1 前言

机械零件的二维三视图是工程界共同的技术语言,它在表达产品设计思想,编制工艺流程与技术交流等方面发挥着重要的作用。面向工程图的三维重建是图形理解的一个重要分支,工程图理解的主要任务是从二维视图表达中提取产品模型的三维信息,由二维工程图转化为三维模型是计算机三维造型的一种重要手段。

Solid Edge提供了特有的二维/三维混合设计方法,使用用户熟悉的二维概念,先在装配环境中创建布局(如同零件中的布局),再按常规设计流程(可以按需要使用二维/三维混合、匹配方式)生成三维模型。在Solid Edge ST版本中,针对使用二维图形生成三维模型可能产生的问题,进行了较大的设计改进,同时加入了Siemens PLM公司最新推出的同步建模技术。用户能够使用二维图形快速地定位三维模型,而模型的改动将会驱动二维布局中的几何图形。

2 Solid Edge二维/三维混合设计

Solid Edge是一个基于三维造型的设计软件,它的设计思路是:实体造型→虚拟装配→二维图纸。你可以画出3D效果的零件图,而不是二维的图纸,可以用这些3D零件生成二维的图纸和三维的装配图。

2.1 “Zero D ”设计方法

许多设计遵循以下工作流程:先建立基础的产品结构,利用新的或者已有的二维布局表达产品概念,在适当的时候生成三维模型。Solid Edge 推出独特的设计能力能够压缩这种工作流程。“Zero D ”设计方法允许设计者在正式设计产品之前,定义产品结构的主要元素,并定义出主要零件和子装配件的结构关系。从这些“虚拟零件”,设计者能够在建立装配件三维模型之前,初步生成材料明细表(BOM—— Bill of Materials )和汇总报告,例如:成本预算。设计者能够很容易地制定下一步合理的操作:将二维布局分配到虚拟零件中,或者在二维布局中定位三维零件模型。一旦完成了概念化结构设计,准备详细的设计产品,使用一个简单的命令,就能创建出真实的零件和子装配文件,并进一步设计出详细的三维模型。

随着需要设计的复杂产品越来越多,许多仍然使用二维设计方法的用户越发觉得已是力不从心,但是二维设计依旧是设计过程中必不可少的步骤。三维设计的高手充分认可模型的前期设计合理的“Zero D”设计方案允许设计者先定义产品结构,再设计具体的相关模型。在独特的“二维/三维混合设计”工作流程中,新的二维草图,或者已有的二维元素、三维零件都可以与产品结构相关联。

以特征作为设计的单元,利用特征造型来建立零件的模型。SolidEdge是一个以特征为主的实体模型系统,对于数据的存取也是以特征作为最小单元,所有的参数建立都是以完成一个特征为目的,因此每一零件都由一连串的特征组成。每一个特征改变零件的外形,并加入某些设计信息到零件的实体模型。在设计过程中,可随时更改特征的形状及其所含的设计信息。

3 基于SolidEdge平台下二维三维混合建模实例

3.1 SolidEdge读取二维图形

Solid Edge创新的特征识别技术使它可读取其它CAD系统的几何模型,通过数据转换接口,Solid Edge可以很容易地将市场上几乎所有的机械CAD软件集成到其设计环境中来,其支持的数据类型有:IGES、DXF、DWG、SAT(ACSI)、STEP、STL、VDAFS(VDA)、VRML、Parasolid等。问题是读取的AutoCAD的DWG文件是二维的图形,如何对其进行编辑,改为三维模型。

在Solid Edge的设计环境下,根据已有的二维图档进行导入,并可以让一些不需要显示出来的线条。在这里导入的是一个二维CAD图档。Solid Edge中最大的优势就是可以保留二维CAD文件中的尺寸信息,并且这些尺寸信息还可以在三维设计中作为驱动尺寸来使用。

 在二维图形导入完成后,可以直接读取其中的尺寸信息,利用Solid Edge的同步建模技术,利用控制柄快速的对已有的二维截面进行拖动,并进行参数化建模。

 在Solid Edge的建模环境中,可以根据需要调整约束关系,便利的对模型进行一系列快速而有效的修改工作。对于一些重要尺寸部分,还可以将其进行锁定/释放,达到参数化的精确建模效果。

另外,还能够利用Solid Edge建立局部或者完整的装配件结构,而并不需要创建真实的文件。整个过程中已有的二维或三维设计都可以有效利用,或完全来自新的设计,以创建出虚拟的二维零件和子装配件结构。

 

最后,根据实际的工程需求,对模型进行局部的修改,快速完成二维转三维的建模过程,节省了建模时间,Solid Edge的二维转三维以及同步建模技术的相互搭配,给设计工作带来了极大的便利性。

4 总结

在Solid Edge一个二维/三维混合设计环境,通过二维环境下勾画产品草图或已有的二维图纸,可以无缝地切换到三维环境,并在草图的基础上进行实体模型创建,同时可以充分利用Solid Edge中的同步建模技术快速的进行三维模型构建,极大提升了设计效率。