比實(shí)現(xiàn)裝配規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)計。

3.2 干涉分析技術(shù)

干涉碰撞分析是判定工裝設(shè)計是否合理的重要手段?，F(xiàn)實(shí)表明裝配工裝設(shè)計失敗，大都因為存在干涉，干涉直接影響著工裝設(shè)計的合理性，工裝設(shè)計定型前必須消除。

干涉可分為靜態(tài)干涉和動態(tài)干涉兩類。靜態(tài)干涉主要由于設(shè)計失誤，零件幾何形狀及尺寸存在缺陷，導(dǎo)致裝配體內(nèi)部零件與零件之間存在干涉。動態(tài)干涉是指機(jī)件運(yùn)動過程與裝配體其余部件發(fā)生的碰撞。

干涉分析技術(shù)可直接用于判斷工裝設(shè)計是否合理。工裝模型與發(fā)動機(jī)模型組裝后，通過間隙檢查可以直觀檢測工裝與發(fā)動機(jī)模型間是否存在靜態(tài)干涉；通過工裝功能的動態(tài)仿真，利用交互式?jīng)_突碰撞檢查可以直觀檢測工裝使用過程中是否與發(fā)動機(jī)模型發(fā)生動態(tài)干涉。

圖2為高渦轉(zhuǎn)子葉片外撐工裝的間隙檢查結(jié)果，干涉處以帶顏色線條顯示。分析表明由于壓塊設(shè)計不合理，壓塊與轉(zhuǎn)子葉片存在相交干涉，需對壓塊進(jìn)行切角處理。（如圖2）

干涉碰撞分析可以幫助工藝人員在設(shè)計階段就能發(fā)現(xiàn)工裝設(shè)計中存在的缺陷或錯誤，這對于提高工裝設(shè)計一次性成功率有著極大的意義，節(jié)約了工裝設(shè)計成本的同時保證了型號裝配周期。

3.3 三維圖解技術(shù)

三維圖解是利用可視化裝配仿真軟件輸出的具有立體感的高清圖片。采用三維圖解技術(shù)，可以形象表達(dá)發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)信息及裝配工裝使用方法。

三維圖解中，軸向爆炸圖可以大致說明裝配體各大小零件先后裝配次序；三維立體剖切圖用于表達(dá)裝配體內(nèi)部結(jié)構(gòu)及大小零件相對位置關(guān)系，三維標(biāo)注可以精確表達(dá)各零件相互安裝位置及外形大??；局部放大可以表達(dá)裝配體細(xì)節(jié)特征，透視或透明化處理可以看清裝配體內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這些手段的綜合運(yùn)用可以直觀描述發(fā)動機(jī)裝配信息。

裝配工藝規(guī)程中采用三維圖解（如圖3所示），替換原來的二維圖解將大幅度提高工藝規(guī)程的可理解性，避免了因理解偏差導(dǎo)致錯裝、漏裝現(xiàn)象的發(fā)生。

3.4 仿真動畫技術(shù)

三維仿真動畫可以直觀演示發(fā)動機(jī)裝配真實(shí)過程。

發(fā)動機(jī)機(jī)件繁多，其裝配動作基本都是平動、旋轉(zhuǎn)、變形三種動作及其復(fù)合。時序上，裝配序列、裝配動作配合視角的調(diào)整（方便觀察）、必要的渲染及裝配要點(diǎn)提示，形成相應(yīng)的裝配動畫演示發(fā)動機(jī)機(jī)件裝配過程，指導(dǎo)現(xiàn)場裝配。

4 結(jié)論

綜上所述，可視化裝配四種關(guān)鍵技術(shù)可以解決目前發(fā)動機(jī)裝配工藝中存在的問題：（1）通過三維模型進(jìn)行裝配規(guī)劃，減少了大量圖紙查閱時間，規(guī)劃結(jié)果可以通過模型直觀驗證，大幅度地提高了裝配工藝設(shè)計效率與質(zhì)量。（2）二維設(shè)計環(huán)境中難以發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)干涉可以通過三維模型直觀顯示出來，提高了工裝設(shè)計的一次性成功率。（3）發(fā)動機(jī)復(fù)雜的裝配信息可以通過三維圖解直觀傳遞，大幅度提高了工藝規(guī)程的可理解性。（4）采用三維動畫對裝配操作者進(jìn)行培訓(xùn)，直觀、形象、高效，節(jié)約了大量培訓(xùn)成本。

參考文獻(xiàn)

第7篇：三維工藝設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：增材制造，三維打印

中圖分類號：N04 ；TP3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-8578（2013）04-0046-04

收稿日期：2013-07-15

作者簡介：余前帆（1969—），男，江西樟樹人，碩士，全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會副編審，主要研究方向為計算機(jī)科學(xué)技術(shù)等。通信方式：yuqf@cnctstgovcn。

