4.13D建模軟件的種類4.23D建模軟件的選用原則 4.3快速成型中的數(shù)據(jù)處理 4.4三維軟件（UG）建模實例4.5三維軟件（Pro/Engineer）建模實例主要內(nèi)容4.6CURA軟件切片處理實例

4.13D建模軟件的種類

3D建模軟件種類繁多，通?？煞譃閮纱箢悾和ㄓ?D建模軟件和行業(yè)3D建模軟件。1.通用3D建模軟件（1）Maya軟件（2）3DSMax軟件（3）Rhino軟件（4）Blender軟件（5）Sketchup軟件

2.行業(yè)3D建模軟件（1）PRO/Engineer軟件（2）SolidWorks軟件（3）AUTOCAD軟件（4）CATA軟件（5）UG軟件（6）Cimatron軟件（7）CAXA軟件（8）開目CAD軟件

4.13D建模軟件的種類

4.23D建模軟件的選用原則

不論是那一款通用和行業(yè)3D建模軟件，都能直接或間接地達到設計人員所需3D建模的目的，只是每款軟件都有自己的擅長之處。設計師們可結合自身的實際情況以及設計領域,有的放矢地選擇與應用3D建模軟件。

以下幾點是3D建模軟件選用的基本原則，可供使用者選擇時進行參考。（1）快速掌握原則（2）專業(yè)特長原則（3）應用范圍原則4.3快速成型中的數(shù)據(jù)處理

采用快速成型技術進行產(chǎn)品或模型的加工與制作，首先需要準備好三維CAD數(shù)據(jù)模型。目前幾乎所有的快速成型的加工制造方法，都是借助三維CAD數(shù)據(jù)模型，經(jīng)過恰當?shù)那衅幚砗髞碇苯域?qū)動快速成型設備進行快速加工與制作的。三維CAD數(shù)據(jù)模型資料須處理成快速成型系統(tǒng)所能接受的、特點的數(shù)據(jù)格式，才能進入快速成型系統(tǒng)進行特定的切片處理工作。

因此，在準備采用RP技術之前以及原型制件的制作過程中，都需要進行大量的數(shù)據(jù)準備及處理工作，并且數(shù)據(jù)的準備和處理工作直接決定著原型制件的成型效率、表面質(zhì)量和精度。因此，在整個RP技術的實施過程中，三維CAD數(shù)據(jù)的處理是十分必要和相當重要的工作。4.3快速成型中的數(shù)據(jù)處理

4.3.1STL數(shù)據(jù)文件及處理

目前，快速成型系統(tǒng)能接受以下幾種中間數(shù)據(jù)格式：IGES、STEP、DXF、STL、SLC、CLI、RPI、LEAF等。其中,美國3DSystem公司開發(fā)的STL文件格式幾乎被大多數(shù)快速成型系統(tǒng)所接受，因此被認為是快速成型數(shù)據(jù)的準標準。1.STL文件的格式STL文件的主要優(yōu)勢在于表達簡單清晰，文件中只包含相互銜接的三角形片面節(jié)點坐標及其外法矢。STL模型的數(shù)據(jù)是通過給出三角形法向量的三個分量及三角形的三個頂點坐標來實現(xiàn)的。

它有二進制（BINARY）和文本文件（ASCII）兩種形式。4.3快速成型中的數(shù)據(jù)處理2.STL文件的精度

STL文件的數(shù)據(jù)格式是采用小三角形來近似逼近三維實體模型的外表面，小三角形數(shù)量的多少直接影響著近似逼近的精度。

顯然，精度要求越高，選取的三角形應該越多。但是，就本身面向快速成型制造所要求的CAD模型的STL文件，過高的精度要求也是不必要的。圖采用STL數(shù)據(jù)格式描述的CAD模型4.3快速成型中的數(shù)據(jù)處理3.STL文件的糾錯處理（1）STL文件的基本規(guī)則①取向規(guī)則②點點規(guī)則

③取值規(guī)則

④合法實體規(guī)則

（2）常見的STL文件錯誤

像其它的CAD/CAM常用的交換數(shù)據(jù)一樣，STL也經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤和格式錯誤，其中最常見的錯誤如下：①遺漏②退化面③模型錯誤

