口腔颌面修复学杂志２０１０年１月第”卷第１期
?综述?
牙颌三维有限元建模方法的研究进展宰
孙力李鸿波储冰峰
【摘要】口腔生物力学的研究方法多种多样，随着计算机技术的发展，三维有限元分析的优越性越来越突出，建立牙颌组织有限元模型是口腔生物力学研究的基础，本文将回顾相关文献，对牙颌组织有限元建模研究进展作一综述。
关键词：牙颌；三维有限元ｌ应力分析
［中国图书分类号】Ｒ７８１【文献标识码】Ａ【文章编号】１００９—３７６１（２０１０）０１－００５２－０３
有限元分析法是依托高速电子计算机而发展起来的一种理论力学方法。１９７３年，Ｔｈｒｅｓｈｅｒ和Ｆａｒａｈ几乎同时将其应用于口腔医学领域…，随着计算机技术、三维影像技术的发展，三维有限元法已经成为口腔生物力学研究领域中一种有效的分析工具，建立牙颌三维有限元模型是研究口腔生物力学的基础。
１．建立牙颌三维有限元模型的方法
１．１根据采用模型的种类通常分为活体和标本模型两大类活体模型根据研究目的的不同有志愿者（正常牙列）【２】、青少年错骀畸形患者【３】牙体、牙列缺失及颌骨缺损患者１４１等。标本模型主要有三种：尸体标本、颌骨标本包埋、应用３Ｄ软件制作成牙齿的三维立体几何模型ｂｊ。
１．２根据获得数字模型的方法可分为：
（１）切片、磨片法１９９３年，由美国国立医学图书馆发起，首次开展数字化虚拟人技术，我国于２００２年开展了数字化虚拟人技术。以人体连续断面构建成数据集，可以逼真的建立人体骨骼、肌
?基金项目：国家自然科学基金（项目编号：３０８０１３０７）
军队十一五课题（项目编号：０９ＭＡ０１８）
孙力解放军总医院老年口腔病科硕士生北京
１００８５３
李鸿波解放军总医院老年口腔病科副主任医师
北京１００８５３
储冰峰通讯作者解放军总医院老年口腔病科
主任医师教授北京１００８５３
?５２?肉、血管等器官组织的数字化模型，为医学教育和医学临床的应用提供必需的框架。应用有限元赋予模型生物力学材料特征，使其具有一定的运动和力学反应。
直接对标本进行切片、磨片１６］逐层测绘断层图像的外形坐标，这些方法属破坏性建模方法，出错率高，误差来源多。很难表达比较复杂细微的结构，二维模型的建立过程复杂，主观性大，耗费大量人力。
（２）ＣＴ扫描对模型进行ＣＴ扫描获得原始二维图像并录入到计算机内，用图形处理软件（如Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ等）进行轮廓提取，将获取的数据输入三维有限元软件中，最终建立三维有限元模型【７一，其分辨率为毫米级或亚毫米级。
该方法具有以下优点阻ｌｌＪ：扫描无创伤和破坏性，可用于活体的建模，断层影像获得的二维或三维信息全面、准确，并能显示较细致复杂的结构；每一断层的二维信息定位准确，且空间位置依次排列，原始数据和图像可重复使用。同时可以根据实际情况模拟牙列、牙周情况的多样性，此方法定位准确，精度、分辨率高，是目前牙颌三维有限元建模应用最广泛的方法。
将ＣＴ技术和有限元方法有机地结合起来，应用于牙颌三维模型的重建，重现的牙颌形态、结构相似性好，可适应口腔组织结构的要求。ＰⅡｅ—ｉｃｉｋｉｅｎｅＧ等【１２１使用螺旋ＣＴ建立正常颌骨及关节盘的的三维有限元模型，为其生物力学的研究提供数学模型基础。吴琴艳㈣应用螺旋ＣＴ对人无牙
万方数据
骀下颌骨连续容积扫描，利用ｍｉｍｉｃｓ８．１软件对扫描数据进行三维重建，获得的三维图像可以被任意角度旋转、任选层面切割观察和测量；获得了下颌骨及下颌管细致逼真的三维影像。
该方法的缺点是：由于物体的三维图形是由水平面上的二维图像叠加而成，所以导致层平面上的分辨率优于层与层间的分辨率，层厚和像素成为影响ＣＴ测量精度的主要问题，而且ＣＴ设备体积庞大，扫描时间长，皮肤投照剂量大。
ＣＴ建模虽然使用了ＣＴ扫描产生的数据，但是并未真正深入到ＣＴ数据的本质。有学者研究开发了基于医学图像通讯标准存储格式的图像处理软件，此类软件不仅可以直接读取ＣＴ机输出的数据文件，存储在计算机中，而且还可以改善ＣＴ图像质量，采用高斯滤波处理图像以减少噪声，同时又采用ｓｏｂｅｌ梯度算子检测边缘。
近年来利用ＣＴ三维影像重建技术和三维有限元分析技术，以积零为整的思想为指导，建立了模块化、共享型的牙列三维有限元模型，以期对口腔医学提供一套重复利用率高、应用范围广的有限元模型库。它是经完善修改的ＣＡＤ实体模型为基础进行的，通过ＣＴ三维影像重建技术直接建模。采用此模型可在使用有限元方法时，尽可能避免繁琐的建模过程，使研究者可以把大量时间更多地投入模型的力学分析方面。
（３）核磁共振图像利用ＭＲＩ可以对颞下颌关节区建模。尤其对关节盘、关节韧带等软组织的影像显示的较ＣＴ更加准确和清晰。Ｅ．Ｔａｎａｋａ等ｎ４】首次利用ＭＲＩ技术模拟了小开口状态下的关节区ＦＥＭ模型，但模型中忽略下颌骨和髁状突软骨的存在，为更高要求的力学分析研究造成了极大不便。
（４）ＭｉｃｒｏＣＴ扫描Ｍｉｃｒｏ－ＣＴ的原理和ＣＴ相同，它可以采集空间距离很近的平行断面图像，对样本进行单个或者用数字方式对堆积的断面进行分析以及体积结构的重构，灰度等级可达４０００。ＴａｊｉｍａＫ等［剐使用Ｍｉｃｒｏ－ＣＴ扫描建立第二前磨牙的三维有限元模型，进行对比应力分析，证实了使用ＭｉｃｒｏＣＴ建模的准确性。王疆等【１５ｌ用ＭｉｃｒｏＣＴ对人完整上颔第一前磨牙扫描，将获得的ＣＴ影像通过软件进行拟合，初步获得三维模型。再将模型导入Ｇｅｏｍａｇｉｃ软件中进行精修和细化，形成
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有限元分析软件可识别的三维实体模型，最后将牙体组织的三维实体模型在Ａｎｓｙｓ软件中进行布尔运算，区分出釉质、牙本质及髓腔系统，并分别进行了网格划分，建立人上颌第一前磨牙牙冠的精细三维有限元模型。
Ｍｉｃｒｏ－ＣＴ采用了同步加速器结构中的专用束线技术，使分辨率达到微米级ＩＸ线探测器非常小，对象面积小，分辨率精度达到５－１０１山ｍ，图像伪影问题大为改善。但敏感度需要进行配套的Ｘ线探测器的设计，被扫描物体大小受到放置平台（一般可以为５０ｃｍ）及厚度限制。
（５）三维激光扫描三维激光扫描是利用三角法测量原理，通过ＣＣＤ获取激光在模型表面的反射光而获得模型的表面数据。三维激光扫描仪可以自动将不同角度的扫描点数据作出精确的定位。高速度及高精度地取得点资料，计算出整体对象的综合精度可达到０．００８ｒａｍ以内，能够３６０ｏ旋转，一次定位就可以量取全部的点。由于牙体不同部位具有不同的应力参数，此方法可在建立起来的模型中对任意牙齿的数据进行分离，模拟该牙齿的倾斜、缺失、移位、旋转和生成相应牙体不同部位的模型等。国内外学者将三维激光扫描仪应用到实验和临床研究中，建立治疗前后的三维有限元模［１６，１７】。
