三維工藝設計精選(九篇)

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第1篇：三維工藝設計范文

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)能夠借助先進的設備軟件，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)是實現(xiàn)設計創(chuàng)新的基礎(chǔ)，本文闡述了三維數(shù)字化技術(shù)應用于傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品設計中的優(yōu)勢，并討論了三維數(shù)字化技術(shù)的設計方法，最后通過陶瓷等工藝美術(shù)產(chǎn)品的設計實踐分析三維數(shù)字化技術(shù)應用.

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

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，這就導致我國傳統(tǒng)工藝美術(shù)產(chǎn)品設計行業(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)品設計后，可以借助現(xiàn)代化的科學技術(shù)吸引學子目光，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)能夠彌補傳統(tǒng)工藝美術(shù)設計手法的不足，科學利用三維數(shù)字化技術(shù)可以促進傳統(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)的設計方法分析

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

2.1前期準備階段

在前期準備階段過程中，需要將傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品設計需要用到的資料和素材準備好，確定基本的設計思路，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)造型需要利用標準色卡進行顏色比對設計人員可綜合搜集到的資料，對工藝產(chǎn)品進行大概的方案策劃，繪制初步的產(chǎn)品三視圖.準備階段的產(chǎn)品設計圖各個數(shù)據(jù)的精準性可能會存在誤差，但是在這一期間不不會差生過多的影響，事實上這一階段設計出的模型只是為后期階段深入研發(fā)做準備.

2.2設計制作階段

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

2.3方案優(yōu)化階段

方案優(yōu)化階段屬于對設計制作出的產(chǎn)品模型進行設計評價，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)化方向做進一步的設計修改.

2.4深入設計階段

深入設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計人員最終確定設計方案，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)在設計中可以忽視一些實踐工藝設計中難以克服的困難，因此在設計方案敲定后還要考慮實際加工藝術(shù)產(chǎn)品時的限制，結(jié)合當前的實際生產(chǎn)水平適當更改設計方案.

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

傳統(tǒng)的產(chǎn)品模型設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)，繼而換算與實際產(chǎn)品的數(shù)據(jù)比值[2].當前，我國陶瓷、琉璃燈利用傳統(tǒng)材料進行設計的工藝美術(shù)產(chǎn)品，已經(jīng)引入了三維數(shù)字化技術(shù)的設計方法，完善了傳統(tǒng)美術(shù)工藝產(chǎn)品的設計，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)設計陶瓷產(chǎn)品

陶瓷產(chǎn)品的造型與設計注重產(chǎn)品曲面的弧度，因此在設計之中需要有嚴格的曲線率控制，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行設計，能夠有效的減少茶壺曲面率差錯，在計算曲面率數(shù)據(jù)中得到更準確數(shù)值，這比單純依靠肉眼進行判斷要準確很多.要想實現(xiàn)茶壺曲面精準設計，可以選擇具有曲面計算功能的繪制工具，在實踐中設計人員常用Rhino軟件來進行茶壺的造型設計工作.借助Rhino軟件可以先進行簡單的框架設計，繪制出簡單的茶壺模型，然后利用軟件功能進行造型的分析和評價，再進一步優(yōu)化茶壺造型設計.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計時要著重從四個節(jié)點入手.在使用Rhino軟件時，應當先從整體著眼，把握這四個部件的具體規(guī)格，在設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)成為各方設計人員重點關(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)字化設計功能和工藝制造功能結(jié)合，能夠在設計圖紙定型后直接“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)有設計人員利用這種技術(shù)制作出成品，當然由于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的材料進行“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，當前的3D技術(shù)已經(jīng)可以實現(xiàn)脫蠟鑄造玻璃，因而在利用三維數(shù)字化技術(shù)設計琉璃工藝產(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)過一系列復雜的處理環(huán)節(jié)，而使用三維數(shù)字化技術(shù)進行玻璃的設計與“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際的刺繡圖案存在較大不同，實際上也會影響湘繡的設計和制作效果.對此，運用三維數(shù)字化技術(shù)，采用具有多項功能的設計軟件，可以在屏幕上設計出湘繡藝術(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計模型進行預覽.并且在預覽中對模型進行糾錯和改進，當湘繡產(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行改正[4].例如，在設計湘繡作品《牡丹》時，共需要繪制4朵牡丹花，每朵牡丹花的標準色都有細微差別，利用三維數(shù)字化軟件Rhino先將牡丹花的造型設計出來，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，在設計期間可以在模型上標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，如果在設計之中沒有精準把握好繡線的分類，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)品在設計上會借助三維數(shù)字化技術(shù)提前做好效果圖，標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)應當加快引入三維數(shù)字化技術(shù)，促進傳統(tǒng)工藝設計手段與現(xiàn)代化的設計技術(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：

