三维工艺设计范文

三维工艺设计篇1

工程数据的集成是通过业务流程驱动，实现飞机单架次EBOM、PBOM、MBOM、产品数模、工装数模、AO和仿真验证结果数据等信息在系统之间的传递，其主要实现方式如下所述。（1）EBOM、PBOM、产品数模、工装数模的集成。从工程数据集成管理平台导出整机或指定部件单架次的EBOM结构和产品数模及相应工装信息，数据格式包括zip包、Excel等。导出的EBOM和产品数模将导入数字化装配工艺设计与管理系统进行使用。（2）MBOM数据的集成。MBOM分为顶层MBOM和底层MBOM。三维数字化装配工艺设计与管理系统提供顶层MBOM结构导出功能，将三维工艺设计与管理系统完成的顶层MBOM结构文件以XML/Excel格式输出，并导入工程数据集成管理平台，在平台上生成顶层MBOM结构。在工程数据集成管理平台上对顶层MBOM结构进行管理，当发生更改后在工程数据集成管理平台的MBOM编辑器中进行维护。底层MBOM结构在AO中的零组件配套表完成审签后由系统自动解析生成。（3）AO和仿真验证结果数据的集成。通过三维数字化装配工艺设计与管理系统和工程数据集成管理平台的集成，使数字化装配工艺设计与管理系统新增三维AO输出功能。把通过工艺设计和仿真验证后的AO数据以zip包（包含工程数据集成管理平台现有AO编辑器定义XML格式文件、具有工艺指导性的视图及Process、SMG、AVI文件等）形式输出。

2顶层工艺规划与管理

在三维数字化装配工艺设计与管理系统中进行顶层工艺规划与管理的主要工作包括PBOM的构建、顶层MBOM的构建。（1）PBOM的构建。PBOM是在EBOM的基础上，根据产品的特征和企业的制造能力，对产品的结构进行重组，使之符合企业的生产能力，为生产组织、布局、车间分工提供依据，保证生产的可行性、均衡性和经济性。飞机装配顶层工艺规划过程首先是对产品设计产生的EBOM进行重新组织形成PBOM，主要完成新建工艺组合件和划分工艺路线。PBOM在继承EBOM所有属性（产品结构、三维模型属性信息、3D链接路径信息）的基础上，增加了工艺路线、工艺组合件及备注等属性。首先利用制造资源库中每个单位所属的设备了解单位的生产能力，并在三维环境中查看企业生产单元布局，综合工艺专业类型和制造经济性构建工艺组合件；然后根据零部件类型，确定装配流程，结合各车间的业务分工和现有的任务量确定零部件需要流转的车间，进行工艺路线的划分。（2）顶层MBOM的构建。顶层MBOM由多层次的装配单元和AO编号构成。装配单元是装配件的总称，指在飞机装配过程中，可以独立组装达到工程设计尺寸与技术要求，并作为进一步装配的独立组件、部件或最终整机的一组构件。顶层MBOM构建的主要任务是根据产品的装配约束关系进行装配单元的划分，采用从大部件划分到小组件划分的顺序，将产品划分为若干个装配单元。装配单元是工序划分的基础。在PBOM的基础上，利用三维交互方式查看设计模型，分析装配约束关系，划分工艺分离面，将产品划分为几个大的装配单元，即大部件划分；再对大部件进行装配约束关系分析，在每个装配单元下确定并建立子装配单元；划分子装配体，完成顶层MBOM的构建。

3三维装配工艺设计与仿真

三维装配工艺设计与仿真主要包括底层MBOM构建、装配顺序规划、工装关联以及装配路径规划，并对工艺设计结果进行仿真和优化，将工艺设计结果形成的工艺数据（XML/Excel格式）和仿真文件等发送到工程数据集成管理平台进行统一管理。（1）装配工艺设计。利用数字化装配工艺设计与管理系统的三维可视化环境，针对具体装配单元包含的工序中零组件之间的装配约束关系，进行装配顺序调整，并对装配顺序规划的结果进行爆炸图仿真，及时发现不正确或不合理的工艺过程，进而进行装配顺序调整和优化，图2为某部件的装配工艺设计实例。然后以装配单元为基础建立AO件，并根据工位数量建立多个AO，定义AO代号和名称，确定AO对应装配单元在装配过程中所需要的装配工序，完善装配工序的基本信息，形成装配工艺，并关联各个装配工序的配套零组件、实现的装配约束、配套装配资源等信息。（2）装配工艺优化。飞机零部件尺寸大，精度要求高，装配过程需要协调的部位多，返工困难，为了避免在装配过程中因重点部位的误差叠加而导致装配精度问题的出现，需要在装配工艺准备阶段对装配精度进行预测，并对导致装配精度超差的工艺过程进行优化。直接影响产品装配精度的主要因素包括零件加工误差和产品装配工艺，现有飞机装配精度保证一般是通过测量和协调实现，不能在产品装配生产前实现对产品精度的控制。在MBD技术和数字化装配技术日趋成熟的情况下，为了缩短飞机研制周期，需要将精度控制技术融入装配工艺准备过程，实现基于精度控制的飞机装配工艺优化，确保装配工艺的可靠性。在装配工艺正式前，对产品进行整体装配精度预测（见图3），提前评估各关键特性的工艺能力。由于整体装配精度预测是在零件还未加工的情况下进行的，所以用位置公差（将尺寸公差转化为参考某基准的位置公差）作为输入。基于产品精度MBD模型，利用多维方向偏差搜索算法得出偏差传递路径，用蒙特卡洛算法将输入的位置公差转化为相应的偏差值（偏差值呈正态分布），利用上述的偏差值、传递路径、敏感度等信息来预测关键特性是否超差。在装配精度预测的基础上，通过分析预测结果，确定并优化导致精度超差的工艺因素，最终满足整体装配精度要求。如果预测出关键特性出现超差的情况，可以结合全要素的偏差贡献度分析和实际生产能力评估，确定工艺优化方案。如果该方案需要改变装配顺序、定位基准等工艺内容，则需要再进行装配工艺仿真。通过装配工艺仿真后的工艺优化方案为有效方案。为了避免飞机装配生产线生产瓶颈的出现，在装配工艺设计与仿真阶段，通过工序生产力平衡仿真，可以提前预测生产瓶颈和影响因素。通过对装配工序进行优化，可以在飞机装配生产前实现装配工序生产力平衡。对每个工序进行生产时间估算，评估每条工序任务链的生产时间，并进行生产力平衡，防止因部分工序任务链过长或过短导致生产瓶颈的出现，从而避免生产延误或等待的情况发生。