三维激光扫描本身也存在着一些缺点：扫描产生的信息量很大，对计算机等硬件的要求高；扫描只能获得模型表面数据，对内部结构的信息不了解；在模型倒凹和倾斜度大的部位出现扫描盲区，需后期处理。
２．牙颌三维有限元建模方法的发展趋势
２．１建模精度由于牙颌形态复杂，给建模工作带来较大难度，在建模时会作一定的简化处理。但简化过程同时意味着部分信息的丧失，可能对整个模型的几何和力学相似性造成影响。因此，提高数据的精度一直是国内外学者研究的目标。目前各种高精度的采样方法，如三维激光扫描、Ｍｉｃｒｏ－ＣＴ扫描、ＤＩＣＯＭ数据采集方法、Ｍａｔｌａｂ软件的逐步应用和改进，为更精确的牙颌三维有限元模型建立注入了新活力。但是目前尚未见到采用不同建模方法所建立的有限元模型精度的比较研究。
２．２建模速度常规建模过程中，首先生成
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万方数据
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ＣＡＤ模型再转到有限元分析软件中，划分网格，最终生成有限元模型。整个步骤环节多、手工修改数据多、成本高、周期长、投入人力物力大。为提高建模的整体速度，国内外学者尝试直接利用ＤＩＣＯＭ数据建模，缩短了建模的时间，另外设计开发多种建模常用的子程序应用于建模过程中，可使一些重复性、机械性较高的工作效率大大提高。
２．３材料性质的铡定与生物仿真化与人体其它部位相比，牙颌系统的生物力学性质更为复杂多样，牙、颌骨、软骨、关节盘等软硬组织的力学性质相差甚远，而且至今没有统一的定论。这就对计算机提出了更高的计算和制图能力要求。迄今为止，大多口腔领域有限元模拟都基于材料线弹性假设，其物理相似性有待进一步提高，这些组织的力学性质对有限元分析模型的分析结果都会产生重要影响，特别是建立具有非线性、各向异性等生物力学特性的三维有限元模型，完成静态到动态的转变，真正向生物仿真方向发展，最终真正达到为临床工作服务的目标。
２．４模型的个性化、智能化建立的有限元模型要尽可能的反映患者的实际情况，尤其是对于牙体、牙列以及颌骨缺损情况复杂的患者，要进行个性化建模。而且建立的模型具有较好的智能性和可编辑性。对模型参数化设置或进行较小的变动就能模拟临床实例，从而获得相应的分析结果。如下颌骨建模中牙齿的独立建模，增加或减少基牙，建立适用于修复学不同缺牙类型的模型；添加种植体，选择种植体的位置和方向，建立适用于种植修复设计的模型等等，为选择修复设计、分析修复治疗效果提供指导。
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（收稿日期：２００９一ｌＯ—１９）
万方数据
《三维建模技术》课程教学大纲 课程代码：020032031 课程英文名称：Three-dimensional Modeling Technology 课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0 适用专业：车辆工程、装甲车辆工程、能源与动力工程专业 大纲编写（修订）时间：2017.5 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 本课程为车辆工程、装甲车辆工程和能源与动力工程专业学生的一门专业基础选修课，是一门计算机软件学习与应用课程。三维建模软件是工程人员提高设计水平与效率、改进产品质量、缩短产品开发周期、增强竞争能力的有力工具。通过本课程的学习，使学生掌握Catia软件中几个基本模块的操作和应用，培养学生应用大型工程软件解决问题的能力，使学生毕业后能够适应社会的发展。为毕业设计的顺利进行知识储备并奠定基础，为今后从事科学研究和工程技术工作打下扎实的计算机应用基础。 通过本课程的学习，学生将达到以下要求： 1．掌握Catia软件中几个基本模块的操作和应用，建立三维建模的概念； 2．能够进行基于草图的三维模型建立并合理添加约束进行装配； 3．能够对所设计零件或装配进行工程图设计，并进行合理标注； 4．能够进行简单的曲线和曲面设计。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：掌握三维建模的基本构成及软件的安装等基本知识。 2.基本能力：掌握应用catia软件进行三维建模、装配及工程图设计等基本技能。培养学生分析和处理实际问题的能力，能够独立面对问题、分析问题、解决问题。 （三）实施说明 1．教学方法：课堂讲授中重点对基本命令和建模思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生对学习生活中的实际模型进行建模练习，培养学生的自学能力；增加实例强化学生对命令的理解，调动学生学习的主观能动性。 2．教学手段：采用现场教学模式，即教师在讲授基本命令后，对命令的应用示例在教师机上讲授演示,学生在自带的笔记本上同步操作演练，强化教师与学生的互动，学生当场对软件相关命令进行吸收并应用，并在练习中增加变换，使学生在实际应用中能举一反三，灵活运用。 课程的教学目标通过教师演示讲授，学生课堂练习和课后作业三个环节来实现。 （四）对先修课的要求 要求学生先修：《机械制图》并达到课程的基本要求。本课程将为《虚拟样机技术》、ANSYS技术》、课程设计以及毕业设计的学习打下良好基础。 （五）对习题课、实践环节的要求 1．根据课程的要求，结合专业特点安排一定的实例，通过课堂练、教师讲解相结合和课后作业完成。对重点、难点命令如多截面实体等加强习题练习以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的，课堂学生完成指定任务的先后顺序作为评定平时成绩的一
一、有限单元法的基本原理 有限单元法（The Finite Element Method）简称有限元（FEM），它是利用电子计算机进行的一种数值分析方法。它在工程技术领域中的应用十分广泛，几乎所有的弹塑性结构静力学和动力学问题都可用它求得满意的数值结果。 有限元方法的基本思路是：化整为零，积零为整。即应用有限元法求解任意连续体时，应把连续的求解区域分割成有限个单元，并在每个单元上指定有限个结点，假设一个简单的函数（称插值函数）近似地表示其位移分布规律，再利用弹塑性理论中的变分原理或其他方法，建立单元结点的力和位移之间的力学特性关系，得到一组以结点位移为未知量的代数方程组，从而求解结点的位移分量. 进而利用插值函数确定单元集合体上的场函数。由位移求出应变, 由应变求出应力 二、ABAQUS有限元分析过程 有限元分析过程可以分为以下几个阶段 1.建模阶段: 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型――有限元模型，从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。有限元建模的中心任务是结构离散，即划分网格。但是还是要处理许多与之相关的工作：如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。