近來，3D打印這一名詞頻頻出現(xiàn)在有關(guān)科技創(chuàng)新的新聞報道中，越來越多的讀者開始注意到3D打印技術(shù)和3D打印機(jī)。這種數(shù)字化信息技術(shù)與新材料的結(jié)合，被西方媒體譽(yù)為將帶來“第三次工業(yè)革命”的新技術(shù)，已經(jīng)開始撼動傳統(tǒng)的制造行業(yè)，必將催生以定制式數(shù)字制造為特征的新時代。為了使讀者對3D打印技術(shù)有所了解，我們在這里對3D打印技術(shù)及相關(guān)名詞和概念進(jìn)行簡要的介紹。

一三維打印概念的起源

從構(gòu)詞結(jié)構(gòu)上看，3D打印是包含英文字母的漢語字母詞，并不是一個規(guī)范的術(shù)語。它的英文全稱為three dimensional printing（簡稱為3D printing或3DP），中文名稱應(yīng)為三維打印，也有資料譯作三維印刷。三維打印技術(shù)誕生于20世紀(jì)80年代的美國，中國從1991年開始研究三維打印技術(shù)，當(dāng)時的名稱叫快速原型技術(shù)（rapid prototyping，RP），即開發(fā)樣品之前的實(shí)物模型。

三維打印作為科技名詞具有狹義和廣義兩種概念。狹義上的三維打印在業(yè)內(nèi)專指快速成型制造的一種工藝，它是于20世紀(jì)80年代由美國麻省理工學(xué)院教授伊曼紐爾·薩克斯（Emanuel M Sachs）和他的學(xué)生保羅·威廉姆斯（Paul Williams）發(fā)明的。這種工藝的流程是，先鋪好粉末，然后用噴墨打印機(jī)的方式噴出黏結(jié)劑，反復(fù)操作，最后打印出產(chǎn)品。

二廣義的規(guī)范名稱：增材制造

為便于快速原型制度技術(shù)的推廣和公眾的接受，業(yè)界把這一類基于離散——堆積原理，由零件三維數(shù)據(jù)驅(qū)動直接制造零件的科學(xué)技術(shù)體系，統(tǒng)稱為三維打印，也就是廣義上的三維打印，但是在國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和政府文件里則稱為增材制造（additive manufacturing， AM；英文也曾寫作material increase manufacturing，MIM）[1]。

通俗地講，增材制造是相對傳統(tǒng)制造業(yè)采用的減材制造而言的。減材制造就是通過模具、車銑等機(jī)械加工方式對原材料進(jìn)行定型、切削、去除，從而最終生產(chǎn)出成品。與減材制造方法正相反，增材制造是采用材料逐漸累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)，它將三維實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€二維平面，通過對材料處理并逐層疊加進(jìn)行生產(chǎn)，就好比用磚頭砌墻，逐層增加材料，最終形成物件。它是一種“自下而上”的制造方法，大大降低了制造的復(fù)雜度。這種數(shù)字化制造模式不需要復(fù)雜的工藝、龐大的機(jī)床、眾多的人力，直接從計算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中便可生成任何形狀的零件，使生產(chǎn)制造得以向更廣的生產(chǎn)人群范圍延伸。從技術(shù)上說，增材制造技術(shù)具有數(shù)字制造、降維制造、堆積制造、直接制造、快速制造等五大技術(shù)特征①。增材制造技術(shù)的核心是數(shù)字化、智能化制造與材料科學(xué)的結(jié)合，它是以計算機(jī)三維設(shè)計模型為藍(lán)本，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細(xì)胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型，制造出實(shí)體產(chǎn)品。

近二十年來，增材制造技術(shù)取得了快速的發(fā)展，早期出現(xiàn)過快速制造（rapid manufacturing， RM）、快速原型（rapid prototyping，RP）、快速原型制造（rapid prototype manufacturing， RPM）、分層制造技術(shù)（layered manufacturing technology，LMT）、實(shí)體自由制造（solid freeform fabrication， SFF）等不同的名稱，從不同側(cè)面表達(dá)了這一技術(shù)的特點(diǎn)。增材制造技術(shù)將會廣泛應(yīng)用在科學(xué)研究、航空航天、國防、醫(yī)療、建筑設(shè)計、產(chǎn)品原型、文物保護(hù)、制造業(yè)、食品、汽車制造、配件、飾品等領(lǐng)域。

三增材制造技術(shù)的工藝類型

增材制造技術(shù)結(jié)合了眾多當(dāng)代高新技術(shù)，包括計算機(jī)輔助設(shè)計、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)、材料技術(shù)等，并將隨著技術(shù)的更新而不斷發(fā)展。自1986年出現(xiàn)至今，短短二十幾年，世界上已有大約二十多種不同的成型方法和工藝，而且新方法和工藝不斷地出現(xiàn)。三維打印機(jī)采用的增材制造技術(shù)的主要工藝有：立體光刻、分層實(shí)體制造、選擇性激光燒結(jié)、熔融沉積成型、激光工程化凈成型、無模鑄型制造和三維打印等。

