三维工艺设计精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的三维工艺设计主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：三维工艺设计范文

关键词：三维数字化技术；传统工艺；美术设计

引言：

作为数字时代特有的技术类型，三维数字化技术能够借助先进的设备软件，利用模拟操作功能创造出直观的产品模型，这对企业产品的艺术设计无疑起到了巨大推动作用.对于传统工艺美术产业而言，三维数字化技术是实现设计创新的基础，本文阐述了三维数字化技术应用于传统工艺美术产品设计中的优势，并讨论了三维数字化技术的设计方法，最后通过陶瓷等工艺美术产品的设计实践分析三维数字化技术应用.

1三维数字化技术应用于传统工艺美术产品设计中的意义

传统工艺美术是我国传统文化中的一部分，随着社会与时代的发展，很多人已经不再对传统工艺美术产品感兴趣，这就导致我国传统工艺美术产品设计行业出现人才断层现象.而将三维数字化技术引入传统工艺美术产品设计后，可以借助现代化的科学技术吸引学子目光，激发人们对传统工艺美术产品的热爱，可以说三维数字化技术是促进文化传承与传播的沟通桥梁.此外，三维数字化技术能够弥补传统工艺美术设计手法的不足，科学利用三维数字化技术可以促进传统工艺美术产品的繁荣与发展.

2三维数字化技术的设计方法分析

三维数字化技术的应用需要利用设计软件，对设计对象进行建模和调整，通常这些步骤都会分为四个阶段，下面具体进行分析.

2.1前期准备阶段

在前期准备阶段过程中，需要将传统工艺产品设计需要用到的资料和素材准备好，确定基本的设计思路，例如，对于一项工艺产品而言，它的产品图色、装饰图案、产品材料都是需要提前确定的[1].尤其是工艺产品的美术造型需要利用标准色卡进行颜色比对设计人员可综合搜集到的资料，对工艺产品进行大概的方案策划，绘制初步的产品三视图.准备阶段的产品设计图各个数据的精准性可能会存在误差，但是在这一期间不不会差生过多的影响，事实上这一阶段设计出的模型只是为后期阶段深入研发做准备.

2.2设计制作阶段

在这一阶段中，设计人员需要详细的了解产品设计要求，根据产品的设计要求进行各项数据的细分，并且制作精确的设计方案.我国传统工艺产品类型多种多样，所涉及到的设计内容也样式繁多，因而在设计制作阶段需要设计师选用最佳的设计方案进行工作，例如，选用相应的设计软件，在制作传统工艺产品模型期间，需要设计人员掌握不同产品的特点，对于产品的应用材料、模型结构，都要做好充分准备.

2.3方案优化阶段

方案优化阶段属于对设计制作出的产品模型进行设计评价，从已经制作出的产品模型中分析产品的各项数据和表现，寻找在模型中存在的瑕疵，并且根据可优化方向做进一步的设计修改.

2.4深入设计阶段

深入设计阶段基本上就是传统工艺产品模型定型阶段，在这一阶段中需要设计人员最终确定设计方案，并且校对好三维模型的各项数据.得出最终的设计结果后，利用模型数据计算制造成品所需的产品材料数量，以及制作成品的各项收缩比值，这样可以促使生产产品过程中的成功率的提升.值得注意的是，三维数字化技术在设计中可以忽视一些实践工艺设计中难以克服的困难，因此在设计方案敲定后还要考虑实际加工艺术产品时的限制，结合当前的实际生产水平适当更改设计方案.

3三维数字化技术融入传统工艺美术产品设计的分析

传统的产品模型设计大多是通过手工组成，或者是利用图纸绘制出模型，或者是利用轻便材料制作实物模型，但是这两种方式都存在一定弊端.相比这两种传统的模型方法，利用三维数字化技术制作模拟模型，既可以节约大量时间，又可以轻松得到模型的数据，继而换算与实际产品的数据比值[2].当前，我国陶瓷、琉璃灯利用传统材料进行设计的工艺美术产品，已经引入了三维数字化技术的设计方法，完善了传统美术工艺产品的设计，提高了陶瓷产品与琉璃产品的造型水平，其已经成为现代化装饰艺术发展的手段.

3.1利用三维数字化技术设计陶瓷产品

陶瓷产品的造型与设计注重产品曲面的弧度，因此在设计之中需要有严格的曲线率控制，传统的陶瓷产品，例如茶壶（图2）、茶杯等艺术工艺品在设计创造中多依赖手工艺人的技术和经验，通过肉眼观察来塑造陶瓷工艺品的曲面曲线，尽管茶壶等工艺产品的曲面设计难度不大，但是为了展现出陶瓷茶壶工艺品的艺术性就必须创造出具有最优化曲面和舒适度的艺术工艺品.利用三位数字化技术对陶瓷茶壶工艺品进行设计，能够有效的减少茶壶曲面率差错，在计算曲面率数据中得到更准确数值，这比单纯依靠肉眼进行判断要准确很多.要想实现茶壶曲面精准设计，可以选择具有曲面计算功能的绘制工具，在实践中设计人员常用Rhino软件来进行茶壶的造型设计工作.借助Rhino软件可以先进行简单的框架设计，绘制出简单的茶壶模型，然后利用软件功能进行造型的分析和评价，再进一步优化茶壶造型设计.茶壶分为两个部分，即由壶盖、壶身组成，壶身上又从左到右依次分为壶嘴、壶肚、壶把，所以总体来看茶壶在设计时要着重从四个节点入手.在使用Rhino软件时，应当先从整体着眼，把握这四个部件的具体规格，在设计过程中更加注重每两个相连部件之间的数据，利用曲线工具、圆弧工具琢磨连接处，保证茶壶的四个部分能够组成协调的一体模型.

3.2利用三维数字化技术设计琉璃产品

在三维数字化技术中，3D打印技术成为各方设计人员重点关注的内容，国际上已经有人开始利用这种3D打印技术制成工艺产品.3D打印技术将三维数字化设计功能和工艺制造功能结合，能够在设计图纸定型后直接“打印”出立体产品.尽管3D打印技术刚刚兴起，但是已经引发了几轮热潮，目前在服饰行业、首饰行业、工艺产品行业中已经有设计人员利用这种技术制作出成品，当然由于3D打印技术还只是出于初级阶段，对于一些产品并不能直接利用相应的材料进行“打印”，只能以替代性材料来提前“打印”产品[3].对于琉璃艺术产品而言，当前的3D技术已经可以实现脱蜡铸造玻璃，因而在利用三维数字化技术设计琉璃工艺产品时，能够借助3D打印技术完成琉璃工艺产品.传统的脱蜡铸造玻璃过程，需要经过一系列复杂的处理环节，而使用三维数字化技术进行玻璃的设计与“打印”，可以节省许多步骤，

3.3利用三维数字化技术设计湘绣产品

我国刺绣艺术产品可以说是传统艺术产品的突出代表，刺绣的种类有许多，本文主要讨论的是湘绣艺术.传统湘绣需要绣工手工制作，手工湘绣在制作前也会绘制出效果图，但是由于手工绘制图与实际的刺绣图案存在较大不同，实际上也会影响湘绣的设计和制作效果.对此，运用三维数字化技术，采用具有多项功能的设计软件，可以在屏幕上设计出湘绣艺术产品模型，利用三维数字化技术创造的湘绣模型与人们最终制作出的艺术成品具有极高的相似性，若要提前观察湘绣艺术产品的制作效果就可以通过设计模型进行预览.并且在预览中对模型进行纠错和改进，当湘绣产品的规格尺寸出现问题时，可以直接利用修改软件进行改正[4].例如，在设计湘绣作品《牡丹》时，共需要绘制4朵牡丹花，每朵牡丹花的标准色都有细微差别，利用三维数字化软件Rhino先将牡丹花的造型设计出来，然后利用分类功能绘制牡丹花的用色图表.牡丹花花色偏艳丽，多为粉红色，所以选取的主色调为粉色，在设计期间可以在模型上标明每朵花的主色型号，这样可以避免在成品制作过程中出现混淆.一幅湘绣绣稿，除了图案设计以外，最重要的就是绣线颜色和绣线类型，湘绣绣线有许多不同分类，如果在设计之中没有精准把握好绣线的分类，容易在绣制过程中引发失误.所以现代湘绣艺术产品在设计上会借助三维数字化技术提前做好效果图，标明重要组成部分的基础数据，可以提高湘绣工艺产品的制作水平.结论：综上，三维数字化技术在传统工艺美术中的应用具有重要的意义和作用.在新的时代背景下，传统工艺美术行业应当加快引入三维数字化技术，促进传统工艺设计手段与现代化的设计技术相结合.相信未来三维数字化技术会更加成熟，3D打印技术也可以在传统工艺美术行业中大放异彩，提高产品的制造效率和质量.

参考文献：

〔1〕高原,丁剑.三维数字化传统工艺产品美术设计技术研究———评《产品造型设计材料与工艺》[J].宏观经济管理,2017(01):97-98.

〔2〕董春波.三维数字化造型在雕塑艺术中的运用研究[D].武汉纺织大学,2016.

〔3〕侯可新.论三位数字化技术在传统工艺美术传承与创新中的优势———以湖南传统工艺美术为例[J].艺术科技,2014(11):36-39.

