caxa实体设计-淮海工学院工程训练中心

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1、传统CAD在功能上主要着眼于产品详细设计阶段，只能把一个事先由设计者已经详细构想好并设计完成了的产品通过计算机三维造型或二维绘图重新实现。但事实上产品创新过程并不是这样的，设计者不可能预先凭空很详细地想好、想清楚要做的创新产品究竟是一个什么样的形状、结构等功能与属性；如果事先已经借助手描、草图、木模型或快速原型样机等把产品“设计”完成了，再使用“CAD”意义就不大了。 因此支持产品创新设计已成为现代CAD的使命。创新设计需要产品开发各个环节、各阶段进行协同，必然要求CAD不仅对高级设计人员，而且对一般设计人员，同样对客户、对供应商、对销售人员、对管理人员等都能够适用、都能够非常方便、容易地掌握

2、它、应用它；同时也必然要求CAD对不同的软件平台、不同的数据文件以及产品开发不同过程的数据进行交换、共享和集成。因此当今CAD软件技术与应用正在朝两个方向发展。一是向软件更宜人、操作更简便、系统更智能的方向发展；二是从绘图表达与造型表现等局部、单元应用，正在向支持产品创新设计、产品开发各阶段的网络协同和 CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM/PLM应用集成的方向发展。国内外主要CAD软件系统及其发展也反映了这一点。,三维实体设计的创新设计思想简介,产品创新设计是一个知识重用、由粗及精的过程。就一个产品的设计而言，80%的内容来自对已有设计方案的借用和重组，只有20%左右的工作属于改型与革新

3、，而重组与改型的过程就是创新。创新设计需要“发散式”思维，需要自由自在、无拘无束地驰骋在想象的空间，并根据灵感与经验，以最简易、最快捷的方式捕捉并迅速表达出来，并对设计的任意部分或过程进行不断地编辑、修改、细化、琢磨，自顶向下、自底向上、由外及里、由里及外、由粗及精、反复迭代、直至得到满意的设计结果，并实现后续的开发应用。,作为支持产品创新设计过程的新一代三维软件的典型代表，实体设计为产品创新设计提供了强大的三维环境与方法： 1）实体设计提供了丰富的三维基本体素、齿轮/轴承/紧固件等三维标准件库、三维典型设计库、开放的三维图库扩展功能、灵活的三维图库调用机制等。三维图库按目录对设计元素进行分类

4、，为设计借用、重用与积累，以及从三维开始的产品创新设计建立了基础。 2）实体设计提供了鼠标拖放式操作、智能驱动手柄、智能捕捉、三维球、属性表等强大、灵活的三维空间的操作工具，使设计构形如同“搭积木”、“捏橡皮泥”、“雕塑创作”一样直观、简单、易行，设计建模的效率比传统CAD基准面/绘制草图模式提高24倍。,创新设计的简单例子,3）实体设计提供了自由设计与精确设计两种创新设计方法。在产品概念与方案设计阶段，提供了极大的灵活性与自由性；在详细设计与工程设计阶段，则满足严格的几何约束与工程精度等。,4）实体设计提供了参数化和无约束两种编辑修改方法，对于自由设计与精确设计的任意部分或任意阶段都可进行超

5、越参数化和父子关系的灵活编辑与修改，同时可以保留参数化的约束关系,5）实体设计提供了基于三维图库及借用已有设计方案（三维产品/零件模型）与知识的产品创新设计思路（如图所示）： （1）是否有现成的三维图素或已有方案（三维产品/零件模型）可直接重用/借用； （2）是否可通过现成的三维图素或已有设计方案进行重新组合、编辑与修改得到 （3）是否可通过实体特征、曲线/曲面等基本造型及其编辑方法进行零件的创建？ （4）是否可通过选择自顶向下或自底向上的设计思路进行产品方案的构建与优化 （5）是否可通过数据及信息的共享实现设计过程与设计结果的评价、应用与及集成？,基于三维图库借用的创新设计思路,6）实体设计

6、提供了丰富的设计结果的表现手段，能够快捷、简便地实现专业级的三维渲染效果与动画仿真等虚拟现实的形象表达与应用。 7）实体设计提供了集产品概念设计、零件设计、钣金设计、装配设计、二维工程图生成、三维渲染设计、动画仿真设计以及设计协同与数据交换等于一体的完备三维创新设计环境，所有操作都在同一个设计环境下完成，实现了产品创新三维设计的完整应用流程：,（1）产品概念与方案设计； （2）零件造型与详细设计； （3）产品装配与优化； （4）生成二维工程图； （5）产品效果渲染； （6）动画仿真设计； （7）设计结果的共享与应用。,现代三维CAD创新设计的应用流程,CAXA实体设计是当前世界最领先技术的创新