立體光刻（stereo lithography， SLA），也有資料譯成光固化、光造型。這種工藝是由美國的查爾斯·赫爾（Charles Hull）于20世紀(jì)80年明，1986年美國3D Systems公司推出商品化樣機(jī)SLA1，這是世界上第一臺快速原形系統(tǒng)。其工藝過程是以液態(tài)光敏樹脂為材料充滿液槽，由計算機(jī)控制激光束跟蹤層狀截面軌跡，并照射到液槽中的液體樹脂，而使這一層樹脂固化，之后升降臺下降一層高度，已成型的層面上又布滿一層樹脂，然后再進(jìn)行新一層的掃描，新固化的一層牢固地黏在前一層上，如此重復(fù)直到整個零件制造完畢，得到一個三維實(shí)體模型。該工藝的特點(diǎn)是原型件精度高，零件強(qiáng)度和硬度好，可制出形狀復(fù)雜的空心零件，生產(chǎn)的模型柔性化好，可隨意拆裝，是間接制模的理想方法。缺點(diǎn)是需要支撐，樹脂收縮會導(dǎo)致精度下降，另外樹脂有一定的毒性而不符合綠色制造發(fā)展趨勢等[2]。

分層實(shí)體制造（laminated object manufacturing， LOM），也有資料譯成疊層實(shí)體制造。這種工藝由美國Helisys公司的邁克爾·費(fèi)金（Michael Feygin）于1986年研制成功。其工藝原理是根據(jù)零件分層幾何信息切割箔材和紙等，將所獲得的層片黏結(jié)成三維實(shí)體。其工藝過程是首先鋪上一層箔材，如紙、塑料薄膜等，然后用激光在計算機(jī)控制下切出本層輪廓，非零件部分全部切碎以便于去除。當(dāng)本層完成后，再鋪上一層箔材，用滾子碾壓并加熱，以固化黏結(jié)劑，使新鋪上的一層牢固地黏結(jié)在已成型體上，再切割該層的輪廓，如此反復(fù)直到加工完畢，最后去除切碎部分以得到完整的零件。該工藝的特點(diǎn)是工作可靠，模型支撐性好，成本低，效率高。缺點(diǎn)是前、后處理費(fèi)時費(fèi)力，且不能制造中空結(jié)構(gòu)件。由于該工藝材料僅限于紙或塑料薄膜，性能一直沒有提高，因而逐漸走入沒落，大部分機(jī)構(gòu)已經(jīng)或準(zhǔn)備放棄該工藝。

選擇性激光燒結(jié)（selective laser sintering，SLS），也有資料譯成激光選區(qū)燒結(jié)。這種工藝最早由美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究員德卡德（CR Dechard）于1989年研制成功。該工藝常采用的材料有金屬、陶瓷、ABS塑料等材料的粉末作為成型材料。其工藝過程是先在工作臺上鋪上一層粉末，在計算機(jī)控制下用激光束有選擇地進(jìn)行燒結(jié)，被燒結(jié)部分便固化在一起構(gòu)成零件的實(shí)心部分。一層完成后再進(jìn)行下一層，新一層與其上一層被牢牢地?zé)Y(jié)在一起。全部燒結(jié)完成后，去除多余的粉末，便得到燒結(jié)成的零件。該工藝的特點(diǎn)是材料適應(yīng)面廣，不僅能制造塑料零件，還能制造陶瓷、金屬、蠟等材料的零件。

熔融沉積成型（fused deposition modeling，F(xiàn)DM），也有資料譯成混合沉積建模、熔融擠出成型。這種工藝由美國學(xué)者在1988年首次提出，美國Stratasys公司在1992年開發(fā)推出第一臺商業(yè)機(jī)型。其工藝過程是以熱塑性成型材料絲為材料，材料絲通過加熱器的擠壓頭熔化成液體，由計算機(jī)控制擠壓頭沿零件的每一截面的輪廓準(zhǔn)確運(yùn)動，使熔化的熱塑材料絲通過噴嘴擠出，覆蓋于已建造的零件之上，并在極短的時間內(nèi)迅速凝固，形成一層材料。之后，擠壓頭沿軸向向上運(yùn)動一微小距離進(jìn)行下一層材料的建造。這樣逐層由底到頂?shù)囟逊e成一個實(shí)體模型或零件。該工藝的特點(diǎn)是使用、維護(hù)簡單，制造成本低，速度快，一般復(fù)雜程度原型僅需要幾個小時即可成型，且無污染[3]。

激光工程化凈成型（laser engineered net shaping，LENS），也有資料譯成激光近形制造技術(shù)或者激光近凈成型技術(shù)。這種工藝是由美國Sandia國立實(shí)驗室首先提出的。它將選擇性激光燒結(jié)工藝和激光熔覆工藝（laser cladding）相結(jié)合，快速獲得致密度和強(qiáng)度均較高的金屬零件。選擇性激光燒結(jié)工藝如前所述。激光熔覆工藝是利用高能密度激光束將具有不同成分、性能的合金與基材表面快速熔化，在基材表面形成與基材具有完全不同成分和性能的合金層的快速凝固過程。激光工程化凈成型工藝既保持了選擇性激光燒結(jié)技術(shù)成型零件的優(yōu)點(diǎn)，又克服了其成型零件密度低、性能差的缺點(diǎn)[4]。

