CAD快速精通技巧教程 中望3D直接建模

　　听闻三维 CAD 软件市场推出了新版本中望 3D 2011，新版本的性能有了全面的提升，兼容性也持续完善。作为国内唯一一款具有全球自主知识产权的三维 CAD 软件，中望 3D 也是一款性价比非常高的三维 CAD 软件。中望 3D 2011 新版的推出引发了大家的广泛关注，作为一名设计师，我最感兴趣的是直接建模功能，这一技术引发了对基于历史记录的建模技术与直接建模技术的大讨论。

一、建模技术的发展历程

　　计算机辅助设计（CAD）自上世纪 60 年代诞生以来，在其近 50 年的历史中经历了巨大的发展。最早是美国麻省理工大学提出了交互式图形学的研究计划，它开始作为一个二维数字绘图媒介，然后在 20 世纪 70 年代利用三维线框技术实现了首次革命性飞跃——进入三维世界，并且不久之后就用于三维表面建模。

　　20 世纪 80 年代早期在实体建模中引入商业解决方案，它们依赖于求并、求差和求交的布尔运算。在20世纪80年代中期，随着参数建模以及嵌入在基于顺序历史记录架构中的模型特征概念的出现，CAD 设计经历了第二次革命。经过 20 世纪 90 年代以及近年的发展，大量商业 CAD 应用程序都采用了参数化、特征、基于历史记录的方法。

　　另一方面，1995 年 HP 公司为解决自己内部的需求，与英国剑桥大学共同开发出来的 HP/Solid Designer 正式推向市场（后来更名为 One Space Designer,简称OSD）。

　　OSD 是在当时 3D CAD 技术市场一片基于参数（尺寸驱动）技术和基于 CSG 表示的实体造型系统中，基于 ACIS 平台开发的无历史记忆的无参数化设计软件，其主打技术为 Explicit Modeling（直觉建模）的技术，可以直接对点、线、面进行方便地编辑，不需要考虑造型的历史过程。OSD 是最早实现“无历史约束建模”的，算得上是后来直接建模/同步建模的鼻祖。

　　参数化技术和直接建模技术的整合是三维 CAD 设计历史中的一个新里程碑，直接建模技术在交互式三维实体建模中是一个成熟的、突破性的飞跃。新技术在参数化、基于历史记录建模的基础上前进了一大步，同时与先前技术共存。

　　直接建模技术实时检查产品模型当前的几何条件，并且将它们与设计人员添加的参数和几何约束合并在一起，以便评估、构建新的几何模型并且编辑模型，无需重复全部历史记录。

二、直接建模的优势

　　1、加快设计周期

　　直接建模设计方法可与几何进行即时的实时交互，从而节省时间。而且，这种方法能够以经济的方式捕获信息，并将其嵌入模型定义中，从而加快开发速度。加快开发速度后，您将能增加反复次数、提高设计质量、更轻松地进入市场，并延长产品的市场寿命。您决定它将如何采用最佳方式满足您的业务需求。

　　2、可灵活处理意外和激进的变更

　　进行一次性产品设计（例如，唯一款式、市场新品或定制的按订单设计产品）的公司在整个设计周期中面临着不断变化的要求。利用直接建模技术，您可以在设计过程的后期更为快速和频繁地进行未预料的变更。

　　3、灵活的设计团队

　　利用直接建模技术，任何团队成员都能够获取并处理高清 3D产品设计，就像任何人都能够获取并处理 Microsoft word 文档一样。因此，当不同的工程师（甚至是工程团队）在项目过程中退出时，将能够轻松地重新分配设计责任。

　　4、可灵活地处理多源 CAD 数据

　　直接建模技术的优点在于可以导入和修改多源 CAD 数据，从而使为采购组件或设计分包工作于广泛供应链中的公司从中获益。

　　5、了解和使用 3D CAD 的最简便方法

　　直接建模技术是了解和使用 3D CAD 的最简单方法，因为您能够直接并直观地与模型几何交互。

三、中望 3D 2011 直接建模的技术特性

　　1、对于有/无特征历史的模型进行后编辑的能力

　　不管是有特征还是无特征（从其它CAD系统读入的非参数化模型），都可以直接进行后续模型的创建，不管是修改还是增加几何，无需关注模型的建立过程。这样就使得我们可以在一个自由的3D 设计环境下工作，比以往任何时候更快的速度进行模型的创建和编辑。

图1

　　如图：当输入的第三方数据模型，而这个模型已经丢失了建模的历史过程的话。如果我们实现①重新定义孔的位置②修改圆角的大小。在只有参数化建模的技术上我们无法快捷的实现，甚至需要模型重构。

　　而使用直接建模，可以对没有这种模型进行特征识别，进行编辑和修改。

图2

图3

　　如图，尽管模型有详细的历史记录清单，并且有复杂的父子几何关系及组件件的链接关系，如果要修改图示的圆角，我们需要寻找该圆角特征重新执行命令进行编辑，而目标特征在顺序历史结构中排列的越前，则影响越大。

　　这种重生过程对于设计师来说是不可控的，因为你无法记忆你所有的参数控制、关联控制关系，所以这个过程可能会导致失败，或者模型特征的丢失。

　　而直接建模，只需考虑你当前要编辑的特征，实时扫描模型，只结算那些必要的依赖关系，提供解决方案。

　　2、动态直觉式的所见即所得的尺寸约束控制

图4

　　如图，在编辑的过程中，以一种显式的动态拖曳达到所见即所得的实时修改。

图5

　　如图，在快速创建实体的过程中，也可以直接拖动箭头来修改尺寸，以一种显式的动态拖曳达到所见即所得的实时修改。

　　3、捕捉拾取支持动态尺寸

　　在移动、偏移等需要确定目标点的操作中，通过捕捉拾取可以快速确定目标点相对起始点的相对距离。

图4

　　4、动态尺寸均可直接输入数值

　　除了可以拖动箭头，还可以直接点击动态尺寸的数字，中望3D将自动弹出数值修改框，可以直接输入相应的数值，回车确定即可完成修改。

图5

　　中望3D 2011 依据直接建模的思想，实现了Direct Edit 1.0，在建模思路和用户体验方面都有了极大进步。

四、建模技术的未来发展趋势

　　归根到底，无论是动态建模、直觉建模还是直接建模、同步建模，都是为了寻求在参数化严谨方式建模的限制与约束之下，而发展起来的一种可以脱离参数化、特征历史树的更快更强更自由的后编辑技术。