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第2篇：三維工藝設計范文

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 文獻標識碼：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)條件復雜，開發(fā)難度大，應用規(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)、油藏工程等多學科與采油工藝相結(jié)合，采用多學科交叉的方式利用三維數(shù)據(jù)體進行油藏地質(zhì)情況分析，在三維環(huán)境中模擬和預測出每口井的人工裂縫走向，通過地質(zhì)建模、儲層應力場和人工裂縫全縫長展布的疊合，進行非達西不規(guī)則井網(wǎng)整體壓裂的優(yōu)化模擬，應用裂縫三維空間展布與井網(wǎng)的合理匹配，實現(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、巖石力學參數(shù)、儲層應力場、壓裂模擬等多種專業(yè)軟件的模擬結(jié)果進行綜合分析應用，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，進行低滲透油藏“地質(zhì)工程一體化”分析，并以此為基礎(chǔ)進行非規(guī)則井網(wǎng)優(yōu)化設計的新方法。

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)、三維巖石力學場、三維應力場模型等，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。

要實現(xiàn)在同一個軟件平臺上綜合展示、一體化應用，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；應力場屬于矢量數(shù)據(jù)，要識別其大小、方向以及與其對應的地質(zhì)體網(wǎng)格；裂縫模型要識別出坐標、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)體再進行分層處理，將一個地質(zhì)體分成多個獨立的地質(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，分別設立對應字段會造成數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)復雜，可視化操作和維護不便。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，要對每個模型進行深度計算，剔除不在可視范圍內(nèi)的實體；消除由于視線的遮擋而隱藏的點、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）的顏色覆蓋在目標物體（通常為人工裂縫、應力矢量、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值作為目標因子，源物體的顏色alpha值相當于“不透明度”的作用。利用這一特點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計

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

Dataload類：用來實現(xiàn)讀取文件，并通過讀取數(shù)據(jù)生成相應的數(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，且每個Tin面與一個顏色相對應。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面進行保存，每個Tin面對應著一個顏色，保證同等大小的屬性值所對應的屬性在同一個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)。從文件中讀取地應力，并且存儲與之有關(guān)的信息。

GPressOperation類：實現(xiàn)了根據(jù)坐標得到其相應區(qū)域的地應力大小和方向，并將得出的地應力大小和方向進行保存。

_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主要功能與應用效果

1） 三維數(shù)據(jù)體的導入與可視化：平臺可加載并顯示多種不同軟件導出的三維模型，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，同時還可以實現(xiàn)切換視角、旋轉(zhuǎn)、縮放、平移、編輯等操作。目前已經(jīng)實現(xiàn)了對PETREL軟件導出的地層及地質(zhì)屬性模型（楊氏模量、滲透率、孔隙度、泊松比、砂體分布等），應力場模型，Gohfer軟件導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置為半透明效果，這樣就可以看到地層中的砂體、地應力、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、地應力大小和方向進行直觀的綜合分析，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)（五點法、七點法、九點法、反九點法、排井法等），參考該地層應力的分布情況、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，之后應用井網(wǎng)編輯功能，對油、水井位置及對應關(guān)系進行調(diào)整，最終形成非規(guī)則井網(wǎng)，如圖4所示；應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)，并實現(xiàn)了自動識別轉(zhuǎn)換；應用三維可視化技術(shù)，使得以往獨立的分析結(jié)果，如砂體、人工裂縫、應力、流場等，在一個三維平臺中進行綜合疊加應用，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：

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第3篇：三維工藝設計范文

關(guān)鍵詞：畢業(yè)設計；設計院工作模式；三位一體

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

建筑學的畢業(yè)設計是建筑學專業(yè)教學過程中的重要環(huán)節(jié)之一 ，是大學生從學生角色轉(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，如何擴大畢業(yè)生的知識面、提高他們的實踐能力和創(chuàng)新意識成為畢業(yè)設計教學改革的重點。

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

基于設計院的工作模式下的畢業(yè)設計，是通過模擬設計院的工作環(huán)境，組織建立建筑+規(guī)劃+風景園林三專業(yè)團隊，并以設計院的工作模式和流程要求控制整個畢業(yè)設計過程。在這種教學模式下，學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、建筑學專業(yè)傳統(tǒng)畢業(yè)設計教學模式的主要弊端

傳統(tǒng)的建筑學畢業(yè)設計模式通常選擇在學校內(nèi)由學生獨立完成，命題也是由校內(nèi)老師指定，導師采用唯一制。隨著時代的發(fā)展，建筑學科不斷拓展，傳統(tǒng)畢業(yè)設計模式，逐漸暴露出了許多問題，例如選題不合理，學生學習的主動性差，教學指導信息量不足，設計進度管理松散等。