無模鑄型制造（patternless casting manufacturing，PCM）是由清華大學(xué)激光快速成型中心于1997年開發(fā)研制。其工藝過程是首先從零件計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）模型得到鑄型CAD模型。通過計算機(jī)分層得到截面輪廓信息，再以層面信息產(chǎn)生控制信息。造型時，第一個噴頭在每層鋪好的型砂上噴射黏結(jié)劑，第二個噴頭再沿同樣的路徑噴射催化劑，兩者發(fā)生膠聯(lián)反應(yīng)，一層層固化型砂而堆積成型。在得到的砂型的內(nèi)表面涂敷或浸漬涂料之后就可用于澆注金屬。該工藝的特點(diǎn)是制造時間短，無需木模，一體化造型，型和芯同時成型，可制造含自由曲面、曲線的鑄型[5]。

三維打印工藝，即上文所說的由伊曼紐爾·薩克斯教授等人發(fā)明的一種快速原型制造工藝。三維打印工藝與選擇性激光燒結(jié)工藝類似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末、金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過燒結(jié)連接起來的，而是通過噴頭用黏結(jié)劑（如硅膠）將零件的截面“印刷”在材料粉末上面。具體工藝過程如下：上一層黏結(jié)完畢后，成型缸下降一個距離，供粉缸上升一高度，推出若干粉末，并被鋪粉輥推到成型缸，鋪平并被壓實(shí)。噴頭在計算機(jī)控制下，按照下一個建造截面的成型數(shù)據(jù)有選擇地噴射黏結(jié)劑建造層面。如此周而復(fù)始地送粉、鋪粉和噴射黏結(jié)劑，最終完成一個三維粉體的黏結(jié)。未被噴射黏結(jié)劑的地方為干粉，在成形過程中起支撐作用，成形結(jié)束后易于去除[6]。

四三維打印技術(shù)的延伸：四維打印

當(dāng)人們正在為三維打印技術(shù)感到驚嘆的時候，科研人員緊接著又推出了四維打印技術(shù)。2013年2月在美國洛杉磯舉辦的“2013科技、娛樂、設(shè)計大會”上，來自美國麻省理工學(xué)院自我組裝實(shí)驗室的斯凱勒·蒂比茨（Skylar Tibbits）向人們展示了四維打印技術(shù)。

四維打?。╢our dimensional printing，4DP），俗稱4D打印。四維打印是由麻省理工學(xué)院與三維打印技術(shù)的領(lǐng)先企業(yè)Stratasys公司的教育研發(fā)部門合作研發(fā)的，是一種無需打印機(jī)器就能讓材料快速成型的革命性新技術(shù)。所謂第四維度指的是時間，就是在三維打印的基礎(chǔ)上增加時間元素。人們可以通過計算機(jī)軟件設(shè)定模型和時間，讓物體隨著時間的推移自我進(jìn)行變化，按照產(chǎn)品的設(shè)計自動變形成相應(yīng)的形狀。四維打印的關(guān)鍵材料是記憶合金，準(zhǔn)確地說，四維打印是一種能夠自動變形的材料，直接將設(shè)計內(nèi)置到物料當(dāng)中，不需要連接任何復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備，就能按照產(chǎn)品設(shè)計自動折疊成相應(yīng)的形狀。與之前三維打印概念相比，四維打印具備更大的發(fā)展前景。

注 釋：

① 參見張人佶2013在山西新產(chǎn)業(yè)革命國際論壇——數(shù)字制造、能源互聯(lián)網(wǎng)和高性能計算的發(fā)言《增材制造的技術(shù)特征及發(fā)展?jié)摿Α贰?/p>

參 考 文 獻(xiàn)

[1]林峰，牛祿青3D打印“真面目”[J]新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2013（4）：38-42

