三维模型库（通用8篇）
三维模型库 篇1
摘要：提出了机械零部件三维模型库的构建思路与方法,介绍了三维建模、虚拟现实、数据库及网络技术。通过虚拟现实技术和网络技术实现了三维模型在网络上的传播及用户对三维模型的旋转、平移、放大、及缩小等实时交互操作。
关键词：三维模型库,虚拟现实,Web,X3D
1. 引言
工程制图学是工科类院校一门重要的专业基础课程,但该门课学习起来比较抽象、难度大,并且工程制图学中的机械零部件结构复杂,给学生的学习造成了很大的困难。现今高校使用的多媒体教学,多采用三维动画的方式来表达机械模型的内部结构关系,该种方式只是简单的动画播放,动画文件大,不利于在网络中上传和下载,不能建立起用户和模型之间的交互操作,从而不能达到学生对机械零件的深刻理解。因此建立一个基于网络的、可实施用户和模型之间实时交互功能的三维模型库意义重大。
现代的网络已经步入Web2.0时代,互联网从Web1.0发展至今已成为一个更加开放、交互性更强、由用户决定内容并参与共同建设的可读写网络阶段。虚拟现实技术作为计算机的核心语言已被广泛应用于社会的各个领域,从最初的VRML1.0、VRML2.0和VRML97发展到第二代三维立体网络程序设计语言(X3D),虚拟现实技术已成为21世纪计算机的最前沿技术。计算机网络和虚拟现实技术的飞速发展为建立基于网络的三维机械虚拟模型库提供了强大的技术支持。
2. 三维模型库系统的总体设计思路
三维机械虚拟模型库是以网络技术为平台,模型库开发涉及到三维建模技术、网络技术、数据库技术及虚拟现实技术四大方面。模型库以《工程制图》中的机械零件为原型,首先使用三维建模软件进行三维模型的创建,确定模型所包含的信息和数据结构;其次进行模型管理、设计关系型数据库;然后通过网页制作软件及ASP技术制作动态可交互的三维模型网站;最后利用虚拟现实建模语言实现用户对三维模型的在线交互操作。本系统结构采用网络浏览器-服务器(B/S)体系结构,包含了客户端部分和服务器端部分,系统结构如图1所示。客户端部分是指用户使用Web浏览器查看三维模型,由于模型是基于虚拟现实的,在客户端用户需下载安装虚拟现实浏览器(BS Contact);服务器端部分是通过TCP/IP协议与客户端相连,它包括Web服务器和数据库服务器,通过它可以完成客户端和服务器端的信息交流,还可以完成客户端与数据库服务器端的数据通信。
3. 采用的关键技术
3.1 三维建模技术
模型是设计的基础,三维模型有三种基本构建方法。一种是用记事本或VRMLPAD/X3DEidt(VRML/X3D编辑器)直接进行虚拟现实文件的书写。这种方法建模只适合构建简单的模型,对于复杂的模型,建模效率非常低,不适用于大型机械零件建模。第二种是3ds MAX/MAYA,这是一类集成建模、动画和渲染于一体的三维动画制作软件,主要应用与制作室外景效果图、建筑漫游动画、电影游戏和3D游戏等领域。最后一种是利用三维构型软件Pro/E、Solidworks、UG等直接构建三维实体模型。POR/E是专业的机械零件建模软件,操作简单,构型能力强,高效省时。论文采用Pro/E建模,Pro/E具有拉伸、旋转、扫描等特征,绘制二维草图后,可直接使用这些特征建立机械零件。零件绘制完成可以直接保存为*.wrl格式,转化为vrml文件后,Vrml浏览器BS Contact将默认新导入的Pro/E模型颜色为白色。为了增强模型表现力,需用3DMAX对其进行渲染,再利用Vrml Pad/X3DEdit中的Background节点的sky Color域设置场景的背景颜色,场景背景颜色设置如下:
3.2 数据库技术
3.2.1 二维关系表设计
三维模型数据库的设计是系统设计的关键。数据库设计的主流产品有My SQL、Access、SQL Server,本系统采用SQL Server 2000进行数据库设计。SQL Server 2000支持C/S架构和B/S架构、Transact-SQL语言及视图索引等。数据库的设计重点在于二维表的设计,根据模型的数据信息,每个零件应包含以下信息:零件三视图、零件立体图、零件图地址、零件材料、国标代码字段名称等。为了便于查询和灵活检索,应制作存储零件信息的表,零件图库索引表和用户表,其中用户表应包括:用户ID、用户名、密码、真实姓名、电子邮件等字段名称。
3.2.2 数据的访问设计
ADO是较通用的数据访问基础部件,它支持COM组件,ADO是基于数据存储的标准;ADO是OLEBD数据接口为访问多种数据库类型而设计的,是一种可扩展的程序模型,使用它可以建立起和SQL Server完美的连接。
3.3 网页制作技术
HTML是一种网站建设语言,使用HTML可建立静态网页。这种网页不包含任何服务器端脚本,要建立具有交互功能的动态网页可以使用ASP服务器应用程序开发技术,它可以将HTML语言、脚本语言和Active控件组合在一起,产生动态、交互且高效率的基于Web的应用程序。HTML语言在记事本中就可以编辑静态网页,所有网页上的元素均需使用程序设计,操作性差。Dreamweaver是专业的网页设计软件,具备方便实用、可视化操作特点,其界面分为代码区和设计区,可随时查看页面设计的效果和代码编写进度。论文网页使用Dreamweaver+ASP来制作动态交互三维模型库网页。三维机械模型库网页分为用户登陆模块、二维视图模块、三维视图模块、上传下载模块四大部分。
3.4 VRML/X3D技术
X3D(Extensible 3D)是互联网3D图形国际通用软件表准,定义了如何在多媒体中整合基于网络传播的动态交互三维立体效果。在网络上创建逼真的立体场景,发开与设计三维立体网站和网页程序,可以通过运行X3D程序直接进入Internet,从而改变目前网络与用户交互的三维平面局限性,使用户在网络立体场景中实现动态交互感知和交流,体验身临其境的感觉。节点是X3D文件中的基础,X3D通过大量的节点来实现2D、3D图形、动画和影视的制作。X3D使用Shape节点来直接制作三维模型,也可导入由三维软件制作的模型,导入X3D后的三维模型通过BS Contact浏览器直接查看,可实现旋转、平移,放大及缩小全方位地观看。
4. 结束语
论文通过计算机网络技术和虚拟现实技术实现了三维虚拟模型库的建立,学生通过使用模型库,增加了学习《工程制图》课程的兴趣。通过查看模型详细了解模型的内部结构,提高了学生对模型的空间想象能力。本模型库的建立方法亦可用于工科类其它课程中,如建筑学中的模型建造等,建库技术可随着计算机软件的发展不断更新提高。
参考文献
[1]张金钊等.三维立体网页立体设计[M].北京:中国水利水电出版社,2009.
[2]陈益才,李睦芳.DreamweaverCS+ASP[M].北京:机械工业出版社,2008.
[3]王启美,王玲.工程制图多媒体网络教学系统若干问题的探讨[J].工程图学学报,2005(3):179—183.
[4]冯开平,左宗义.VRML外部程序的应用研究[J].工程图学学报,2003(3):47—51.