第2篇：三维工艺设计范文

关键词：三维平台；可视化；叠加显示；地质工程一体化；低渗透油藏；非规则井网

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）22-5229-03

大庆油田低渗透油藏储量丰富，但地质条件复杂，开发难度大，应用规则布井及常规开发方式不能解决井网与裂缝的优化匹配问题，难以实现储层有效动用[1]。为此大庆油田提出了以“地质工程一体化”为原则，进行“全油藏全三维全缝长模拟”的低渗透储层整体压裂技术，实施非规则井网布井。该技术创新性的将地球物理、石油地质、油藏工程等多学科与采油工艺相结合，采用多学科交叉的方式利用三维数据体进行油藏地质情况分析，在三维环境中模拟和预测出每口井的人工裂缝走向，通过地质建模、储层应力场和人工裂缝全缝长展布的叠合，进行非达西不规则井网整体压裂的优化模拟，应用裂缝三维空间展布与井网的合理匹配，实现低渗透非均质油藏矢量化井网开发新模式[2]。

该技术需要对地质建模、岩石力学参数、储层应力场、压裂模拟等多种专业软件的模拟结果进行综合分析应用，但目前缺乏一个可以兼容多种不同格式的三维展示平台，一体化分析难度较大。因此本文提出了通过建立三维一体化平台，在一个软件平台中同时叠加显示多种软件的模拟结果，进行低渗透油藏“地质工程一体化”分析，并以此为基础进行非规则井网优化设计的新方法。

1 三维可视化平台构建关键技术

1.1多格式数据来源的统一与模型重建技术

在进行“全油藏全三维全缝长模拟”分析时，所需要参考的地质和工程等不同类别、不同来源的数据体主要有：

1） 地质数据：地质建模成果数据、三维岩石力学场、三维应力场模型等，建模过程一般采用PETREL软件；

2） 地震数据：三维地震叠前弹性参数反演数据体，为SEGY格式；

3） 工程数据：全缝长人工裂缝数值模拟成果，数值模拟软件主要采用Gohfer软件；以及井轨迹、测井曲线、井网数据、生产动静态数据等。

要实现在同一个软件平台上综合展示、一体化应用，首先要解决的就是数据格式及三维模型的统一问题。

1） 数据的解析：地质模型数据文件，需要识别出其表头信息、坐标信息、网格有效值信息、属性信息、分层数据、断层信息等；应力场属于矢量数据，要识别其大小、方向以及与其对应的地质体网格；裂缝模型要识别出坐标、井筒位置、存储角度、单元格信息等；地震数据，要识别文件头、道数据块、数据样点值等；井网数据要识别其范围、角度、井距、井间关系等。

2） 地质模型重建：通过分析地质体数据和其他相关的数据重新生成地质体模型，可以归纳为读取地质体网格文件；读取分层文件；判断是否存在断层，如没有断层，对地质体进行分层处理，如存在断层，循环获取被断层分割的每一个地质体，然后对每一个地质体再进行分层处理，将一个地质体分成多个独立的地质体。将每个地质体网格模型经过计算转换为表面模型，保存到数据库。

3） 数据的存储：在数据存储上，不同类型的三维模型数据项差异较大，分别设立对应字段会造成数据库结构复杂，可视化操作和维护不便。因此，在数据库中以大字段格式存储序列化的模型数据；对其他属性信息，如模型外包框、单元格属性、位置等数据采用独立字段存储。

1.2多模型叠加显示技术

多个模型的叠加显示是平台的主要功能之一，需要对三维模型进行半透明显示，在平台中通过三维建模过程中的消隐计算和颜色混合技术实现。

消隐计算：又称为可见性计算，把处于同一空间位置的多个三维模型中不可见的部分从画面中隐藏[3]。为消去隐藏面，要对每个模型进行深度计算，剔除不在可视范围内的实体；消除由于视线的遮挡而隐藏的点、线、面和体。

颜色混合：在三维模型绘制时，不直接把源物体（通常为地层模型和属性模型）的颜色覆盖在目标物体（通常为人工裂缝、应力矢量、井轨迹等）的颜色上，而是将新的颜色与旧的颜色经过一定的运算，从而产生新的颜色。将源物体的颜色alpha值作为源因子，用1.0减去源物体的颜色alpha值作为目标因子，源物体的颜色alpha值相当于“不透明度”的作用。利用这一特点可以绘制出半透明的三维模型，如图1所示。

2 三维可视化平台的建立

2.1平台架构设计

平台的底层三维组件库采用VC++语言，基于OSG引擎技术开发，以实现硬件显示驱动、空间结构组织、场景管理以及属性渲染等底层功能[4]；系统前台可视化界面、数据转换、以及统计分析等功能采用C#语言，WinForm框架开发，以缩短开发时间，通过调用底层组件库提供的DLL接口实现三维模型的加载和显示；采用Microsoft Access作为后台的数据库，系统架构见图2。

2.2三维地质体生成及显示功能类库设计

Grid类：用来表示地质体对象，包括地质体的坐标和一系列的属性。其中的方法主要是用来通过对其属性进行分析处理，并最终形成地质体相应的表示。

Dataload类：用来实现读取文件，并通过读取数据生成相应的数据对象，生成的数据对象主要有Grid，Horizon，GPress等。

Horizon类：用来表示层对象，通过层对象可以将一个完整的地质体进行分层。

Zone类：用来表示分层，分区块后的一部分地质体对象。用来表示地质体多个分层中，一个单位地质体对象。

TinWithColor类：生成一个Tin面对象，该Tin面对象与部分地质体区域相Zone对应，且每个Tin面与一个颜色相对应。该对象主要用来处理离散型属性值，提供颜色显示的支持。

TinSet类：构建一个Tin的集合，将所有的Tin面进行保存，每个Tin面对应着一个颜色，保证同等大小的属性值所对应的属性在同一个Tin面中，保证属性显示颜色的一致性。

TinWithColorCon类：主要用来处理连续性的属性值，提供属性值颜色分类模糊化的处理方法，可以控制属性值颜色精度的大小，支持地质体的成像显示。

TinSetCon类：与TinSet的功能相一致，TinSetCon是TinWithColorCon的集合类，同样用来处理连续性的属性与颜色的对应问题，主要通过对地质数据的分析，来模糊化属性颜色区间，从而实现连续型属性地质体显示。

GPress类：用来描述地质体属性的对象，存储地质体数据。从文件中读取地应力，并且存储与之有关的信息。

GPressOperation类：实现了根据坐标得到其相应区域的地应力大小和方向，并将得出的地应力大小和方向进行保存。

_2DPlane类：用于从三维地质体中抽取相关的平面。

Properties类：为属性类，存储了地质体属性的相关数据，实际上是采用动态数组的技术，能够在属性类里添加不同属性类的数据，所有的属性及其数据可以在该类中获取到。

2.3主要功能与应用效果

1） 三维数据体的导入与可视化：平台可加载并显示多种不同软件导出的三维模型，在加载过程中完成对模型的解析与格式转换并存入数据库；平台即可直接显示所有三维模型，同时还可以实现切换视角、旋转、缩放、平移、编辑等操作。目前已经实现了对PETREL软件导出的地层及地质属性模型（杨氏模量、渗透率、孔隙度、泊松比、砂体分布等），应力场模型，Gohfer软件导出的人工模拟裂缝模型，SEGY格式地震模型，测井曲线模型，井轨迹模型，井网模型等的支持。

2） 多模型的叠加显示：在平台中可以将地层设置为半透明效果，这样就可以看到地层中的砂体、地应力、人工模拟裂缝以及已钻井的空间分布，如图3所示。利用该功能，技术人员可对地质属性、人工裂缝分布、地应力大小和方向进行直观的综合分析，判断人工裂缝的位置、方向及其分布的合理性，以便于对裂缝进行调整，使得压裂影响范围最大，并且避免压窜现象。

3） 非规则井网布井：可在指定层位的地质模型上自动生成规则井网（五点法、七点法、九点法、反九点法、排井法等），参考该地层应力的分布情况、砂置、人工模拟裂缝的走向、已钻井的轨迹和测井曲线等多种因素，对井位置的合理性做出判断，之后应用井网编辑功能，对油、水井位置及对应关系进行调整，最终形成非规则井网，如图4所示；应用该方法可最大限度地控制低渗透油藏中零散分布的砂体，达到高效开发的目的。

3 结束语

本平台针对目前低渗透油藏开发中所应用的多种专业软件处理成果不能融合使用的现状，为不同格式的处理结果建立了统一数据结构，并实现了自动识别转换；应用三维可视化技术，使得以往独立的分析结果，如砂体、人工裂缝、应力、流场等，在一个三维平台中进行综合叠加应用，为低渗透油藏的“地质工程一体化”开发方式提供一个有效的支持工具。

参考文献：

[1] 甘云雁，张士诚，刘书杰，等.整体压裂井网与裂缝优化设计新方法[J].石油学报，2011，32（2）：290-294.

[2] 张玉广.基于叠前弹性参数反演的三维应力场及全缝长整体压裂技术研究[D].大庆：东北石油大学，2011.

[3] 靳海亮，高井祥.图形消隐算法综述[J].计算机与数字工程，2006，9（34）：27-31.