1．設計選題

首先，傳統(tǒng)畢業(yè)設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)知識和設計技能間協(xié)調(diào)配合的整體要求。其次過去的畢業(yè)設計選題常常是由單個老師確定設計題目，指導老師個人的自較大，缺乏科學論證，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專業(yè)的知識范圍，或者有的題目過窄，使學生難以發(fā)揮其能力的現(xiàn)象。

2．學生學習缺乏設計氛圍，學習的主動性差

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

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

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

4．畢業(yè)設計的進度管理松散

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

二、基于設計院工作模式下“三位一體”畢業(yè)設計教學模式的探索

針對傳統(tǒng)建筑學畢業(yè)設計模式中出現(xiàn)的問題，安徽建筑大學建筑與規(guī)劃學院根據(jù)自身優(yōu)勢，在畢業(yè)設計教學中試行基于設計院工作模式下的“三位一體”教學形式。學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)設計的教學質(zhì)量。

基于設計院工作模式下的畢業(yè)設計教學是以三位一體的畢業(yè)設計選題為依托，以建筑、規(guī)劃、園林三專業(yè)的學生為成員，以三專業(yè)教師聯(lián)合指導而完成的聯(lián)合教學模式。教學的兩大目標：一是要模擬設計院的工作環(huán)境，建立設計工作室，組建學生設計團隊和教師指導團隊，為學生提供一個濃郁的學習氛圍；二是強調(diào)三個專業(yè)之間的相互交融互補和學術(shù)的滲透，共同構(gòu)成三位一體相互促進的教學模式。

1．“三位一體”的設計選題

首先，“三位一體”跨專業(yè)的畢業(yè)設計選題要有綜合性，要能滿足各專業(yè)知識和設計技能間協(xié)調(diào)配合的整體要求。設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)的同學留有足夠的設計發(fā)揮空間。其次針對以往出現(xiàn)的設計選題僅由單個指導老師決定，而造成設計題目過大或著過窄，缺少科學性和實踐性等問題?！叭灰惑w”的設計選題要求必須由參與團隊畢業(yè)設計指導工作的所有教師集中商議確定，匯總之后再報送學院審查。學院組織專家對所選課題進行論證，獲得通過后方可最終確定為跨專業(yè)畢業(yè)設計的課題。2011年學院三位一體畢業(yè)設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)劃設計三大類型，與以往的以建筑單體項目為主的設計選題相比，學生的知識面和眼界都有大幅度的提升。

2．配備專業(yè)的設計教室

建立專門的畢業(yè)設計教室是模擬設計院工作環(huán)境的前提，一個好的學習氛圍首先得有好的學習場所。學院為三位一體畢業(yè)設計團隊提供了一個專業(yè)教室，要求學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)設計全過程。專配的教室為學生、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進度，設計深度和設計質(zhì)量有了較大提高。

3.組建跨專業(yè)的學生團隊

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

4．指導老師團隊組織

三位一體的畢業(yè)設計指導老師由校內(nèi)的跨專業(yè)指導老師組和校外指導老師共同組成。對于參與畢業(yè)設計的校內(nèi)指導老師要求不僅具有較豐富的教學經(jīng)驗，也要有豐富的工程實踐經(jīng)驗。校內(nèi)指導老師每組三名，由三個專業(yè)分別指派一名教師。除此之外學院還要聘請相當一部分具有高級專業(yè)技術(shù)職稱的設計院人員擔任畢業(yè)設計的校外指導老師，與校內(nèi)教師共同完成畢業(yè)設計的立題、過程指導、論文評閱和答辯等工作。

5．三階段的教學控制

畢業(yè)設計分為三個階段。第一階段為設計前指導階段，會邀請校內(nèi)校外指導教師開展每周一次聯(lián)合授課，讓每位指導教師都發(fā)揮出自己的積極性。學生完成資料收集、案例分析、基地調(diào)研與總圖設計；第二階段為設計中指導階段，這一階段是方案成形階段，強調(diào)方案的合理性，和專業(yè)的銜接性，教學的安排是，教師團隊每周有一兩次的設計輔導和討論。在這一節(jié)點結(jié)束時會由學校統(tǒng)一組織教師團隊，聆聽學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)設計教學探索中發(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，學生自己出海報，在老師和同學面前介紹和匯報自己的設計作品，能增加他們的設計動力和對畢業(yè)設計重視程度。低年級的學生也能從旁聽中獲得答辯的經(jīng)驗。

基于設計院工作模式的三位一體新的教學方法，大大調(diào)動了學生的學習興趣，增強了學生綜合分析問題的意識，提高了學生解決實際工程問題的能力。學院在通過對新的畢業(yè)設計教學模式的探索中，也積累了一定的教學經(jīng)驗，教學改革初見成效。