三维模型库 篇2
关键词：土木 仿真实践 教学模型 建设
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0190-01
1 土木工程学科的发展要求
随着我国经济的飞速发展，各类建筑结构体系不断涌现，为土木工程学科的发展注入了新的活力。土木工程在国民教育中的地位不断加强，现阶段对土木工程教学及学生培养提出了更高要求，学生不仅需要具备扎实的理论基础，还需具备一定的实践能力和创新素质。为适应这一趁势，必须对土木工程的教学体系加以完善，对其内容和教学方法不断更新，不断提升实践教学效果和质量，达到培养应用型创新型人才的目的。
2 土木工程实践教学现状及问题
实践教学在土木工程教学中非常重要，它是培养大学生动手和创新能力的关键，其作用及功能是理论教学所不能替代的。现阶段开设土木工程专业的高校都针对各门主干课程的实践教学进行不断的探索，并加强了实践教学环节的研究。目前在教学中依然存在重理论、轻实践的趋势，主要表现以下几个方面。
2.1 实践教学环节薄弱
部分学校土木工程专业实践教学环节比较薄弱，有的主干课程仅有理论教学内容而不设实践环节，有的虽有实践环节，仅局限于课程设计一项实践内容，如钢结构、高层建筑结构。早期的土木类课程教学实习还有安排学生到施工企业或工地现场实习的内容，但现在多数高校考虑生产企业的实际情况已忽视这方面的做法。
2.2 实践教学内容缺乏
多数院校对待学生的实习内容还缺乏有针对性的研究，有的学校，实习主要以参观为主，走马观花，很少接触到有针对性的建筑物或仅参观已经建成的普通建筑，怎样方便怎样进行，影响课程实习效果。另外，从土木工程专业毕业设计的选题来看，多数院校还是侧重传统的钢筋混凝土框架结构，这就使毕业设计缺乏创新。
2.3 实践手段单一
从土木工程专业课程的实践手段分析，往往是传统的课堂实验、实习和课程设计，实践手段单一，部分学校没有专门实验室或欠缺相应的实验条件，难以满足结构类课程实践教学需要，更谈不上实践教学效果的保证和提升。
2.4 实践效果不佳
3 土木工程教学模型库建设思路及内容
在土木工程教学中，加强仿真模拟实践教学，是实施教学改革的一个非常重要的环节。近年来教研室在仿真平台建设内容方面开展了有益的探索。通过直观仿真方法向学生介绍专业知识并配合动手训练，从而加深了学生对应用知识的理解和综合能力的提升。土木工程仿真模拟实践教学，可采用多种手段，包括计算机仿真技术、视频、实物等。
3.1 建设方案提出
土木工程仿真实践平台建设是一个系统工程，不可能一蹴而就，需分阶段逐步实施。学校首先选择教学模型库作为首要建设任务。针对土木工程专业培养计划，选择了重要的几门专业课程作为建设重点，建立混凝土结构、钢结构、房屋建筑学、建筑施工、建筑构造等课程的建筑模型库。模型主要以采购成品缩尺模型为主，自制加工模型为辅，尽量达到简单易行、特色突出。
3.2 主要建设内容
3.2.1 实体模型库建设
实物、实体模型在土木工程仿真实践教学中的作用日益显现，实物具有直观的特点，学生体会深入。学校先后购入十余种各式高层建筑1∶10缩尺实物建筑结构模型，涵盖了高层建筑结构理论教学基本体系内容，如框架模型、剪力墙模型、框剪模型、筒体模型等，同时匹配各种混凝土、钢结构梁柱节点、楼板、基础等配筋模型，形成了较为完善的高层建筑结构实体仿真模型库，同时配备各类钢筋混凝土结构构造，如配筋楼板、配筋梁柱节点；各类施工工艺模拟模型；各类钢结构模型及钢梁钢柱连接构造；绿色建筑节能构造等模型，目前模型的规模达百余件，基本涵盖土木工程主要专业课程，同时兼故考虑了新材料、新工艺的内容。任课教师可在实验室教学，同时也方便将各类小型配件模型带入课堂，这种实践教学方法收到了很好的效果。
3.2.2 工程图片库建设
重点在钢结构、高层建筑结构、砌体结构、木结构、钢-混组合结构这几方面的仿真图片内容上进行了研究，搜集、整理了大量的三维仿真图片及工程相关构件的实体图像，从结构的认识，结构受力变化及变形，结构的破坏、结构的防灾减灾等方面都有完备图片资料，随时调用学习，同时针对施工常用工艺，建立完善了三维仿真动画库，通过动画演示，学生不出课堂便能掌握各种建筑施工工艺。
3.2.3 实际工程库建设
实体工程的优点是能够加深直观印象，对学生理解理论知识、改善教学效果会起到重要的促进作用。难点是代表性工程较难选定、施工现场授课较难协调。学校近年来加强土木工程实习基地的建设，从学校周边区域遴选出了几个有代表性的设计、施工企业，并建立了长期的合作框架，使学生在施工现场工程技能水平方面有了更大的提升。
通过持续建设，现在的建筑模型为已初具规模，在学生的实践中发挥了重要的效果，搭建学生科技创新能力训练平台，同时，我们注意教学过程研究，不断完善现有的实践教学体系，为后续的仿真模拟实践平台建设打下了良好的基础。
4 结语
土木工程专业中各门专业课程，理论联系实际紧密，其工程应用价值高，同时也是学生综合工程素质建立的基础。在各门专业课程教学中对学生动手实践能力的培养突显重要；对其工程素质的培养可以是多方面的；对其研究任重道远。针对不同课程，探索科学的、特色鲜明的工程仿真实践教学内容是今后土木工程专业很有价值的一个研究领域，必将会推动土木工程教学水平的进一步提升，为良好工程素质人才的培养奠定坚实基础。
参考文献
[1]魏刚.土木工程仿真模拟课程教学实践[C]//高校土木工程专业建设论文集.2010.