2.计算阶段:计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。 由于这一步运算量非常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成 3.后处理阶段: 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理， 并按一定方式显示或打印出来，以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化，这是惊醒结构有限元分析的目的所在。 下列的功能模块在ABAQUS/CAE操作整个过程中常常见到，这个表简明地描述了建立模型过程中要调用的每个功能模块。 “Part（部件） 用户在Part模块里生成单个部件，可以直接在ABAQUS/CAE环境下用图形工具生成部件的几何形状，也可以从其它的图形软件输入部件。 Property（特性） 截面（Section）的定义包括了部件特性或部件区域类信息，如区域的相关材料定义和横截面形状信息。在Property模块中，用户生成截面和材料定义，并把它们赋于(Assign)部件。 Assembly（装配件） 所生成的部件存在于自己的坐标系里，独立于模型中的其它部件。用户可使用Assembly模块生成部件的副本（instance），并且在整体坐标里把各部件的副本相互定位，从而生成一个装配件。 一个ABAQUS模型只包含一个装配件。
三维有限元建模方法的研究现状 作者：陈琼 作者单位：复旦大学附属华山医院口腔科,上海,200040 刊名： 口腔医学 英文刊名：STOMATOLOGY 年，卷(期)：2006,26(2) 被引用次数：18次 参考文献(25条) 1.李青奕;董寅生;陈文静预加载"L"形曲力学行为的有限元分析[期刊论文]-口腔医学 2004(01) 2.Hirabayashi M;Motoyoshi M;Ishimarn T Stresses in mandibular cortical bone during mastication:biomechanical considerations using a three-dimensional finite element method 2002(01) 3.许文翠;陈文静;董寅生垂直曲的力学行为的研究[期刊论文]-口腔医学 2002(01) 4.周学军;赵志河;赵美英包括下颌骨的颞下颌关节三维有限元模型的建立[期刊论文]-实用口腔医学杂志 2000(01) 5.李玲;张睿;于力牛基于CT断层影像的下颌骨及下牙列三维几何学仿真[期刊论文]-上海口腔医学 2000(04) 6.于力牛;常伟;王成焘基于实体模型的牙颌组织三维有限元建模问题探讨[期刊论文]-机械设计与研究 2002(02) 7.张富强;魏斌;李玲牙颌组织及修复体三维几何学、有限元模型的设计[期刊论文]-上海口腔医学 2002(03) 8.陈剑虹一种基于断层测量的快速反求系统关键技术研究[学位论文] 2000 9.魏洪涛;张天夫;曾晨光牙颌三维有限元模型生成方法的探讨[期刊论文]-白求恩医科大学学报 2000(02) 10.朱静有限元分析方法在口腔临床中的应用进展[期刊论文]-上海生物医学工程 2003(03) 11.Huiskes R;Chao EY A survey of finite element analysis in orthopedic biomechanics:the first decade [外文期刊] 1983(06) 12.王宁;吴凤鸣;周小陆金属烤瓷冠瓷颈缘与金属颈缘的三维有限元应力分析[期刊论文]-口腔医学 2004(04) 13.龚璐璐口腔修复生物力学中三维有限元法应用的研究进展及展望[期刊论文]-医用生物力学 2002(02) 14.Aydin AK;Tekkaya AE Stresses induced by different loading around weak abutments[外文期刊] 1992(06) 15.Verdonschot N;Fennis WM;Kuijs R Generation of three-dimensional finite models of restored human teeth using micro-CT techniques 2001(04) 16.张富强;魏斌;于力牛个性化牙颌组织三维有限元模型库的建立[期刊论文]-上海口腔医学 2004(02) 17.于力牛;尚鹏;王成焘适用于口腔修复学的模块化牙列有限元建模[期刊论文]-上海交通大学学报 2002(08) 18.于力牛;张睿;李玲模块化牙列三维有限元模型的建立[期刊论文]-上海口腔医学 2000(04) 19.Nagasao T;Kobayashi M;Tsuchiya Y Finite element analysis of the stresses around endosseous implants in various reconstructed mandibular models 2002(03) 20.李玲上下颌三维重建及有限元建模[学位论文] 2001 21.李志华;陈天云;刘剑上颌第一磨牙的三维有限元模型的建立[期刊论文]-实用临床医学 2001(01) 22.张彤;刘洪臣;王延荣上颌骨复合体三维有限元模型的建立[期刊论文]-中华口腔医学杂志 2000(05) 23.高勃;王忠义;施长溪牙冠表面形状测量造型方法[期刊论文]-实用口腔医学杂志 1999(04) 24.牛晓明;李江;吴清文利用CAD/CAE技术进行骨骼的计算机模拟仿真[期刊论文]-光学精密工程 1999(06) 25.蒋孝煜有限元法基础 1992