4三维装配工艺指令的生成与管理

装配工艺指令（AO）是用于规定生产管理单元的完整工艺流程和流程各环节的控制要求及记载生产过程中质量数据的工艺文件。在工程数据集成管理平台中，可获取完整的AO信息以及工艺模板，并自动创建AO。当AO完成审签流程后，系统将自动提取AO中的零组件配套表，将其关联到顶层MBOM结构中形成底层MBOM结构。（1）装配工艺文件编制。每个AO对应一道工序，将工艺组件关联至AO。在AO节点下创建工步，并添加工步属性和描述信息。将工艺组件中的零组件划分至工步，并根据要求将标准件和资源划分至工步。（2）三维工艺信息标注。根据三维信息标注规则，将工艺信息标注在三维仿真动画中，形成具有指导意义的工艺仿真文件。这些工艺信息描述关键的装配尺寸与公差范围、工装和精度要求等生产必需的工艺约束信息，以及在装配动画中无法表达的指导信息。三维工艺信息标注的主要方式包括：颜色、可见性、文本、局部放大等。（3）工艺指令。通过数字化装配工艺设计与管理系统生成AO数据包（Process、SMG、AVI、图片、XML格式的工艺文件等），将AO数据包传到工程数据集成管理平台，利用工程数据集成管理平台的AO编辑器将XML格式的工艺文件生成为AO文件，其余数据作为附件关联到AO，AO实例如图4所示。

5装配工艺知识管理

飞机装配工艺准备所涉及的专业范围广，包含的信息量大，是一种经验性非常强的知识密集型工作。在装配工艺准备过程中，为了实现装配工艺知识的共享和重用，提高设计质量，缩短准备周期和避免设计资源的浪费，需要对装配工艺知识进行建模并构建知识库。飞机装配工艺知识是指在飞机装配工艺准备和实际装配生产过程中形成的，能够用于指导飞机装配工艺规划与仿真的抽象的数据表达。作为飞机三维工艺设计与管理系统的基础数据库，装配工艺知识库主要是存储和管理装配工艺实例、典型工艺模板和制造资源。首先构建3个库的分类结构，定义相应的属性，再将装配工艺实例、典型工艺模板和制造资源等分别放入对应的分类中。将装配工艺实例划分为典型工艺、典型工序和典型工步，并存入装配工艺实例库。典型工艺模版库存储已结构化、参数化的针对典型工艺特点的工艺知识，例如，根据工艺特点不同，将产品分为框类、壁板组件类、地板组件类、管路类和锻件类等，并按照不同类型的装配流程构建装配工艺模板，用于固化装配过程、组织典型装配模板数据。将飞机制造企业的生产资源以装配环境模型、虚拟人体模型、设备模型、工装模型、工具模型等形式进行三维建模，并赋予相应的参数信息，形成飞机制造资源知识。

6结束语

数字化装配工艺设计与管理是飞机数字化装配过程的主要环节，也是飞机制造企业当前乃至未来一段时间之内实现数字化制造的主要工作之一。通过对飞机三维数字化装配工艺设计与管理技术体系和关键技术的阐述，构建了飞机三维数字化装配工艺设计与管理系统，并与PDM系统进行了有效集成，实现了飞机装配工艺的三维可视化AO编制和数据集成管理，为进一步提高飞机三维数字化装配工艺设计与管理的水平、质量和效率，实现工程应用提供了一种可行的思路。

三维工艺设计篇2

关键词：三维轻量化模型、数字化制造定义

随着三维CAD在国内制造业的广泛推广应用，三维设计过程已经成为企业进行产品设计的主流工具。企业在产品设计中积累了大量的三维模型数据，如何充分利用这些三维模型数据成为企业关注的焦点。设计手段的变革，工艺设计跟着需要变革。工艺如何和三维C AD进行集成，工艺如何基于三维CAD进行加工工艺设计和装配工艺设计等，目前在很多企业都有迫切的需求。