三维模型库 篇3
1 建立数字化模型库之优势分析
古籍文献资源库建设是古籍保护与利用工作的方向[3]。对古籍进行数字化建模, 通过将大量的图片、文字信息和三维模型 (3D model) 等数字化资料汇集存储, 建立数字模型库, 生成一个文献档案, 既实现了文献资源共享、提高了文献利用率, 又利于文献内容的优化保存。带有三维信息的模型库在一定程度上再现了文物的原貌, 利于启发和扩展学者研究的广度与深度。
1.1 数字模型库利于在互联网时代信息资源共享
建立图书馆古籍文献数字模型库, 将会使文献信息在互联网平台上大大提高利用率, 提高人们对古籍文献的认知程度。以网络技术为平台, 以浏览器-服务器 (B/S) 结构构建系统, 不同的应用系统可以通过接口调用数字模型库中的资源, 如图1所示。结合虚拟现实技术建立三维场景虚拟漫游系统虚拟展馆, 让用户身临其境的再博物馆中欣赏古籍;用网页制作软件及JSP技术制作动态可交互的三维模型网站;通过特定的网络用户界面调用数字模型库中的资源, 可以让进入的用户方便快速的访问到所要展示的三维古籍, 利用鼠标和键盘等简单的设备就可以完成古籍全方位的浏览, 对三维模型的旋转、平移、放大、及缩小等实时交互操作。古籍数字模型库可以广泛长期反复利用, 互联网中已建立的B/S结构的文物遗产系统可以再扩展, 将三维古籍文献添加进来, 用网页链接加载资源包这种简单的方式把图书馆3D文献资源展示出来。数字模型库加大了信息资源的共享程度, 更好的体现了珍稀古代文献的价值。
1.2 数字模型库提高了古籍文献利用率
检索文献显示三维模型提供更多的有效信息, 方便研究者的引用, 三维模型极大地启发和扩展其研究的广度与深度。对甲骨建立三维模型还原原型将弥补拓片不足, 更清晰展现甲骨文信息方便学者研究和临摹书写。用户检索文献后先获取简单的文字信息, 确定使用后, 点击相关链接从数字模型库中调用该文献的虚拟三维仿真页面, 用户可以交互性的360度观看甲骨文文献, 以及放大视角仔细观察, 将长期被束之高阁的珍稀古籍更好的展现, 大大的方便了读者的研究工作, 提高了古籍文献的利用率。
2 数字化模型库的实现方法
2.1 三维建模
模型是三维模型库系统的基础, 三维建模是涉及摄影测量与遥感、计算机视觉、计算机图形学和模式识别等领域的一个热点问题[4]。目前三维模型按细度区分有如下方法。
(1) 适于数据分析的高精度模型。通过三维扫描仪来获取物体所有数据信息。测绘遥感技术, 以毫米的精度虚拟在电脑里, 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室李德仁院士在数字敦煌项目中谈到“进入上世纪90年代后, 我们测绘的精度大大提高, 达到毫米级甚至微米级, 这才为数字考古奠定了基础。”为了实现精确目标, 研究人员在前期必须运用大量测绘方法, 如通过控制测量的方法, 提供一个绝对坐标, 将物体放在合适的位置;通过多目立体测量的方法, 用两台以上的相机对实物进行拍摄;通过激光扫描的方法, 采集目标表面的信息等。制作时具体工作分为三步:首先是利用激光扫描技术, 将文物结构的位置数据测定, 然后将数据进行整理组合, 组建成三维模型, 要求精细的测绘技术, 处理海量的数字信息。保存文物原有的各项型式数据和空间关系等重要资源, 实现濒危文物资源的科学、高精度和永久的保存。
(2) 适于艺术赏析的中低精度模型。考虑到计算机系统资源的限制, 为了保持操作的流畅性, 三维场景虚拟漫游系统中三维虚拟场景的模型使用简模或者中模。可以有两种方法, 一种是在文献原型上采集多方位的照片, 建模人员按参照物比例手工建模, 主要是由视觉感官来建立视觉建模的方案。三维模型的制作主要采用三维模型制作软件来完成, 现有的三维设计软件较多, 常用的有Auto CAD、3DSMax、MAYA等。另一种方法是在二维高清图片上进行处理, 将图片生成黑白灰度图片, 通过代码自动生成具有高度差的空间三维雏形, 再经过补充和修改生成目标模型。
2.2 三维模型添加材质和纹理贴图
建立好模型后, 需要实现三维模型 (3D model) 到纹理模型 (Textured model) 的转换工作, 即纹理映射工作, 通过融合技术、纹理拼接、各向同性、纹理捆绑等技术来实现[5]。首先, 在模型表面利用纹理贴图产生图像逼真效果。其次, 通过材质模仿现实中物体表面对光源的反射和传播, 表现出物理材质特性。
材质和纹理贴图结合后可以制作如水面、镜子、玻璃、钢铁等等效果, 结合虚拟现实技术表现出物体的真实性。制作纹理贴图, 应以实际拍摄图片为基础, 纹理贴图通常调整为2的幂次方大小, 该方法运算的过程中计算速度最快, 也就是渲染时最快捷的方式。使用带有通道贴图的格式文件, 可以直接使用alpha透明贴图通道结合Refraction折射效果表现出通过透明或半透明物体所看到的景象, 制作出透明或半透明反光材质。给三维模型添加材质和纹理贴图是表现效果是否逼真的关键步骤。
3 数字模型库系统中虚拟展现采用的关键技术
在数字模型库的基础上, 需要进一步通过图像渲染、碰撞检测等关键技术来实现古籍文献三维数字模型库系统。其中, 虚拟漫游系统使用Web3D实现网络上的虚拟现实展示, 通过GUI界面和鼠标键盘实现参与者与古籍仿真环境相互作用, 借助人本身对所接触事物的感知和认知能力, 帮助启发参与者的思维, 以全方位的获取环境所蕴含的各种空间信息和逻辑信息。一般情况下由以下几个关键技术及模块来实现。
3.1 图像渲染引擎模块
显卡是物理基础, 在显卡之上是各种图形API函数, 主流的是Direct X和Open GL。图像引擎是建立在这种API之上, 控制着实现不同的效果。而在引擎之上, 则是引擎开发商提供给开发者的SDK开发套件, 这样程序员和美工就可以利用SDK建立画面效果。目前主流图像引擎模块都支持凹凸贴图 (Bump mapping) , 反射贴图 (Reflection mapping) , 动态阴影效果, 实时图形化界面, Shader代码的动态合成, 地形系统。当把材质贴图赋予模型完成贴图模型之后, 相当于为骨骼蒙上皮肤, 最后再通过渲染引擎把模型、动画、光影、特效等所有效果实时计算出来并展示在屏幕上。
3.2 碰撞检测模块
碰撞检测是计算机图形学和虚拟现实中最基本且非常重要的组成部分。碰撞检测 (Collision Detection) 返回两个或多个物体是否发生碰撞的布尔判断, 然后找到物体之间的实际相交位置, 针对两个物体之间的碰撞决定采取何种操作, 当发生接触时, 运动可以停止不前或平滑移动到其它位置。主要是应用于检测摄像机或角色人物模型同三维虚拟场景中的其它模型, 如地形、建筑物、绿植等各种物体模型是否接触的情况。在某些应用中, 可能希望检测物体与环境之间的距离来判断做出新的动作指令。
3.3 声音特效控制模块
人能够很好地判定声源的方向。声音到达两只耳朵的时间或距离有所不同, 在水平方向上, 我们靠声音的相位差及强度的差别来确定声音的方向。常见的立体声效果就是靠左右耳听到在不同位置录制的不同声音来实现的, 所以会有一种方向感。声效控制模块主要是来触发三维虚拟场景中是否出现声音和声音的强弱、声道以及远近等, 其作用是来模拟真实自然环境中的声音效果, 如控制摄像机或者角色人物接近虚拟物体时, 会触发控制事件从而声音随着距离的接近声音会逐渐变强, 反之则声音又逐渐减弱, 声效模块同样加强了使用者的沉浸感。配上解说还可以让一些抽象的解说变得浅显易懂。
3.4 物理系统模块
由于物体与物体之间的动力学特性, 物体的运动遵循固定的规律。运动物体具有密度、质量、速度、加速度、旋转角速度、冲量等各种现实的物理动力学属性, 在发生碰撞、摩擦、受力的运动模拟中, 不同的动力学属性能得到不同的运动效果。例如, 当角色跳起的时候, 系统内定的重力值将决定他能跳多高, 以及他下落的速度有多快, 子弹的飞行轨迹、车辆的颠簸方式也都是由物理系统决定的。
3.5 粒子系统模块
粒子系统设计是利用粒子自动机的方法描述粒子的运动, 粒子特效模块主要是在三维虚拟场景中用来模拟和控制各种天气状况, 如雨、雪、雾等。它能够更为真实的反应出场景的环境效果, 使其更加逼真可信。
3.6 动画功能模块
目前所采用的动画系统可以分为两种:一是骨骼动画系统, 一是模型动画系统, 前者用内置的骨骼带动物体产生运动, 比较常见, 后者则是在模型的基础上直接进行变形。例如, 拆卸和组装的动作, 可以用动画帧的方式播放。
3.7 GUI背景与系统控制模块
GUI来制作浏览界面、漫游模式、按钮、滚动条、对话框等对象, 沟通程序的时间回调机制将最终用户在GUI窗口中执行的操作, 比如鼠标按钮触发等送到应用系统中去, 应用系统在得到这些消息和事件后可以根据自己的系统需要做灵活处理。利用GUI控制漫游模式, 实现不同视点和不同的运动方式的切换, 它是整个系统的集成, 用于控制系统功能的主程序。
4 结语
论文将数字技术和文献保护两者结合起来构建三维数字模型库, 该模型库能推动学术研究, 有利于文献遗产的数字化保护, 有利于建设图书馆数字化和知识化服务平台, 对图书馆的资源建设与知识服务有积极的促进作用。随着数字技术的不断发展, 虚拟现实技术也将随着网络时代宽带大规模应用的到来得到更高的突破, 古籍文献三维模型的建立会更快捷和精准, 古籍文献三维数字模型库将得到更广阔的应用。
摘要：利用信息技术进行文献数字化保护是保存与利用民族文献遗产的重要手段。本文以虚拟现实技术为基础, 结合图书馆的古籍文献特点及应用情况, 构建古籍文献三维数字模型库系统, 并对该系统的优势, 及实现该系统所涉及的关键技术作以探讨。该方法为古籍文献保存和利用提供了新的思路。
关键词：古籍文献,三维数字模型库,虚拟现实
参考文献
[1]梁爱民, 陈荔京.古籍数字化与共建共享[J].国家图书馆学刊, 2012, (5) .