[4] 曹莉.基于OSG的三维引擎关键技术研究[J].微型电脑应用，2013，10（29）：31-34.

[5] 王增波，李雁鸿.赵剑，等.SEG-Y地震数据格式解析及转换方法[J].物探装备，2011，3（22）：177-182.

第3篇：三维工艺设计范文

关键词：毕业设计；设计院工作模式；三位一体

中图分类号：S611文献标识码： A

建筑学的毕业设计是建筑学专业教学过程中的重要环节之一 ，是大学生从学生角色转变到职业建筑师的关键一步。近年来，社会对毕业生人才的素质要求有大幅度提高，如何扩大毕业生的知识面、提高他们的实践能力和创新意识成为毕业设计教学改革的重点。

建筑学专业、城市规划专业和风景园林具有非常密切的关系，各专业在设计中存在很多方面相互交叉互补。因此，在毕业设计中进行三个专业必要的交叉和联合教学，对扩大学生专业知识面，培养综合性人才有着积极的意义。

基于设计院的工作模式下的毕业设计，是通过模拟设计院的工作环境，组织建立建筑+规划+风景园林三专业团队，并以设计院的工作模式和流程要求控制整个毕业设计过程。在这种教学模式下，学生可以提前了解并熟悉未来的就业环境，提高多专业协作能力，从而顺利完成角色过渡。

一、建筑学专业传统毕业设计教学模式的主要弊端

传统的建筑学毕业设计模式通常选择在学校内由学生独立完成，命题也是由校内老师指定，导师采用唯一制。随着时代的发展，建筑学科不断拓展，传统毕业设计模式，逐渐暴露出了许多问题，例如选题不合理，学生学习的主动性差，教学指导信息量不足，设计进度管理松散等。

1．设计选题

首先，传统毕业设计选题主要的不足表现在专业过于片面化，不能考察和发掘学生的综合能力，不能满足各专业知识和设计技能间协调配合的整体要求。其次过去的毕业设计选题常常是由单个老师确定设计题目，指导老师个人的自较大，缺乏科学论证，这就容易出现有的选题过大，超出了一个本科生的能力和所学专业的知识范围，或者有的题目过窄，使学生难以发挥其能力的现象。

2．学生学习缺乏设计氛围，学习的主动性差

大多数高校中的建筑学专业毕业设计都会面对一个很相似的问题。学生在完成毕业设计的过程中自觉性和主动性不高。大五的学生对未知充满了渴望，对学校的课程已经缺乏兴趣，更加愿意去设计院和设计公司参与生产实践。为了兼顾实习的工作，他们很难将主要精力投入到毕业设计上，有些学生总是比规定时间晚完成，或者集中在交图的前几周草草完成设计，反映在设计成果的质量上也就不尽如人意。

3．毕业设计的教师指导方面，唯一的导师制容易造成知识架构不全面。

唯一的导师制，也是传统毕业设计中的一大弊端。每个老师会有自己的专业评价体系，看待问题的习惯和评判方案的方式。在往年的毕业设计成果中发现，建筑学的学生会缺少景观环境与城市意识，规划学生往往建筑单体意识比较差，而景观学的学生则表现为缺乏对建筑与环境关系上的关注。学生方案体现出知识架构的不全面。由一个老师指导完成的毕业设计，学生的作业常常出现相似方案。学生在完成毕业设计的过程得到的信息量不足，设计缺少新思路。除此之外毕业设计指导老师仅由校内老师担任，也造成学生的方案更偏重理论，设计仍以方案能力做为训练的重点，工程实践经验和能力得不到提升。

4．毕业设计的进度管理松散

教学中常常强调设计的过程比设计的结果更重要，但传统模式下的毕业设计学生没有固定的设计场所，也没有固定的讨论和指导时间，指导老师对于学生完成毕业设计的进度把控较难，设计深度就很难得到保证。

二、基于设计院工作模式下“三位一体”毕业设计教学模式的探索

针对传统建筑学毕业设计模式中出现的问题，安徽建筑大学建筑与规划学院根据自身优势，在毕业设计教学中试行基于设计院工作模式下的“三位一体”教学形式。学院希望能通过此模式改变旧模式中存在的问题，提高毕业设计的教学质量。

基于设计院工作模式下的毕业设计教学是以三位一体的毕业设计选题为依托，以建筑、规划、园林三专业的学生为成员，以三专业教师联合指导而完成的联合教学模式。教学的两大目标：一是要模拟设计院的工作环境，建立设计工作室，组建学生设计团队和教师指导团队，为学生提供一个浓郁的学习氛围；二是强调三个专业之间的相互交融互补和学术的渗透，共同构成三位一体相互促进的教学模式。

1．“三位一体”的设计选题

首先，“三位一体”跨专业的毕业设计选题要有综合性，要能满足各专业知识和设计技能间协调配合的整体要求。设计选题不仅要涵盖建筑专业的知识领域，还要考虑到给规划专业和景观专业的同学留有足够的设计发挥空间。其次针对以往出现的设计选题仅由单个指导老师决定，而造成设计题目过大或着过窄，缺少科学性和实践性等问题。“三位一体”的设计选题要求必须由参与团队毕业设计指导工作的所有教师集中商议确定，汇总之后再报送学院审查。学院组织专家对所选课题进行论证，获得通过后方可最终确定为跨专业毕业设计的课题。2011年学院三位一体毕业设计的选题最终确定为商业综合体、校园规划、居住区规划设计三大类型，与以往的以建筑单体项目为主的设计选题相比，学生的知识面和眼界都有大幅度的提升。

2．配备专业的设计教室

建立专门的毕业设计教室是模拟设计院工作环境的前提，一个好的学习氛围首先得有好的学习场所。学院为三位一体毕业设计团队提供了一个专业教室，要求学生定期在指定的专业教室里完成集中授课、讨论、评图等毕业设计全过程。专配的教室为学生、师生提供了相互交流空间，也使得教师能够更好的把握教学进度，设计深度和设计质量有了较大提高。

3.组建跨专业的学生团队

三位一体的毕业设计过程以小组为单位进行，小组由学生自由搭配组合形成，每个小组由建筑、规划、园林专业各一名学生组成。学生团队的建立有效的培养了学生们的团队精神，设计中由于每个学生的专业认识不同，思维方式也有所差异，学生间的思想常常发生碰撞而产生新的火花，从而使教学变得生动有趣，也大大激发了学生们的创作热情。

4．指导老师团队组织

三位一体的毕业设计指导老师由校内的跨专业指导老师组和校外指导老师共同组成。对于参与毕业设计的校内指导老师要求不仅具有较丰富的教学经验，也要有丰富的工程实践经验。校内指导老师每组三名，由三个专业分别指派一名教师。除此之外学院还要聘请相当一部分具有高级专业技术职称的设计院人员担任毕业设计的校外指导老师，与校内教师共同完成毕业设计的立题、过程指导、论文评阅和答辩等工作。

5．三阶段的教学控制

毕业设计分为三个阶段。第一阶段为设计前指导阶段，会邀请校内校外指导教师开展每周一次联合授课，让每位指导教师都发挥出自己的积极性。学生完成资料收集、案例分析、基地调研与总图设计；第二阶段为设计中指导阶段，这一阶段是方案成形阶段，强调方案的合理性，和专业的衔接性，教学的安排是，教师团队每周有一两次的设计辅导和讨论。在这一节点结束时会由学校统一组织教师团队，聆听学生组的方案汇报并提出方案优化意见；第三阶段为正图完成和期末公开答辩、公开展览阶段。在三位一体毕业设计教学探索中发现，公开答辩和公开展览会成为毕业生展示自我的舞台，学生自己出海报，在老师和同学面前介绍和汇报自己的设计作品，能增加他们的设计动力和对毕业设计重视程度。低年级的学生也能从旁听中获得答辩的经验。

基于设计院工作模式的三位一体新的教学方法，大大调动了学生的学习兴趣，增强了学生综合分析问题的意识，提高了学生解决实际工程问题的能力。学院在通过对新的毕业设计教学模式的探索中，也积累了一定的教学经验，教学改革初见成效。

三、基于设计院工作模式下的“三位一体”毕业设计教学的未来建设方向

目前我院的基于设计院工作模式下的“三位一体”建筑学毕业设计教学方法的探索还处于刚刚起步的阶段，还有很多地方需要改进和学习。教学资金不足，教学资源的局限使得三位一体的教学形式还无法在全院全面实行。未来我们希望能够突破学院内的专业合作，利用学校建筑学科全的优势进一步拓展毕业设计的专业涉及面，与学校的土木工程，环境与能源，电子与信息，管理等学院形成更完整的毕业设计团队，使学生在完成毕业设计的过程中获得更加广博的知识，广阔的眼界，为培养职业建筑师打下良好的基础。

参考文献

[1] 孙文全,孙伟民,龚延风,林小东,梅 凯,张九根,郭樟根. 基于建筑设计院模式的跨专业团队毕业设计的研究与实践[J] . 高等建筑教育,200817(2):111-113