基于ABAQUS的有限元分析和应用 第一章绪论 1.有限元分析包括下列步骤： 2.为了将试验数据转换为输入文件，分析者必须清楚在程序中所应用的和由实验人员提供的材料数据的应力和应变的度量。 3.ABAQUS建模需注意以下内容： 4.对于许多包含过程仿真的大变形问题和破坏分析，选择合适的网格描述是非常重要的，需要认识网格畸变的影响，在选择网格时必须牢牢记住不同类型网格描述的优点。 第二章ABAQUS基础 1.一个分析模型至少要包含如下的信息：离散化的几何形体、单元截面属性、材料数据、载荷和边界条件、分析类型和输出要求。 ①离散化的几何形体：模型中所有的单元和节点的集合称为网格。 ②载荷和边界条件： 2.功能模块： （1）Assembly（装配）：一个ABAQUS模型只能包含一个装配件。 （2）Interaction（相互作用）：相互作用与分析步有关，这意味着用户必须规定相互作用是在哪些分析步中起作用。 （3）Load（载荷）：载荷和边界条件与分析步有关，这意味着用户指定载荷和边界条件是在哪些分析步中起作用。 （4）Job（作业）：多个模型和运算可以同时被提交并进行监控。 3.量纲系统 ABAQUS没有固定的量纲系统，所有的输入数据必须指定一致性的量纲系统，常用的一致性量纲系统如下：
4.建模要点 （1）创建部件：设定新部件的大致尺寸的原则必须是与最终模型的最大尺寸同一量级。（2）用户应当总是以一定的时间间隔保存模型数据（例如，在每次切换功能模块时）。（3）定义装配： 在模型视区左下角的三向坐标系标出了观察模型的方位。在视区中的第2个三向坐标系标出了坐标原点和整体坐标系的方向（X，Y和Z轴）。 （4）设置分析过程： （5）在模型上施加边界条件和荷载： 用户必须指定载荷和边界条件是在哪个或哪些分析步中起作用。 所有指定在初始步中的力学边界条件必须赋值为零，该条件是在ABAQUS/CAE中自动强加的。 在许多情况下，需要的约束方向并不一定与整体坐标方向对齐，此时用户可定义一个局部坐标系以施加边界条件。 在ABAQUS中，术语载荷通常代表从初始状态开始引起结构响应发生变化的各种因素，包括：集中力、压力、非零边界条件、体力、温度（与材料热膨胀同时定义）。
MSC.Patran与LR.ShipRight有限元建模技术的分析与比较 作者：江南造船集团朱彦 摘要：本文基于散货船CSR 探讨使用MSC.Patran 与LR.ShipRight 两款软件在进行有限元分析中的建模技术，并比较两款软件的特点以及相互联系。 关键字：Patran、ShipRight、散货船、CSR、有限元建模 1. 前言 在船舶详细设计阶段，对船体结构进行应力集中以及疲劳强度评估的一个有效的手段就是采用有限元分析。有限元分析的一般方法为选择有限元分析软件、确定单元形式、建立几何模型、网格划分、确定边界条件、判断载荷工况等，具体又可归纳为四个步骤： 1) 建立有限元模型； 2) 确定载荷及边界条件； 3) 进行详细应力应变评估（例如细化网格以评估高应力区域）； 4) 对关键部位的结构进行疲劳强度评估。 在以上步骤中能否建立合理有效的有限元模型是前提条件，模型质量的好坏，特别是网格的类型与划分方法，直接影响后续的分析结果。目前常用的有限元分析软件主要有 MSC.Patran\Nastran、LR.ShipRight、基于Patran 的CCS.TOOLS、DNV.Sesam 等，本文以散货船CSR 有限元建模为例，探讨Patran 与ShipRight 两种软件的建模技术和异同点。 2. Patran 与ShipRight 的简介 MSC.Patran 作为一个优秀的前后置处理器，具有高度的集成能力和良好的适用性，模型处理智能化、自动有限元建模、分析的集成、用户自主开发新功能、分析结果的可视化处理等等是其典型的特征，它提供了功能全面、方便灵活的可满足各种精度要求的复杂有限元的建模功能，其综合全面先进的网格划分技术，为用户根据不同的几何模型提供了多种不同的生成和定义的有限元模型工具。 ShipRight 是LR 自主开发的一款基于CSR 的有限元分析应用软件，具有很强的针对性，
ug的参数化建模方法及三维零件库的创建 发布：2007-2-16 10:56:58 来源:模具网浏览189 次编辑：佚名摘要：UGNX是美国EDS公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，具有强大的参数化设计功能，在设计和制造领域得到了广泛的应用。其参数化功能能够很好反映设计意图，参数化模型易于修改。本文以UGNX为支撑平台，介绍了三维参数化建模的基本思想和实现方法，结合实例分析了三维零件参数化模型的建立步骤，并创建立一个简单的零件库。 关键词：UGNX，参数化，标准件库 一．引言 CAD技术的应用目前已经从传统的二维绘图逐步向三维设计过渡。从实现制造业信息化的角度来说，产品的三维模型可以更完整地定义和描述设计及制造信息。在产品设计和开发过程中，零部件的标准化、通用化和系列化是提高产品设计质量、缩短产品开发周期的有效途径，而基于三维CAD系统的参数化设计与二维绘图相比更能够满足制造信息化的要求。UGNX是美国EDS公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，具有强大的参数化设计功能，在设计和制造领域得到了广泛的应用。本文以UGNX为支撑平台，介绍了三维参数化建模的实现方法，结合实例分析了一种三维零件库的建立方法。 二．参数化设计思想 在使用UG软件进行产品设计时，为了充分发挥软件的设计优势，首先应当认真分析产品的结构，在大脑中构思好产品的各个部分之间的关系，充分了解设计意图，然后用UG提供的强大的设计及编辑工具把设计意图反映到产品的设计中去。因为设计是一项十分复杂的脑力活动，一项设计从任务的提出到设计完成从来不会是一帆风顺的，一项设计的完成过程就是一个不断改进、不断完善的过程，因此，从这个意思上讲，设计的过程就是修改的过程，参数化设计的目的就是按照产品的设计意图能够进行灵活的修改，所以它的易于修改性是至关重要的。这也是UG软件为什么特别强调它的强大的编辑功能的原因。 三．三维参数化建模的实现方法 1 系统参数与尺寸约束 UGNX具有完善的系统参数自动提取功能，它能在草图设计时，将输入的尺寸约束作为特征参数保存起来，并且在此后的设计中进行可视化修改，从而到达最直接的参数驱动建模的目的。用系统参数驱动图形的关键在于如何将从实物中提取的参数转化到UG中，用来控制三维模型的特征参数。尺寸驱动是参数驱动的基础，尺寸约束是实现尺寸驱动的前提。U G的尺寸约束的特点是将形状和尺寸联合起来考虑，通过尺寸约束实现对几何形状的控制。设计时必须以完整的尺寸参考为出发点（全约束），不能漏注尺寸或多注尺寸。尺寸驱动是在二维草图Sketcher里面实现的。当草图中的图形相对于坐标轴位置关系都确定，图形完全约束后，其尺寸和位置关系能协同变化，系统将直接把尺寸约束转化为系统参数。 2 特征和表达式驱动图形 UGNX建模技术是一种基于特征的建模技术，其模块中提供各种标准设计特征，各标准特征突出关键特征尺寸与定位尺寸，能很好的传达设计意图，并且易于调用和编辑，也能创建特征集，对特征进行管理。特征参数与表达式之间能相互依赖，互相传递数据，提高了表达式设计的层次，使实际信息可以用工程特征来定义。不同部件中的表达式也可通过链接来协同工作，即一个部件中的某一表达式可通过链接其它部件中的另一表达式建立某种联系，当被引用部件中的表达式被更新时，与它链接的部件中的相应表达式也被更新。 3 利用电子表格驱动图形