[2]李辉熠, 钟山, 张立里.基于用户体验的旅游景点虚拟现实项目设计研究[J].数字技术与应用, 2013, (3) .
[3]石梅, 数字图书馆古籍文献资源库建设的思考[J].数字与缩微影像, 2012, (4) .
[4]王继阳, 李德仁等.建筑物三维重建方法综述[J].遥感技术与应用, 2009. (06) .
三维模型库 篇4
一、用UG软件建模要解决的主要问题
1.在设计塑料模具之前, 先要对塑料制品进行工艺分析, 分析判断塑件结构是否合理, 用UG软件制作一些具有不同结构的真实塑料制品三维模型, 在教学中教师还可直接利用建好的模型通过旋转、缩放、局部放大等方法, 使学生能够快速想象出制品结构, 有利于对教学内容的理解。
2.将UG中的Mold Wizard引入塑料模设计中, 将塑料模知识和软件设计充分融合, 使软件设计更加方便快捷、模具结构更加合理。利用UG软件中的Mold Wizard模块建立几种典型模具三维模型, 例如, 两板式、三板式、侧向分型抽芯模具及模具零件三维模型, 并可在教学中直接调用虚拟零件进行教学。
3.在《塑料模设计》课程项目教学中, 多媒体课件往往缺少三维零件图和模具图, 通过本课题的研究, 能够显示三维图, 提高了课件质量。
4.在《塑料模设计》课程设计中, 可供学生选择的塑料制品严重不足, 通过本次塑料制品资源库建设, 丰富了教学资源。
二、用UG制作三维模型库用于教学的优越性
1.结合教材内容需要, 用于课件制作的素材
《塑料模设计》课程教学过程中要利用大量的图形讲解模具的结构和工作原理, 用UG软件制作素材, 注重教学设计, 合理运用使多媒体教学取得好的教学效果。通过模型库的制作和课件的制作进一步提高教师理论联系实际、解决工程实际问题的能力;教学中使用该虚拟模型资源库, 能显著提高学生的空间想象能力, 提高教师的教学质量, 将模型作为素材应用在教师个性化的多媒体课件设计中, 能充分发挥教师的主导作用。例如, 用UG建模设计手机外壳塑件 (如图1) , 通过UG软件创建的三维模型精度高、质感好、形象逼真、色彩丰富, 利用UG的局部放大、平移和翻转等工具, 能够在屏幕上观察零件复杂形体的外型与内腔、各个侧面和局部细节特征直观地呈现整个零件的结构。塑料模成型零件设计教学环节中, 分型面选择是否合理直接影响产品质量、镶件的结构、塑件脱模方法, 此部分内容传统教学结合图片将若干条原则介绍给学生, 结果是学生往往知道分型原则, 却不会分模。教学中我们运用UG软件中MoldWizard或硬件技术将手机外壳塑件三维模型提供给学生进行分型, 如图2分出的型腔零件。
2.《塑料模设计》项目教学中直接运用UG软件中MoldWizard模块
传统教学中, 大部分时间以讲设计的基础知识为主, 理论教学之后进行两周的课程设计。这种教学模式中, 知识、理论与实践操作是分离的。前面讲的系统知识到综合应用时, 许多已经忘记了, 学生面对一个塑料制品进行模具设计时无从下手, 对一副模具的设计理念、思路、内容、结构的关键性问题没有任何概念, 更谈不上合理性、经济性和良好的工艺性。项目教学中抛开传统的知识体系, 以职业岗位活动为依据, 体现现代先进的职业教育理念, 课程的内容保持职业活动的完整性、打破知识体系的完整性。在任务完成之后, 将活动过程中的知识进行系统梳理, 得到相对完整的系统知识和定量理论。
在教学中笔者直接运用UG软件中MoldWizard模块设计。MoldWizard是UGS公司提供的、运行在UG软件基础上的一个智能化、参数化的注射模具设计模块, 注射模中的分模、添加模架、镶块、滑块、电极、浇注系统、冷却系统以及各种标准件都可以在MoldWizard中轻易完成。用UG设计的塑件三维模型实拆和最佳方案的确定使学生对分型面的确定原则能够深刻领会和灵活应用。模具设计中应用UG软件建立产品实体模型, 根据产品模型运用UG-MoldWizard模块生成模具型芯、型腔及装配图等, 使塑料模具的开发设计快速高效, 加工精度有很大改善, 既提高了设计质量, 又缩短产品开发周期, 最终达到降低成本的目的。教学中采用多媒体、教具模型及黑板有机结合, 大大提高了教学内容的信息量和教学效果。
3.三维建模中调动学生的能动性, 学以致用
兴趣是获得成功的动力, 是推动人们求知的一种内在力量。“讲授式”教学方法缺乏充分的图形图像支持, 缺乏供学生发现探索的良好环境, 不利于学生对知识的吸收和能力素质的培养。将多媒体技术应用到教学中, 能够调动学生的主动性, 激发学习的兴趣。由于一些学生已经学习了UG软件, 让学生在日常生活寻找塑料制品用UG软件制作出三维模型, 教师进行一定的指导, 理论和实践相结合, 使学生学习的内因与外因有效地结合, 充分发挥学生认知的主观能动性, 提高学习效率。
4.三维建模应用于毕业设计
毕业设计是进行工程实践的重要途径, 是培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力的重要实践性环节。毕业设计中, 很多学生把现代工程技术提供的技术手段与课程教学内容相结合, 采用UG软件进行设计, 再将UG工程图导入AutoCAD中进行修改, 出图。将学生毕业设计时制作的三维塑料制品模型和模具装配图, 修改完善, 可充实模型库, 以后学生毕业设计可充分利用这个模型库资源, 通过分析、比较、消化、吸收, 有助于学生巩固《塑料模设计》课程所学的知识, 提高设计水平, 增强就业中的竞争力。
《塑料模设计》课程用三维模型, 提高了教师计算机操作技能, 教师在科研的过程中不断吸取先进的科学技术和知识, 丰富了教学内容。在项目教学中实施交互学习, 发掘学生潜力, 促进学生的可持续发展。教学中组织学生用所学的UG软件一边学习一边制作塑料制品模型, 理论和实践相结合, 使学生在获得专业知识的同时培养了学生动手操作、观察分析等能力以及合作精神。将三维模型库素材作为教学资源建设, 并应用于项目教学中, 显著提高了学生的空间想象能力, 对学生加深理解《塑料模设计》课程零件的结构, 机构工作原理, 提高教师的教学质量都起到了积极地促进作用。
摘要：文章分析了《塑料模设计》课程内容的特点, 介绍了用UG软件建立三维模型用于课程教学的优越性, 对提高教学质量起到一定的促进作用。
关键词：塑料模设计,UG软件,三维模型
参考文献
[1]翁其金.塑料模塑成型技术[M].机械工业出版社, 2000, (11) .