[2]洪嘯吟，孟懷東，陰金香立體光刻技術(shù)[J]感光科學(xué)與光化學(xué)，1997，15（3）：276-286

[3]張慧杰，胡國清，劉文艷，等快速原型技術(shù)研究綜述[J]機(jī)械，2004，31（6）：1-7

[4]尚曉峰，劉偉軍，王天然，等激光工程化凈成形技術(shù)的研究[J]工具技術(shù)，2004，38（1）：22-25

第8篇：三維工藝設(shè)計范文

從傳統(tǒng)手工扎染和工業(yè)染整工藝中提出的新概念就是藝術(shù)染整，在制作服裝的面料和產(chǎn)品上，都將現(xiàn)代印染的科學(xué)技術(shù)和特色的工藝手法完美地結(jié)合，具有不同于工業(yè)印染的審美特征，在其平面和立體上會有更多的新圖形藝術(shù)。藝術(shù)染整中具有很多的特色工藝，不同的造型特色需要利用不同的工藝來產(chǎn)生，其工藝可以將服裝面料的外觀產(chǎn)生不同的造型，具有各自的特色。在創(chuàng)意服裝的設(shè)計中，運(yùn)用比較多的就是藝術(shù)染整中的吊染平面圖形一體化和三維記憶程序立體化造成特色。其一，利用藝術(shù)染整中吊染工藝，讓服裝上產(chǎn)生中國特色的水墨暈化效果，這就是藝術(shù)染整造型中的吊染平面圖形一體化特色。吊染工藝是藝術(shù)染整造型中的特殊技法，具有鮮明的特色。能夠在服裝的面料和產(chǎn)品上做出深淺漸變的效果。服裝的面料或產(chǎn)品在利用吊染工藝制作之后，其視覺上就會顯現(xiàn)出簡潔、優(yōu)雅的韻味。最近幾年中，很多著名服裝設(shè)計大師在創(chuàng)意服飾設(shè)計中都應(yīng)用了藝術(shù)染整造型中的吊染工藝。其二，利用藝術(shù)染整中的三維記憶成型工藝，能夠使服裝的面料上產(chǎn)生多樣的圖案和色彩，能夠?qū)⒘Ⅲw的皺褶效果體現(xiàn)出來。三維記憶成型工藝是藝術(shù)染整造型中的皺褶工藝。一般情況下，是指用繩對服裝面料進(jìn)行絞之后，面料上出現(xiàn)的皺褶效果，再利用轉(zhuǎn)印著色和高溫，可以在服裝面料上產(chǎn)生出三維立體肌理的視覺效果。轉(zhuǎn)印著色的過程中，皺褶會引起染料出現(xiàn)局部防染的作用，出現(xiàn)多樣的圖案和色彩的變化。高溫作用的過程中，會將平整的服裝面料上產(chǎn)生凹凸的褶皺，面料再經(jīng)過扎染后會縮小很多，如果不對其進(jìn)行熨燙，其成品就具有其他印染中沒有的特殊彈性。

2創(chuàng)意服裝的設(shè)計

在服裝設(shè)計中加上具有創(chuàng)造性的想法，以創(chuàng)新為主，利用藝術(shù)設(shè)計創(chuàng)造出有意味的服飾，并且具有獨(dú)特的意境，這就是創(chuàng)意服裝。設(shè)計師在對創(chuàng)意服裝進(jìn)行設(shè)計的時候，要借助服裝的色彩和夸張的造型線，還要對服裝面料上的肌理變化更加地關(guān)注。因此優(yōu)秀的創(chuàng)意服裝設(shè)計中形成的重要因素就是，具有特殊肌理創(chuàng)造和創(chuàng)新設(shè)計的服裝面料。服裝面料和產(chǎn)品在經(jīng)過藝術(shù)染整加工之后，會突顯出鮮明的藝術(shù)特色，具有很強(qiáng)的視覺沖擊，藝術(shù)染整加工后服裝的審美特征和穿衣服裝的要求不謀而合。因此藝術(shù)染整造型特色在創(chuàng)意服裝設(shè)計中應(yīng)用，可以將中國傳統(tǒng)文化特色進(jìn)行發(fā)揚(yáng)，也可以形成設(shè)計師自己的設(shè)計風(fēng)格，推進(jìn)國內(nèi)創(chuàng)意服裝的發(fā)展，開創(chuàng)創(chuàng)意服飾設(shè)計的新空間。

3創(chuàng)意服裝設(shè)計中應(yīng)用

吊染平面圖形一體化造型特色藝術(shù)染整中的吊染工藝，可以在創(chuàng)意服裝中產(chǎn)生出自然滲化的視覺效果，能夠讓國內(nèi)創(chuàng)意服裝設(shè)計師對中國傳統(tǒng)文化特色深入地了解，設(shè)計出將傳統(tǒng)與現(xiàn)代完美結(jié)合的創(chuàng)意服飾。服裝在實(shí)施吊染工藝出來中，其邊緣部位，會有染料滲透，最終這被認(rèn)為是輪廓線上的滲化機(jī)理，其服裝上的滲化效果，色暈漸變、質(zhì)感飄逸，能夠在創(chuàng)意服裝設(shè)計呈現(xiàn)出山水般的靈氣。藝術(shù)染整中的吊染工藝，可以巧妙地將自然滲化的效果加入到創(chuàng)意服裝設(shè)計中，讓中國傳統(tǒng)文化特色加上吊染工藝中產(chǎn)生的顏色漸變和色暈，在服裝中將中國傳統(tǒng)的審美意蘊(yùn)完全地顯示出現(xiàn)。創(chuàng)意服裝實(shí)際設(shè)計和制作中，使用吊染工藝會兩個特點(diǎn)。

3．1漸變效果根據(jù)服裝的設(shè)計要求，吊染工藝可以呈現(xiàn)出單色或者多色深淺層次漸變。漸變的色彩不同，會將面料獨(dú)特的手工味傳達(dá)出來，呈現(xiàn)出創(chuàng)意服裝設(shè)計中不同的審美風(fēng)格和距離。創(chuàng)意服裝設(shè)計師就可以利用吊染工藝中的自然滲化效果，將中國傳統(tǒng)的韻味加深，利用不同的傳統(tǒng)圖案，結(jié)合傳統(tǒng)的問題，讓創(chuàng)意服裝在視覺效果上呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的節(jié)奏變化。