课程简介 一、课程定位 三维设计和图像处理技术在工程设计领域中占有重要的地位。通过本课程学习三维建模、三维编辑、动画制作和渲染等技术和方法，可从事制作角色动画、室内外效果图、游戏开发、虚拟现实等三维设计领域的工作。 通过本门课程的学习，使学生掌握三维建模、材质、灯光、镜头、动画和渲染的基本方法和理论，对于基本操作、建模、模型修改、材质赋予、灯光相机、渲染、特效、动画制作等各个方面有一个系统而全面的认识和了解，能够熟练掌握常用的基本操作，并具备相应的自学能力。 二、课程内涵 教学目的：通过本课程的学习，培养学生的艺术感、空间感和运动感，掌握三维空间建模、实体和环境的渲染贴图、光线及特效、动画制作等基本技能，具有使用计算机3D技术解决如广告展示、建筑装潢、环境艺术、游戏等方面实际应用问题的动手能力。为今后继续学习其它专业课程和深入应用奠定基础。 教学内容： 1、在掌握计算机辅助设计与绘图的基础上，进一步掌握三维空间的几何体、曲面、复合实体建模和编辑修改的基本知识、基本方法和基本技能； 2、掌握为模型使用材质和贴图、进行渲染的基本方法和技能； 3、掌握在场景中使用各种灯光、设臵摄象机，制作特殊视频效果的基本方法和技能； 4、针对实际应用项目，综合使用所学的基本知识、基本方法和基本技能，
完成一至两个中等难度的设计任务。 课程的基本要求： （1）三维建模的基础知识： 1、了解三维建模的基本概念和术语，制作三维建模对系统软硬件的要求； 2、了解3ds max的界面布局、工具名称及功能，掌握其使用方法； 3、理解空间坐标系统和透视图；会使用视图操控工具； 4、了解三维建模制作的一般过程和控制建模的方法。 （2）基本几何体的建模： 1、熟练掌握标准几何体的创建和参数设臵方法 2、熟练掌握扩展几何体的创建和参数设臵方法 3、熟练掌握用布尔运算创建复合几何体的方法，会建立和解散“组群” 4、熟练掌握平面二维曲线、图形、文字的创建方法 （3）编辑修改器的使用： 1、熟练掌握弯曲、扭转、锥化、倒角修改器的使用方法； 2、熟练掌握噪波、位移、伸展、倾斜、球化修改器的使用方法； 3、掌握轮廓倒角、结构线框、FFD修改器的使用方法； （4）放样建模： 1、熟练掌握用二维路径和二维造型进行放样的建模方法 2、掌握在放样建模中使用缩放、扭曲、倾斜、倒角、拟合修改器的方法 3、熟练掌握使用拉伸修改器将二维图形拉伸成三维实体的方法 4、熟练掌握使用旋转修改器将二维曲线旋转成三维实体的方法 （5）NURBS建模： 1、掌握两种NURBS曲线的创建和修改方法； 2、掌握标准NURBS曲面的创建和修改方法； 3、会由NURBS曲线生成NURBS曲面； 4、能使用多边形网格建模的方法。 （6）材质的编辑和贴图： 1、了解材质编辑器组成和各部分的功能、给物体赋予材质的步骤； 2、熟练掌握标准材质的编辑和修改方法； 3、掌握混合材质、双面材质、顶底材质、投影材质的编辑和修改方法；
CAD三维建模实例操作一-----创建阀盖零件的三维模型将下面给出的阀盖零件图经修改后，进行三维模型的创建。阀盖零件图如图1所示。 ●图形分析： 阀盖零件的外形由左边前端倒角30度的正六边体，右边四个角R=12mm的底座，中间有一个倒45度角和R=4mm连接左右两边。该零件的轴向为一系列孔组成。根据该零件的构造特征，其三维模型的创建操作可采用： （1）拉伸外轮廓及六边形； （2）旋转主视图中由孔组成的封闭图形； （3）运用旋转切除生成30度和45度、R4的两个封闭图形，生成外形上的倒角；（4）运用差集运算切除中间用旋转生成的阶梯轴（由孔组成的图形旋转而成），来创建该零件中间的阶梯孔，完成三维模型的创建。 如需室内设计学习指导请加QQ技术交流群：106962568 庆祝建群三周年之际，如今超级群大量收人！热烈欢迎大家！ ●零件图如图1所示。
图1 零件图 具体的操作步骤如下： 1．除了轮廓线图层不关闭，将其他所有图层关闭，并且可删除直径为65mm的圆形。然后，结果如图2所示。 图2 保留的图形 2．修改主视图。将主视图上多余的线条修剪，如图3所示。 3．将闭合的图形生成面域。单击“绘图”工具条上的“面域”按钮，框选所有的视 图后，按回车键，命令行提示：已创建8个面域。
4．旋转左视图。单击“视图”工具条上的“主视”按钮，系统自动将图形在“主视平面”中显示。注意：此时，显示的水平线，如图4 a）所示。输入“RO”（旋转）命令，按回车键，再选择右边的水平线（即左视图）的中间点，输入旋转角度值90，按回车键，完成左视图的旋转如图4 b）所示。在轴测图中看到旋转后的图形如图4 c）所示。 图4 a）旋转前图4 b）放置后 提示：图中的红色中心线是绘制的， 用该线表明二视图的中心是在一条 水平线上。 图4 c）轴测视图 5．移动视图将两视图重合的操作如下： ①单击“视图”工具条上的“俯视”按钮，系统自动将图形转换至俯视图中，如图5所示。 图5 俯视图显示图6 标注尺寸 ②单击“标注”菜单，选择“线性”标注，标注出二图间的水平距离，如图6所示。标注尺寸的目的是便于将图形水平移动进行重合。