[2]李丽华.UGNX6.0入门与提高[M].电子工业出版社, 2010, (1) .
三维模型库 篇5
在军事领域中, 需要大量的人员对我们现有的军用机械设备进行维护和保养, 高性能的武器装备对军事人才的培养提出了越来越高的要求。但在实际训练中不可能每次都用到实际的装备和器械, 因此如何根据装备图纸看懂实际的机器零件的结构成了我们士官人才必须面对的一个实际问题。机械制图课是一门重要的专业基础课, 在整个课程结构中起着承前启后的作用, 通过学习该课程, 还可以提高学员今后的学习积极性, 对培养学员创新意识和创新能力起着举足轻重的作用。教学模型作为教学手段的重要组成部分, 在帮助学员形象地理解教学内容的过程中, 发挥着积极的辅助教学的作用。机械制图作为机械类专业的重要专业基础课, 无论是在课堂教学还是在课后作业, 都需要大量使用教学模型, 以增加学员的感性认识, 最终达到空间思维能力的培养。传统的教学模型因其价高、易损、不便携带、不能修改等缺点, 已经不能满足现代教学的需要。而应用计算机软件结合多媒体技术建立的三维模型库, 不仅可以完全克服传统教学模型的缺点, 也是实施课程教学改革中的重要组成部分。
2三维模型库能代替传统实物模型的作用
机械制图三维模型库可以利用光盘存储数量众多的模型, 在使用中可以完全取代实物模型, 从而消除了实物模型因体积和重量造成的携带不便的缺点。另外, 利用先进的三维CAD技术创建地计算机模型不仅精度高、质感好、形象逼真、色彩丰富, 还能将复杂形体的外型与内腔、相贯体中相贯线的变化趋势、装配体中零件之间的连接关系充分地展示出来, 加上动画效果, 使教学中的知识难点更加清晰、生动、形象。因此, 无论从数量还是功能上都能完全代替传统实物模型在教学中的作用。
3能及时更新模型库的内容
传统的实物教学模型更新换代的速度慢并且不能够修改, 而几十年不变的教学模型已不能满足教学和科技时代不断进步的需要。机械制图三维模型库在教学中的应用完全可以避免传统教具的缺点, 利用计算机软件还可以方便地进行教学模型修改与新建, 这样不仅能够及时补充符合新教学内容的模型, 还可以针对不同的教学对象、教学要求调整现有的模型, 充分满足了教学中对模型种类及数量的需要, 达到降低教学成本, 提高教学质量的目的。
4学员课后学习的助学工具
近几年来, 由于同一班级生源质量的差异增加以及机械制图的授课时数不断减少, 使得教员的课后辅导的难度增大。对于程度低一些的学员, 如果辅导不够及时, 他们一旦无法战胜学习中的困难, 便退缩或放弃学习, 并失去了对机械制图学习的兴趣。机械制图三维模型库可以帮助学员理解学习中的难点、重点, 学员可以根据自己的学习方式和学习能力, 进行自主性学习。同时, 三维模型库可以载入网络, 不受时空限制在网上进行传输。当学员在课后练习中遇到困难, 可以通过校园网在库中找到所需要的模型, 进行仔细观察, 增强对实物的感官认识, 完成课后练习。另外, 三维模型库中收集了大量典型零、部件的三维模型与二维工程视图, 采用了不同的表达方法, 学员可以通过与自己所绘图形对比, 来检验自己的读图能力和对机件的表达能力。
5丰富了实践性教学的素材库
为了使机械类专业的学员, 毕业后在任职第一线能胜任实际工作, 必须在学校学习过程中加强实践能力的培养, 实践性教学的目的就是使学员能够综合地应用所学的知识解决实际问题。过去的机械制图实践性教学, 通常采用测量和拼装模型的方法进行, 这样具有一定的局限性——要准备很多模型, 因而占用较大的空间和较多的资金投入。但模型的种类还是较少, 因而限制了实践性教学的内容, 影响了教学效果。三维模型库可以解决上述问题, 成为机械制图实践性教学的素材库。在教学过程中, 教员可以根据教学需要分组设计不同的教学任务, 每组学员根据自己的教学任务要求, 从素材库中调用零件模型, 借助CAD等软件提供的测量与装配功能进行零件测绘以及装配体的拼装, 然后利用二维绘图软件进行零件图的绘制以及装配图的拼画。
三维模型库 篇6
1 应用工具
1.1 Pro/Toolkit介绍
Pro/TOOLKIT是美国Parametric Technology Corporation(PTC)公司为Pro/ENGINEER提供的客户化开发包。该软件集三维模型设计、加工、分析及绘图功能于一体,有强大的二次开发能力和第三方软件的支持。PTC向用户提供了大量的C语言函数库,这些函数提供了Pro/E系统的外部接口,其主要目的是让用户能方便而又安全地访问Pro/Engineer的内部应用系统内部应用系统,开发出满足企业自身需求的功能强大的应用系统,并实现与Pro/Engineer系统的无缝集成,使用户能直接对Pro/Engineer数据库进行各种信息存取,从而满足用户的特殊要求。
1.2 VC++6.0开发环境
鉴于VC++在程序开发过程中强大的用户截面设计功能,在本设计中截面的开发采用当今世界编程的主流语言VC++6.0。VC++是新一代面向对象的、可视化的程序设计工具。利用VC++开发基于Pro/Engineer的三维标准模架库程序编制一般需要两个步骤:一是可视化设计阶段;二是代码编写阶段。在可视化设计阶段,编程使用VC++工具箱来制定所需要的时间函数实现所需要的功能,可以大大提高系统开发的效率。
2 核心技术
2.1 设计菜单
通过调用Pro/Toolkit函数,在系统原有的菜单上再添加一个二级菜单“模架库系统”。制定菜单方法是首先写一个菜单项和文本文件,在利用Pro/Toolkit提供的增加菜单项功能函数ProMenubarMenuAdd,ProCmdActionAdd和ProMenubarmenuPushbuttonAdd来添加用户化菜单。
2.2 建立标准模架库数据库
为了便于集成,需要为每一种标准模架库建立数据库,如A1、A2、A3、A4型中小型模架库等。数据库是根据零件手册中有关标准件的数据参数、尺寸参数及其之间的关系建立,每一个数据库由数据表组成,以存放不同形式的标准件数据,如建立推杆数据库,动模板、定模板数据库等。
用Pro/Engineer开发产品过程中调用各种标准件实际上得到的是一个相关标准件级别模型的实体。
2.3 VC++环境设计和对话框开发技术
对话框是CAD/CAM/CAE类应用软件不可缺少的用户界面之一,能够正确快速的开发出应用程序对MFC AppWizard(dll)创建一个工程,使用Regular DLL using shared MFCDLL,打开Tools/Options菜单,设置Pro/Toolkit的头文件和库文件所在路径,然后选择Project/Settings菜单,再在Link选项卡Object/library modules文本框中加入mpr.lib和protk-dll.lib二个库文件。由于没有采用Pro/Toolkit提供的make文件生成应用程序,在VC环境直接连接会出现多个连接错误,而不能生成DLL文件。因此,必须在菜单Project/Settings的Link选项页设置强制文件输出,即选中“Force file output”的复选框。
3 开发实例
3.1 系统结构
三维标准模架库开发是基于Pro/E内部的二次开发语言Pro/Toolkit进行的,通过调用其内部函数,在菜单条中添加名为“模架系统”的二级菜单,第一级“中小型标准模架库”菜单,说明用户将要对进行模架库的选型,第二级是选择期中具体的模架类型。如图1所示。
3.2 界面设计
在模架设计界面上,用户选择模架系统→中小型标准模架库,选取用户所需类型。以A4标准模架为例,演示注射模模架生成过程如图2、图3、图4。点击菜单条,出现A4型标准模架向导属性页对话框,设置完这些参数以后,用户所需的A4型标准模架即生成。如图5。
4 结束语
本文详细介绍了如何利用可视化编程语言VC++开发基于MFC的三维CAD软件Pro/E标准模架库,完成产品的初步细化模型设计,并通过参数化驱动方法对零件模型进行自动更新,快速而方便的生成新的设计方案,解决了以往Pro/E标准模架库在工作站中运行的不足之处,从而极大提高了产品的设计效率,有较好的实用性和推广价值。
参考文献
[1]李世国.Pro/Toolkit程序设计[M].北京工业出版社,2003.