三、基于設計院工作模式下的“三位一體”畢業(yè)設計教學的未來建設方向

目前我院的基于設計院工作模式下的“三位一體”建筑學畢業(yè)設計教學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和學習。教學資金不足，教學資源的局限使得三位一體的教學形式還無法在全院全面實行。未來我們希望能夠突破學院內(nèi)的專業(yè)合作，利用學校建筑學科全的優(yōu)勢進一步拓展畢業(yè)設計的專業(yè)涉及面，與學校的土木工程，環(huán)境與能源，電子與信息，管理等學院形成更完整的畢業(yè)設計團隊，使學生在完成畢業(yè)設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)。

參考文獻

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第4篇：三維工藝設計范文

MBD技術(shù)是一個用集成的三維實體模型來完整表達產(chǎn)品定義信息的方法體，通過一個完整的三維實體模型表達產(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)品設計制造，將MBD模型作為制造的唯一依據(jù)并取得一定進展，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計知識的表達、獲取、組織與管理比較困難，不能有效地總結(jié)設計經(jīng)驗和設計方法；復雜產(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)管理平臺下進行數(shù)據(jù)管理?？梢哉f，傳統(tǒng)的工藝設計逐漸與上游的全三維數(shù)字化設計和下游的先進制造工藝及裝備不相適應，存在著無法有效利用設計模型信息、數(shù)據(jù)共享困難、設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。

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

一、機加工零件工藝模型邏輯結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的二維工藝設計過程中，三維模型僅表達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特征的工藝信息用于加工制造，取代圖樣和工藝卡片，實現(xiàn)無紙化制造?；谀Ｐ偷墓に囆畔⒁?guī)范表達是其中的關(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、標注和模型三部分構(gòu)成。工序?qū)慵镜拦ば虻木幪?、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)點下，工步包圖1 機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，并通過三維標注實現(xiàn)工藝信息與特征、工步節(jié)點的關(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。

工序模型的標注信息包括設計信息和工藝信息兩大類。設計信息指本道工序的加工尺寸、公差、幾何精度和基準等信息；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)點代表零件的工藝規(guī)程，一級子節(jié)點和二級子節(jié)點分別表示工藝規(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)點信息，對相應的信息進行分析審核。

二、工藝信息集成管理

在傳統(tǒng)研發(fā)模式下，結(jié)構(gòu)設計師在三維CAD環(huán)境下開展結(jié)構(gòu)設計，設計信息以三維CAD模型和圖樣形式表達，并檢入到PDM系統(tǒng)進行管理；而工藝設計活動集中在二維環(huán)境，工藝信息的表達及管理均在二維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、標準件庫等也存儲于二維CAPP系統(tǒng)。由于采用不同的表達形式和介質(zhì)，導致設計數(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設計更改，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，工藝設計和結(jié)構(gòu)設計統(tǒng)一在CAD平臺下進行，工藝信息也應集成在統(tǒng)一平臺下進行管理。工藝設計以三維設計模型為輸入，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、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)控工藝設計，基于設計模型變型設計后得到的模型，其尺寸取設計模型中對應尺寸公稱中值、最小值或最大值，是三維工藝設計的依據(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)境下開展工藝設計的應用實施奠定了基礎(chǔ)。工藝設計過程中，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，快速實現(xiàn)產(chǎn)品的工藝設計。

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軟件的集成接口進行。

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

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，輔助工藝人員進行工藝設計，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，并將工藝設計結(jié)果關(guān)聯(lián)存儲到PDM系統(tǒng)中進行管理。

支撐層基于PDM系統(tǒng)標準數(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，設計數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)統(tǒng)一在PDM系統(tǒng)中進行管理，基于PDM系統(tǒng)進行工藝數(shù)據(jù)檢入/檢出、工藝流程審簽、工裝申請、工藝任務的下發(fā)和接收，在CAD平臺進行工藝規(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)中人工干預多、自動更新困難等問題，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化的工藝設計和信息管理。

三、基于PDM的工藝模型管理

MBD模式下，設計信息和工藝信息統(tǒng)一采用三維工藝模型為載體進行表達。工藝設計師在三維環(huán)境下完成工藝規(guī)劃和工藝模型構(gòu)建等設計活動，將工藝模型和設計模型關(guān)聯(lián)存儲，與PDM系統(tǒng)進行統(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)設計階段，結(jié)構(gòu)設計師在三維CAD平臺構(gòu)建設計MBD模型，并檢入到PDM系統(tǒng)。

（2）工藝設計階段，工藝設計師登陸PDM系統(tǒng)，根據(jù)設計任務下載設計MBD模型到本地，進入三維工藝設計環(huán)境，在CAD平臺下依據(jù)設計MBD模型開展工藝設計。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、工裝夾具設計和附加工藝定額等工藝設計環(huán)節(jié)創(chuàng)建生成工藝模型，并進行可視化，生成*pvz可視化模型，通過檢入操作與設計模型檢入到PDM中的對應位置，完成工藝設計。