有限元分析过程可以分为以下三个阶段： 1.建模阶段: 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型——有限元模型，从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。有限元建模的中心任务是结构离散，即划分网格。但是还是要处理许多与之相关的工作：如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。 2.计算阶段: 计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。由于这一步运算量非常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成。 3.后处理阶段: 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理，并按一定方式显示或打印出来，以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化，这是惊醒结构有限元分析的目的所在。 注意：在上述三个阶段中，建立有限元模型是整个有限分析过程的关键。首先，有限元模型为计算提供所以原始数据，这些输入数据的误差将直接决定计算结果的精度；其次，有限元模型的形式将对计算过程产生很大的影响，合理的模型既能保证计算结构的精度，又不致使计算量太大和对计算机存储容量的要求太高；再次，由于结构形状和工况条件的复杂性，要建立一个符合实际的有限元模型并非易事，它要考虑的综合因素很多，对分析人员提出了较高的要求；最后，建模所花费的时间在整个分析过程中占有相当大的比重，约占整个分析时间的70%，因此，把主要精力放在模型的建立上以及提高建模速度是缩短整个分析周期的关键。 原始数据的计算模型，模型中一般包括以下三类数据： 1.节点数据: 包括每个节点的编号、坐标值等； 2.单元数据： a.单元编号和组成单元的节点编号；b.单元材料特性，如弹性模量、泊松比、密度等；c.单元物理特征值，如弹簧单元的刚度系数、单元厚度、曲率半径等；d.一维单元的截面特征值，如截面面积、惯性矩等；e.相关几何数据 3.边界条件数据：a.位移约束数据；b.载荷条件数据；c.热边界条件数据；d.其他边界数据. 建立有限元模型的一般过程： 1.分析问题定义 在进行有限元分析之前，首先应对结果的形状、尺寸、工况条件等进行仔细分析，只有正确掌握了分析结构的具体特征才能建立合理的几何模型。总的来说，要定义一个有限元分析问题时，应明确以下几点： a.结构类型； b.分析类型； c.分析内容； d.计算精度要求； e.模型规模； f.计算数据的大致规律 2.几何模型建立 几何模型是从结构实际形状中抽象出来的，并不是完全照搬结构的实际形状，而是需要根据结构的具体特征对结构进行必要的简化、变化和处理，以适应有限元分析的特点。 3.单元类型选择 划分网格前首先要确定采用哪种类型的单元，包括单元的形状和阶次。单元类型选择应根据结构的类型、形状特征、应力和变形特点、精度要求和硬件条件等因素综合进行考虑。
CAD 三维建模实例操作一-----创建阀盖零件的三维模型 将下面给出的阀盖零件图经修改后,进行三维模型的创建。阀盖零件图如图1所示。 ● 图形分析: 阀盖零件的外形由左边前端倒角30度的正六边体,右边四个角R=12mm 的底座,中间 有一个倒45度角与R=4mm 连接左右两边。该零件的轴向为一系列孔组成。根据该零件的构造特征,其三维模型的创建操作可采用: （1） 拉伸外轮廓及六边形; （2） 旋转主视图中由孔组成的封闭图形; （3） 运用旋转切除生成30度与45度、R4的两个封闭图形,生成外形上的倒角; （4） 运用差集运算切除中间用旋转生成的阶梯轴(由孔组成的图形旋转而成),来创建该零件中间的阶梯 孔,完成三维模型的创建。 ● 零件图如图1所示。 图1 零件图 ● 具体的操作步骤如下: 1.除了轮廓线图层不关闭,将其她所有图层关闭,并且可删除直径为65mm 的圆形。然后,结果如图2所示。 图2 保留的图形 2.修改主视图。 将主视图上多余的线条修剪,如图3所示。 该图形经旋转 切除生成外形 上的倒角。 图3 修改主视图 3.将闭合的图形生成面域。单击“绘图”工具条上的“面域” 按钮,框选所有的视图后,按回车键,命令行提示:已创建8个面域。 4.旋转左视图。 单击“视图”工具条上的“主视”按钮,系统自动将图形在“主视平面”中显示。注意:此时,显示的水平线,如图4 a)所示。输入“RO ”(旋转)命令,按回车键,再选择右边的水平线(即左视图)的中间点,输入旋转角度值 90,按回车键,完成左视图的旋转如图4 b)所示。在轴测图中瞧到旋转后的图形如图4 c)所示。 该图形放置切除后 生成阶梯孔造型。
本科毕业设计论文题目零件的三维建模及自动编程
毕业 任务书 一、题目 零件三维建模及自动编程 二、指导思想和目的要求 撰写毕业论文是检验学生在校学习成果的重要措施，也是提高教学质量的重 要环节。在毕业设计中，学生应独立承担一部分比较完整的工程技术设计任务。要求学生发挥主观能动性，积极性和创造性，在毕业设计中着重培养独立工作能力和分析解决问题的能力，严谨踏实的工作作风，理论联系实际，以严谨认真的科学态度，进行有创造性的工作，认真、按时完成任务。 三、主要技术指标 1.UG 三维建模文件一份 2.UG 仿真加工文件一份 3.NC 语句表一份 四、进度和要求 1—3周：查阅资料，确定设计方案，进行总体设计，熟悉相关软件 4—5周：绘制零件三维图 6周：校正零件三位图 7—9周：对零件进行编程 10周：完成数控仿真 11—14周：撰写毕业论文 15周：编写论文答辩PPT 16周：准备学位论文答辩 五、主要参考书及参考资料 [1] 刘治映《毕业设计（论文）写作导论》.长沙：中南大学出版社.2006.6 [2] 徐伟 杨永《计算机辅助与制造》.高等教育出版社.2011.2 [3] 于杰《数控加工与编程》. 北京：国防工业出版社.2009.1 [4] 赵长明《数控加工工艺及设备》. 北京：高等教育出版社.2003.10. [5] 麓山文化《UG7从入门到精通》.北京：机械工业出版社2012,2 [6] 朱焕池《机械制造工艺学》. 北京：机械工业出版社.2003.4 设计 论 文
[7] 李提仁《数控加工与编程技术》. 北京：北京大学出版社.2012.7 [8] 焦小明《机械加工技术》. 北京：机械工业出版社.2005.7 [9] 龚桂义《机械设计课程设计图册》（第三版).高等教育出版社.2010. [10] 薛顺源《机床夹具设计》.机械工业出版社，2001. [11] 肖继德陈宁平《机床夹具设计》.机械工业出版社，2002. [12] 张世昌《机械制造技术基础》.天津大学出版社，2002. [13] 刘建亭《机械制造基础》.机械工业出版社，2001. [14] 庄万玉丁杰雄《制造技术》.国防工业出版社，2005. [15] 韩鸿鸾，荣维芝《数控机床加工程序的编制》.北京：机械工业出版社.2002.12 [16] 周湛学《机电工人识图及实例详解》.北京：化学工业出版社.2011.12 [17] 施平《机械工程专业英语教程》.第二版.电子工业出版社.