企业设计逐步采用三维设计模式后，工艺设计模式也面临着改变和冲击。企业迫切地需要利用三维模型的信息完整、可视的独特优势提高工艺编制的质量和效率，并实现产品模型信息的统一。然而，三维模型数据量虽大，但目前的数据模型主要表达设计几何信息，对于制造工艺以及数据模型却涉及很少，同时，不同的C A D系统产生的数据在异构平台下不兼容、工艺信息量庞大和网络带宽的限制，使得三维模型数据的交换、共享以及在制造工艺上的应用具有很大的困难。

本文就内蒙古第一机械集团有限公司（简称内蒙一机）采用M P M S制造规划管理系统实现基于三维轻量化模型的工艺无纸化应用的实际情况，探讨三维模型下工艺管理的关键技术。

一、三维模型轻量化是工艺三维化的关键技术支撑

为了实现产品全生命周期内三维模型数据的交换和共享，人们对三维模型的轻量化进行了大量的研究和探索，内蒙一机在Extech MPMS系统上开发应用了符合企业需求的轻量化格式，取得了很好的制造工艺应用效果。

由于工艺制造信息是设计信的息数十倍，在三维工艺设计中，数据的轻量化是实现三维工艺的关键技术，三维工程轻量化模型需实现标注、测量、装配和制造工序模型技术。

在成熟轻量化软件的基础上，开发适合工艺应用的轻量化工具，达到工艺设计模式从二维向三维的转变。将原有的CAPP与2D CAD集成转变为CAPP与3D CAD的集成，为设计人员提供一个接近真实的可视化工艺设计环境。在这个环境下进行包括建立和提取三维模型中的加工特征信息，加工过程仿真和校验、装配过程仿真优化、加工资源规划等高层次的工艺设计工作。这将大大提高工艺设计的质量和效率，并强化工艺在产品研发过程中的地位。

1.基于轻量化模型的数字化定义技术

数字化产品定义（DPD）是实现数字化制造的基础，它以数字的方式对产品进行准确描述。采用轻量化模型技术后，数字化产品定义信息必须按轻量化模型要求进行分类组织管理，完整准确地表达产品零部件本身的几何属性、工艺属性、质量检测属性以及管理属性等信息，满足制造过程各阶段对数据的需求，保证产品设计制造过程中的协调性。

2.基于轻量化模型的数字化工艺设计与仿真技术

轻量化模型是产品三维数模的过程制造模型，使产品的工艺设计活动发生了根本变化。工艺设计与仿真将在三维数字化环境下，依据基于轻量化模型技术的数字化工艺协调制造体系要求，以产品的EBOM和三维数字样机为基础，以工艺数字化并行定义为核心，制定工艺总方案，建立三维工艺数字样机，进行数字化三维工艺设计、数字化工艺容差分配、仿真优化和数字化三维工艺仿真验证。

在工艺设计与仿真的不同阶段，仿真的内容也不同。在工艺审查阶段，对零件、组件及部件组成的制造单元进行可制造性、可装配性分析，检查结构设计的合理性；在工艺规划阶段，通过装配工艺仿真，确定零部件之间的装配顺序和运动路径；在工装设计阶段，进行制造资源仿真，设计出合格的工装资源；在工艺编制阶段，通过建立起产品、工艺和资源的数字化工艺数据模型（P P R），并对关键部件进行基于M B D的工艺容差分配计算和优化，实现基于模型的工艺分离面划分、装配工位设计、装配流程设计和三维工艺指令设计等。

3.建设轻量化模型的工艺装备数据

工艺装备设计在三维数字化环境下，以产品数字样机、工艺数字样机为基础，进行工艺技术装备的设计和仿真，逐步形成面向现代航空制造的基于三维的飞机制造技术装备工程体系，实现技术装备数字化、自动化和柔性化。在工装设计过程中，产品设计数模、工艺数模的版本变化将直接引起工装数模的版本变化。因此，必须应用三维关联技术和三维在线技术，预先开展基于轻量化模型工艺装备设计与产品、工艺设计及仿真的数字化协同技术，工艺装备设计与产品设计、工艺设计的关联更改技术，工艺装备三维数字化设计制造一体化集成技术和基于三维数字化工艺装备设计制造等技术的研究工作。

4.基于轻量化模型的装配过程可视化技术

在数字化制造模式下，装配现场已摆脱传统基于二维图样的模拟量传递体系，三维数模及三维工艺指令已经完全替代了二维工程图样和纸质工艺指令，成为在生产现场指导工人工作的技术依据。

为了确保装配现场能够及时获取现行有效的三维数模、轻量化模型和三维装配工艺指令，满足产品装配过程管理与执行控制的要求，需要解决三维数模轻量化的问题，并将基于数字化制造的设计模型、工艺模型、检验模型、三维工装资源数据、轻量化模型和三维装配工艺指令统一纳入企业级P L M中进行管理（图1），并建立与装配现场作业计划的关联关系，实现三维可视化装配技术在装配制造执行系统（MES）的集成应用，实现真正的无纸化。

