一、概述
SpaceClaim所代表的是一種動態(tài)建模技術(shù)，即對于無論建模何種來源的模型都可以直接編輯，而無需考慮模型的歷史，不受參數(shù)化設(shè)計中復(fù)雜的關(guān)聯(lián)所約束。這種技術(shù)正在悄悄地改變著CAD領(lǐng)域，每個CAD公司都給予了極高的重視。
SpaceClaim更完美，因為其：集成了最多的新技術(shù)；是最為快速的CAD工具；更加靈活；擁有最為簡潔的界面；需要記憶最少的命令；操作最為直觀自然；能夠直接編輯多種CAD模型。
二、SpaceClaim技術(shù)特點
1.直接建模Direct Modeling
直接建模工具代表著這10多年來三維工程領(lǐng)域最顯著的技術(shù)進步，從簡單發(fā)展到能夠?qū)９┕こ處熀凸I(yè)設(shè)計師自由靈活操作，快速捕捉靈感，可以隨意編輯實體模型而不用考慮坐標(biāo)原點，并為分析、原型制造進行設(shè)計準(zhǔn)備。
SpaceClaim是自然方式三維設(shè)計系統(tǒng)——用戶可以比以往任何時候都能更快地進行模型的創(chuàng)建和編輯。不同于基于特征的參數(shù)化CAD系統(tǒng)，SpaceClaim三維能夠使用戶以最直觀的方式對模型進行編輯，自然流暢地進行模型操作，而無需關(guān)注模型的建立過程。顯著有別于其他傳統(tǒng)的、基于特征的CAD建模工具。SpaceClaim對自上而下的設(shè)計、三維設(shè)計、概念設(shè)計和仿真分析模型，提供了快速、簡便而功能強大的三維直接建模工具。SpaceClaim獨特的功能包括直觀的拉伸、移動、填充和合并，進行魯棒模型編輯就如二維和截面建模一樣直接，如圖1所示。
圖1 截面建模
2.基于二維平面模型的三維建模功能
SpaceClaim可以在二維截面環(huán)境下進行三維設(shè)計和修改，操作完全符合二維設(shè)計人員的習(xí)慣，但得到的卻是真正的三維實體。SpaceClaim的建模工具可以在零件或裝配的任意截面視圖、二維工程圖以及任意三維視圖下工作，甚至是在SpaceClaim的三維標(biāo)注環(huán)境下工作。用戶可以在熟悉的二維設(shè)計視圖下通過一個布局，或者對二維元素進行回轉(zhuǎn)、對稱等操作輕松得到三維部件，SpaceClaim可以直接打開并編輯DXF、DWG數(shù)據(jù)格式，并直接用于三維模型的構(gòu)建，方便快捷，如圖2所示。
圖2 三維模型的構(gòu)建
3.適合于CAE仿真的CAD模型修改
CAD模型雖然能夠準(zhǔn)確表達研發(fā)產(chǎn)品的幾何形狀，但是往往缺少用于仿真分析的一些特征，因此CAD模型在用于CAE網(wǎng)格劃分操作之前，通常需要進行模型清理工作，如去除不需要的孔、小的導(dǎo)圓、倒角以及小的凸臺等。通常這些工作會花費很多時間，但借助于SpaceClaim，這些操作只是舉手之勞。
SpaceClaim提供了快速的模型修改與清理工具，例如其“填充”工具極其適合去除凸臺、凹陷和倒角等部位，可智能地判斷所選取面所屬的部位特性，然后施加不同的操作，對于凸臺執(zhí)行的是去除、對于凹陷執(zhí)行的是填充等，一個命令就可以完成絕大多數(shù)的清理任務(wù)。當(dāng)然，其他的命令也可以根據(jù)需要發(fā)揮不同的作用。
用SpaceClaim進行CAD模型清理的一些典型應(yīng)用：批量去除倒圓角；去除凸臺類特征；去除復(fù)雜腔體；批量去除同半徑圓孔；批量提取中面；抽取梁模型。
4.三維幾何模型建立功能
SpaceClaim集成的工作空間提供了單一的設(shè)計環(huán)境，既可以針對零件進行工作，也可以針對裝配體進行工作。這樣的工作空間適合自上而下的工作方式，因為隨著設(shè)計的推進，零件可以根據(jù)需要方便地合并與拆分。使用鼠標(biāo)在設(shè)計的結(jié)構(gòu)樹上拖拽，即可實現(xiàn)裝配結(jié)構(gòu)與層次關(guān)系的快速調(diào)整。
（1）草圖工具。
草圖工作環(huán)境使用戶能夠快速地創(chuàng)建草繪外形并嘗試新的構(gòu)思。用戶可以進行精確尺寸的草圖定義，也可以給出大概的布局留待后期修改，如圖3所示。
圖3 草圖
（2）拉動工具。