[2] 刘运林,方潜生,丁克伟. 设计院模式下土建类专业人才培养改革与创新[J] . 高等建筑教育,2011,20(2):22-24

[3]王雨村，胡堂，基于工作室模式的设计课程跨专业联合教学探索[C].全国建筑教育学术研讨会论文集，中国建筑工业出版社，2010，96-99

第4篇：三维工艺设计范文

MBD技术是一个用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息的方法体，通过一个完整的三维实体模型表达产品信息中的几何形状信息、尺寸、公差和工艺等信息。国内航空企业逐步开展基于MBD技术的产品设计制造，将MBD模型作为制造的唯一依据并取得一定进展，但仍然存在许多技术瓶颈。目前工艺部门仍以基于图样的二维工艺设计方法为主，以二维图样为主要的信息传递媒介，具体体现在基于二维视图的工艺设计知识的表达、获取、组织与管理比较困难，不能有效地总结设计经验和设计方法；复杂产品以及零部件的关键特征属性难以在二维视图中表现，这使得工艺性评价以及审查流于形式；三维CAD/CAM系统往往建立在统一信息平台上，而基于二维CAPP平台的工艺设计无法共享统一的三维产品模型，无法在统一的数据管理平台下进行数据管理。可以说，传统的工艺设计逐渐与上游的全三维数字化设计和下游的先进制造工艺及装备不相适应，存在着无法有效利用设计模型信息、数据共享困难、设计知识获取和管理混乱等问题，成为数字化制造瓶颈问题。

实现工艺信息的表达及管理是三维工艺设计的关键目标之一。目前国内的研究主要集中在三维工序模型构建、工艺信息表达方法和CAD/CAPP系统集成等方面，这些研究为三维工艺设计过程中工艺信息的表达和管理奠定了基础。

一、机加工零件工艺模型逻辑结构

传统的二维工艺设计过程中，三维模型仅表达零件的几何形状信息，而面向制造过程的尺寸、公差、几何精度和表面粗糙度等非几何信息则通过图样传递，不能与三维模型特征直接关联，制造人员需要花费大量时间去消化图样和工艺卡片。

MBD模式下，面向制造过程的零件工艺模型是生产制造的唯一依据，尺寸、公差、表面粗糙度以及工艺设计信息等与三维模型紧密关联，制造人员可以直接在模型上获得对应特征的工艺信息用于加工制造，取代图样和工艺卡片，实现无纸化制造。基于模型的工艺信息规范表达是其中的关键技术之一，如图1所示。

零件工艺模型作为工艺信息载体，是以零件工序模型为基础，工艺规程为主线，附加零件的属性信息而构成。

一个工序模型由工序、标注和模型三部分构成。工序对应着零件本道工序的编号、名称、加工特征的名称及编号、单/多工步、工装及工时定额等信息（若工序仅包含一个工步，工序信息等同于工步信息）。工序节点下，工步包图1 机加工零件工艺模型逻辑结构含本道工步名称、工装、工艺符号及工时定额等工步信息；工艺符号表达了本道工步需要加工特征的数量及区域、采用的加工设备、加工方法类型、刀具类型、刀具几何参数、加工参数、切削液以及工步序列号，并通过三维标注实现工艺信息与特征、工步节点的关联；将工步名称、工艺符号等工步信息与模型关联特征封装成工步模型，并在此基础上聚合成工序节点。

工序模型的标注信息包括设计信息和工艺信息两大类。设计信息指本道工序的加工尺寸、公差、几何精度和基准等信息；工艺信息包括工艺符号和工序技术要求等信息，标注信息与模型的特征紧密关联。

在工序模型的基础上，以工艺规程为主线串联各个工序模型，同时附加零件的属性信息形成工艺模型。工艺规程描述了零件加工过程中各道工序/工步之间的先后顺序关系，根节点代表零件的工艺规程，一级子节点和二级子节点分别表示工艺规程中的工序和工步，层次结构关系代表了工艺设计的具体过程。通过工艺规程可以很方便地查看工艺模型各节点信息，对相应的信息进行分析审核。

二、工艺信息集成管理

在传统研发模式下，结构设计师在三维CAD环境下开展结构设计，设计信息以三维CAD模型和图样形式表达，并检入到PDM系统进行管理；而工艺设计活动集中在二维环境，工艺信息的表达及管理均在二维CAPP系统中完成，以二维工艺卡片和工艺简图为主要介质。常用的工艺知识如典型工艺、制造资源、标准件库等也存储于二维CAPP系统。由于采用不同的表达形式和介质，导致设计数据与工艺数据的关联性差、工艺更改难以快速响应设计更改，同时数据管理系统的异构性也给数据交流、数据的统一管理造成很大的困难。

在MBD环境下，工艺设计和结构设计统一在CAD平台下进行，工艺信息也应集成在统一平台下进行管理。工艺设计以三维设计模型为输入，主要完成工艺参考模型构建、工艺规程规划、工序模型构建、工艺信息表达、工艺信息与特征关联等工作。工艺参考模型指面向数控工艺设计，基于设计模型变型设计后得到的模型，其尺寸取设计模型中对应尺寸公称中值、最小值或最大值，是三维工艺设计的依据。

目前的主流CAD商业软件中大多内置了一些工艺信息数据库，如加工数据库或制造资源

库等，同时也内置了一些经过二次开发的工艺信息库。这些为在三维环境下开展工艺设计的应用实施奠定了基础。工艺设计过程中，可以借用软件中的工艺信息数据库中已有的典型工艺、制造资源等，快速实现产品的工艺设计。

然而此种方式依然是保留有两个数据库，因此存在两个系统数据同步和一致性的问题。如图

2所示。

工艺信息的传递和管理主要通过PDM系统和三维CAD软件的集成接口进行。

平台层采用成熟CAD平台作为三维工艺设计环境，通过二次开发提供三维工艺设计工具。

工具层基于CAD平台开发工艺规程划分、工序模型构建、工艺符号构建和三维工艺卡等工具，辅助工艺人员进行工艺设计，建立结构化的工艺信息和工艺模型。

数据层基于PDM系统建立工艺信息库，工艺设计过程中涉及的信息全部通过CAD平台从PDM系统中的相关数据库中读取，并将工艺设计结果关联存储到PDM系统中进行管理。

支撑层基于PDM系统标准数据管理功能，完成工艺数据管理、工艺流程审签、流程触发、权限管理和版本管理等基本工作。

在这种模式下，设计数据和工艺数据统一在PDM系统中进行管理，基于PDM系统进行工艺数据检入/检出、工艺流程审签、工装申请、工艺任务的下发和接收，在CAD平台进行工艺规划和编制，生成工艺模型和可视化模型，提交结构化工艺数据审签，并保存到PDM系统中，取消了二维CAPP系统数据库，保证数据的唯一性，可有效解决采用两个数据管理系统中人工干预多、自动更新困难等问题，实现结构化的工艺设计和信息管理。

三、基于PDM的工艺模型管理

MBD模式下，设计信息和工艺信息统一采用三维工艺模型为载体进行表达。工艺设计师在三维环境下完成工艺规划和工艺模型构建等设计活动，将工艺模型和设计模型关联存储，与PDM系统进行统一管理，同时借助PDM系统的数据管理功能完成工艺审签等工作，如图3所示。

（1）结构设计阶段，结构设计师在三维CAD平台构建设计MBD模型，并检入到PDM系统。

（2）工艺设计阶段，工艺设计师登陆PDM系统，根据设计任务下载设计MBD模型到本地，进入三维工艺设计环境，在CAD平台下依据设计MBD模型开展工艺设计。从工艺信息库中读取工艺信息，通过工艺路线划分、工序模型构建、工艺符号构建、工装夹具设计和附加工艺定额等工艺设计环节创建生成工艺模型，并进行可视化，生成*pvz可视化模型，通过检入操作与设计模型检入到PDM中的对应位置，完成工艺设计。

（3）工艺审核阶段，工艺审核员登陆PDM系统，在ProductView中查看工艺设计师提交的部件的可视化模型，审核工艺规程、工装夹具和工时定额等信息是否合理，若合理则通过审签，完成工艺模型设计归档；若工艺设计需更改，则触发设计更改，录入对工艺改进的建议，并通过截图更直观地反映工艺更改信息。工艺更改信息归入工艺规程修改节点。工艺设计师根据工艺更改信息，返回到三维工艺设计环境进行设计更改，并将新的工艺模型和可石化模型检入到PDM系统，提交工艺审核。

（4）生产制造阶段，通过车间终端下载查看归档后的可视化模型，用于指导生产。

四、系统实例

38所以Pro/ENGINEER Wildfire5.0为平台，ProductView为可视化工具开发了机加工三维工艺设计系统，提供了工序模型构建、工艺符号构建和工艺规程组织等工具，辅助工艺设计师在三维环境下开展工艺设计。

系统利用XML结构化语言存储工艺规程信息，并基于机加工零件工艺模型逻辑结构在Windchill9.1系统中建立了工艺信息库，同时将生成的工艺模型、可视化模型与设计模型关联存储到Windchill9.1系统中。