二、轻量化三维模型的应用

1.现场工艺实现三维模型化以减少生产人员的识图时间

三维数字模型的直观性可以帮助工艺人员直接了解零件内部结构，减少看图出错的几率，提高工作效率，工艺人员可以把更多的时间和精力投入到其他工作中。因为对于比较复杂的铸件图样，工艺人员要想在很短的时间内看明白，不是一件容易的事。

对三维数字模型还可以进行三维立体尺寸标注，随时测量各个需要加工的工序尺寸，检查零件实际加工的尺寸是否正确。对于复杂且比较大、重的零件，要想知道它的体积和重量不是一件容易的事，需要大量的计算。基于三维数字模型，得到体积和重量则是一件非常简单的事。

2.更好地了解组件的内部结构

为了更好地了解组件内部结构，需要用轴测图来表示部件的装配形式，用这种形式可以很好地反映部件的装配结构。如果用过去的二维形式来画轴测图，几十个零件组成的部件可能要用十几天的时间才能够完成。用三维数字模型装配的部件，可以很容易生成轴测图。并能够及时发现问题，如：在设计过程中通过装配能够及时发现零件之间是否有干涉。在装配中有些零件之间的空间距离在二维图样中很难确定，但在三维数字模型装配中却是件很容易的事。同时能够生成任何方向的装配和轴测图，并能够做成各种方向的装配图片。这样就会大大提高了装配工人的感官认识和实际操作能力，提高了装配的速度和准确性。

3.动态数字化工艺视频指导现场正确操作

三维数字模型在计算机中进行装配，就可以很好地了解整个部件的装配顺序，减少工艺规程编写中的错误，提高工艺规程编写的质量。

对于稍有文化和专业技术培训基础，且有一定识图能力的年轻员工，如果用播放数字媒体的形式来反映复杂部件装配的过程，再配合正确的工艺规程文件，就会很好地完成复杂部件的装配。

制作好的数字媒体，不仅可用以对现场的员工进行培训，还可用以通过互联网对千里之外的协作用户进行培训，这将是未来培训的必然趋势，也是现场工艺人员用于了解装配部件内部结构最有效的方法。

另外，用三维数字模型制作的视频文件存为avi形式，就可用Windows中的Windows Media Player或其他视频软件来播放，从而反映整个部件的装配过程。

三、应用效果与部署情况

图2所示是内蒙一机制造规划管理系统的完整应用模型。系统将企业的工艺设计与管理组合成一个有机结构化的数据体系，这些数据完全可以为信息系统和后续的应用系统服务，运用三维数字化定义、三维数字化工艺设计与仿真、三维数字化工艺装备的设计与制造、基于轻量化模型的装配过程可视化技术、三维数字化检验检测技术以及基于结构化的工艺数据，结合产品数据管理系统集成技术的应用，能够有效地缩短产品研制周期，改善生产现场工作环境，提高产品质量和生产效率，真正实现无二维图纸、无纸质工作指令的三维数字化集成制造。

参考文献

[1]田富君，田锡天，耿俊浩，李洲洋，张振明.基于轻量化模型的加工特征识别技术.中国机械工程，第21卷第18期.

三维工艺设计篇3

关键词：CAD技术；机械工艺设计；计算机辅助

引言

CAD技术是一种计算机图形应用软件，在各行各业中的应用极为广泛，现如今CAD技术愈加成熟，极大的方便了机械工艺设计工作，受到了诸多工程师的青睐。在机械工艺设计中，CAD技术能够有效提供三维、二维可视化设计，并通过计算机屏幕将设计效果展现出来，通过可视化三维、二维模型，能够更加直观的看到机械工艺设计成果，为企业决策提供有效依据。

1CAD技术概述

CAD技术作为一种计算机绘图工具，其主要依托于计算机技术的发展。对于机械工艺设计行业来说，CAD技术主要是针对机械工艺设计中的组成流水线、零配件示意图为主。相比传统的计算机绘图软件，CAD技术能够一改传统设计软件的弊端，创新了工艺设计的方法与模式，通过现代化技术与分布理念，实现模拟设计成果，并根据施工流程，根据三维、二维绘图来提供生产成果。对于CAD技术来说，保障CAD设计质量需要为设计人员提供可靠的绘图环境，将机械工艺设计图分为三大种类，即线框模型、三维模型、实体模型。在具备机械实体建模CAD软件中，通过配备3D打印机能够有效根据三维模型打印出实体模型，能够让工作人员360°观赏设计成果，并判断设计内容是否满足标准。例如在Autodesk公司研发的CAD10.1软件中，该CAD软件中包含了6种基本体系设计结构，进而满足日常机械工艺设计工作。在设计中，设计师只需要将绘制图形进行分解，通过几个基本体系结构来完成最终绘图，能够提高机械工艺设计效率。