3．2中國傳統(tǒng)特色創(chuàng)意服裝設(shè)計中利用藝術(shù)染整中的吊染工藝，可以滿足設(shè)計師的獨(dú)特構(gòu)思，也方便設(shè)計師對中國文化元素的認(rèn)識和創(chuàng)新。吊染工藝中本身就具有中國傳統(tǒng)視覺特色，設(shè)計師在進(jìn)行設(shè)計的時候，可以將設(shè)計手法和吊染服裝面料顏色的漸變韻律很好地結(jié)合，將色差的沖撞和變化在服裝上完美地呈現(xiàn)出來。與此同時，可以利用面料的褶皺呈現(xiàn)出層次感，將服裝節(jié)奏感和變化性的視覺效果自然的呈現(xiàn)出來。藝術(shù)染整造成特色中的吊染工藝，可以將創(chuàng)意服裝的整體風(fēng)格萬千地展現(xiàn)出現(xiàn)，可以推進(jìn)國內(nèi)傳統(tǒng)設(shè)計元素的應(yīng)用和發(fā)展。這有利于國內(nèi)的創(chuàng)意服裝品牌更好地競爭于國際化的品牌。

4創(chuàng)意服裝設(shè)計中應(yīng)用

三維立體化造型特色藝術(shù)染整中的三維立體化造型特色，可以在面料上再產(chǎn)生出藝術(shù)效果。三維立體化造型特色所具有的主要特征是，皺褶效果的差異化創(chuàng)造。利用三維立體化造型特色設(shè)計出的創(chuàng)意服飾，會具有浮雕視覺美感和高彈性的產(chǎn)品。設(shè)計師利用三維立體化造成特色對創(chuàng)意服裝進(jìn)行設(shè)計的時候，會主要利用三維機(jī)理作為設(shè)計語言，設(shè)計出各具風(fēng)格的藝術(shù)時裝。

4．1褶皺創(chuàng)意服裝設(shè)計中利用三維立體化造型中的褶皺工藝，可以將其服裝設(shè)計中的節(jié)奏跳躍，豐富視覺外觀的變化。服裝面料上自然產(chǎn)生的褶皺和圖案相結(jié)合，會產(chǎn)生一種全新的三維視覺風(fēng)格。通常情況下，設(shè)計師在對創(chuàng)意服裝上的皺褶效果進(jìn)行設(shè)計的時候，選用的款式一般都是比較簡化的，主要把設(shè)計的重點(diǎn)表現(xiàn)先在面料再造的全新視覺體驗上。

4．2浮雕創(chuàng)意服裝設(shè)計中利用的浮雕美感，可以增強(qiáng)服裝視覺上的立體感。具有浮雕美感的服裝面料，在制作創(chuàng)意服飾中，能夠豐富面料肌理的層次感，褶皺的變化和線條具有更強(qiáng)的韻律感。與此同時，面料再造可以產(chǎn)生立體圖案，加強(qiáng)了服裝視覺上的節(jié)奏，視覺效果更為鮮明。因此在對創(chuàng)意服裝設(shè)計的時候，不要將太多的層次進(jìn)行堆積，可以適當(dāng)?shù)乩昧Ⅲw浮雕將創(chuàng)意服飾中的主要風(fēng)格完美地展現(xiàn)出來。

4．3彈性普通的服裝面料，可以利用三維立體化造型中的褶皺工藝擁有特殊的彈性，創(chuàng)意服裝的合體度可以利用藝術(shù)染整造型特色來提高。創(chuàng)意服裝在實(shí)際的設(shè)計中是很復(fù)雜的，工藝效果很難在一些部位實(shí)現(xiàn)，面料的平面和立體裁剪都是不容易完成的，這時可以很好地利用褶皺工藝，對面料進(jìn)行處理，待面料具有一定的彈之后，工藝也就能夠方便地在設(shè)計中運(yùn)用。三維立體化造成特色中，具有三維肌理效果能夠?qū)⑺囆g(shù)因子植入到服裝平面中，在服裝面料中創(chuàng)造出浮雕美感的視覺效果，利用色彩斑斕的外觀效果將國內(nèi)傳統(tǒng)的面料外觀進(jìn)行改變。面料再造功能能夠?qū)鴥?nèi)的創(chuàng)意服裝設(shè)計空間擴(kuò)大。

5結(jié)語

第9篇：三維工藝設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：三維 模線樣板設(shè)計 新構(gòu)想