薄壁组合结构的有限元快速建模技术 作者：北京航空制造工程研究所岳中第高光波 摘要：在并行设计过程中，面向数字化、无纸化的技术要求，如何实现复杂薄壁组合结构的有限元快速建模，是工程设计人员最为关心的重要技术问题之一。本文基于MSC的开放平台，综述了薄壁组合结构三维实体设计中FEA建模的特点与复杂性，探索了实现CAD/CAE集成与二次开发、FEA结构模型简化及快速建模的技术途径与方法。应用测试表明，它能有效地缩短薄壁组合结构的有限元建模周期，使有限元模型在简化上更能精确于CAD 数字化模型。 1 薄壁组合结构FEA建模的特点与复杂性 飞机与舰船都是复杂的薄壁组合结构，是MSC/NASTRAN系统的传统工程应用领域。如何快速有效地为MSC/NASTRAN系统建立有限元分析（FEA）模型，往往成为这些行业工程技术人员的日常工作。今天通过电子商务，我们能够容易地采购到现代化的数字化技术的基础平台，例如CAD/CAE/CAM/PDM等商用软件，包括IBM/CATIA、MSC/NASTRAN 等产品。在这方面，我们与国外同类公司相比，相差无几；但是，在应用这些基础平台解决复杂薄壁组合结构的分析方面，我们与国外同行确有不小的差距。例如，某些军民机要建立整机的有限元分析模型，需要集中近20多人，准备一年以上，而国外同行解决同样的问题所用的人力与时间却要少得多；在方案设计阶段要实现整机有限元分析模型，国外需要几个星期，而我们加班加点却还需要几个月。同样的软硬件技术环境，却有如此不同的结果，其原因在于我们缺乏在通用数字化平台基础上的实用开发技术与个性化的技术支持。 CAD软件商向我们推荐的整体解决方案，即三维CAD实体模型自动转换为三维有限元分析模型，在零件实体一级也许可以使用（例如，CATIA的FEA功能），但在复杂薄壁组合结构的部件级或整机级，这种方案往往导致几十万至几百万节点的FEA模型,而最终所得到的结果却无法让专家们相信它的正确性。在这种解决方案里，薄壁组合结构视为三维连续实体结构，CAD/3D模型直接转换为FEA/3D模型，“组合”变成“熔合”，“薄壁”变成“体元”，使结构的传力与力学特性受到扭曲。 正因为如此，复杂薄壁组合结构的FEA建模应该有它固有的力学方法和途径。我国工程技术人员利用薄壁组合结构（板杆梁）理论简化飞行器结构模型的基本实践，已经在航空航天领域极大地普及。自“九五”以来，我们按照传统的薄壁组合结构的模型简化方法，探索
三维建模课程教学大纲 课程名称：三维建模 课程代码：21 适用专业：计算机专业 总学时：60 一、本课程的性质、目的和任务 （一）课程性质：本课程是计算机应用技术（网页与广告制作）的专业基础课程，是该专业的选修课。 （二）课程目的：通过本课程的学习，培养学生的艺术感、空间感和运动感，掌握三维空间建模、实体和环境的渲染贴图、光线及特效、动画制作等基本技能，具有使用计算机3D技术解决如广告展示、建筑装潢、环境艺术、游戏等方面实际应用问题的动手能力。为今后继续学习其它专业课程和深入应用奠定基础。（三）课程任务： 1、在掌握计算机辅助设计与绘图的基础上，进一步掌握三维空间的几何体、曲面、复合实体建模和编辑修改的基本知识、基本方法和基本技能； 2、掌握为模型使用材质和贴图、进行渲染的基本方法和技能； 3、掌握在场景中使用各种灯光、设置摄象机，制作特殊视频效果的基本方法和技能； 4、针对实际应用项目，综合使用所学的基本知识、基本方法和基本技能，完成一至两个中等难度的设计任务。 二、本课程教学的基本内容和要求 （一）三维动画的基础知识： 1、了解三维动画的基本概念和术语，制作三维动画对系统软硬件的要求； 2、了解3ds max的界面布局、工具名称及功能，掌握其使用方法； 3、理解空间坐标系统和透视图；会使用视图操控工具； 4、了解三维动画制作的一般过程和控制动画的方法。
（二）基本几何体的建模： 1、熟练掌握标准几何体的创建和参数设置方法 2、熟练掌握扩展几何体的创建和参数设置方法 3、熟练掌握用布尔运算创建复合几何体的方法，会建立和解散“组群” 4、熟练掌握平面二维曲线、图形、文字的创建方法 （三）编辑修改器的使用： 1、熟练掌握弯曲、扭转、锥化、倒角修改器的使用方法； 2、熟练掌握噪波、位移、伸展、倾斜、球化修改器的使用方法； 3、掌握轮廓倒角、结构线框、FFD修改器的使用方法； （四）放样建模： 1、熟练掌握用二维路径和二维造型进行放样的建模方法 2、掌握在放样建模中使用缩放、扭曲、倾斜、倒角、拟合修改器的方法 3、熟练掌握使用拉伸修改器将二维图形拉伸成三维实体的方法 4、熟练掌握使用旋转修改器将二维曲线旋转成三维实体的方法 （五）NURBS建模： 1、掌握两种NURBS曲线的创建和修改方法； 2、掌握标准NURBS曲面的创建和修改方法； 3、会由NURBS曲线生成NURBS曲面； 4、能使用多边形网格建模的方法。 （六）材质的编辑和贴图： 1、了解材质编辑器组成和各部分的功能、给物体赋予材质的步骤； 2、熟练掌握标准材质的编辑和修改方法； 3、掌握混合材质、双面材质、顶底材质、投影材质的编辑和修改方法； 4、掌握多维次物体材质、光线跟踪材质的编辑和修改方法； 5、掌握用贴图为物体赋予材质的方法，会使用“贴图坐标”修改器。
?确保精度 ?控制规模 ?确保精 度: 表格1:误差分析及处理 即使采用较少的单元和较低的差值函数阶次，也能获得较满意的离散精度。例如，假设场函数在整个结构内的分布是二次函数，则用一个二次单元离散就能得到场函数的精确解。如果场函数是线性或接近于线性分布，则用线性单元离散也能得到很好的离散精度。但实际问题的场函数往往很复杂（如存在应力集中），在整个结构内很难遵循某一种函数规律，某些部位可能按高阶函数规律分布，某些部位又可能接近低阶函数的性质。故，在划网格时，结构内的不同部位可能采用不同密度和阶次的网格形式。 综上所述：提高精度的措施： 1?提高单元阶次（单元插值函数完全多项式的最高次数） 阶次越高，插值函数越能逼近复杂的真实场函数，物理离散精度越高。 其次，高阶单元的边界可以是曲线或曲面，因此在离散具有曲线或曲面边界 的结构时，几何离散误差也较线性单元小。所以当结构的场函数和形状较复杂时，可以采用这种方法来提高精度。 单元的阶次越高，收敛速度越快。 2?增加单元数量 等同于减小单元尺寸，尺寸减小时，单元的插值函数和边界能够逼近结构的 实际的场函数和实际边界，物理和几何离散误差都将减小。当模型规模不太大时, 可以采用这种方法提高精度。 但是值得注意的是：精度随着单元数量增加是有限的，当数量增加到一定程