具体为：工艺设计师启动Pro/ENGINEER，完成服务器注册和系统设置，从Windchill中下载三维设计模型作为工艺设计输入，在CAD平台下选中三维工艺系统菜单，通过开发的工具进行工艺规程编辑、工序模型构建和特征关联存储等活动。工艺设计过程中，工艺信息的获取和管理全部从Windchill中建立的工艺信息库中读取，如图4所示。工艺设计完成后，将生成的工艺模型与设计模型关联检入到Winchill系统中对应的CAPP文件夹下，实现工艺信息的结构化存储和管理，工艺审核员基于Windchill系统完成根据工艺规程相应节点审核工艺设计，完成工艺审核工作。

第5篇：三维工艺设计范文

1MBD模型在企业中的应用

1．1MBD技术在产品设计中的应用近年来，MBD技术在航空制造行业已经得到了长足发展，特别是在设计部门，已经完全实现了全三维方式，并且设计数据的发放以三维模型作为唯一的数据源。MBD模型中包含了产品的几何属性(尺寸、公差等)、制造属性(材料定额等)和管理属性(产品结构、EBOM等)，只需要将MBD模型作为唯一数据源下发到工艺部门即可，工艺人员可以从MBD模型上获取产品全部信息，进而进行三维工艺设计，保证了整个过程的单一数据源特性。为了能够规范基于产品的模型定义方法，企业需要根据实际需求定义一系列标准来支撑，如:建模标准、尺寸和公差标注标准、注释标准等等。基于MBD的产品设计将产品的设计属性、工艺属性、制造属性、检测属性等都高度集成在三维实体模型上，取代了传统由三维实体模型描述几何形状信息，二维工程图纸定义尺寸、公差和工艺信息的分步式描述方法。

1．2MBD模型在工艺设计中的应用在MBD环境下，工艺设计统一在CAD平台下进行，工艺信息集成在PDM系统中进行管理。工艺部门通过PDM系统接收到设计部门发放的三维MBD模型后，主要进行以下几个步骤的工作:(1)进行工艺性审查，主要对设计模型的几何特征、产品属性、尺寸标注、基准、技术要求等进行审查，发现问题及时提交设计部门，设计部门修改后重新下发;(2)进行EBOM到MBOM的转换，所谓EBOM是指设计部门发放的产品结构，而MBOM是制造部门从加工、装配角度搭建的产品结构，MBOM去除EBOM的虚拟件转换成了实体件，并增加了工装等工艺资源;(3)进行工艺路线规划即构建基本的工艺路线卡，进而对每道工序进行详细设计，即针对每一道工序完善加工方法(数控加工、表面处理、检验等)并关联相应的制造资源(刀具、夹具、设备等)，其中在数控编程阶段，需要生成每道工序的加工模型，用于NC程序的编制和检验，并结合关联的制造资源(机床、刀具、夹具等)进行仿真验证，最后将验证结果(NC代码、仿真动画等数据)保存回对应的工序;(4)进行可视化，生成三维可视化工艺文件进行审核后提交PDM系统进行管理，并通过MES下发车间生产。图2所示为基于MBD模型的三维加工工艺设计流程。

1．3基于模型的制造资源库管理企业需要构建自己的三维制造资源库，将企业所有的制造资源进行统一管理。三维制造资源库包含企业所有的机床设备、刀具、夹具、量具、各类工装资源等，与企业的资源实物通过条码或二维码等进行管理，并与资源库中的三维轻量化模型一一对应［3］。统一的资源库管理使得企业在进行生产线规划、生产力能力评估、三维工艺设计时，可以直接调用资源库的三维模型进行仿真验证，提高了前期规划效率和准确度。例如在三维工艺设计阶段，需要调用资源库中的机床、刀具、工装等资源进行数控加工的验证仿真，如果需要制造专用工装，则发起专用工装设计申请，由工装设计部门进行设计，最后将设计完成的三维工装模型保存到工装资源库中。

1．4基于模型的现场执行基于PDM系统将工艺数据(三维作业指导书、工时定额、材料定额等)通过MES系统传递到制造车间。车间生产计划员根据接收到的相关工艺数据，结合车间资源、库房资源等信息进行计划排产和生产调度。车间工人利用现场终端，访问PDM系统中保存的工艺数据，可以对三维工艺模型进行旋转、缩放、测量尺寸、标注等操作，以及查看三维作业指导书。在制造过程中发现设计或者工艺问题时可以直接在三维模型上进行标注，及时反馈给设计、工艺部门进行修改，重新下达。

2结束语

第6篇：三维工艺设计范文

关键词：装配 可视化 三维模型

中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0102-02

传统的发动机装配工艺设计可以分为发动机装配工艺规划、装配工装的设计和装配工艺规程编制，主要依赖工艺人员的技术水平、经验以及对发动机二维图纸等资料的理解来完成。二维工程图纸的不直观性，给复杂结构的发动机装配工艺设计带来了很大难度。随着三维设计软件的引入，各型号发动机三维模型和型号装配所需的工装模型均已基本齐全，发展可视化装配技术的时机已经成熟，可以应用可视化装配技术解决传统发动机装配工艺设计中存在的问题。

1 传统装配工艺设计中存在的问题

传统装配工艺设计是指在二维图纸基础上的发动机装配工艺设计方式。其特点在于通过二维图纸传递发动机结构和装配关系信息；实物装配检验作为唯一的装配性检验手段；复杂装配过程设计一次成功率不高。总结传统装配工艺设计中存在的问题如下。

1.1 工艺规划周期长，优化程度低

传统的工艺规划为二维规划，工艺人员需要查阅大量图纸和文件，消化吸收，这需要一个长期过程，因此在工艺规化阶段很难形成多套工艺方案加以比较寻优。此外由于二维图纸不够直观，工艺人员在规划时很难统筹思考各方面、各层次的工艺问题，很难对最终规划进行全局优化。

1.2 工装设计一次性成功率低

二维设计环境不具备三维检测能力，对工装中一些干涉或不合理处缺少有效的检测手段是导致工装设计一次性成功率的根本原因。工装是发动机装配的重要保证，工装设计一次性成功率低直接增加了装配成本，影响了发动机装配进度。

1.3 装配工艺规程可理解性差

传统装配工艺规程以二维图纸和说明文件为主要内容，这种方式需要经过一定装配技术培训的操作者才能顺利理解。工艺规程可理解性差，主要原因有：（1）二维工程图表达装配信息，直观性差，不得不借助大量文字表达装配信息，导致了规程生涩难懂。（2）装配操作者整体技能及专业知识储备不足，难以直接从二维图中获取装配所需信息。装配工艺规程是指导发动机装配的重要文件，其可理解性直接影响着发动机装配质量与效率。

1.4 缺乏有效的培训手段

目前的培训手段主要是工艺人员依据二维图纸、装配工艺规程反复讲解。这种培训方式周期长，见效低。发动机结构复杂，装配操作者需要一定的经验和技能，熟练掌握经验和技能是个长期过程。缺少生动直观动态示教手段缩短这个过程，直接导致了人工成本的上升。

2 基于可视化技术的装配工艺设计

装配工艺可视化设计是在产品三维实体模型的基础上，利用计算机技术，信息技术和人工智能技术，来规划装配工艺与仿真实际装配过程。其通过建立一个虚拟的装配环境，可视化地分析各种可行装配方案，最终得到一个合理、经济、符合人机工程的装配方案，达到优化工艺设计、避免或减少实物制造、缩短研制周期、降低成本、提高装配操作人员培训速度、提高装配质量和效率的目的。它克服了传统发动机装配工艺设计中主要依赖于人的装配经验和知识以及设计难度大、效率低、优化程度低等问题。

针对目前发动机装配工艺中存在的问题可以利用三维规划技术、干涉分析技术、三维图解技术、仿真动画技术等可视化装配关键技术予以解决。

3 可视化装配关键技术的应用

3.1 三维规划技术

三维规划技术利用发动机三维数模与设计BOM在计算机中直接进行发动机装配工艺规划，制定零部件模型装配顺序及装配路径，并通过仿真，验证装配序列及装配路径规划的可行性与合理性。

目前主要采取“可拆即可装”的装配序列规划方法，通过拆卸装配体模型来确定产品的拆卸顺序，以拆卸顺序的逆序为产品的装配顺序。

中央传动齿轮箱装配序列规划时，将中央传动齿轮箱总成模型，依次拆分成图1所示的八个零组件（2～9），其中组件6（主动齿轮组件）依次拆分为四个零件（10～13），组件8（从动齿轮组件）拆分为九个零组件（14～22），逆序后求得各零组件装配序列。依照拆卸结果，将整个装配划分为从动齿轮组件装配（装配顺序如蓝色线路显示）、主动齿轮组件装配（装配顺序如绿色线路显示）、中央传动最终装配（装配顺序如红色线路显示）三大工序，二十一个工步。（如图1）

通过三维规划技术，可大大提高装配规划的效率，并且能够快速得出多种方案，逐一对比实现装配规划的优化设计。

3.2 干涉分析技术

干涉碰撞分析是判定工装设计是否合理的重要手段。现实表明装配工装设计失败，大都因为存在干涉，干涉直接影响着工装设计的合理性，工装设计定型前必须消除。

干涉可分为静态干涉和动态干涉两类。静态干涉主要由于设计失误，零件几何形状及尺寸存在缺陷，导致装配体内部零件与零件之间存在干涉。动态干涉是指机件运动过程与装配体其余部件发生的碰撞。