④錯誤法矢面

圖

由劃分三角形面而產(chǎn)生無窮多的退化面4.3.2三維模型的切片處理

快速成型系統(tǒng)中切片處理極為重要。切片的目的是要將模型以片層方式來描述。通過這種描述，無論零件多么復雜，對每一層來說卻是很簡單的平面。

切片軟件的主要任務是接受正確的STL文件，并生成指定方向的截面輪廓線和網(wǎng)格掃描線4.3快速成型中的數(shù)據(jù)處理圖

切片軟件的主要作用及任務4.3快速成型中的數(shù)據(jù)處理1.切片方法

快速成型工藝中的主要切片方式一般有STL切片和直接切片兩種方式。（1）STL切片①直接STL切片②容錯切片③定層厚切片

④適應性切片（2）直接切片

直接切片的方法有多種,如基于ACIS的直接切片法和基于ARXSDK的直接切片法等。UG（UnigraphicsNX）是SiemensPLMSoftware公司出品的一款明星產(chǎn)品，它為用戶的產(chǎn)品設計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段。它是一個交互式CAD/CAM(計算機輔助設計與計算機輔助制造)系統(tǒng)，功能強大，可以輕松實現(xiàn)各種復雜實體及造型的建構。

本節(jié)以如圖4-11卡通企鵝為例，將該模型分為主體、手、腳、眼睛、圍巾、嘴巴六部分，簡單介紹其建模過程。4.4三維軟件（UG）建模實例

圖

卡通企鵝模型1.企鵝主體的建立

進入UG軟件，新建文件，進入建模環(huán)境并設置顯示基準坐標系。

（1）單擊“插入”，選擇“設計特征—回轉”命令，選擇YZ基準平面，繪制如4-11所示主體草圖。

（2）指定Z軸為旋轉軸，360°旋轉，得到圖4-12所示主體部分。4.4三維軟件（UG）建模實例

圖4-11主體草圖圖4-12主體部分4.4三維軟件（UG）建模實例

2.企鵝嘴巴的建立

（1）單擊“插入”，選擇“任務環(huán)境中的草圖”，選擇XY基準平面，繪制如圖4-13所示的圓弧。

（2）單擊“插入”，選擇“任務環(huán)境中的草圖”，選擇XZ基準平面，繪制如圖4-14所示的藝術樣條。

（3）單擊“插入”，選擇“任務環(huán)境中的草圖”，選擇圓弧及藝術樣條1的端點,繪制如圖4-15所示的藝術樣條2。圖4-13圓弧圖4-14藝術樣條圖4-15藝術樣條24.4三維軟件（UG）建模實例

2.企鵝嘴巴的建立

（4）單擊“插入”，選擇“網(wǎng)格曲面—通過曲線網(wǎng)格”，選擇藝術樣條1的終點及藝術樣條2作為主曲線，藝術樣條1及圓弧為交叉曲線，形成企鵝上半左部嘴唇實體，如圖4-16。

（5）重復步驟（4）的方法，生成企鵝上半右嘴唇，并進行縫合生成片體，如圖4-17所示。

（6）單擊“編輯—變換—通過平面鏡像”選擇（5）中片體，生成嘴巴下半部分，插入有界平面并縫合如圖4-18所示。圖4-16企鵝上半左部嘴唇圖4-17嘴唇縫合生成片體圖4-18生成嘴巴下半部分4.4三維軟件（UG）建模實例

3.企鵝手的建立

（1）圓弧平面繪制

（2）藝術樣條的繪制

（3）企鵝手曲面的繪制圖4-19繪制圓弧平面圖4-20藝術樣條的繪制圖4-21企鵝手曲面的繪制4.4三維軟件（UG）建模實例

4.企鵝腳的建立

（1）單擊“插入”，選擇“任務環(huán)境中的草圖”，選擇XZ基準平面,繪制如圖4-22示的草圖。

（2）單擊“插入”，選擇“設計特征—回轉”，生成實體。通過基準平面，修剪形成圖4-23企鵝腳。(a)