（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，完成工藝模型設計歸檔；若工藝設計需更改，則觸發(fā)設計更改，錄入對工藝改進的建議，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。工藝設計師根據(jù)工藝更改信息，返回到三維工藝設計環(huán)境進行設計更改，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，用于指導生產(chǎn)。

四、系統(tǒng)實例

38所以Pro/ENGINEER Wildfire5.0為平臺，ProductView為可視化工具開發(fā)了機加工三維工藝設計系統(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，輔助工藝設計師在三維環(huán)境下開展工藝設計。

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、可視化模型與設計模型關(guān)聯(lián)存儲到Windchill9.1系統(tǒng)中。

具體為：工藝設計師啟動Pro/ENGINEER，完成服務器注冊和系統(tǒng)設置，從Windchill中下載三維設計模型作為工藝設計輸入，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。工藝設計完成后，將生成的工藝模型與設計模型關(guān)聯(lián)檢入到Winchill系統(tǒng)中對應的CAPP文件夾下，實現(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)程相應節(jié)點審核工藝設計，完成工藝審核工作。

第5篇：三維工藝設計范文

1MBD模型在企業(yè)中的應用

1．1MBD技術(shù)在產(chǎn)品設計中的應用近年來，MBD技術(shù)在航空制造行業(yè)已經(jīng)得到了長足發(fā)展，特別是在設計部門，已經(jīng)完全實現(xiàn)了全三維方式，并且設計數(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，進而進行三維工藝設計，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)實際需求定義一系列標準來支撐，如:建模標準、尺寸和公差標注標準、注釋標準等等?；贛BD的產(chǎn)品設計將產(chǎn)品的設計屬性、工藝屬性、制造屬性、檢測屬性等都高度集成在三維實體模型上，取代了傳統(tǒng)由三維實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模型在工藝設計中的應用在MBD環(huán)境下，工藝設計統(tǒng)一在CAD平臺下進行，工藝信息集成在PDM系統(tǒng)中進行管理。工藝部門通過PDM系統(tǒng)接收到設計部門發(fā)放的三維MBD模型后，主要進行以下幾個步驟的工作:(1)進行工藝性審查，主要對設計模型的幾何特征、產(chǎn)品屬性、尺寸標注、基準、技術(shù)要求等進行審查，發(fā)現(xiàn)問題及時提交設計部門，設計部門修改后重新下發(fā);(2)進行EBOM到MBOM的轉(zhuǎn)換，所謂EBOM是指設計部門發(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)換成了實體件，并增加了工裝等工藝資源;(3)進行工藝路線規(guī)劃即構(gòu)建基本的工藝路線卡，進而對每道工序進行詳細設計，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)相應的制造資源(刀具、夾具、設備等)，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(機床、刀具、夾具等)進行仿真驗證，最后將驗證結(jié)果(NC代碼、仿真動畫等數(shù)據(jù))保存回對應的工序;(4)進行可視化，生成三維可視化工藝文件進行審核后提交PDM系統(tǒng)進行管理，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)所有的制造資源進行統(tǒng)一管理。三維制造資源庫包含企業(yè)所有的機床設備、刀具、夾具、量具、各類工裝資源等，與企業(yè)的資源實物通過條碼或二維碼等進行管理，并與資源庫中的三維輕量化模型一一對應［3］。統(tǒng)一的資源庫管理使得企業(yè)在進行生產(chǎn)線規(guī)劃、生產(chǎn)力能力評估、三維工藝設計時，可以直接調(diào)用資源庫的三維模型進行仿真驗證，提高了前期規(guī)劃效率和準確度。例如在三維工藝設計階段，需要調(diào)用資源庫中的機床、刀具、工裝等資源進行數(shù)控加工的驗證仿真，如果需要制造專用工裝，則發(fā)起專用工裝設計申請，由工裝設計部門進行設計，最后將設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行旋轉(zhuǎn)、縮放、測量尺寸、標注等操作，以及查看三維作業(yè)指導書。在制造過程中發(fā)現(xiàn)設計或者工藝問題時可以直接在三維模型上進行標注，及時反饋給設計、工藝部門進行修改，重新下達。

2結(jié)束語

第6篇：三維工藝設計范文

關(guān)鍵詞：裝配 可視化 三維模型

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

傳統(tǒng)的發(fā)動機裝配工藝設計可以分為發(fā)動機裝配工藝規(guī)劃、裝配工裝的設計和裝配工藝規(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，給復雜結(jié)構(gòu)的發(fā)動機裝配工藝設計帶來了很大難度。隨著三維設計軟件的引入，各型號發(fā)動機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)的時機已經(jīng)成熟，可以應用可視化裝配技術(shù)解決傳統(tǒng)發(fā)動機裝配工藝設計中存在的問題。