拉動（Pull）工具通過一個簡單的動作即可實現(xiàn)幾何的創(chuàng)建和修改。用戶可以拉動一個曲面而得到一個拉伸實體、拉伸腔體或孔，用戶也可以使用拉動命令繞著一個軸線進行旋轉(zhuǎn)操作，或者創(chuàng)建兩個截面之間的混成（融合）實體或曲面等更高級的幾何體。沿著一個軌跡拉動某輪廓會得到一個掃略體（面），拉動一個邊可以創(chuàng)建一個倒圓角或倒直角。
（3）移動工具。
移動工具加快了移動或復(fù)制幾何體的速度，通過一個三維的移動控點（Handle）來指定幾何移動的方向、旋轉(zhuǎn)角度和位置。
（4）填充工具。
填充工具可以快速方便地進行CAD模型的修改，如倒圓角等幾何特征的去除。
（5）組合命令。
組合命令提供了用于合并或分開一組幾何體的單一工具。通過使用組合命令，一個零件內(nèi)的幾何體或者不同零件內(nèi)的幾何體都可以被分開或合并。
（6）截面工具。
截面工具是一個通過修改貫穿幾何模型的二維截面而進行三維模型編輯的工具。這個工具操作直觀，如同熟悉的二維工作環(huán)境。
（7）高級選擇。
高級選擇使用戶能夠搜索類似的幾何體，并能方便地選擇某幾何體的子集或從結(jié)果列表中選擇完整的組，以便一次性地進行修改、移動或刪除等操作。此外，先前選擇的幾何組會被記憶并呈現(xiàn)給用戶。當(dāng)用戶頻繁進行選擇操作時，此功能能夠加快用戶的建模效率，如圖4所示。
圖4 先前選擇的幾何組會被記憶
（8）工具向?qū)А?/strong>
工具向?qū)且唤M專用的圖標(biāo)，當(dāng)用戶選擇了一個主工具或操作后，此圖標(biāo)組會顯示出來。此向?qū)б郧逦�、圖形化的方式給出了每個主工具的可能操作類型，以幫助用戶選擇所需的操作。選中的圖標(biāo)會顯示在光標(biāo)的旁邊，給出當(dāng)前任務(wù)的明確指示，如圖5所示。
圖5 選中的圖標(biāo)會顯示在光標(biāo)的旁邊
（9）裝配設(shè)計。
裝配設(shè)計功能包括了一個裝配內(nèi)零件的配合與定向，同時也具有將這些約束打開與關(guān)閉的靈活性，裝配的關(guān)聯(lián)顯示于裝配結(jié)構(gòu)樹之上，可以加以激活或使用鼠標(biāo)選中相應(yīng)的勾選框?qū)⒅瞥?/p>
三、SpaceClaim的主要特色
1.智能化的圖標(biāo)菜單
好的菜單結(jié)構(gòu)是：用戶在圖形操作區(qū)和菜單區(qū)之間移動光標(biāo)的次數(shù)要盡量少，菜單層次要盡量少，菜單要直觀、簡潔、明了，菜單項排列要根據(jù)使用頻率自動組合、調(diào)節(jié)位置，操作指令結(jié)構(gòu)要十分簡化。
SpaceClaim沒有復(fù)雜的菜單結(jié)構(gòu)，因為在有大量命令需求的情況下，才需要菜單，當(dāng)命令被精簡到少數(shù)的幾個或十幾個時，層疊的菜單就沒有必要了，這樣可以實現(xiàn)最快的操作速度。
SpaceClaim主要的命令只有4個：拉動、移動、填充和組合，如圖6所示。
圖6 拉動、移動、填充和組合
2.“拖放式”造型
設(shè)計就是靈活的修改。直觀地、實時地對三維實體進行“拖放式”設(shè)計與修改一直是設(shè)計人員追求的目標(biāo)。在變量化技術(shù)的支持下，利用形狀約束和尺寸約束可以分開處理的靈活性，已經(jīng)能夠以直接拖動的方式編輯和修改零件上的常見特征。SpaceClaim就是拖放式（拖拽式）操作，真正實現(xiàn)了直觀快速、所見即所得。
3.動態(tài)導(dǎo)引器
在操作過程中，SpaceClaim會根據(jù)需要在光標(biāo)上方彈出一個半透明的Mini toolbar，鼠標(biāo)所需移動的距離極少，智能而方便，如圖7所示。
圖7 SpaceClaim
4.動態(tài)建模技術(shù)
動態(tài)建模技術(shù)提供了一個具有高適應(yīng)性的靈活設(shè)計環(huán)境，支持具有大量偶然性因素的設(shè)計模式，這種靈活性使得SpaceClaim成為了概念定義、設(shè)計創(chuàng)建和模型修改的理想工具。
5.幾何推論技術(shù)
幾何推論技術(shù)，雖不彰顯于外，卻在實時地判斷并高亮顯示出設(shè)計的相似性，如同半徑值的孔或共面的曲面，在模型創(chuàng)建和修改時可以增加使用效率。
6.幾何接口齊全