2CAD技术在机械工艺设计中的问题与策略

虽然CAD技术作为当代设计行业中的主流软件，但在设计应用中依然存在诸多问题有待完善，因此，想要保障机械工艺设计质量，必须要针对这些问题，提出有效的解决策略，进而提高机械工艺设计质量。2.1生产环节整合程度有待完善现如今，CAD技术受计算机技术与开发技术影响，CAD技术还有待完善。虽然CAD技术在机械工艺设计中的应用非常广泛，并已经从CAD设计转化为整体生产的整合，但从目前整合情况来分析，我国CAD技术与机械工艺设计整合工作还处于初期发展阶段，各个生产环节之间相互独立，在各个生产模式中，必须要设计环境与生产环境模型进行独立设计与纠正错误，并未全面实现CAD技术与机械工艺整合，这样会出现很多重复设计工作，特别是与3D打印技术结合上，虽然给CAD技术与机械工艺设计整合工作提供了技术条件，但3D打印技术并未完全融入到整个机械工艺设计生产环节中。因此，在这一问题中，必须要加强计算机整合技术，构建CAD技术、机械工艺生产、3D打印技术相互统一的系统凭条，并通过计算机技术实现一体化操作，通过“CAD技术设计———3D模型打印——机械工艺设计生产”的模式，提高生产效率。2.2智能化程度较低以世界领先的Autodesk系列软件应用来看，CAD技术的到来虽然取代了传统绘图设计工作，但从本质上来说是将传统绘图工作转移到计算机中展开运作，很多设计环节依然需要手工操控，智能化水平相对较低，只实现了局部智能化设计。特别是在机械设计与模组检测中，仅通过计算机技术或CAD软件，无法满足设计标准需求，依然需要采用的人工检测。因此，可以通过人工智能检测技术与智能分析软件来检测CAD机械绘图的标准型，并通过操控计算机来完成检测工作，提高检测效率。通过人工智能检测手段与先进的算法，进而实现机械工艺设计生产的技术性突破，进而降低设计、检测人员的工作量。

3CAD技术在机械工艺设计中的应用

现如今，CAD技术在机械工艺设计中的应用主要体现在二维平面图样的开发和设计、三维建模和三维仿真测试、设计与生产制造全面整合中，并在长时间的应用中取得了突破性进展，有效提高了机械工艺设计质量与效率。3.1二维平面设计二维平面设计是计算机绘图软件的基础，也是CAD技术在机械工艺设计中的一项基本功能。在CAD技术中，二维平面设计是最先应用在机械工艺设计中的一项应用，由于CAD技术软件能够有效提供强大的二维平面绘图功能以及图形处理能力，能够让设计人员通过操作计算机即可完成绘图工作，并在计算机中展开机械工艺设计，如果设计存在漏洞即可剔除或修补，能够省下大量的人力。采用CAD技术展开机械工艺设计工作，CAD软件还能够对设计图样信息与设计信息记性自动化管理。通过云端也能够查询到以往设计内容，进而提供参考。CAD软件在机械工艺设计中示意图见图1。在机械工艺设计中，设计师通过在CAD软件中输入相应的工艺设计参数，罗列出基础的设计框架，进而通过采用CAD软件中的绘画工具来进行框架填充，通过修补、调整来完善设计效果，最终完成二维平面设计3.2三维建模与三维仿真测试三维建模与三维仿真测试作为CAD软件重要功能，能够有效勾勒出机械工艺设计的三维图形，该技术已经成为了机械工艺设计中的主流技术。随着市场对机械工艺设计质量要求不断提高，CAD软件中的二维平面设计显得比较局限。在CAD软件中的三维建模技术来说，通过输入一系列的三维数据，进而电脑勾勒出三维模型框架，进而将三维模型呈现出来。

三维工艺设计篇4

关键词：航天产品 数字化研制 三维模型 轻量化 实施途径

中图分类号：V46 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（a）-0008-04

数字化设计制造技术的应用使传统设计和制造流程发生了革命性的变革，也是当今先进制造技术的发展方向。以波音、空客、洛马等知名的企业为代表，通过数字化设计制造手段实现了产品质量、协同效率、研制能力大幅度提高[1-6]。产品设计制造模式正从根本上发生变化，以往的二维图纸为主要信息载体，辅以三维模型的产品定义技术，正被以三维实体模型为唯一数据源这种全新的产品定义技术MBD（Model Based Definition）所取代。以波音787为代表的新型客机研制，正是直接以带有产品制造信息PMI（Product Manufacturing Information）的三维模型作为制造依据，实现了产品设计、工艺设计、工装设计、零件加工、装配与检测的高度信息集成、协同和融合，开创了飞机三维数字化设计制造的崭新模式，从而大幅度提高了产品研制能力，确保了波音787客机的研制周期和质量。

近年来，在航天产品研制过程中正在尝试三维设计制造技术的应用探索[7，10]，设计单位将产品三维设计模型直接传递给下游制造单位（简称“三维下厂”），陆续有新研型号开始三维下厂制造。这种以三维模型为核心的信息传递、工艺设计及制造模式与传统的以产品二维图纸为核心的模式相比，具有很多技术优势，但同时无论在技术上还是在管理上均有很大不同。其中，带有PMI的产品三维模型成为设计、工艺及生产阶段的标准，但一些复杂三维模型文件大小动辄上百MB甚至几GB，这些模型的显示、浏览和使用越来越困难，单纯地通过提高计算机终端配置已不能从根本上解决问题。

鉴于此，该文从航天产品数字化研制流程出发，分析了各环节对三维模型轻量化的需求，结合典型产品特点，提出了三维模型具体应用途径和三维模型转化技术途径，并综合分析了三维模型轻量化的一些关键问题，最后介绍了三维模型轻量化在航天产品数字化研制中的具体应用。

