基于CATIA的两种不同水杯三维建模方法及对比.docx
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基于CATIA的两种不同水杯三维建模方法及对比
基于CATIA的两种不同水杯三维建模方法及对比
[摘要]:
CATIA是一款优秀的三维建模软件,本文基于CATIA的凸台命令和多截面实体命令这两种常见基本命令,延伸出两种不同的对于武汉理工大学水杯的三维建模方法,同时运用了CATIA的多种命令,最后进行了材料的渲染,还对两种方法进行的对比分析比较,并给出了适用范围。
关键词;CATIA三维建模多截面实体
一、背景介绍
CATIA是法国达索公司开发的一款优秀的三维CAD软件,支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程,界面直观,操作方便,广泛用于汽车、航空航天、船舶制造、厂房设计、建筑、电力与电子、消费品和通用机械制造等行业。
广受全球好评。
本文采用CATIAV5R20中文版。
在学习完汽车CAD/CAE课程后,对CATIA产生了浓厚的兴趣,自己尝试着画一些实例,并思考用不同的方法绘制,故决定对武汉理工大学水杯用两种不同的方法建模。
杯子如图:
二、三维建模
首先对水杯的构成进行分析,杯子由杯体和杯盖组成,杯盖由分为两层,内层为塑料,外层为金属合金,杯体材料与杯盖外层相同,这个故将整个杯子分为三个零件来画,最后再进行总体装配。
运用CATIA进行三维建模时,常用的是先用凸台命令做出基体,再进行各项修改操作,但经过思考,这里可以使用多截面实体操作来绘制基体,两种方法绘制过程分别如下:
1.基于凸台操作
首先用凸台命令做出基体圆柱,设定圆柱圆半径设为35mm,拉伸长度设为200mm,与实际大小相近,定位草图如图,基准平面选择为xy平面,拉伸方向默认方向,三维实体如下图
再对基体圆柱的上部进行处理,达到实物的弧形,这里采用旋转槽操作,命令如图,选取的草图平面为ZX平面,绘制的定位草图如图,定义的的旋转轴线显然应该为圆柱的中心线,完成后的操作如图
此时再对杯子的下部进行处理,使其更加美观,这里再次需要旋转槽操作,定位平面还是选择ZX平面,定位草图如图
绘制完成后的底面如图,但为使其更加美观,对面连接处进行倒圆角处理,圆角命令如下图:
接下来对杯嘴进行绘制,杯嘴的绘制采用旋转体操作,这里其实也可以用扫掠命令,这里采用旋转体命令,定位草图如图,显然旋转轴线采用Z轴,绘制效果如图:
此时应该对杯腔进行处理,这里采用挖槽命令,半径34mm,深度170mm,效果如图
杯嘴与嘴部接触的部分不能尖锐,故选择倒2mm的圆角。
这是基于凸台的杯体绘制,下面基于多截面实体命令绘
2.2基于多截面实体命令绘制的杯体
使用多截面实体之前,首先要建立多个偏移平面,如图,设计的分别相对于xy平面偏移了130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195、200、203、206、225,然后分别在每个平面上根据设计做出同心圆,然后选择多截面实体的命令,一一选中所画的各个平面,确认生成。
但生成时上部没有弧线形,不够美观,仔细思考发现是平面设置过多,且参数设置的等差数列,使其成为了一个圆台,后将130至200的平面之选用5个,且将其圆的直径参数设为70、69、64、58、56,成功解决问题。
效果图如下:
而其他的细节处理如底部的处理,杯嘴的倒圆角,杯腔的生成等操作与上面相同,这里不再赘述。
2.3杯盖内衬的绘制
杯盖塑料内衬同样是采用先用凸台命令做出基体,凸台的草图圆直径设定为50,拉伸长度为30,凸台完成后,再采用凹槽命令生成盖,而槽的深度设定为24mm,与实际情况相同,槽建好后,需要绘制杯口密封台,密封台的绘制先以凹槽的平面为底绘制出凸台,拉伸长度为6mm,再使用开槽命令在密封台的边缘开出一个槽,深度为4mm,宽度也为4mm,这里需要六个槽,但是一个个画太繁琐,故选择使用圆形阵列命令。
命令中槽的个数选为六个,间隔角度当然是60度,生成过程及结果如图。
最后绘制杯盖的外部金属部分,也是采用先做出凸台基体,再进行凹槽命令,过程较为简单,先做出一个半径为28mm,高度为30mm的凸台,再进行凹槽操作,其生成的凹槽应与之前做的内衬相适应,故凹槽的半径与深度都应与内衬的半径和高度相同,这里绘制过程就不再赘述,绘制效果如图
各个部件都绘制完成后,开始对各个部件进行材料的渲染,以期更加美观,操作其实也很简单,直接点击任务栏下的应用材料按钮,将所选择的材料直接拖至部件上即可,这里选择将内衬渲染为summersky材料,而杯体和杯盖外部都采用Nickel材料,更加协调一致。
为使材料显示出来效果,需要将视图模式更改为带材料着色,材料即可正常显示。
各个部件渲染之后的效果图如下图:
当所有的部件的渲染完成后,就需要将各个部件装配起来,新建一个product文件,一次将三个部件导入工作平面,再依次使用装配命令中的接触相和等命令,将三个部件装配到一起,其装配的最终效果图和爆炸图如下图:
前面用了基于凸台对杯子进行了三维建模,这里决定用基于多界面
三.分析
虽然两种方法都可以完成对水杯的三维建模,但在基于凸台的常规方法中,要建立拖个凸台,还要进行多次修改操作,如旋转槽,凹槽命令,倒圆角命令等,过程较为繁琐,且使用例如旋转槽等操作进行切割时,对弧面的处理比较生硬,而且出来的弧形不美观,影响美感,而且弧面和其它面的过度不够自然,虽然采用了倒圆角处理,而且使用了相切,但最终的效果还是缺乏整体感,但使用多截面实体命令做出杯体时,通过几个偏移平面的做的草图圆,最后直接生成整个杯体,免去了多个旋转槽操作,而且草图圆的半径设定不同,生成时自动生成了弧面和许多自然圆角,大大简化了操作,同时这些弧面和圆角显得更加自然,不再那么生硬,整体感特别强,故显得也更加美观。
结束语
经过思考和比较,虽然在水杯的建模中,基于凸台的常规方法不如多截面实体的方法好,但是凸台命令运用的更加广泛,可以应用与各种形状的零件建模,对于弧面或者曲面其实最好的是运用CATIA的曲面设计模块,CATIA的曲面设计模块非常强大,这个是自己学习和努力的方向,但多截面实体可以用于一些简单的弧形面三维体的建模,而且其操作没有曲面设计复杂,也有其独特的优点,对于一些简单的曲面结构,完全可以采用多截面实体操作来创造基体,更为实用方便。
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