[2]张继春.Pro/Engineer二次开发使用教程[K].北京大学出版社,2003.
[3]二代龙震工作室.Pro/Toolkit Wildfire2.0插件设计[M].北京:电子工业出版社,2005.
三维模型库 篇7
标准件是航天产品的重要组成部分，它的使用能减少产品设计中的重复性工作，提高产品开发效率，降低研制成本[1]。在以二维工程图为中心的传统研制过程中，设计师不需要对标准件进行任何设计工作，只需要根据国家或行业标准查找合适的产品代号选用即可。但在三维数字化研制过程中，除了开展产品本身三维建模设计外，为表现产品的真实细节，还需要设计合适的方案构建和管理三维标准件模型库，供设计师在数字样机虚拟装配过程中使用[2]。
如果没有通用的三维标准件模型库，会使得标准件模型在使用中存在以下问题：
(1）三维标准件模型的设计规则不统一，会给协作单位间的标准件传递带来严重障碍，同时给自动明细表的生成制造不少麻烦。
(2）三维标准件模型不能及时更新，给设计师在三维设计时的标准件选型带来很多麻烦，甚至影响设计和审查的顺利进行。
(3）标准件模型库的管理、维护不统一，导致三维标准件模型各自为政，管理混乱。
因此，三维标准件模型库的创建，不仅可以避免大量的重复建模工作，还有利于三维设计的规范性和一致性，提高发动机的设计效率，为设计和生产带来便利[3]。
1 三维标准件库的构建与管理方案设计
1.1 三维标准件库建库方案与流程设计
三维标准件不仅数量众多，且在构建时需要频繁查询各种设计手册和标准，因此它的构建费时费力；同时，随着网络信息技术的发展，标准件库的共享和权限控制也是各企业在管理时需要面临的难题[4]。
Pro/E的族表技术能在一个三维零件的基础模型上，不须编程仅通过族表参数驱动就能生成所有规格的实例模型，所以基于这种方式构建三维标准件简单而方便。Intralink平台是一个与Pro/E紧密结合的产品数据管理工具，能提供设计数据的集中管理，使设计者可以在并行工程开发的环境中共享和管理数据[5]。将三维标准件纳入到Intralink平台进行统一管理并及时更新，就能确保三维标准件的惟一性和正确性。因此基于Pro/E族表技术和Intralink平台的方案来建立三维标准件模型库[6]，工作量相对较小，无需编程经验，是一种快速可靠的建库方案。
三维标准件库的构建与管理可包括从制定标准件规范到标准件的构建、审查、管理和使用的整个生命周期过程[6]。它大致可分为4个阶段：
(1）制定构建和管理的标准化规范；
(2）构建三维标准件；
(3）审查并入库；
(4）管理和使用三维标准件库。
三维标准件库构建与管理流程图如图1所示。
1.2 三维标准件库构建与管理的规范制定
基于Intralink平台创建三维标准件库时，首先需要制定三维标准件设计的规范，在规范中确定符合企业标准的标准件建模原则、标准件命名规则以及标准件库分类等方针。
(1）建模方式和原则
三维标准件模型采用基础模型加族表实例模型的方式构建。基础模型按照各类标准的要求利用特征造型技术进行构建，同一基础模型中按照尺寸（规格）、工艺要求的不同通过族表工具驱动生成不同的实例模型。
因为三维标准件只用于虚拟装配示意，而不用于生产加工；而且三维标准件中的某些细节特征即便忽略也不影响整体的质量计算，比如小倒角、螺纹等，所以标准件的建模原则是尽量用最少的尺寸和特征来清楚地表达模型。
(2）模型文件命名规定
各类零件的标准对模型文件的命名有严格要求，而在Pro/E和Intralink中，对文件的命名又有很多限制，因此模型文件的命名必须有统一规定，否则极易引起混乱。标准件基础模型的文件名称一般统一由标准代号、型式、材料和扩展名（即.prt）组成，而实例模型的文件名称是基础模型名称的扩展，具体形式为“基础模型名称+规格”。
1.3 三维标准件库的构建
按照设计的三维标准件库建库流程，具体的构建步骤如下：
(1）首先在Pro/E中创建符合标准的基础模型。
(2）然后按相关要求修改模型的属性，包括：
(1)基础模型的特征之间有函数关联的，应创建关系式来驱动；
(2)根据标准中的定义需要对模型尺寸名称进行重命名；
(3)对于在不同装配条件下具有明显不同状态的标准件，如O型橡胶密封圈、弹簧等，需要设置模型的挠性；
(4)此外，再在模型的“参数”表中设置其他参数属性。
(3）配置完模型属性后，接着通过Pro/E自带的族表编辑器定义族表参数来驱动生成族表实例模型。
(4）三维标准件模型创建完成后，需要企业组织相关人员对模型的正确性进行审查，修改并评审通过后，将基础模型和实例模型都检入到Intralink中对应的文件夹下。
1.4 三维标准件库的管理
按照之前设计的三维标准件库建库流程，在Intralink平台中，要事先制定好标准件库的五类管理措施，以便控制和管理标准件的入库、维护和使用。
(1）配置标准件库角色和人员权限
需要给Intralink标准件库分配两个角色：标准件管理员和访客。标准件管理员负责Intralink上标准件库的管理和维护；访客只能浏览和引用装配Intralink中的标准件，而不能修改。
(2）定义标准件生命周期
标准件管理员需要在Intralink的“生命周期管理器”中定义标准件生命周期的4个阶段：设计、正在审阅、已发行、废弃，用来控制和管理标准件的状态。
(3）定义标准件模型属性
标准件管理员需要在Intralink的“类型和属性管理器”中定义模型属性，用来与Pro/E中的模型属性对应，以便于能在浏览器里查看和修改库中对象的属性值。
(4）创建标准件库文件夹
标准件管理员还需要按标准件所属标准和类型的不同进行分类，在Intralink标准件库中建立相应的文件夹树。标准件入库时，管理员才能将标准件检入到对应组织结构下，进行管理。
(5）引用标准件
Intralink的访客角色进行虚拟装配需要使用标准件时，可以在Pro/E的“组件”模型中，通过“装配零件”来引用标准件模型。
2 三维标准件库的构建与管理应用实践
2.1 应用背景
大推力液氧煤油发动机是我国未来载人航天的主动力，为了加快研制进度，提高产品研发效率，该发动机采用了全三维数字化研制模式。而三维标准件设计是发动机数字化设计过程中重要的基础工作，三维标准件库的创建可以大大提高发动机的设计效率，为此开展了三维标准件库建设工作。
2.2 应用过程
标准件三维模型的基础模型按照标准件代号、型式和材料来构建，不同尺寸（规格）、颜色、工艺要求的实例模型基于基础模型通过参数驱动生成，驱动实例模型的参数用族表进行创建和管理，如图2所示。
模型创建完成后，组织相关设计人员对该模型的正确性进行审查，经过多轮修改并评审通过后，由标准件管理员将其检入到Intralink平台对应的文件夹中进行归档，如图3所示。
2.3 应用结果
在测试阶段，首先完成了O型橡胶密封圈、台阶形导管连接件等四类本企业标准三维标准件模型的构建、审查、修改和Intralink入库工作，并从中发现了问题，然后持续改进。当三维标准件测试库稳定使用了半年后，又陆续对包括螺栓、螺母、垫圈在内的近1 000个基础模型，6万个实例模型进行了审查、修改和入库，最终建立了较为完备的基于Pro/E和Intralink的三维标准件库，此举有助于提高产品设计效率，缩短发动机研制周期。
3 结论
三维标准件库的使用能减少三维数字化设计中的重复性工作，从而提高开发效率，降低研制成本。针对其在构建和管理上的难点，以及本单位使用三维标准件时存在的问题，本文通过基于Pro/E族表技术和Intralink平台设计的解决方案构建与管理三维标准件库，并进行应用实施。实践证明，使用该方案创建的标准件库不仅简单可靠，而且不需要专业的编程经验，因此有利于后期的维护和扩展，为科研、生产的进一步发展提供了技术保障。
参考文献
[1]吴娜.基于Pro/E的注塑模标准件库与模架库的开发[D].太原:太原理工大学,2012.