1 傳統(tǒng)裝配工藝設計中存在的問題

傳統(tǒng)裝配工藝設計是指在二維圖紙基礎(chǔ)上的發(fā)動機裝配工藝設計方式。其特點在于通過二維圖紙傳遞發(fā)動機結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系信息；實物裝配檢驗作為唯一的裝配性檢驗手段；復雜裝配過程設計一次成功率不高?？偨Y(jié)傳統(tǒng)裝配工藝設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)劃進行全局優(yōu)化。

1.2 工裝設計一次性成功率低

二維設計環(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致工裝設計一次性成功率的根本原因。工裝是發(fā)動機裝配的重要保證，工裝設計一次性成功率低直接增加了裝配成本，影響了發(fā)動機裝配進度。

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）二維工程圖表達裝配信息，直觀性差，不得不借助大量文字表達裝配信息，導致了規(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)程是指導發(fā)動機裝配的重要文件，其可理解性直接影響著發(fā)動機裝配質(zhì)量與效率。

1.4 缺乏有效的培訓手段

目前的培訓手段主要是工藝人員依據(jù)二維圖紙、裝配工藝規(guī)程反復講解。這種培訓方式周期長，見效低。發(fā)動機結(jié)構(gòu)復雜，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，直接導致了人工成本的上升。

2 基于可視化技術(shù)的裝配工藝設計

裝配工藝可視化設計是在產(chǎn)品三維實體模型的基礎(chǔ)上，利用計算機技術(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、符合人機工程的裝配方案，達到優(yōu)化工藝設計、避免或減少實物制造、縮短研制周期、降低成本、提高裝配操作人員培訓速度、提高裝配質(zhì)量和效率的目的。它克服了傳統(tǒng)發(fā)動機裝配工藝設計中主要依賴于人的裝配經(jīng)驗和知識以及設計難度大、效率低、優(yōu)化程度低等問題。

針對目前發(fā)動機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)動機三維數(shù)模與設計BOM在計算機中直接進行發(fā)動機裝配工藝規(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，逐一對比實現(xiàn)裝配規(guī)劃的優(yōu)化設計。

3.2 干涉分析技術(shù)

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

干涉可分為靜態(tài)干涉和動態(tài)干涉兩類。靜態(tài)干涉主要由于設計失誤，零件幾何形狀及尺寸存在缺陷，導致裝配體內(nèi)部零件與零件之間存在干涉。動態(tài)干涉是指機件運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計是否合理。工裝模型與發(fā)動機模型組裝后，通過間隙檢查可以直觀檢測工裝與發(fā)動機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計不合理，壓塊與轉(zhuǎn)子葉片存在相交干涉，需對壓塊進行切角處理。（如圖2）

干涉碰撞分析可以幫助工藝人員在設計階段就能發(fā)現(xiàn)工裝設計中存在的缺陷或錯誤，這對于提高工裝設計一次性成功率有著極大的意義，節(jié)約了工裝設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)，可以形象表達發(fā)動機結(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，三維標注可以精確表達各零件相互安裝位置及外形大??；局部放大可以表達裝配體細節(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)。這些手段的綜合運用可以直觀描述發(fā)動機裝配信息。

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)動機裝配真實過程。

發(fā)動機機件繁多，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提示，形成相應的裝配動畫演示發(fā)動機機件裝配過程，指導現(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)動機裝配工藝中存在的問題：（1）通過三維模型進行裝配規(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計效率與質(zhì)量。（2）二維設計環(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，提高了工裝設計的一次性成功率。（3）發(fā)動機復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行培訓，直觀、形象、高效，節(jié)約了大量培訓成本。

參考文獻

第7篇：三維工藝設計范文

關(guān)鍵詞：增材制造，三維打印

中圖分類號：N04 ；TP3文獻標識碼：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，全國科學技術(shù)名詞審定委員會副編審，主要研究方向為計算機科學技術(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。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80年代的美國，中國從1991年開始研究三維打印技術(shù)，當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80年代由美國麻省理工學院教授伊曼紐爾·薩克斯（Emanuel M Sachs）和他的學生保羅·威廉姆斯（Paul Williams）發(fā)明的。這種工藝的流程是，先鋪好粉末，然后用噴墨打印機的方式噴出黏結(jié)劑，反復操作，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、車銑等機械加工方式對原材料進行定型、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體零件的技術(shù)，它將三維實體變?yōu)槿舾蓚€二維平面，通過對材料處理并逐層疊加進行生產(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雜度。這種數(shù)字化制造模式不需要復雜的工藝、龐大的機床、眾多的人力，直接從計算機圖形數(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的結(jié)合，它是以計算機三維設計模型為藍本，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、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型，制造出實體產(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）、實體自由制造（solid freeform fabrication， SFF）等不同的名稱，從不同側(cè)面表達了這一技術(shù)的特點。增材制造技術(shù)將會廣泛應用在科學研究、航空航天、國防、醫(yī)療、建筑設計、產(chǎn)品原型、文物保護、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)合了眾多當代高新技術(shù)，包括計算機輔助設計、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)。三維打印機采用的增材制造技術(shù)的主要工藝有：立體光刻、分層實體制造、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80年明，1986年美國3D Systems公司推出商品化樣機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，如此重復直到整個零件制造完畢，得到一個三維實體模型。該工藝的特點是原型件精度高，零件強度和硬度好，可制出形狀復雜的空心零件，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。缺點是需要支撐，樹脂收縮會導致精度下降，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]。