干涉分析技术可直接用于判断工装设计是否合理。工装模型与发动机模型组装后，通过间隙检查可以直观检测工装与发动机模型间是否存在静态干涉；通过工装功能的动态仿真，利用交互式冲突碰撞检查可以直观检测工装使用过程中是否与发动机模型发生动态干涉。

图2为高涡转子叶片外撑工装的间隙检查结果，干涉处以带颜色线条显示。分析表明由于压块设计不合理，压块与转子叶片存在相交干涉，需对压块进行切角处理。（如图2）

干涉碰撞分析可以帮助工艺人员在设计阶段就能发现工装设计中存在的缺陷或错误，这对于提高工装设计一次性成功率有着极大的意义，节约了工装设计成本的同时保证了型号装配周期。

3.3 三维图解技术

三维图解是利用可视化装配仿真软件输出的具有立体感的高清图片。采用三维图解技术，可以形象表达发动机结构信息及装配工装使用方法。

三维图解中，轴向爆炸图可以大致说明装配体各大小零件先后装配次序；三维立体剖切图用于表达装配体内部结构及大小零件相对位置关系，三维标注可以精确表达各零件相互安装位置及外形大小；局部放大可以表达装配体细节特征，透视或透明化处理可以看清装配体内部结构。这些手段的综合运用可以直观描述发动机装配信息。

装配工艺规程中采用三维图解（如图3所示），替换原来的二维图解将大幅度提高工艺规程的可理解性，避免了因理解偏差导致错装、漏装现象的发生。

3.4 仿真动画技术

三维仿真动画可以直观演示发动机装配真实过程。

发动机机件繁多，其装配动作基本都是平动、旋转、变形三种动作及其复合。时序上，装配序列、装配动作配合视角的调整（方便观察）、必要的渲染及装配要点提示，形成相应的装配动画演示发动机机件装配过程，指导现场装配。

4 结论

综上所述，可视化装配四种关键技术可以解决目前发动机装配工艺中存在的问题：（1）通过三维模型进行装配规划，减少了大量图纸查阅时间，规划结果可以通过模型直观验证，大幅度地提高了装配工艺设计效率与质量。（2）二维设计环境中难以发现的结构干涉可以通过三维模型直观显示出来，提高了工装设计的一次性成功率。（3）发动机复杂的装配信息可以通过三维图解直观传递，大幅度提高了工艺规程的可理解性。（4）采用三维动画对装配操作者进行培训，直观、形象、高效，节约了大量培训成本。

参考文献

第7篇：三维工艺设计范文

关键词：增材制造，三维打印

中图分类号：N04 ；TP3文献标识码：A文章编号：1673-8578（2013）04-0046-04

收稿日期：2013-07-15

作者简介：余前帆（1969—），男，江西樟树人，硕士，全国科学技术名词审定委员会副编审，主要研究方向为计算机科学技术等。通信方式：yuqf@cnctstgovcn。

近来，3D打印这一名词频频出现在有关科技创新的新闻报道中，越来越多的读者开始注意到3D打印技术和3D打印机。这种数字化信息技术与新材料的结合，被西方媒体誉为将带来“第三次工业革命”的新技术，已经开始撼动传统的制造行业，必将催生以定制式数字制造为特征的新时代。为了使读者对3D打印技术有所了解，我们在这里对3D打印技术及相关名词和概念进行简要的介绍。

一三维打印概念的起源

从构词结构上看，3D打印是包含英文字母的汉语字母词，并不是一个规范的术语。它的英文全称为three dimensional printing（简称为3D printing或3DP），中文名称应为三维打印，也有资料译作三维印刷。三维打印技术诞生于20世纪80年代的美国，中国从1991年开始研究三维打印技术，当时的名称叫快速原型技术（rapid prototyping，RP），即开发样品之前的实物模型。

三维打印作为科技名词具有狭义和广义两种概念。狭义上的三维打印在业内专指快速成型制造的一种工艺，它是于20世纪80年代由美国麻省理工学院教授伊曼纽尔·萨克斯（Emanuel M Sachs）和他的学生保罗·威廉姆斯（Paul Williams）发明的。这种工艺的流程是，先铺好粉末，然后用喷墨打印机的方式喷出黏结剂，反复操作，最后打印出产品。

二广义的规范名称：增材制造

为便于快速原型制度技术的推广和公众的接受，业界把这一类基于离散——堆积原理，由零件三维数据驱动直接制造零件的科学技术体系，统称为三维打印，也就是广义上的三维打印，但是在国内外学术界和政府文件里则称为增材制造（additive manufacturing， AM；英文也曾写作material increase manufacturing，MIM）[1]。

通俗地讲，增材制造是相对传统制造业采用的减材制造而言的。减材制造就是通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削、去除，从而最终生产出成品。与减材制造方法正相反，增材制造是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，它将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，就好比用砖头砌墙，逐层增加材料，最终形成物件。它是一种“自下而上”的制造方法，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、庞大的机床、众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。从技术上说，增材制造技术具有数字制造、降维制造、堆积制造、直接制造、快速制造等五大技术特征①。增材制造技术的核心是数字化、智能化制造与材料科学的结合，它是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。

近二十年来，增材制造技术取得了快速的发展，早期出现过快速制造（rapid manufacturing， RM）、快速原型（rapid prototyping，RP）、快速原型制造（rapid prototype manufacturing， RPM）、分层制造技术（layered manufacturing technology，LMT）、实体自由制造（solid freeform fabrication， SFF）等不同的名称，从不同侧面表达了这一技术的特点。增材制造技术将会广泛应用在科学研究、航空航天、国防、医疗、建筑设计、产品原型、文物保护、制造业、食品、汽车制造、配件、饰品等领域。

三增材制造技术的工艺类型

增材制造技术结合了众多当代高新技术，包括计算机辅助设计、数控技术、激光技术、材料技术等，并将随着技术的更新而不断发展。自1986年出现至今，短短二十几年，世界上已有大约二十多种不同的成型方法和工艺，而且新方法和工艺不断地出现。三维打印机采用的增材制造技术的主要工艺有：立体光刻、分层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积成型、激光工程化净成型、无模铸型制造和三维打印等。

立体光刻（stereo lithography， SLA），也有资料译成光固化、光造型。这种工艺是由美国的查尔斯·赫尔（Charles Hull）于20世纪80年明，1986年美国3D Systems公司推出商品化样机SLA1，这是世界上第一台快速原形系统。其工艺过程是以液态光敏树脂为材料充满液槽，由计算机控制激光束跟踪层状截面轨迹，并照射到液槽中的液体树脂，而使这一层树脂固化，之后升降台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，然后再进行新一层的扫描，新固化的一层牢固地黏在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕，得到一个三维实体模型。该工艺的特点是原型件精度高，零件强度和硬度好，可制出形状复杂的空心零件，生产的模型柔性化好，可随意拆装，是间接制模的理想方法。缺点是需要支撑，树脂收缩会导致精度下降，另外树脂有一定的毒性而不符合绿色制造发展趋势等[2]。

分层实体制造（laminated object manufacturing， LOM），也有资料译成叠层实体制造。这种工艺由美国Helisys公司的迈克尔·费金（Michael Feygin）于1986年研制成功。其工艺原理是根据零件分层几何信息切割箔材和纸等，将所获得的层片黏结成三维实体。其工艺过程是首先铺上一层箔材，如纸、塑料薄膜等，然后用激光在计算机控制下切出本层轮廓，非零件部分全部切碎以便于去除。当本层完成后，再铺上一层箔材，用滚子碾压并加热，以固化黏结剂，使新铺上的一层牢固地黏结在已成型体上，再切割该层的轮廓，如此反复直到加工完毕，最后去除切碎部分以得到完整的零件。该工艺的特点是工作可靠，模型支撑性好，成本低，效率高。缺点是前、后处理费时费力，且不能制造中空结构件。由于该工艺材料仅限于纸或塑料薄膜，性能一直没有提高，因而逐渐走入没落，大部分机构已经或准备放弃该工艺。

选择性激光烧结（selective laser sintering，SLS），也有资料译成激光选区烧结。这种工艺最早由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的研究员德卡德（CR Dechard）于1989年研制成功。该工艺常采用的材料有金属、陶瓷、ABS塑料等材料的粉末作为成型材料。其工艺过程是先在工作台上铺上一层粉末，在计算机控制下用激光束有选择地进行烧结，被烧结部分便固化在一起构成零件的实心部分。一层完成后再进行下一层，新一层与其上一层被牢牢地烧结在一起。全部烧结完成后，去除多余的粉末，便得到烧结成的零件。该工艺的特点是材料适应面广，不仅能制造塑料零件，还能制造陶瓷、金属、蜡等材料的零件。

熔融沉积成型（fused deposition modeling，FDM），也有资料译成混合沉积建模、熔融挤出成型。这种工艺由美国学者在1988年首次提出，美国Stratasys公司在1992年开发推出第一台商业机型。其工艺过程是以热塑性成型材料丝为材料，材料丝通过加热器的挤压头熔化成液体，由计算机控制挤压头沿零件的每一截面的轮廓准确运动，使熔化的热塑材料丝通过喷嘴挤出，覆盖于已建造的零件之上，并在极短的时间内迅速凝固，形成一层材料。之后，挤压头沿轴向向上运动一微小距离进行下一层材料的建造。这样逐层由底到顶地堆积成一个实体模型或零件。该工艺的特点是使用、维护简单，制造成本低，速度快，一般复杂程度原型仅需要几个小时即可成型，且无污染[3]。