[2]吴文锋,刘子建.基于Pro/Intralink的标准件库的建立和管理[J].机械设计与制造,2005,31(3):110-111.
[3]李延锋,赵韩,董玉德.应用Pro/Intralink建立产品数据管理系统的研究[J].机械与电子,2006,20(12):66-69.
[4]周重辉.基于Pro/E标准件库的开发[D].株洲:中南林业科技大学,2007.
[5]邹志峰,闫峰,李鲲.基于Pro/E和Pro/Intralink的标准零部件模型库的建立与管理[J].舰船光学,2008,44(1):41-45.
三维模型库 篇8
塑料模具的设计具有一定的程序化、机械化, 从模架的选取、三维设计模型的建立、到二维CAD图纸的完成, 尤其是模架部分, 重复性工作比较多, 浪费了很多时间。模架作为设计和制造塑料注射模的基本部件, 在我国已经有了一套完整的标准。设计人员如果能从CAD系统中获得满足设计要求的标准模架, 则可大大减少重复劳动, 提高设计效率, 从而缩短新产品的研制周期。在设计过程中, 如果缺少标准模架库, 在调用每一个标准模架时, 就需要像别的非标准零件一样, 重新建模。而标准件的频繁调用, 大大降低了装配效率, 造成了时间和精力上的浪费[1,2]。本论文通过利用在三维建模软件Pro/Engineer中利用二次开发工具Pro/Toolkit对标准注塑模架库的开发定制, 建立统一的参数输入对话框、菜单并与Pro/Engineer软件集成来提高设计效率。用户只需要在对话框中输入所需的模架系列以及相应的参数, 即可生成所需的已装配好的三维标准模架的几何模型, 然后在三维模架中插入所设计的其他的模具零部件如型腔、型芯等即可设计出三维注塑模具, 避免了在模具设计过程中的大量重复性工作。
1 标准注塑模三维参数化模架库的建立
1.1 模架建库方案的确定
模具标准化对提高模具设计与制造水平、提高模具质量、缩短模具制造周期、降低模具成本、节约材料等均具有重要意义。在进行模具设计的过程中, 模具设计者尽量都会采用标准模架来降低模具的制造成本。在对标准模架进行参数化设计时, 首先是根据我国注塑模模架国家标准, 分析模架的结构特点, 确定模架建库方案如图1所示。
1.2 三维参数化模架库的实现
1) 原始模板的建立建立参数化模架库的思路是将同一模架系列的标准零件只需建立一个实体模型, 然后通过输入不同尺寸值来驱动尺寸, 从而得到所需要的实体模型。因此对于每一个模架系列, 只需要利用Pro/Engineer的实体造型模块建立一块参数化的模板, 然后根据每个系列模板的结构特点加入相应的辅助特征如导柱孔、复位杆孔、定杆孔、螺钉孔等得到对应的模板。
2) 原始模架装配模型的建立在Pro/Engineer的装配模块下, 将所建立的各种模板根据相互之间的关系装配在一起。
3) 原始模架装配模型的参数化由于模架系列很多, 为了减少参数和关系式的输入, 根据注塑模模架的特点, 模架中各模板之间的长、宽尺寸具有一定的关系, 故除定模板外的其他模板类零件的设计可采用在装配件中进行组件设计的办法, 在剖面绘制时使用或偏移定模板的各边来使组件的长、宽与定模板的长、宽相等或成一定的关系。确定好参数化方案后, 利用Program模块的程序设计来实现模架库的参数化。点击菜单Tool/Program/Edit Design, 在INPUT和END INPUT之间输入下列自己设计的模架参数语句[3]:
INPUT
SERIES NUMBER
"请选择模架的系列"
L:2 NUMBER
"请输入定模板的长度L:"
HA:4 NUMBER
"请输入定模板的高度HA:"
HB:8 NUMBER
"请输入动模板的高度HB:"
HC:12 NUMBER
"请输入垫块的高度HC:"
END INPUT
在RELATIONS和END RELATIONS之间输入各模架系列装配零件之间的尺寸关系式和函数关系式。利用if和end if语句控制各系列不同模板之间的螺孔个数即可完成模架装配模型的参数化。
2 标准注塑模三维参数化模架库开发的关键技术
2.1 基于Pro/ENGINEER注塑模架菜单的定制
在注塑模模架库参数化系统中, 为了方便用户调用模型, 修改参数, 提高使用效率, 必须向菜单栏中增加自定义菜单, 以激活各种功能。Pro Toolkit提供了一系列菜单操作函数, 允许应用程序创建和管理菜单[4,5]。菜单栏创建步骤是:1) 创建一个消息文件;2) 在菜单栏中创建新菜单;3) 设置菜单按钮的动作函数;4) 在菜单中添加按钮或者子菜单。
消息文件是Pro/Toolkit应用程序的信息资源文件, 用来定义应用程序的各种消息, 此文件应该放在Pro/Toolkit应用程序注册文件text_dir所指定的text目录下。在Pro/ENGINEER系统中直接调用Pro Menuebar Menu Add () 函数及Pro Mneubarmenu Pushbutton Add () 可向Pro ENGINEER添加所需要的菜单及菜单按钮, 建立新建菜单的消息文件。参数化模架系统的菜单条及菜单按钮的创建函数语句分别为:
status=Pro Menubar Menu Add ("User Menu", "USER-User Menu",
"U t i l i t i e s", P R O_B_T R U E, User Msg) ;
status=Pro Menubarmenu Pushbutton Add ("User Menu", "Main Btn1", "USER-Main Btn1",
"USER New Button help", "NULL", PRO_B_TRUE, cmd_id, User Msg) ;
s t a t u s=P r o M e n u b a r m e n u P u s h bu t t o n A d d ("User Menu", "Main Btn2", "USER-Main Btn2",
"USER New Button help", NULL, PRO_B_TRUE, cmd_id, User Msg) ;
将菜单函数和动作函数联系起来的是函数Pro Cmd Action Add () , 参数化模架系统的按钮动作函数语句为:
status=Pro Cmd Action Add ("My Cmd", (ui Cmd Cmd Act Fn) mold, ui Proe2nd Immediate,
Test Access Default, PRO_B_TRUE, PRO_B_TRUE, &cmd_id) ;
status=Pro Cmd Action Add ("My Cmd1", (ui CmdCmd Act Fn) mold, ui Proe2nd Immediate,
Test Access Default, PRO_B_TRUE, PRO_B_TRUE, &cmd_id) ;