(b)圖4-22繪制企業(yè)腳的的草圖圖4-23修剪成型4.4三維軟件（UG）建模實例

5.企鵝圍巾的建立

（1）單擊“插入”，選擇“基準平面”，在距離XY基準平面3mm及10mm處建立新的基準平面，并繪制半圓。

（2）繪制封閉樣條曲線。(3）選擇封閉藝術樣條曲線為截面曲線，兩條半圓為引導線，掃掠生成企鵝部分圍巾實體。通過“鏡像”命令完成圍巾部分創(chuàng)建，如圖4-26所示。圖4-26圍巾效果圖4.4三維軟件（UG）建模實例

6.企鵝眼睛的建立

（1）單擊“插入”，選擇“設計特征—球”，在（18,13,13）坐標處形成一個眼睛實體。

（2）單擊“編輯—變換—通過平面鏡像”選擇（1）中眼睛實體，生成另一只眼睛。如圖4-27所示。圖4-27生成眼睛4.5三維軟件（Pro/Engineer）建模實例

Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術的最早應用者，在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位。Pro/Engineer作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設計領域占據(jù)重要位置。

Pro/E第一個提出了參數(shù)化設計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關性問題。Pro/E的基于特征方式，能夠?qū)⒃O計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設計。它不但可以應用于工作站，而且也可以應用到單機上。4.5三維軟件（Pro/Engineer）建模實例

本節(jié)以幸運星為例，簡單介紹其建模過程。1.繪制樣條曲線

（1）創(chuàng)建關于TOP面偏移5mm的平面DTM1，并在DTM1上創(chuàng)建填充平面，如圖4-28所示。

（2）選擇填充曲面邊界和RIGHT平面，創(chuàng)建交點PNT0，見圖4-29所示。圖4-28創(chuàng)建填充平面圖4-29創(chuàng)建交點PNT04.5三維軟件（Pro/Engineer）建模實例

（3）在RIGHT平面上繪制樣條曲線，曲線起點通過基準點PNT0，見圖4-30所示。

（4）選取RIGHT平面和FRONT平面為參照平面，創(chuàng)建基準軸A_1，見圖4-31所示。圖4-30繪制樣條曲線圖4-31創(chuàng)建基準軸A_14.5三維軟件（Pro/Engineer）建模實例

（5）選取RIGHT平面和軸A_1為參照，相對RIGHT平面偏移36°，創(chuàng)建基準平面DTM2，見圖4-32所示。

（6）選取DTM2平面和填充曲面的邊界為參照，創(chuàng)建基準點PNT1，見圖4-33所示。圖4-32創(chuàng)建基準平面DTM2圖4-33創(chuàng)建基準點PNT14.5三維軟件（Pro/Engineer）建模實例

（7）在DTM2上繪制樣條曲線，曲線起點通過基準點PNT1，見圖4-34所示。

（8）選取TOP平面為繪圖平面，繪制樣條曲線，見圖4-35所示。圖4-34在DTM2上繪制樣條曲線圖4-35TOP平面繪制樣條曲線4.5三維軟件（Pro/Engineer）建模實例

2.生成幸運星模型

（1）創(chuàng)建邊界混合曲面，見圖4-36所示。

（2）以RIGHT平面為鏡像平面創(chuàng)建曲面，單擊工具欄“合并”按鈕，將兩個曲面合并，見圖4-37所示。圖4-36創(chuàng)建邊界混合曲面圖4-37鏡像創(chuàng)建曲面并合并4.5三維軟件（Pro/Engineer）建模實例

（3）選取合并曲面，創(chuàng)建選擇性粘貼曲面，見圖4-38所示。

（4）創(chuàng)建陣列曲面，見圖4-39所示。

（5）合并曲面，并鏡像，見圖4-40所示。圖4-38創(chuàng)建選擇性粘貼曲面圖4-39創(chuàng)建陣列曲面圖4-40合并曲面并鏡像4.6CURA軟件切片處理實例

根據(jù)3D打印逐層累加的成型原理，需要將構建完成的三維模型進行切片處理，即將一體化的三維數(shù)字模型按照一定高度進行分層離散化處理，生成能夠驅(qū)動3D打印機運動的程序。

本節(jié)以齒輪零件為例，通過C