激光工程化净成型（laser engineered net shaping，LENS），也有资料译成激光近形制造技术或者激光近净成型技术。这种工艺是由美国Sandia国立实验室首先提出的。它将选择性激光烧结工艺和激光熔覆工艺（laser cladding）相结合，快速获得致密度和强度均较高的金属零件。选择性激光烧结工艺如前所述。激光熔覆工艺是利用高能密度激光束将具有不同成分、性能的合金与基材表面快速熔化，在基材表面形成与基材具有完全不同成分和性能的合金层的快速凝固过程。激光工程化净成型工艺既保持了选择性激光烧结技术成型零件的优点，又克服了其成型零件密度低、性能差的缺点[4]。

无模铸型制造（patternless casting manufacturing，PCM）是由清华大学激光快速成型中心于1997年开发研制。其工艺过程是首先从零件计算机辅助设计（CAD）模型得到铸型CAD模型。通过计算机分层得到截面轮廓信息，再以层面信息产生控制信息。造型时，第一个喷头在每层铺好的型砂上喷射黏结剂，第二个喷头再沿同样的路径喷射催化剂，两者发生胶联反应，一层层固化型砂而堆积成型。在得到的砂型的内表面涂敷或浸渍涂料之后就可用于浇注金属。该工艺的特点是制造时间短，无需木模，一体化造型，型和芯同时成型，可制造含自由曲面、曲线的铸型[5]。

三维打印工艺，即上文所说的由伊曼纽尔·萨克斯教授等人发明的一种快速原型制造工艺。三维打印工艺与选择性激光烧结工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末、金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用黏结剂（如硅胶）将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。具体工艺过程如下：上一层黏结完毕后，成型缸下降一个距离，供粉缸上升一高度，推出若干粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在计算机控制下，按照下一个建造截面的成型数据有选择地喷射黏结剂建造层面。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射黏结剂，最终完成一个三维粉体的黏结。未被喷射黏结剂的地方为干粉，在成形过程中起支撑作用，成形结束后易于去除[6]。

四三维打印技术的延伸：四维打印

当人们正在为三维打印技术感到惊叹的时候，科研人员紧接着又推出了四维打印技术。2013年2月在美国洛杉矶举办的“2013科技、娱乐、设计大会”上，来自美国麻省理工学院自我组装实验室的斯凯勒·蒂比茨（Skylar Tibbits）向人们展示了四维打印技术。

四维打印（four dimensional printing，4DP），俗称4D打印。四维打印是由麻省理工学院与三维打印技术的领先企业Stratasys公司的教育研发部门合作研发的，是一种无需打印机器就能让材料快速成型的革命性新技术。所谓第四维度指的是时间，就是在三维打印的基础上增加时间元素。人们可以通过计算机软件设定模型和时间，让物体随着时间的推移自我进行变化，按照产品的设计自动变形成相应的形状。四维打印的关键材料是记忆合金，准确地说，四维打印是一种能够自动变形的材料，直接将设计内置到物料当中，不需要连接任何复杂的机电设备，就能按照产品设计自动折叠成相应的形状。与之前三维打印概念相比，四维打印具备更大的发展前景。

注 释：

① 参见张人佶2013在山西新产业革命国际论坛——数字制造、能源互联网和高性能计算的发言《增材制造的技术特征及发展潜力》。

参 考 文 献

[1]林峰，牛禄青3D打印“真面目”[J]新经济导刊，2013（4）：38-42

[2]洪啸吟，孟怀东，阴金香立体光刻技术[J]感光科学与光化学，1997，15（3）：276-286

[3]张慧杰，胡国清，刘文艳，等快速原型技术研究综述[J]机械，2004，31（6）：1-7

[4]尚晓峰，刘伟军，王天然，等激光工程化净成形技术的研究[J]工具技术，2004，38（1）：22-25

第8篇：三维工艺设计范文

从传统手工扎染和工业染整工艺中提出的新概念就是艺术染整，在制作服装的面料和产品上，都将现代印染的科学技术和特色的工艺手法完美地结合，具有不同于工业印染的审美特征，在其平面和立体上会有更多的新图形艺术。艺术染整中具有很多的特色工艺，不同的造型特色需要利用不同的工艺来产生，其工艺可以将服装面料的外观产生不同的造型，具有各自的特色。在创意服装的设计中，运用比较多的就是艺术染整中的吊染平面图形一体化和三维记忆程序立体化造成特色。其一，利用艺术染整中吊染工艺，让服装上产生中国特色的水墨晕化效果，这就是艺术染整造型中的吊染平面图形一体化特色。吊染工艺是艺术染整造型中的特殊技法，具有鲜明的特色。能够在服装的面料和产品上做出深浅渐变的效果。服装的面料或产品在利用吊染工艺制作之后，其视觉上就会显现出简洁、优雅的韵味。最近几年中，很多著名服装设计大师在创意服饰设计中都应用了艺术染整造型中的吊染工艺。其二，利用艺术染整中的三维记忆成型工艺，能够使服装的面料上产生多样的图案和色彩，能够将立体的皱褶效果体现出来。三维记忆成型工艺是艺术染整造型中的皱褶工艺。一般情况下，是指用绳对服装面料进行绞之后，面料上出现的皱褶效果，再利用转印着色和高温，可以在服装面料上产生出三维立体肌理的视觉效果。转印着色的过程中，皱褶会引起染料出现局部防染的作用，出现多样的图案和色彩的变化。高温作用的过程中，会将平整的服装面料上产生凹凸的褶皱，面料再经过扎染后会缩小很多，如果不对其进行熨烫，其成品就具有其他印染中没有的特殊弹性。

2创意服装的设计

在服装设计中加上具有创造性的想法，以创新为主，利用艺术设计创造出有意味的服饰，并且具有独特的意境，这就是创意服装。设计师在对创意服装进行设计的时候，要借助服装的色彩和夸张的造型线，还要对服装面料上的肌理变化更加地关注。因此优秀的创意服装设计中形成的重要因素就是，具有特殊肌理创造和创新设计的服装面料。服装面料和产品在经过艺术染整加工之后，会突显出鲜明的艺术特色，具有很强的视觉冲击，艺术染整加工后服装的审美特征和穿衣服装的要求不谋而合。因此艺术染整造型特色在创意服装设计中应用，可以将中国传统文化特色进行发扬，也可以形成设计师自己的设计风格，推进国内创意服装的发展，开创创意服饰设计的新空间。

3创意服装设计中应用

吊染平面图形一体化造型特色艺术染整中的吊染工艺，可以在创意服装中产生出自然渗化的视觉效果，能够让国内创意服装设计师对中国传统文化特色深入地了解，设计出将传统与现代完美结合的创意服饰。服装在实施吊染工艺出来中，其边缘部位，会有染料渗透，最终这被认为是轮廓线上的渗化机理，其服装上的渗化效果，色晕渐变、质感飘逸，能够在创意服装设计呈现出山水般的灵气。艺术染整中的吊染工艺，可以巧妙地将自然渗化的效果加入到创意服装设计中，让中国传统文化特色加上吊染工艺中产生的颜色渐变和色晕，在服装中将中国传统的审美意蕴完全地显示出现。创意服装实际设计和制作中，使用吊染工艺会两个特点。

3．1渐变效果根据服装的设计要求，吊染工艺可以呈现出单色或者多色深浅层次渐变。渐变的色彩不同，会将面料独特的手工味传达出来，呈现出创意服装设计中不同的审美风格和距离。创意服装设计师就可以利用吊染工艺中的自然渗化效果，将中国传统的韵味加深，利用不同的传统图案，结合传统的问题，让创意服装在视觉效果上呈现出强烈的节奏变化。

3．2中国传统特色创意服装设计中利用艺术染整中的吊染工艺，可以满足设计师的独特构思，也方便设计师对中国文化元素的认识和创新。吊染工艺中本身就具有中国传统视觉特色，设计师在进行设计的时候，可以将设计手法和吊染服装面料颜色的渐变韵律很好地结合，将色差的冲撞和变化在服装上完美地呈现出来。与此同时，可以利用面料的褶皱呈现出层次感，将服装节奏感和变化性的视觉效果自然的呈现出来。艺术染整造成特色中的吊染工艺，可以将创意服装的整体风格万千地展现出现，可以推进国内传统设计元素的应用和发展。这有利于国内的创意服装品牌更好地竞争于国际化的品牌。

4创意服装设计中应用

三维立体化造型特色艺术染整中的三维立体化造型特色，可以在面料上再产生出艺术效果。三维立体化造型特色所具有的主要特征是，皱褶效果的差异化创造。利用三维立体化造型特色设计出的创意服饰，会具有浮雕视觉美感和高弹性的产品。设计师利用三维立体化造成特色对创意服装进行设计的时候，会主要利用三维机理作为设计语言，设计出各具风格的艺术时装。