中圖分類號：V221.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）12-0142-02

近幾年，由于我國加大了對太空的探索與研究，因此火箭的需求量越來越大。但火箭是由上千個，甚至上萬個零件組成，并且每個零部件的精度要求比較高，這就導(dǎo)致一發(fā)火箭的生產(chǎn)周期會比較長。要是按照以前的傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的話，遠(yuǎn)遠(yuǎn)完不成生產(chǎn)任務(wù)，這就需要對于加工方式，工藝管理等各方面進(jìn)行改進(jìn)，因此針對新型號，從火箭的研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、組裝，開始運(yùn)用三維技術(shù)來貫穿始終。在火箭的生產(chǎn)與制造過程中，模線樣板是不可缺少的一種工具。它是火箭制造過程中保證各類零、組、部件尺寸協(xié)調(diào)的一種手段。目前模線樣板設(shè)計主要是由以前的依據(jù)產(chǎn)品藍(lán)圖設(shè)計改為依據(jù)三維產(chǎn)品圖設(shè)計，但沒從根本上提高模線樣板設(shè)計效率。因此，開展火箭數(shù)字化設(shè)計環(huán)境下的模線樣板進(jìn)一步設(shè)計具有重要意義。就需要對模線樣板設(shè)計的模式進(jìn)行改進(jìn)， 可改為直接在三維模型上進(jìn)一步加工并設(shè)計模線樣板，減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的誤差，提高模線樣板設(shè)計質(zhì)量和工作效率，以實(shí)現(xiàn)模線設(shè)計的三維化和產(chǎn)品設(shè)計更改后的模線自動更新。

1、模線樣板的類型與作用

模線是指按產(chǎn)品圖樣和工藝技術(shù)等文件，以1：1的比例，絕對的公差，劃在平板上或模胎上，能準(zhǔn)確地表達(dá)產(chǎn)品形狀的一種特殊圖樣。是圖紙尺寸的真實(shí)體現(xiàn)，是制造與檢驗?zāi)＞€樣板的原始依據(jù)。模線樣板，簡稱樣板，是指按模線、產(chǎn)品圖樣等技術(shù)文件設(shè)計和制造的，用于制造、檢驗產(chǎn)品或工藝裝備的依據(jù)，是一種特殊的工量具。樣板與產(chǎn)品圖樣同為制造與檢驗的依據(jù)。在火箭的生產(chǎn)階段，尤其是組裝各個零部件時，樣板相比其它工裝的優(yōu)勢更為明顯，它成本低，使用輕便，加工周期短，利于車間存放，滿足車間需求。目前，公司使用的樣板的種類主要有以下幾種：

（1）切面樣板。樣板的工作邊，表達(dá)該樣板所在位置上零件的切面形狀。具體又分為反切面內(nèi)、反切面外、切面內(nèi)、切面外四種，其中切面外、反切面內(nèi)是為了制造模具用，切面內(nèi)、反切面外是為了檢驗產(chǎn)品零件內(nèi)外表面用。

（2）切鉆樣板。一般用于切割零件邊緣和鉆零組件的導(dǎo)孔。對于立體零件或組合件可將平面樣板彎曲使用。有的零件可放大料厚套裝成工作樣板。

（3）化銑樣板。作用是確定防蝕層（保護(hù)膠）上需要刻化的圖形輪廓線，即是確定零件上被腐蝕液作用的部位。它是用于化學(xué)銑切刻形的工具，利用它劃出化學(xué)銑切區(qū)域。

（4）檢驗?zāi)?。按產(chǎn)品圖尺寸制造出零件彎邊形狀的檢驗塊，用外形樣板定位裝配而成的，用于檢驗零件。此樣板用在零件外形之間協(xié)調(diào)要求較高與氣動力外形有關(guān)的零件上。

（5）展開樣板。表達(dá)有彎邊的平面零件或單曲面零件展平后的準(zhǔn)確形狀。主要用于零件的下料。

（6）裝配樣板。主要用于兩個或者兩個以上零件在組裝時的相互定位，通過打裝配孔來實(shí)現(xiàn)定位。

2、模線樣板設(shè)計與制造的流程

目前，在火箭的生產(chǎn)階段，模線樣板的設(shè)計與制造流程如圖1，在此流程中，第三步，即設(shè)計數(shù)據(jù)庫里看三維產(chǎn)品圖，這也僅應(yīng)用于一新型號，屬于第一次嘗試這種新型模式，對于火箭生產(chǎn)來說，目前處于摸索，試運(yùn)行的階段。那么此模式在應(yīng)用的初期必然會有一些弊端，給模線樣板設(shè)計者帶來困擾，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

以往樣板設(shè)計依據(jù)的是產(chǎn)品藍(lán)圖，它的優(yōu)勢在于：圖紙尺寸一目了然，尺寸標(biāo)注的位置清晰可見，有問題的可以隨時在圖紙上做記號。它的劣勢在于：對于整體殼段裝配的總圖，需要分好多視圖以及好幾張圖來表達(dá)，整體性體現(xiàn)比較差，尤其對于對接處零件是否有干涉的，體現(xiàn)也不明顯。針對目前的三維圖，它的優(yōu)勢在于：對于整體殼段裝配的總圖，可以進(jìn)行360°隨意旋轉(zhuǎn)，各個方位都可以看到，無死角，特別利于發(fā)現(xiàn)蒙皮、框、長桁以及各個小支架總裝后，是否有相互干涉的部分。它的劣勢在于：各個視圖的尺寸不能同時體現(xiàn)，尺寸標(biāo)注的位置模棱兩可，對于有問題的無法在模型上進(jìn)行標(biāo)記。

