基于CADDS5的游艇外型設(shè)計(jì)

程江華 劉贛華

【摘 要】本文闡述了通過(guò)運(yùn)用CADDS5強(qiáng)大的曲面造型功能對(duì)某型游艇進(jìn)行外型設(shè)計(jì)，探討和分析了CADDS5軟件在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】曲面；游艇；設(shè)計(jì)

1.引言

游艇作為一種水上娛樂(lè)用交通工具，它集航海、運(yùn)功、娛樂(lè)、休閑等功能于一體。船舶外型設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)船舶的特點(diǎn)，游艇由于其特殊的作用，導(dǎo)致其布置多樣，線條極其復(fù)雜。CADDS5軟件是一款廣泛應(yīng)用于航空、汽車、船舶等行業(yè)的三維設(shè)計(jì)軟件，具有強(qiáng)大的曲面造型功能。通過(guò)利用CADDS5中NURB模塊，可以很好地完成游艇的外型設(shè)計(jì)，為游艇的設(shè)計(jì)提供了良好的軟件平臺(tái)。下面以某游艇為例詳細(xì)闡述如何利用CADDS5軟件曲面造型功能，完成游艇外型設(shè)計(jì)。

2.技術(shù)方案

CADDS5實(shí)現(xiàn)曲面造型功能，首先需要?jiǎng)?chuàng)建曲線，然后創(chuàng)建曲面。我們知道船舶不同于其他機(jī)械產(chǎn)品，它具有碩大的外殼和復(fù)雜的線型。如果直接在CADDS5中根據(jù)型線圖和型值表創(chuàng)建游艇的每根型線并且對(duì)每根型線進(jìn)行優(yōu)化處理，其工作量過(guò)于繁重。在此，CADDS5提供了可以將其他軟件輸出的型線文件導(dǎo)入到CADDS5中，然后只要對(duì)導(dǎo)入的每根型線進(jìn)行擬合及優(yōu)化處理，最后進(jìn)行游艇外表面創(chuàng)建。因此，我們以某型游艇為例，簡(jiǎn)單闡述利用HD軟件輸出的型線文件，如何利用CADDS5的NURB模塊實(shí)現(xiàn)游艇的外型設(shè)計(jì)。

3.設(shè)計(jì)方法

在CADDS5中曲面的制作，最重要的是曲線的質(zhì)量和精度。利用CADDS5進(jìn)行游艇外型設(shè)計(jì)之前，首先要保證HD軟件輸出的型線必須光順，其次要確保曲線優(yōu)化處理的精度，這樣才能使游艇外型美觀。

3.1 游艇型線導(dǎo)入

利用HD軟件光順好游艇型線之后，輸出dxf格式文件，CADDS5系統(tǒng)提供了讀取dxf格式文件的數(shù)據(jù)接口。如何將型線導(dǎo)入到CADDS5中，這需要遵循嚴(yán)格的操作步驟。首先我們要將DXF格式文件保存到系統(tǒng)盤(pán)PARTS文件夾下，然后打開(kāi)CADDS5，進(jìn)入非參模塊，點(diǎn)擊“實(shí)用工具”，單擊“Get DXF…”，找到要讀取的DXF文件并應(yīng)用開(kāi)始讀取DXF文件。讀取完畢之后，我們?cè)谝晥D中可以看到導(dǎo)入的型線，如圖1所示。

3.2 型線優(yōu)化處理

型線導(dǎo)入完畢之后，導(dǎo)入的每根曲線變成多根曲線，并不能對(duì)導(dǎo)入的曲線進(jìn)行直接應(yīng)用，這時(shí)候要利用CADDS5曲線連接命令，將多根曲線連接成一根型線。一艘游艇有很多型線，如果設(shè)計(jì)人員不細(xì)心，很容易操作失誤。為了便于管理，這時(shí)設(shè)計(jì)人員就要靈活應(yīng)用CADDS5提供的圖層命令。在用CADDS5進(jìn)行曲面制作的過(guò)程中，生成的曲面網(wǎng)格偶爾會(huì)出現(xiàn)扭曲的情況，出現(xiàn)這種的問(wèn)題的原因，一般是因?yàn)閷?dǎo)入的線型的三向光順度不夠。因此，在對(duì)型線進(jìn)行連接處理完畢之后，還要對(duì)每根型線進(jìn)行優(yōu)化處理。在用曲線優(yōu)化處理命令時(shí)特別要注意擬合精度應(yīng)設(shè)置在1～5mm之間，階數(shù)在3效果較好。要注意檢查擬合優(yōu)化后Nspline的偏差，執(zhí)行過(guò)程中在cadds5的提示窗口有顯示，注意MAX DEV的值要在設(shè)計(jì)允許的公差范圍之內(nèi)。

3.3 游艇外表面創(chuàng)建

CADDS5中曲面創(chuàng)建有兩種方法，一種方法是利用選定曲線插入Nsurface，另外一種方法就是通過(guò)曲線網(wǎng)格創(chuàng)建Nsurface。如果是創(chuàng)建平直曲面用第一種方法比較簡(jiǎn)單，但是游艇的外表面通常帶有雙向曲度，這時(shí)候就要用到曲線網(wǎng)格創(chuàng)建Nsurface。通過(guò)某游艇的外表面創(chuàng)建，我們發(fā)現(xiàn)曲線網(wǎng)格做得越精細(xì)，那么創(chuàng)建的曲面質(zhì)量越高。因此在進(jìn)行外表面創(chuàng)建之前，我們還要作一些輔助線，將整個(gè)游艇型線細(xì)分成很多細(xì)小的網(wǎng)格。為了避免外表面出現(xiàn)扭曲，通常要進(jìn)行如optimize tolerance（優(yōu)化公差）和u、v-degree設(shè)置，優(yōu)化生成曲面，如圖2所示。

4.總結(jié)

通過(guò)將CADDS5強(qiáng)大的曲面造型功能運(yùn)用到對(duì)某游艇的外型設(shè)計(jì)中，我們發(fā)現(xiàn)CADDS5為工業(yè)造型提供了良好的平臺(tái)，使得外型復(fù)雜的產(chǎn)品能夠在CADDS5中實(shí)現(xiàn)造型設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]向成軍，李彩霞. CADDS5 在船體外殼3D 曲面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].機(jī)械，2008，35（11）：27，28，32.

[2]朱心雄.自由曲線曲面造型技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

[3]李亞棟，焦建新，杜君文.復(fù)雜曲線與曲面的CAM 技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)工程，1995.