7、三维CAD系统。它所代表的创新设计体系，是近20年来CAD技术发展的惟一突破。它全新地诠释了未来CAD技术的发展方向，使CAD真正成为普及化的智能工具，使用者再也不需要花费大量时间与精力去学习和适应软件，易用从而真正做到了设计和创新。 CAXA实体设计所提供的简单、易用、灵活、自由的智能化、宜人化的操作风格，以及丰富、强大的三维创新设计功能，决定了它在制造业及各类设计领域，包括产品与工程设计领域、工业设计领域以及外观与装饰设计等领域得到了越来越广泛的应用。充分体现了以人为本、计算机为辅的现代创新设计过程。,上海市中学生CAXA创新设计大赛部分获奖作品（2003）,主 要 内 容,第一讲 创新设

8、计基础,三维设计环境 设计元素 标准智能图素 包围盒与定位锚 三维球 基准面与坐标系 向导与视向 零件与装配设计,本章重点:,1、三维设计环境及其组成 2、标准智能图素及其属性 3、三维球及其各控制手柄的功能 4、设计树 5、基准面与坐标系 6、动画制作的概念,1、 三维设计环境的设定,1) 创建三维设计环境,一、三维设计环境,启动实体设计系统，选择“生成新的设计环境” ，确定环境类型(如白色.ics)，按 “确定”,白色设计环境,2) 打开已有设计环境,3) 设计环境设置(右键）,1) 设计工作区,2、 设计环境窗口,3) 设计环境工具条,标准工具条,视向工具条,2) 设计环境菜单,注意:

9、设计环境工具条可以通过设置使其显示或不显示在窗口中。除了系统缺省设置的工具条经常显示在设计窗口内以外,其他工具条只有在执行某项命令时才会显示在设计窗口内。,1、设计元素与设计元素库,1) 设计元素 图素 高级图素 工具图素 钣金图素 渲染 动画,2) 设计元素库 导航按钮 选项卡 滚动条 已打开的图素,3） 设计元素拖放式操作,二、设计元素,依次拖放3个设计元素,拖放一个齿轮，然后拖放金属纹理加到齿轮上,1) 标准设计元素 设计元素库中缺省的设计元素,2) 附加设计元素 从硬盘中调入的设计元素,如背景、石头、金属等。,3)附加设计元素的装入 在主菜单中选择“打开”，弹出打开对话框，然后在安装目

10、录下找到“CAXACAXASolidCatalogs”子目录，选择添加的元素名称，如木材，并单击“打开”。 所有的设计元素库文件都有一个相同的“.icc”扩展名。,2、 标准设计元素与附加设计元素,附加设计元素的打开对话框,附加设计元素木材,三、标准智能图素,1、 标准智能图素及其定位,标准智能图素 与形态造型有关的设计图素称为标准智能图素,简称标准图素或智能图素。其中，设计元素库中的图素、高级图素、工具（图素）和钣金（图素）都 属于标准智能图素。 标准智能图素有增料和减料两大类。 2）标准智能图素的定位-智能捕捉,中心对齐,面对齐,2、 智能图素属性,1) 智能图素属性表,在智能图素上单击右

11、键,弹出快捷菜单,在菜单中选择“智能图素”属性选项,则弹出“智能图素”属性表。 智能图素形成过程不同（指拉伸、旋转和扫描等），属性表的内容和形式有所区别。,鼠标左键连续两次单击图素，进入智能图素编辑状态（三种状态：零件状态在零件上左点击一次轮廓被青色加亮，在这一状态下进行的操作如着色等会影响到整个零件；智能图素状态再点击一次；线及表面编辑状态此时的操作只会影响到选择的表面）。 在图素上出现黄色的最小矩形边框-包围盒。 在包围盒的6个方向上分布6个红色圆点的操作柄。 按住左键拖动操作柄可以可视化地改变包围盒大小。 改变包围盒大小即可改变图素的大小。 包围盒的操作柄以切换图标 表示。,3) 元素的