（1）三維模型的標(biāo)注方式?jīng)]統(tǒng)一，每個人標(biāo)注方式都不同，這就導(dǎo)致樣板設(shè)計看圖時比較費(fèi)時，要時不時的給三維模型設(shè)計者溝通，而他們因為工作原因經(jīng)常出差或者開會，任務(wù)往往因此擱淺，工作效率低下。

（2）三維模型與所標(biāo)注的尺寸或者技術(shù)要求不吻合。三維模型必須和標(biāo)注的尺寸一致，所有的依據(jù)應(yīng)以三維模型為準(zhǔn)，因為這牽扯到總圖裝配的問題，要是單個零件模型都不準(zhǔn)確，怎能發(fā)現(xiàn)總裝時相互干涉等問題，這也就違背了運(yùn)用三維的初始意圖。

（3）三維模型對于同一類型零件建模的方式應(yīng)該保持一致。對于模線樣板設(shè)計者來說，在進(jìn)行展開樣板設(shè)計時就可以直接用PROE軟件中鈑金件展開工具進(jìn)行設(shè)計，提高了展開樣板設(shè)計的準(zhǔn)確性和高效性。

3、模線樣板設(shè)計新構(gòu)想

雖然我們改變了以往的看圖方式，改為看三維模型，但至少在目前來看，這對于模線樣板設(shè)計者來說，尤其針對工作效率這方面來講，不僅沒提高，反而降低了。因為很多時候需要邊看三維圖邊把數(shù)據(jù)記下來，再進(jìn)行樣板設(shè)計，三維圖的各個視圖尺寸無法同時顯示，而二維產(chǎn)品圖就可以邊看各個視圖尺寸邊進(jìn)行樣板設(shè)計。但這不是公司應(yīng)用三維模型的初衷，即提高產(chǎn)品制造的精確性，縮短制造周期，按時完成型號生產(chǎn)任務(wù)。因此，對于模線樣板設(shè)計在數(shù)字化環(huán)境下有一些新的構(gòu)想，如下幾點(diǎn)：

（1）在三維產(chǎn)品圖模型上進(jìn)行進(jìn)一步加工，做出樣板使用車間所提的工藝參數(shù)和技術(shù)要求等，例如展開樣板所需的工藝孔，切鉆樣板和化銑樣板所需的相互協(xié)調(diào)的定位孔，化銑樣板所需的定位耳片，切鉆樣板四周所需的余量，裝配樣板所需的裝配孔。在目前的業(yè)務(wù)平臺上增加此項內(nèi)容，在原有的產(chǎn)品圖號后面增加“工藝”兩字的拼音，因為PROE軟件中命名只默認(rèn)數(shù)字和字母。

（2）在樣板工藝模型基礎(chǔ)上設(shè)計模線樣板。比如展開樣板，因為展開樣板的作用是供車間下料用，為了保證展開數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，就必須按零件的中性層來進(jìn)行展開，而零件三維模型直接可借用的只是內(nèi)表面和外表面，無法滿足要求，這就需要對這個零件的工藝模型進(jìn)行進(jìn)一步加工，把料厚改為原來的一半，讓零件重新生成，這樣目前的外表面既是所需零件的中性層，接著就可以用PROE軟件鈑金件展開單元進(jìn)行展開。在樣板工藝模型上更改后的模型備份重新命名，把產(chǎn)品圖號后“工藝”兩字拼音換成“模線”的拼音。此模型也共享在樣板工藝模型之后，屬于父子關(guān)系。并且把這兩個與三維產(chǎn)品設(shè)計圖掛鉤，一旦三維產(chǎn)品設(shè)計圖發(fā)生更改，后兩者也會緊跟著更新，這就大大提高了模線樣板設(shè)計的工作效率。

（3）把三維模線樣板模型導(dǎo)出成二維模式，即存成CAD形式，再進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)節(jié)設(shè)計，如標(biāo)注尺寸、打標(biāo)記、技術(shù)要求等。三維模型在導(dǎo)出成CAD形式時需注意，所選的視圖為在三維視圖中所保存視圖，即為CAD主視圖，否則的話，所導(dǎo)出視圖為各個角度，無法再進(jìn)行二維平面設(shè)計。

4、結(jié)語

目前數(shù)字化環(huán)境下模線樣板設(shè)計的方式，沒有從根本上提高模線樣板設(shè)計的效率。要是改為直接在產(chǎn)品三維模型上進(jìn)一步加工，分別加工成樣板工藝模型和模線模型，并且設(shè)置成父子關(guān)系，再把兩者與產(chǎn)品模型掛鉤，以便其隨著產(chǎn)品三維模型的改動而自動更新，這樣大大縮短了模線樣板的設(shè)計周期，提高了設(shè)計的準(zhǔn)確性。雖然目前會碰到很多問題，但相信隨著產(chǎn)品三維模型管理和設(shè)計的不斷規(guī)范，再加上大家對它功能的不斷探索，這些新構(gòu)想會得以實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)