基于特征的三维实体参数化造型方法是参数化造型技术与基于特征的设计方法的有机结合,基本思想是使用几何约束的方法来描述产品模型的形状特征,使得特征作为参数的载体,通过对特征的操作构造零件的几何形状、材料特征及精度特征等含有工程意义上的信息,从而可以得到所需的一套形状或功能相似的零件。
建模环境及开发工具简介MDT是在Auto-CAD基础上开发的基于特征的三维参数化实体造型软件。它是一个高效、功能强大的融二维、三维于一体的三维机械设计平台<3>.MDT融合了当前CAD软件所采用的*新造型技术,提供了基于特征的参数化实体造型功能,可以利用开发工具来完成模型的参数化绘制。
ObjectARX是AutoCAD系统的第三代开发工具之一<4>,其程序设计环境,为开发者使用、定制和扩充AutoCAD提供了一个面向对象的C++应用程序设计接口。用户可以采用面向对象的C++语言开发ARX应用程序。
ObjectARX库包含一系列多功能工具,应用程序开发者可利用MDT的开放式体系结构,直接访问MDT的数据库结构和图形系统,定义本地命令。本系统以VisualC++60作为编译工具,Objec-tARX作为二次开发工具,在MDT环境下实现形象、直观、精确、快速地对液压元件进行三维建模。
液压元件结构特点及特征体素在装配过程中不需要考虑元件的内部结构,只要保证三维实体模型的关键尺寸及大概外形即可满足要求。常规造型技术通常是通过对一些基本几何图形的移动、旋转及布尔运算来得到所需三维图形。这种造型方法各个体素的相对关系没有存储,不能进行局部修改。而在液压元件三维建模过程中,很多元件中的局部结构特征基本不变,只是部分控制尺寸会发生改变。如果每次描述这些局部特征都要反复通过一些基本体素进行集合运算,则会延长设计周期、降低设计效率,不利于新元件模型的建立。为方便造型,将特征体素分为3类:(1)基本特征体素。是指可以通过横截面的拉伸、旋转或扫描等方式生成的三维几何形体,基本特征体素覆盖了几何模型中的体素<5>,如圆环、圆台和球体等。在ObjectARX程序中,基本体素的生成能够直接调用ARX库提供的AcDb3dSolid类的基本实体成员函数,如createTorus分别用来生成圆环、圆台和球体。
(2)通用特征体素。是由多个基本体素组合而成的体素,并进行封装,用来表达元件中大量使用的通用局部结构特征,如电磁铁、通油孔和手轮等。即通过调用基本实体函数生成基本体素,通过对基本体素的平移、旋转后,进行布尔运算生成通用特征体素,并且通用特征体素之间不能彼此组装形成。
液压元件三维建模层次4信息库的建立根据以上所述,为了在MDT环境下建立元件的三维可视化模型,需要对元件进行特征分析,采集元件上的两类特征信息,并建立相应的数据模块来描述。液压元件三维实体模型只需要满足元件外形尺寸要求与基本几何形状,对于元件结构上的一些细微特征一般可以简化处理,所以在这里只考虑液压元件的拓扑信息,并建立数据表作为表达方式。表中应包括以下信息:特征体素名称、体素位置与姿态信息和逻辑运算关系。
结论本文采用面向对象的特征体素建模方法,建立了基于特征体素的液压元件三维建模系统。建模方法提出了将元件的建模过程转换为特征体素间的逻辑运算的思想。与常规建模方法相比,减少了设计工作量,可以迅速组建大规模模型库,使设计周期显著缩短,提高了设计效率。