12、属性,2) 包围盒及操作柄,在操作柄的红色圆点处单击右键。 弹出选择项快捷键菜单： 选择“编辑包围盒”，弹出“包围盒”对话框，通过输入数据可以精确确定包围盒大小。 选择“使用智能捕捉”，可以将操作柄拖动到捕捉对象上。 选择“到点”，可以将操作柄拖动到指定的点上。 选择“到中心点”，可以将操作柄拖动到指定的中心点上。,4）截面操作柄与切换图标,单击包围盒处的切换图标，图标被切换为 形式，此图标称为截面切换图标。 在截面切换图标下，操作柄变为红色的三角形、方形或菱形形式： 红色三角形为拉伸操作柄，位于拉伸设计的起始和结束截面上。 红色菱形为截面操作柄，位于图素截面的边上。 红色方形为旋转操作柄，位

13、于旋转特征的起始截面上。,5）定位锚,在智能图素上，有一个由绿色点和两条绿色线构成的图形，称为定位锚。 定位锚上的绿色点称为锚点，锚点是图素定位的参考点。 定位锚位于图素底面对称中心。当图素成为一个独立零件时，定位锚处出现一个“图钉”标志。 依据锚点来确定图素与图素或图素与零件之间的相对位置关系。 定位锚具有方向功能。,3、图素形状编辑,对拖放到工作区的智能图素可以进行形状编辑。 形状编辑可以通过“面/边编辑”工具条进行。,边过渡： 将选定的棱边或表面倒圆； 边倒角： 将选定的棱边进行倒角； 表面移动：将选定的面移动到新的位置； 拔模斜度： 以某表面为基准，在选定的面上形成给定的拔 模斜度；,

14、编辑表面半径：编辑被选定圆柱面或圆锥面的半径； 抽壳：在被选定的面上对图素或零件进行内部抽壳， 选定面抽壳后为开口状态； 分裂零件：用定义的“切分零件”将另一个零件造型 分成两个部分； 截面工具：生成零件或装配件的截面。,表面匹配：将选定的面与另一个面匹配； 表面等距：使被选择的面偏离原来的位置并保持等距； 删除表面：从零件造型中删除某个选定的面；,1) 边过渡-圆角过渡,待过渡元素类型,过渡方式：等半径或变半径,过渡半径值,清除过渡,应用并退出命令,退出命令,在图素或零件的边和面之间进行圆角过渡。 可进行等半径过渡，也可进行变半径过渡。,2）边倒角-倒角过渡,在图素或零件的面与面之间进行倒角

15、过渡。 可选择“两边距离”、“距离”、“距离/角度”等3种方式。 可进行等边倒角或不等边倒角。,3）抽 壳,将图素或零件挖空。,拾取过滤：选择待挖空的面,输入抽壳厚度,预览,4）拔模斜度,在图素或零件表面增加拔模斜度,生成拔模基准面,输入拔模斜度的角度值,应用，但不退出拔模斜度命令,三维球是实体设计系统独特的定位工具。 正确理解和掌握其各构成部分的含义与功能是灵活使用三维球的关键。,四、三维球,1、 三维球的组成,2、 功 能,1）圆 周 用鼠标左键拖动圆周可以围绕从视点延伸到三维球球心的一条虚拟轴线旋转 。 2）外控制手柄 沿轴线作线性平移; 将其指定为旋转轴; 使用其他功能前对轴线进行约束

16、。 3）定向控制手柄 将三维球的中心作为一个固定支点为设计对象定位。拖动手柄使其轴线对准另一位置； 在手柄上单击右键，弹出快捷菜单。,4）中心控制手柄 进行“点”的平移。将其直接拖动到另一设计对象的位置上，单击右键，弹出快捷菜单。 5）二维平面 拖动二维平面的边框可以在该虚拟平面内实现自由移动。 6）圆周内空白区 实现拖动旋转；单击右键，弹出选择菜单进行选项设置。,三维球各配置选项的功能:,移动图素和定位锚: 仅移动图素 仅移动三维球 定位三维球球心 重新设置三维球到定位锚 三维球定向 显示二维平面、定向控制手柄或所有控制手柄 显示被约束尺寸 允许无约束旋转 改变捕捉范围,3、信息反馈,拖动光标，使操作对象绕选定轴旋转。,拖动光标，以便利用选定的定向手柄重新定位。,拖动光标，以便利用中心手柄重新定位。,拖动光标，以便利用选定的一维控制手柄重新定位。,拖动光标，以便利用选定的二维平面重新定位。,沿着三维球圆周拖