1 航天产品数字化研制中三维模型轻量化需求分析

由三维CAD软件创建的产品模型，是产品的精确模型，不仅包含产品的参数化几何外形，还包含造型过程及参数、平面草图及约束等，结构复杂且数据量大。当浏览复杂产品的CAD源模型时，计算机常出现显示困难现象，三维模型“轻量化”成为解决这一问题的有效方法。

三维模型“轻量化”有两种形式[11]，一种可为后续各个阶段所使用，如仿真分析、工序模型等；另一种是浏览产品PMI信息用。前者只关注几何实体本身及其应用，如STEP、IGES、JT等，其附加PMI信息则被轻量化掉，该技术较为成熟；后者则仅保留几何轮廓、视图，但确保PMI信息与原模型一致，以最大限度满足浏览三维模型获取原始模型PMI信息的需要，该技术难度较大，尽管需求迫切但发展较为滞后。该文提到三维模型轻量化主要指后者。

目前，基于三维模型的航天产品数字化研制流程可分为三维设计、三维发放与接收、三维工艺设计、三维生产加工检验、三维装配集成、三维试验检测、产品交付等环节。其中，一些环节的业务内容及对三维轻量化模型的具体需求如下。

产品三维设计：设计人员利用CAD软件（ProE/CATIA）创建产品的三维模型，并在三维模型上标注尺寸、公差、粗糙度、基准面等技术，为三维模型表达需要创建必要的视图、剖视图。（需精确模型）

设计工艺协同与会签：在产品的设计过程中，工艺人员提前介入，提出产品工艺可制造性方面的建议，参与产品设计。此外，产品设计完成后确定基线版本，相关工艺人员通过可视化协同环境进行工艺会签。（需轻量化模型）

三维模型接收：由档案部门确认设计模型状态，并导入三维工艺系统。后续如果技术状态发生变化，需对三维模型更新，并确保版本一致。（需精确模型和轻量化模型）

三维工艺设计：工艺人员在三维工艺系统中相应产品节点下完成三维工艺和工装的设计。工艺人员利用三维数字模型，创建工序模型，包含必要的定位、加紧、尺寸、工序描述等，工序模型视图可嵌入在各信息系统中进行浏览。（需精确模型和轻量化模型）

作业计划编制：型号调度在生产管理系统中查阅三维工艺系统提交的工艺及三维模型信息，制定生产计划并下发。（需轻量化模型）

工时定额：型号调度向人力资源管理部门提交工时计划，人力资源管理部门在生产管理系统中查阅工艺及三维模型信息，制定工时后向车间下发。（需轻量化模型）

物资备料准备：型号调度向物资管理部门提交物资备料计划，物资管理部门在生产管理系统中查阅工艺及三维模型信息，进行物资备料。此外，在产品三维模型会签时，也可提前开展物资备料准备。（需轻量化模型）

产品加工及检验：车间操作人员在车间管理系统中进行任务接收和进度反馈，查阅三维工艺和三维数字模型。更进一步，检验规划人员可利用原始三维模型创建检验模型，并定义必要的检验视D，标注检验要求、注释等。（需轻量化模型）

产品验收与交付：产品研制完成后，由型号产品保证工程师从质量系统中提取相关记录形成产品数据包，按要求组织预验收，配合用户开展产品验收工作，验收通过后交付。（需轻量化模型）

通过分析不难发现，从设计阶段开始，设计工艺协同、工艺会签、工艺设计、生产现场各环节均存在对三维轻量化模型的应用需求，而且有几点问题显而易见。

（1）各应用环节都不是专业的设计人员，只是需要以简易、直观的方式浏览或应用三维模型，没必要通过原建模软件打开模型，来满足这一功能需求，同时，通过原建模软件打开模型会使模型处于可编辑状态，易因误操作改变模型状态。

（2）对于一些大型模型（文件大小超过1 GB），在各应用环节通过高配置计算机、原建模软件来浏览或应用，显然是不现实的。

（3）对于产品而言，单纯地只对一部分模型进行轻量化处理是不完整的，应当将其作为完整的个体加以考虑，并实现版本受控。

综上所述，航天产品三维数字化研制中，尽管产品的三维模型由设计建模完成，但在制造环节不同人员根据工作需要，除了需要三维模型，更多的是需要浏览三维模型以获取产品设计信息，因此必须解决三维模型轻量化的问题。

2 航天产品数字化研制中三维模型轻量化技术途径

航天产品数字化研制中三维模型轻量化问题，应当从体系角度出发，系统地解决。现结合当前轻量化技术研究和型号推进实际情况，针对典型产品的特点，以现有条件为基础，分析三维模型应用及轻量化的具体实施途径。

2.1 典型产品三维研制技术途径

（1）金属结构件。

在金属结构件的研制过程中，设计工艺协同、工艺会签、生产现场等环节，暂可利用现有条件直接应用设计软件浏览三维设计模型，但个别大数模仍需转为轻量化模型。在三维模型利用方面，可将三维设计模型转化为UG模型用于数控编程，再将UG模型转化为JT轻量化模型用于工艺过程建模，将UG模型转化为STL模型用于数控加工仿真，此外，三维设计模型可转化为STEP模型用于三坐标检测。