度后，继续增加单元数量，精度却提高甚微，再采用这种方法就不经济了。实际操作时可以比较两种单元数量的计算结果，如果两次计算的差别较大，可以继续增加单元数量，否则停止增加。 3.划分规则的单元形状 单元形状的好坏将影响模型的局部精度，如果模型中存在较多的形状较差的单元，则会影响整个模型的精度。 直观上看，单元各条棱边或各个内角相差不大的形状是较好的形状。 4.建立与实际相符的边界条件 如果模型边界条件与实际工况相差较大，计算结果就会出现较大的误差，这 种误差有时甚至会超过有限元法本身带来的原理性误差。 可采用组合结构模型法，这种方法可以较好地考虑影响较大的结构间的相互作用，避免人为设置边界条件带来的误差。或采用一些测试结果，将计算值与测试值进行比较，以逐步将边界条件调整合理。 5.减少模型规模 计算误差与运算次数有关，运算次数越多，误差累计就可能越大，所以采取适当的措施降低模型规模，减少运算次数，也可能提高计算精度。 模型规模直观上可以用节点数和单元数来衡量，一般讲，节点数和单元数越多，模型规模越大，反之则越小。 在估计模型规模时，除考虑节点的多少外，还应考虑节点的自由度数，总刚度矩阵的阶次等于节点数与其自由度数的乘积，即结构的总自由度数。 减小模型规模的方法： （1）对模型进行处理：建立几何模型时，并不总是照搬结构的原有形状和尺寸，有时要做适当的简化和变换处理。合理的近似和变换可以降低模型规模，而仍然保持一定的工程精度要求。几何模型的处理方法有：降维处理、细节简化、等效变化、对称性利用和划分局部结构等。 此处很重要，参考《有限元法-原理、建模及应用》第二版.杜平安编著154 页.左下角 （2）采用子结构法：将一个复杂的结构从几何上分割为一定数量的相对简单的子结构，首先对每个子结构进行分析，然后将每个子结构的计算结果组集成整体结构的有限元模型。这种模型比直接离散结构所得到的模型要相对简单的多，从而使模型规模得到控制。这种方法适用于静力分析和动力分析。还有三种方法，不适合初级学者，待续… 看abaqus视频时了解到，对于三角形单元，一般要用二阶单元来提高精度，二阶单元会增加自由度数；但对于四边形或六面体单元，一般一阶单元已有很好的精度，不必使用二阶单元。
CAD 三维建模实例操作一 创建阀盖零件的三维模型 将下面给出的阀盖零件图经修改后，进行三维模型的创建。阀盖零件图如图1 所示。 图形分析： 阀盖零件的外形由左边前端倒角30 度的正六边体，右边四个角R=12mm 的底座，中间 有一个倒45 度角和R=4mm 连接左右两边。该零件的轴向为一系列孔组成。根据该零件的构造特征，其三维模型的创建操作可采用： （1）拉伸外轮廓及六边形； （2）旋转主视图中由孔组成的封闭图形； （3）运用旋转切除生成30 度和45 度、R4的两个封闭图形，生成外形上的倒角； （4）运用差集运算切除中间用旋转生成的阶梯轴（由孔组成的图形旋转而成），来创建该零件中间的阶梯孔，完成三维模型的创建。 零件图如图1 所示
图 1 零件图 具体的操作步骤如下： 65mm 的圆形。然后，结果如图2 1．除了轮廓线图层不关闭，将其他所有图层关闭，并且可删除直 径为 所示。
2．修改主视图。将主视图上多余的线条修剪，如图3 所示。 时，显示的水平线，如图4 a）所示。输入“ RO”（旋转）命令，按回车键，再选择右边的水平线（即左视图）的中间点，输入旋转角度值90，按回车键，完成左视图的旋转如图 4 b ）所示。在轴测图中看到旋转 后的图形如图 4 c）所示。 图 3 修改主视图 3．将闭合的图形生成面域。单击“绘图”工具条上的“面域”按钮，框选所有的视图后，按回车键，命令行提示：已创建8 个面域。 4．旋转左视图。单击“视图”工具条上的“主视按钮，系统自动将图形在“主视平面”中显示。注意： 图2 保留的图形
② 单击“标注”菜单，选择“线性”标注，标注出二图间的水平距离，如图 6 所示。标注尺寸的目的是便于将 图形水平移动进行重合。 96．77”，按回车键结束视图的移动，如图７所示。 提以上移动操作，也可用“对齐”( AL )命令进行，其结果比移动操作更加方便快捷。 6．拉伸生成三维视图。 单击“建模”工具条上的“拉伸” 按钮，或者直接输入： EXT 命令，选择左视图中 的外轮廓和 4 个小圆，向左拉伸 12 mm 。如图 8 所示。再将六边形向左拉伸为 42 mm ，如图 9 所示。 图 4 b ) 放置后 图 4 a ) 旋转前 5．移动视图将两视图重合的操作如 下：
基于UG 的车轮三维建模设计 学院名称： 汽车与交通工程学院 专 业： 汽车服务工程 班 级： 10东汽服2 学 号： 10801411 姓 名： 潘强 指导教师姓名： 范鑫 二〇一三年十月 JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 汽车专业课程设计
基于UG的车轮三维建模设计 摘要:UG（Unigraphics）是一款集CAD/CAE/CAM于一体的三维机械设计软件，它的功能覆盖了产品的全生命周期过程，在家电航空航天、汽车、机械、模具等工业领域应用十分广泛。而其中的UG NX 7是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件，在机械设计中占据重要地位。本文主要介绍了利用三维建模软件UG NX 7设计一个车轮的过程，主要内容包括车轮各个部件的三维模型的详细建立步骤、各零部件的组装以及各部件的工程图，对于建模过程中的关键步骤配以图片说明，最终获得一个车轮的三维建模。 关键字：三维建模；车轮；草图 UG-based three-dimensional modeling of the wheel Abstract:UG (Unigraphics) is a set of CAD / CAE / CAM in one of the three-dimensional mechanical design software, its function covers the entire product life cycle, in the appliance aerospace, automotive, machinery, molds, and other industries widely used.And one of UG NX 7 is the world's most advanced computer-aided design, analysis and manufacturing software, mechanical design occupies an important position.This paper describes the use of three-dimensional modeling software UG NX 7 design process of a wheel, the main contents include various components of the wheel a detailed three-dimensional model building steps, the assembly of the various components as well as drawings of the components, for modeling process key step instructions with pictures and, ultimately, a three-dimensional modeling of the wheel. Keywords:Three-dimensional modeling , Wheel , Sketch