2.2 UI对话框的制作
对话框是设计者与用户沟通的重要渠道, 因而对话框的建立能够大大提高系统的可用性和易用性。本文是通过Pro/TOOLKIT提供的用户界面对话框 (User Interface Dialog Boxes, 简称UI对话框) 进行设计。UI对话框主要由对话框资源文件和相应的程序控制两大部分构成, 因此UI对话框的设计主要包括两个方面:一是按界面的布局编写资源文件;二是针对UI对话框的功能编写相应的控制程序[4,5]。对话框资源文件定义了对话框的组成、外观和属性。程序控制用C或C++语言编写, 用来在Pro/E环境中装入对话框资源、显示对话框、设置动作和退出对话框等。
1) 对话框资源文件在Pro/TOOLKIT应用程序开发中, 对话框资源文件必须以dialog-name.res的形式命名, 且须存放在“ (text-dir) resource”目录下供系统调用, 其中, dialog-name指所创建的对话框名称, text-dir指注册文件中“text-dir”所指定的路径[6]。
2) 对话框的控制程序对话框编制完成后, 要想实现对话框调用, 必须读取对话框资源文件, 所用到的函数是Pro UIDialog Create () , 作用是将对话框资源文件调入内存, 但并不显示出对话框[7]。函数语句为:
Pro UIDialog Create ("mold", "mold") ;
为对话框各控件指定行为函数, 修改对话框及控件属性。函数语句为:
Pro UIPushbutton Activate Action Set ("mold", "Ok", mold OK, NULL) ;
Pro UIPushbutton Activate Action Set ("mold", "Can cel", Usr Cancel Action, NULL) ;
显示对话框, 接受用户交互。所用到的函数是Pro UIDialog Active (char*dialog_name, int*status) [5,7]。参数化模架系统的显示对话框函数语句为:Pro UIDialog Activate ("mold", &status1) ;
2.3 Pro/TOOLKIT应用程序与Pro/E系统集成
为了在Pro/E系统中实现菜单及对话框功能, 需要编写相应的控制程序, 将注塑模模架参数化设计菜单及对话框与Pro/E系统集成。该程序的作用包括对象的获取和显示、对象的更新修改、模型的再生, 开发流程如图2所示。
2.3.1 模型对象的获取与初始化
调用函数Pro Mdl Retrieve () 将模型导入内存, 并用函数Pro Mdl Id Get () 获得模型的标识号, 然后用函数Pro Mdl Display () 显示模型, 最后用函数Pro Modelitem Init () 进行模型特征的初始化。
2.3.2 参数值的初始化与修改
要实现模型特征和参数的初始化, 首先必须得到指向该参数对象的指针, 本系统通过调用Pro Parameter Init () 直接获得该参数名对应的参数指针。参数初始化之后, 调用Pro UIInputpanel Double Get () 获得用户输入的参数, 然后将新的参数值赋给中间变量value, 最后将value的值传递给参数设置函数Pro Parameter Value-Set () [6]。
2.3.3 生成新的实体模型
调用函数Pro Solid Regenerate () 即可实现参数化实体模型的再生。
3 注塑模参数化模架系统的运行及演示实例
3.1 注塑模参数化模架系统的运行
为了在Pro/E系统中运行注塑模参数化模架菜单资源文件、UI对话框资源文件及Pro/TOOLKIT程序, 必须完成Pro/TOOLKIT开发环境的设置、连接、注册和卸载。首先在Visual C++6.0开发环境中设置Pro/TOOLKIT头文件所在的三个文件夹的位置以及库文件所在的两个文件夹的位置。然后在Pro/ENGINEER系统的界面上选择“工具/辅助应用程序”菜单项, 选择“注册”按钮手动注册Pro/TOOLKIT应用程序。注册成功后选择“启动”按钮运行Pro/TOOLKIT应用程序。
3.2 注塑模参数化模架系统的演示实例
下面以中小型模架设计为例演示注塑模参数化模架系统的稳定性和正确性。打开Pro/E软件, 注册并运行Pro/TOOLKIT程序, 加载成功后就会出现如图3所示的菜单。该系统可以进行各种标准模架的选择。
选择“中小型模架设计”菜单, 弹出中小型模架设计界面对话框, 如图4所示。输入再生模架的尺寸, 点击“Regenerate”按钮, 则生成所需的三维模架模型, 如图5所示。
4 结论
1) 利用Pro/ENGINEER Wildfire的Program模块建立了注塑模标准模架库三维参数化模型, 用户只需输入所设计的模架的尺寸参数, 即可得到所需的模架三维几何模型。
2) 在Visual C++6.0开发环境中, 利用Pro ENGINEER Wildfire的二次开发工具Pro/TOOLKIT开发了三维参数化注塑模架库模块。通过实例验证可知, 该三维参数化模架库界面简单, 易于操作, 运行可靠。可应用于企业的注塑模具设计中来提高模具设计效率。
摘要：本文利用Pro/ENGINEER Wildfire的Program模块建立了三维参数化的注塑模标准模架库;研究了基于Pro/TOOLKIT的注塑模标准模架库三维参数化程序设计系统的二次开发技术。在Visual C++6.0开发环境下, 利用Pro/Toolkit应用程序在Pro/ENGINEER系统上添加了用户菜单以及相关的动作函数, 编制了对话框, 实现了标准模架参数化程序设计系统的集成, 并调试、运行多次, 确保了系统的稳定性。用户只需要在对话框中输入模架参数即可生成所需三维模架, 避免了在模具设计过程中的大量重复性工作。
关键词：注塑模,三维参数化标准模架库,二次开发,Pro/TOOLKIT
参考文献
[1]潘风文, 焦敬品.模具行业发展的研究[J].清华大学学报 (自然科学版) , 2000 (5) :4-6.
[2]罗继相.浅析我国模具行业现状及发展趋势和对策[J].模具技术, 2001 (3) :3-5.
[3]林清安.Pro/ENGINERE 2001件设计高级篇[M].北京:清华大学出版社, 2003.85-86.
[4]张红旗, 曹文钢.开发PRO/E用户化菜单的技术与实践[J].合肥工业大学学报, 2001, 24 (2) :240-243
[5]张继春.Pro/ENGINEER二次开发实用教程[M].北京:北京大学出版社, 2003.54-56.
[6]Parametric Technology Corporation.Toolkit User's Guide[M].USA:PTC公司出版, 1998.