（2）结构板。

在结构板的研制过程中，设计工艺协同、工艺会签、生产现场等环节，暂可利用现有条件直接应用设计软件浏览三维设计模型。在三维模型利用方面，可以将三维设计模型转化为DWG二维图用于面板激光加工，将三维设计模型转化为IGS模型用于低桥式测量机检测结构板。

（3）管路。

在管路的研制过程中，单根管路、接头的研制，在设计工艺协同、工艺会签、生产现场等环节，暂可以利用现有条件直接应用设计软件浏览三维设计模型。但在需要查看（包括会签、模型导入、工艺设计、生产现场）整体装配模型时，如果三维装配模型过大，就需转为轻量化模型。

（4）电缆网。

在电缆网的研制过程中，在需要查看（包括会签、模型导入、工艺设计、生产现场）整体电缆网模型时，当三维电缆网模型过大时，仍需转为轻量化模型。

（5）结构装配。

在装配体的研制过程中，在需要查看（包括会签、模型导入、工艺设计、生产现场）整体装配模型时，当三维装配模型过大时，就需转为轻量化模型。同时，装配体轻量化模型要能够浏览装配结构关系。

此外，其他专业工艺可参照零件级和装配级的方案，但须保证待加工区域的原始信息识别和浏览。

2.2 三维模型转化技术途径

针对上述典型产品三维研制中所涉及的三维模型应用及轻量化转化问题，目前，应用在航天产品研制中的三维建模软件主要有Pro/E、UG、CATIA，根据不同的应用需求，模型的轻量化、转换可通过以下几种途径进行。

（1）专业软件自身转化。

Pro/E三维模型可转化为PVZ格式，UG可转化为JT格式，CATIA可转化为EXE格式。前两者转化仍存在丢失特征、尺寸标注、标识等问题。

（2）专业软件间转化。

Pro/E、CATIA三维模型可转化为UG格式。这类转化仍处于研究阶段，实际应用仍有局限性。

（3）第三方软件转化。

目前正在推进的PDM平台类产品，力图从统一数据平台的角度支持各类CAD模型的浏览，如新一代AVIDM（4.0/5.0）、Teamcenter、VPM等，但效果差强人意。想实现对各类模型的轻量化应用，只能借助于第三方软件。

该文所提的保留模型PMI信息的轻量化转换，目前只能通过第三种途径解决。但需认识到其中涉及的技术问题，受一些客观因素的影响，仍难以从根本上解决。尽管如此，无论通过何种途径解决三维模型轻量化问题，需要明确：三维模型轻量化转换应包含完整的PMI信息。

3 三维模型轻量化关键问题分析

（1）轻量化模型与原始模型的关系。

从产品研制流程各环节对轻量化模型的应用需求可以看出，轻量化模型其实是作为产品信息的依据来使用的，作用与原始模型相同，应当附属于原始模型，共同存在。

（2）轻量化模型包含的信息。

原始模型除了模型实体、特征、视图、PMI、装配结构关系外，还有大量建模过程信息，而轻量化模型实际上只需要体现最终信息即可，即模型实体、视图、PMI、装配结构关系与原模型保持一致。

（3）轻量化模型的应用范围。

轻量化模型面向不同的应用群体，其侧重点也有所不同，但应用最多的就是模型浏览，在工艺会签、流程审批、生产现场均会用到，同时还会需要批注。另一些环节，如数控编程、工装设计则会用到模型实体本身，这就需要原始模型，或前文提到的保留模型实体精度、不带PMI信息的轻量化模型。

（4）何时转？谁来转？

从产品的研制流程看，轻量化模型既然是原始模型的附属，那么就应当在设计模型产生或受控之后同步产生，这样下游环节在应用r才能体现其价值。

（5）规范性建模。

前期实践发现，由于设计三维建模的不规范，三维模型轻量化转换过程中会出现特征、标注丢失及视图与标注不关联等问题，为此，还需建立相应的三维建模及标注规范并有效落实。

（6）轻量化应是一个完整体系。

尽管当前最迫切需要开展模型轻量化的对象主要是大数模，如电缆网、管路、结构部装、总装，但轻量化更应当以一个完整体系考虑。一个产品，不可能一部分保持原始模型，而另一部分实施轻量化，最终部装、总装又将这两类模型汇总到一起。

4 具体应用

从航天产品数字化研制体系的角度出发，结合各类产品的特点及其三维模型轻量化的需求，经选型对SView进行了定制开发，经过系统测试、功能改进，目前已在金属结构、结构板、结构部装、电缆网、管路等航天产品中得到应用，保障了航天产品数字化研制的顺利推进。

此外，通过与三维工艺系统平台Teamcenter的数据集成，实现了三维模型自动轻量化转换和轻量化模型的受控管理。

5 结语

该文从航天产品数字化研制流程出发，分析了各环节对三维模型轻量化的需求，结合典型产品特点，提出了三S模型具体应用途径和三维模型转化技术途径，并综合分析了三维模型轻量化的一些关键问题，最后介绍了三维模型轻量化在航天产品数字化研制中的具体应用。尽管该文提到三维模型轻量化主要用于浏览以满足各环节对产品PMI的获取需求，但将“轻量化”的两种输出形式合二为一，既能满足一些环节对模型实体的应用需求，又能保证模型PMI信息的完整性和一致性，必将是“轻量化”技术未来的发展方向。