分層實體制造（laminated object manufacturing， LOM），也有資料譯成疊層實體制造。這種工藝由美國Helisys公司的邁克爾·費金（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控制下切出本層輪廓，非零件部分全部切碎以便于去除。當本層完成后，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。該工藝的特點是工作可靠，模型支撐性好，成本低，效率高。缺點是前、后處理費時費力，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，大部分機構(gòu)已經(jīng)或準備放棄該工藝。

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，在計算機控制下用激光束有選擇地進行燒結(jié)，被燒結(jié)部分便固化在一起構(gòu)成零件的實心部分。一層完成后再進行下一層，新一層與其上一層被牢牢地燒結(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。該工藝的特點是材料適應面廣，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，由計算機控制擠壓頭沿零件的每一截面的輪廓準確運動，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動一微小距離進行下一層材料的建造。這樣逐層由底到頂?shù)囟逊e成一個實體模型或零件。該工藝的特點是使用、維護簡單，制造成本低，速度快，一般復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，又克服了其成型零件密度低、性能差的缺點[4]。

無模鑄型制造（patternless casting manufacturing，PCM）是由清華大學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輔助設計（CAD）模型得到鑄型CAD模型。通過計算機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，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。噴頭在計算機控制下，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、設計大會”上，來自美國麻省理工學院自我組裝實驗室的斯凱勒·蒂比茨（Skylar Tibbits）向人們展示了四維打印技術(shù)。

四維打印（four dimensional printing，4DP），俗稱4D打印。四維打印是由麻省理工學院與三維打印技術(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軟件設定模型和時間，讓物體隨著時間的推移自我進行變化，按照產(chǎn)品的設計自動變形成相應的形狀。四維打印的關(guān)鍵材料是記憶合金，準確地說，四維打印是一種能夠自動變形的材料，直接將設計內(nèi)置到物料當中，不需要連接任何復雜的機電設備，就能按照產(chǎn)品設計自動折疊成相應的形狀。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

[1]林峰，牛祿青3D打印“真面目”[J]新經(jīng)濟導刊，2013（4）：38-42

[2]洪嘯吟，孟懷東，陰金香立體光刻技術(shù)[J]感光科學與光化學，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)意服裝的設計中，運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，很多著名服裝設計大師在創(chuàng)意服飾設計中都應用了藝術(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)意服裝的設計

在服裝設計中加上具有創(chuàng)造性的想法，以創(chuàng)新為主，利用藝術(shù)設計創(chuàng)造出有意味的服飾，并且具有獨特的意境，這就是創(chuàng)意服裝。設計師在對創(chuàng)意服裝進行設計的時候，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)意服裝設計中應用，可以將中國傳統(tǒng)文化特色進行發(fā)揚，也可以形成設計師自己的設計風格，推進國內(nèi)創(chuàng)意服裝的發(fā)展，開創(chuàng)創(chuàng)意服飾設計的新空間。

3創(chuàng)意服裝設計中應用

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)意服裝設計師對中國傳統(tǒng)文化特色深入地了解，設計出將傳統(tǒng)與現(xiàn)代完美結(jié)合的創(chuàng)意服飾。服裝在實施吊染工藝出來中，其邊緣部位，會有染料滲透，最終這被認為是輪廓線上的滲化機理，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)的審美意蘊完全地顯示出現(xiàn)。創(chuàng)意服裝實際設計和制作中，使用吊染工藝會兩個特點。

3．1漸變效果根據(jù)服裝的設計要求，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，會將面料獨特的手工味傳達出來，呈現(xiàn)出創(chuàng)意服裝設計中不同的審美風格和距離。創(chuàng)意服裝設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)出強烈的節(jié)奏變化。

3．2中國傳統(tǒng)特色創(chuàng)意服裝設計中利用藝術(shù)染整中的吊染工藝，可以滿足設計師的獨特構(gòu)思，也方便設計師對中國文化元素的認識和創(chuàng)新。吊染工藝中本身就具有中國傳統(tǒng)視覺特色，設計師在進行設計的時候，可以將設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)意服裝的整體風格萬千地展現(xiàn)出現(xiàn)，可以推進國內(nèi)傳統(tǒng)設計元素的應用和發(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)意服裝設計中應用

