6、三维建模：从基础到高级应用的全面解析

三维建模：从基础到高级应用的全面解析

1. 引言

在当今的工程设计领域，计算机的广泛普及使得三维建模成为了几乎所有学科首选的设计工具。三维建模能够让工程师轻松创建零件和装配体的数学模型，实时可视化并操作这些模型，检查它们与其他零件的配合情况，还能计算其物理属性。同时，零件的几何形状以及允许的误差在很大程度上取决于制造方法。因此，对制造工艺的基本理解对于创建三维设计至关重要。

2. 设计工具的演变

• 传统工具 ：早期，人们使用铅笔在纸上绘制草图，还会借助尺子、量角器、圆规和各种手动绘图机等工具来制作更精确、标准化的图纸。
• CAD系统 ：CAD系统是工程师和设计师可用的最复杂的图形和设计工具之一。市场上有多种类型的CAD系统，最简单的是通用绘图或制图软件包，可用于创建二维图像；更复杂的软件包则允许创建三维模型的模拟，不仅能生成传统的二维设计图纸，还能创建用于可视化的三维图像。CAD模型的核心是几何数据库，包含对象的几何形状和其他工程属性信息，CAD软件利用该数据库显示模型并进行进一步的工程分析。

3. CAD系统的发展历程

• 二维CAD ：20世纪60年代末，第一代CAD系统诞生，当时计算资源非常有限，图形显示刷新时间长达数秒，数据存储能力也仅为几千字节的一小部分。因此，只能创建非常简单的模型，这些模型基本上是传统铅笔和纸张绘图的电子版本。用户需要为所需的特定视图指定模型中每个顶点的位置，如果需要另一个视图，则必须从头开始。二维CAD模型由几何实体组成，但早期的模