CAD快速精通技巧教程 中望3D直接建模

　　聽聞三維 CAD 軟件市場推出了新版本中望 3D 2011，新版本的性能有了全面的提升，兼容性也持續完善。作為國內唯一一款具有全球自主知識產權的三維 CAD 軟件，中望 3D 也是一款性價比非常高的三維 CAD 軟件。中望 3D 2011 新版的推出引發了大家的廣泛關注，作為一名設計師，我最感興趣的是直接建模功能，這一技術引發了對基於歷史記錄的建模技術與直接建模技術的大討論。

　　一、建模技術的發展歷程

　　計算機輔助設計(CAD)自上世紀 60 年代誕生以來，在其近 50 年的歷史中經歷了巨大的發展。最早是美國麻省理工大學提出了交互式圖形學的研究計劃，它開始作為一個二維數字繪圖媒介，然後在 20 世紀 70 年代利用三維線框技術實現了首次革命性飛躍——進入三維世界，並且不久之後就用於三維表面建模。

　　20 世紀 80 年代早期在實體建模中引入商業解決方案，它們依賴於求並、求差和求交的布爾運算。在20世紀80年代中期，隨著參數建模以及嵌入在基於順序歷史記錄架構中的模型特征概念的出現，CAD 設計經歷了第二次革命。經過 20 世紀 90 年代以及近年的發展，大量商業 CAD 應用程序都采用了參數化、特征、基於歷史記錄的方法。

　　另一方面，1995 年 HP 公司為解決自己內部的需求，與英國劍橋大學共同開發出來的 HP/Solid Designer 正式推向市場(後來更名為 One Space Designer,簡稱OSD)。

　　OSD 是在當時 3D CAD 技術市場一片基於參數(尺寸驅動)技術和基於 CSG 表示的實體造型系統中，基於 ACIS 平台開發的無歷史記憶的無參數化設計軟件，其主打技術為 Explicit Modeling(直覺建模)的技術，可以直接對點、線、面進行方便地編輯，不需要考慮造型的歷史過程。OSD 是最早實現“無歷史約束建模”的，算得上是後來直接建模/同步建模的鼻祖。

　　參數化技術和直接建模技術的整合是三維 CAD 設計歷史中的一個新裡程碑，直接建模技術在交互式三維實體建模中是一個成熟的、突破性的飛躍。新技術在參數化、基於歷史記錄建模的基礎上前進了一大步，同時與先前技術共存。

　　直接建模技術實時檢查產品模型當前的幾何條件，並且將它們與設計人員添加的參數和幾何約束合並在一起，以便評估、構建新的幾何模型並且編輯模型，無需重復全部歷史記錄。

　　二、直接建模的優勢

　　1、加快設計周期

　　直接建模設計方法可與幾何進行即時的實時交互，從而節省時間。而且，這種方法能夠以經濟的方式捕獲信息，並將其嵌入模型定義中，從而加快開發速度。加快開發速度後，您將能增加反復次數、提高設計質量、更輕松地進入市場，並延長產品的市場壽命。您決定它將如何采用最佳方式滿足您的業務需求。

　　2、可靈活處理意外和激進的變更

　　進行一次性產品設計(例如，唯一款式、市場新品或定制的按訂單設計產品)的公司在整個設計周期中面臨著不斷變化的要求。利用直接建模技術，您可以在設計過程的後期更為快速和頻繁地進行未預料的變更。

　　3、靈活的設計團隊

　　利用直接建模技術，任何團隊成員都能夠獲取並處理高清 3D產品設計，就像任何人都能夠獲取並處理 Microsoft Word 文檔一樣。因此，當不同的工程師(甚至是工程團隊)在項目過程中退出時，將能夠輕松地重新分配設計責任。

　　4、可靈活地處理多源 CAD 數據

　　直接建模技術的優點在於可以導入和修改多源 CAD 數據，從而使為采購組件或設計分包工作於廣泛供應鏈中的公司從中獲益。

　　5、了解和使用 3D CAD 的最簡便方法

　　直接建模技術是了解和使用 3D CAD 的最簡單方法，因為您能夠直接並直觀地與模型幾何交互。

　　三、中望 3D 2011 直接建模的技術特性

　　1、對於有/無特征歷史的模型進行後編輯的能力

　　不管是有特征還是無特征(從其它CAD系統讀入的非參數化模型)，都可以直接進行後續模型的創建，不管是修改還是增加幾何，無需關注模型的建立過程。這樣就使得我們可以在一個自由的3D 設計環境下工作，比以往任何時候更快的速度進行模型的創建和編輯。

　　圖1

　　如圖：當輸入的第三方數據模型，而這個模型已經丟失了建模的歷史過程的話。如果我們實現①重新定義孔的位置②修改圓角的大小。在只有參數化建模的技術上我們無法快捷的實現，甚至需要模型重構。

　　而使用直接建模，可以對沒有這種模型進行特征識別，進行編輯和修改。

　　圖2

　　圖3

　　如圖，盡管模型有詳細的歷史記錄清單，並且有復雜的父子幾何關系及組件件的鏈接關系，如果要修改圖示的圓角，我們需要尋找該圓角特征重新執行命令進行編輯，而目標特征在順序歷史結構中排列的越前，則影響越大。

　　這種重生過程對於設計師來說是不可控的，因為你無法記憶你所有的參數控制、關聯控制關系，所以這個過程可能會導致失敗，或者模型特征的丟失。

　　而直接建模，只需考慮你當前要編輯的特征，實時掃描模型，只結算那些必要的依賴關系，提供解決方案。

　　2、動態直覺式的所見即所得的尺寸約束控制

　　圖4

　　如圖，在編輯的過程中，以一種顯式的動態拖曳達到所見即所得的實時修改。

　　圖5

　　如圖，在快速創建實體的過程中，也可以直接拖動箭頭來修改尺寸，以一種顯式的動態拖曳達到所見即所得的實時修改。

　　3、捕捉拾取支持動態尺寸

　　在移動、偏移等需要確定目標點的操作中，通過捕捉拾取可以快速確定目標點相對起始點的相對距離。

　　圖4

　　4、動態尺寸均可直接輸入數值

　　除了可以拖動箭頭，還可以直接點擊動態尺寸的數字，中望3D將自動彈出數值修改框，可以直接輸入相應的數值，回車確定即可完成修改。

　　圖5

　　中望3D 2011 依據直接建模的思想，實現了Direct Edit 1.0，在建模思路和用戶體驗方面都有了極大進步。

　　四、建模技術的未來發展趨勢

　　歸根到底，無論是動態建模、直覺建模還是直接建模、同步建模，都是為了尋求在參數化嚴謹方式建模的限制與約束之下，而發展起來的一種可以脫離參數化、特征歷史樹的更快更強更自由的後編輯技術。