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

车辆1205

[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。