SpaceClaim支持標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式，如ACIS、STEP、IGES、ECAD、Rhinoceros、DWG、DXF、STL、OBJ、XAML、VRML和3DPDF，包括與Bunkspeed、HyperShot的交互。還可以直接導(dǎo)入并編輯Pro/ENGINEER、Autodesk Inventor、CATIA V4 and V5、VDA、Parasolid、SolidWorks、JT和NX的文件。
7.與ANSYS Workbench無縫集成
SpaceClaim集成于ANSYS WorkBench平臺中，可以在ANSYSWorkBench平臺的工程窗口中直接啟動。作為ANSYS WorkBench平臺的建模和模型導(dǎo)入模塊，SpaceClaim能夠快速地導(dǎo)入外部CAD模型，也可以便利地建立CAD模型，并對CAD模型進行修復(fù)和簡化，使之導(dǎo)入ANSYS WorkBench平臺的網(wǎng)格劃分模塊中獲取優(yōu)秀質(zhì)量的網(wǎng)格。ANSYS WorkBench平臺可以與SpaceClaim進行雙向參數(shù)互動，也可以通過SpaceClaim與其他CAD工具進行參數(shù)雙向互動。
四、SpaceClaim的優(yōu)勢
（1）建模方式直覺、快速且簡單實用。具有基本繪圖概念的使用者可以馬上上手，此外，即使完全沒有接觸過3D繪圖的使用者，也可以在很短時間內(nèi)學(xué)會基本操作，并將自己的概念利用SpaceClaim具體化。
（2）價格便宜，與所有CAD軟件相融合。SpaceClaim能讀入及寫出所有常用的繪圖軟件格式，并直接對現(xiàn)有設(shè)計進行修改。因此，一個公司只需在需要細(xì)部設(shè)定的流程中用到高階的繪圖軟件，其他部門（如概念設(shè)計、CAE部門）只需用很低的價格買進SpcaeClaim進行繪圖或修改即可，可大幅提升各部門之間的溝通與合作，并縮短設(shè)計時程、節(jié)省經(jīng)費。
（3）修改、設(shè)計能力強，且可配合ANSYS等CAE軟件使用。進行CAE之前，或分析結(jié)構(gòu)之后，常需要對設(shè)計進行修改和簡化。SpaceClaim導(dǎo)圓角方式非常容易，也有很強的去圓角能力，對任何三維設(shè)計進行修改更是十分簡單、方便。此外，要把二維設(shè)計轉(zhuǎn)換成三維設(shè)計，或是在先前的設(shè)計中找出錯誤，SpaceClaim提供了便利的功能協(xié)助用戶完成這些工作。修改完畢后，更提供了直接的連接，可以將設(shè)計輸出到ANSYS等軟件進行CAE分析，或輸出到SpaceClaim HyperShot進行渲染。
（4）中/英/法等多種語言介面。
（5）界面簡單、容易上手，使設(shè)計者與客戶交流起來更為容易。
（6）與目前各種主流CAD系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)�？尚陆ɑ蚓庉嫭F(xiàn)有的CAD模型，或輕松將二維設(shè)計轉(zhuǎn)換成三維模型。支援ACIS、IGES、STEP、Parasolid和STL等數(shù)據(jù)模型及多種CAD系統(tǒng)文件。
五、總結(jié)
SpaceClaim提供了世界上最快的、最具創(chuàng)意的直接建模解決方案。在具有豐富經(jīng)驗的世界級的管理和開發(fā)團隊的領(lǐng)導(dǎo)下（包括基于特征建模的發(fā)明者），把這個新的三維設(shè)計軟件帶入了市場。SpaceClaim創(chuàng)造了工程生產(chǎn)力的飛躍，無論是專業(yè)工程師還是兼職設(shè)計師，都能夠輕松完成三維實體建模。使用SpaceClaim三維直接建模軟件可以提高團隊協(xié)作能力，加速創(chuàng)新，適用于概念設(shè)計、工程分析和仿真驅(qū)動的設(shè)計。SpaceClaim操作簡單，對使用者要求低，使得三維概念設(shè)計共享于每個團隊成員，以此提高協(xié)作和創(chuàng)新能力。
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本文標(biāo)題：基于直接建模思想的參數(shù)化模型處理工具
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