4．1褶皱创意服装设计中利用三维立体化造型中的褶皱工艺，可以将其服装设计中的节奏跳跃，丰富视觉外观的变化。服装面料上自然产生的褶皱和图案相结合，会产生一种全新的三维视觉风格。通常情况下，设计师在对创意服装上的皱褶效果进行设计的时候，选用的款式一般都是比较简化的，主要把设计的重点表现先在面料再造的全新视觉体验上。

4．2浮雕创意服装设计中利用的浮雕美感，可以增强服装视觉上的立体感。具有浮雕美感的服装面料，在制作创意服饰中，能够丰富面料肌理的层次感，褶皱的变化和线条具有更强的韵律感。与此同时，面料再造可以产生立体图案，加强了服装视觉上的节奏，视觉效果更为鲜明。因此在对创意服装设计的时候，不要将太多的层次进行堆积，可以适当地利用立体浮雕将创意服饰中的主要风格完美地展现出来。

4．3弹性普通的服装面料，可以利用三维立体化造型中的褶皱工艺拥有特殊的弹性，创意服装的合体度可以利用艺术染整造型特色来提高。创意服装在实际的设计中是很复杂的，工艺效果很难在一些部位实现，面料的平面和立体裁剪都是不容易完成的，这时可以很好地利用褶皱工艺，对面料进行处理，待面料具有一定的弹之后，工艺也就能够方便地在设计中运用。三维立体化造成特色中，具有三维肌理效果能够将艺术因子植入到服装平面中，在服装面料中创造出浮雕美感的视觉效果，利用色彩斑斓的外观效果将国内传统的面料外观进行改变。面料再造功能能够将国内的创意服装设计空间扩大。

5结语

第9篇：三维工艺设计范文

关键词：三维 模线样板设计 新构想

中图分类号：V221.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）12-0142-02

近几年，由于我国加大了对太空的探索与研究，因此火箭的需求量越来越大。但火箭是由上千个，甚至上万个零件组成，并且每个零部件的精度要求比较高，这就导致一发火箭的生产周期会比较长。要是按照以前的传统工艺生产的话，远远完不成生产任务，这就需要对于加工方式，工艺管理等各方面进行改进，因此针对新型号，从火箭的研发、设计、生产、组装，开始运用三维技术来贯穿始终。在火箭的生产与制造过程中，模线样板是不可缺少的一种工具。它是火箭制造过程中保证各类零、组、部件尺寸协调的一种手段。目前模线样板设计主要是由以前的依据产品蓝图设计改为依据三维产品图设计，但没从根本上提高模线样板设计效率。因此，开展火箭数字化设计环境下的模线样板进一步设计具有重要意义。就需要对模线样板设计的模式进行改进， 可改为直接在三维模型上进一步加工并设计模线样板，减少数据转换导致的误差，提高模线样板设计质量和工作效率，以实现模线设计的三维化和产品设计更改后的模线自动更新。

1、模线样板的类型与作用

模线是指按产品图样和工艺技术等文件，以1：1的比例，绝对的公差，划在平板上或模胎上，能准确地表达产品形状的一种特殊图样。是图纸尺寸的真实体现，是制造与检验模线样板的原始依据。模线样板，简称样板，是指按模线、产品图样等技术文件设计和制造的，用于制造、检验产品或工艺装备的依据，是一种特殊的工量具。样板与产品图样同为制造与检验的依据。在火箭的生产阶段，尤其是组装各个零部件时，样板相比其它工装的优势更为明显，它成本低，使用轻便，加工周期短，利于车间存放，满足车间需求。目前，公司使用的样板的种类主要有以下几种：

（1）切面样板。样板的工作边，表达该样板所在位置上零件的切面形状。具体又分为反切面内、反切面外、切面内、切面外四种，其中切面外、反切面内是为了制造模具用，切面内、反切面外是为了检验产品零件内外表面用。

（2）切钻样板。一般用于切割零件边缘和钻零组件的导孔。对于立体零件或组合件可将平面样板弯曲使用。有的零件可放大料厚套装成工作样板。

（3）化铣样板。作用是确定防蚀层（保护胶）上需要刻化的图形轮廓线，即是确定零件上被腐蚀液作用的部位。它是用于化学铣切刻形的工具，利用它划出化学铣切区域。

（4）检验模。按产品图尺寸制造出零件弯边形状的检验块，用外形样板定位装配而成的，用于检验零件。此样板用在零件外形之间协调要求较高与气动力外形有关的零件上。

（5）展开样板。表达有弯边的平面零件或单曲面零件展平后的准确形状。主要用于零件的下料。

（6）装配样板。主要用于两个或者两个以上零件在组装时的相互定位，通过打装配孔来实现定位。

2、模线样板设计与制造的流程

目前，在火箭的生产阶段，模线样板的设计与制造流程如图1，在此流程中，第三步，即设计数据库里看三维产品图，这也仅应用于一新型号，属于第一次尝试这种新型模式，对于火箭生产来说，目前处于摸索，试运行的阶段。那么此模式在应用的初期必然会有一些弊端，给模线样板设计者带来困扰，具体体现在以下几个方面：

以往样板设计依据的是产品蓝图，它的优势在于：图纸尺寸一目了然，尺寸标注的位置清晰可见，有问题的可以随时在图纸上做记号。它的劣势在于：对于整体壳段装配的总图，需要分好多视图以及好几张图来表达，整体性体现比较差，尤其对于对接处零件是否有干涉的，体现也不明显。针对目前的三维图，它的优势在于：对于整体壳段装配的总图，可以进行360°随意旋转，各个方位都可以看到，无死角，特别利于发现蒙皮、框、长桁以及各个小支架总装后，是否有相互干涉的部分。它的劣势在于：各个视图的尺寸不能同时体现，尺寸标注的位置模棱两可，对于有问题的无法在模型上进行标记。

（1）三维模型的标注方式没统一，每个人标注方式都不同，这就导致样板设计看图时比较费时，要时不时的给三维模型设计者沟通，而他们因为工作原因经常出差或者开会，任务往往因此搁浅，工作效率低下。

（2）三维模型与所标注的尺寸或者技术要求不吻合。三维模型必须和标注的尺寸一致，所有的依据应以三维模型为准，因为这牵扯到总图装配的问题，要是单个零件模型都不准确，怎能发现总装时相互干涉等问题，这也就违背了运用三维的初始意图。

（3）三维模型对于同一类型零件建模的方式应该保持一致。对于模线样板设计者来说，在进行展开样板设计时就可以直接用PROE软件中钣金件展开工具进行设计，提高了展开样板设计的准确性和高效性。

3、模线样板设计新构想

虽然我们改变了以往的看图方式，改为看三维模型，但至少在目前来看，这对于模线样板设计者来说，尤其针对工作效率这方面来讲，不仅没提高，反而降低了。因为很多时候需要边看三维图边把数据记下来，再进行样板设计，三维图的各个视图尺寸无法同时显示，而二维产品图就可以边看各个视图尺寸边进行样板设计。但这不是公司应用三维模型的初衷，即提高产品制造的精确性，缩短制造周期，按时完成型号生产任务。因此，对于模线样板设计在数字化环境下有一些新的构想，如下几点：

（1）在三维产品图模型上进行进一步加工，做出样板使用车间所提的工艺参数和技术要求等，例如展开样板所需的工艺孔，切钻样板和化铣样板所需的相互协调的定位孔，化铣样板所需的定位耳片，切钻样板四周所需的余量，装配样板所需的装配孔。在目前的业务平台上增加此项内容，在原有的产品图号后面增加“工艺”两字的拼音，因为PROE软件中命名只默认数字和字母。

（2）在样板工艺模型基础上设计模线样板。比如展开样板，因为展开样板的作用是供车间下料用，为了保证展开数据的准确性，就必须按零件的中性层来进行展开，而零件三维模型直接可借用的只是内表面和外表面，无法满足要求，这就需要对这个零件的工艺模型进行进一步加工，把料厚改为原来的一半，让零件重新生成，这样目前的外表面既是所需零件的中性层，接着就可以用PROE软件钣金件展开单元进行展开。在样板工艺模型上更改后的模型备份重新命名，把产品图号后“工艺”两字拼音换成“模线”的拼音。此模型也共享在样板工艺模型之后，属于父子关系。并且把这两个与三维产品设计图挂钩，一旦三维产品设计图发生更改，后两者也会紧跟着更新，这就大大提高了模线样板设计的工作效率。

（3）把三维模线样板模型导出成二维模式，即存成CAD形式，再进行进一步细节设计，如标注尺寸、打标记、技术要求等。三维模型在导出成CAD形式时需注意，所选的视图为在三维视图中所保存视图，即为CAD主视图，否则的话，所导出视图为各个角度，无法再进行二维平面设计。

4、结语

目前数字化环境下模线样板设计的方式，没有从根本上提高模线样板设计的效率。要是改为直接在产品三维模型上进一步加工，分别加工成样板工艺模型和模线模型，并且设置成父子关系，再把两者与产品模型挂钩，以便其随着产品三维模型的改动而自动更新，这样大大缩短了模线样板的设计周期，提高了设计的准确性。虽然目前会碰到很多问题，但相信随着产品三维模型管理和设计的不断规范，再加上大家对它功能的不断探索，这些新构想会得以实现。

参考文献