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。設計師利用三維立體化造成特色對創(chuàng)意服裝進行設計的時候，會主要利用三維機理作為設計語言，設計出各具風格的藝術(shù)時裝。

4．1褶皺創(chuàng)意服裝設計中利用三維立體化造型中的褶皺工藝，可以將其服裝設計中的節(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格。通常情況下，設計師在對創(chuàng)意服裝上的皺褶效果進行設計的時候，選用的款式一般都是比較簡化的，主要把設計的重點表現(xiàn)先在面料再造的全新視覺體驗上。

4．2浮雕創(chuàng)意服裝設計中利用的浮雕美感，可以增強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的韻律感。與此同時，面料再造可以產(chǎn)生立體圖案，加強了服裝視覺上的節(jié)奏，視覺效果更為鮮明。因此在對創(chuàng)意服裝設計的時候，不要將太多的層次進行堆積，可以適當?shù)乩昧Ⅲw浮雕將創(chuàng)意服飾中的主要風格完美地展現(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)意服裝在實際的設計中是很復雜的，工藝效果很難在一些部位實現(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計中運用。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)的面料外觀進行改變。面料再造功能能夠?qū)鴥?nèi)的創(chuàng)意服裝設計空間擴大。

5結(jié)語

第9篇：三維工藝設計范文

關(guān)鍵詞：三維 模線樣板設計 新構(gòu)想

中圖分類號：V221.9 文獻標識碼：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，遠遠完不成生產(chǎn)任務，這就需要對于加工方式，工藝管理等各方面進行改進，因此針對新型號，從火箭的研發(fā)、設計、生產(chǎn)、組裝，開始運用三維技術(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。目前模線樣板設計主要是由以前的依據(jù)產(chǎn)品藍圖設計改為依據(jù)三維產(chǎn)品圖設計，但沒從根本上提高模線樣板設計效率。因此，開展火箭數(shù)字化設計環(huán)境下的模線樣板進一步設計具有重要意義。就需要對模線樣板設計的模式進行改進， 可改為直接在三維模型上進一步加工并設計模線樣板，減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換導致的誤差，提高模線樣板設計質(zhì)量和工作效率，以實現(xiàn)模線設計的三維化和產(chǎn)品設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，能準確地表達產(chǎn)品形狀的一種特殊圖樣。是圖紙尺寸的真實體現(xiàn)，是制造與檢驗模線樣板的原始依據(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。它是用于化學銑切刻形的工具，利用它劃出化學銑切區(qū)域。

（4）檢驗模。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。表達有彎邊的平面零件或單曲面零件展平后的準確形狀。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，通過打裝配孔來實現(xiàn)定位。

2、模線樣板設計與制造的流程

目前，在火箭的生產(chǎn)階段，模線樣板的設計與制造流程如圖1，在此流程中，第三步，即設計數(shù)據(jù)庫里看三維產(chǎn)品圖，這也僅應用于一新型號，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，試運行的階段。那么此模式在應用的初期必然會有一些弊端，給模線樣板設計者帶來困擾，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

以往樣板設計依據(jù)的是產(chǎn)品藍圖，它的優(yōu)勢在于：圖紙尺寸一目了然，尺寸標注的位置清晰可見，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，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)，尺寸標注的位置模棱兩可，對于有問題的無法在模型上進行標記。

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

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

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

3、模線樣板設計新構(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，再進行樣板設計，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行樣板設計。但這不是公司應用三維模型的初衷，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。因此，對于模線樣板設計在數(shù)字化環(huán)境下有一些新的構(gòu)想，如下幾點：

（1）在三維產(chǎn)品圖模型上進行進一步加工，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軟件中命名只默認數(shù)字和字母。

（2）在樣板工藝模型基礎(chǔ)上設計模線樣板。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)的準確性，就必須按零件的中性層來進行展開，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行進一步加工，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)品設計圖掛鉤，一旦三維產(chǎn)品設計圖發(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計的工作效率。

（3）把三維模線樣板模型導出成二維模式，即存成CAD形式，再進行進一步細節(jié)設計，如標注尺寸、打標記、技術(shù)要求等。三維模型在導出成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，所導出視圖為各個角度，無法再進行二維平面設計。

4、結(jié)語

目前數(shù)字化環(huán)境下模線樣板設計的方式，沒有從根本上提高模線樣板設計的效率。要是改為直接在產(chǎn)品三維模型上進一步加工，分別加工成樣板工藝模型和模線模型，并且設置成父子關(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計周期，提高了設計的準確性。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)想會得以實現(xiàn)。

參考文獻