参考文献

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三维工艺设计篇5

关键词：平面设计；印刷工艺；互促关系；相互作用

由“无形”的视觉设计思维到“有形”的印刷工艺，在视知觉的基础上分析提炼设计语言，利用不同形态、色彩、种类的印刷工艺与承印材料相结合所产生的质感在视觉形式空间上进行合理匹配，使得印刷工艺对设计思维的促进及启示效果让受众叹为观止。通过案例从纸媒设计的角度间接阐述印刷工艺对平面设计的促进及启示作用，从而进一步探析设计诉求对印刷工艺的选择及整合作用，充分体现“无形”设计与“有形”工艺之间的互促关系，明确平面设计与印刷工艺的应用法则，为提升实践型设计思维认知增强指向性作用。平面设计与印刷工艺之间建立的互促关系，两者相互作用。印刷工艺通过设计思维得以体现，而设计又借助印刷工艺及其承印材料的多种类型才能够展现其综合的视觉效果。因此，掌握平面设计与印刷工艺匹配原则的重要方面是分析两者之间的“互促关系”，而“互促关系”又从以下两个方面具体体现。

一、互促关系中设计诉求对印刷工艺的选择整合作用

从设计定位的角度来说，分析设计诉求对印刷工艺的选择与整合作用，总结并提炼两者之间的相互关系，准确利用“无形”设计思维将“有形”印刷工艺的多元化表现力充分呈现。而印刷工艺的选择结合承印材料进行视觉呈现也是设计思维能够实现最大视觉审美限度的重要因素，因此针对案例分析对印刷工艺选择的类型归纳出均衡式选择和互嵌式选择两种。

1.设计诉求对印刷工艺的均衡式选择

从均衡式选择表现的方法结合印刷工艺视觉效果分析图形设计作品《门神视觉形象设计》选择何种印刷工艺能够提升设计元素的视觉审美趣味。如图1所示，门神图形采用烫红金的印刷工艺承印于120g的冰白星彩特种纸上，图形表面看似色彩均衡。由于烫金工艺的采用，照射角度的光线发生不同，每个受光部分都会令图形产生特异的色彩渐变效果，使得光照部分色块与未受光部分图形形成既统一又对比的关系。而随着烫红金工艺带来的凹凸触感，不但统一了图形的整体性，也增强了形象色彩光线的层次感，合理的采用印刷工艺提升传统视觉图形的现代设计感。

2.设计诉求对印刷工艺的互嵌式选择

“互嵌式图形”大体可以用平面构成设计中的正负形来解释，而工艺类型的不同为满足设计诉求的需要同样可以采用“互嵌”的方式提升设计元素的视觉张力及冲击力。如图2所示，设计作品中树的年轮留下的印记就是书的记载。年轮纹路的图形选择击凸印刷工艺，代表书卷的图形则采用黑色专色印。而选择与击凸工艺不同的烫金工艺将书卷图形嵌套于设计中，工艺互嵌式的选择使得整个画面充满文人气息，突出主题，增强凹凸强烈对比关系。通过以上两个案例分析设计诉求对印刷工艺的选择和整合作用，得出设计思维整体过程的运作结论。设计创意在酝酿的过程中，设计者不单要考虑能够带来视觉效果工艺类型的应用法则，最主要是联系创作作品的类型、主题及内容，附加文化环境、美法则及视觉心理学等各个因素，把多种工艺手段通过设计思维的归纳和过滤，进行视觉理性且有效衔接，充分体现互促关系中设计诉求对印刷工艺的整合作用。

二、互促关系中印刷工艺对设计思维的促进启示作用

每件设计作品的工艺步骤及视觉效果都会潜意识提醒设计者在下个设计稿中更加准确地把握设计思维与工艺类型之间的合理匹配，对设计思维进行实践探索的创新空间起到极大的启示作用。因此，结合设计案例分析总结出维度构成启示，分为二维叠加视觉构成和3D视觉构成两种启示形式。

1.印刷工艺对设计思维的二维叠加视觉构成启示

三维构成是把二维形态要素参照一定的排列原则，利用与构成视觉表现相关的材料及工艺，通过实体制作形成的立体构成。如图3所示，作品《遨游太空》（1）利用二维分层模切工艺与数码UV印刷工艺结合布局画面主体，而铆钉连接火箭图形的纸张位于最上层，可以任意旋转图形的角度，在视觉上与次层及最后层呼应；（2）把三层图形叠加在一起，右上角卫星图形沿轨迹绕转；（3）当卫星图形出现于受众视线以内，抽拉卫星图层，卫星图层则绕转出视线范围。整个设计生动有趣，采用不同形状的模切工艺在每个层面，参照太空轨迹的特点旋转式层层递增叠加，视觉推进式的特征由表及里充分呈现。

2.印刷工艺对设计思维的3D视觉构成启示

利用3D立体画技术制作的书籍，3D视觉构成层次感及空间感极强。如图4所示，《中国鸟类图鉴》构成的整体视觉立体体系主要采用光栅立体印刷新技术。当观者俯视画面中的主体物时，感觉就在眼前一样逼真，在只有零点几毫米的特殊材料上体现丰富的空间维度；侧视观看，层次感与3D视觉浑然一体，鸟类鲜活生动的立在画面中。通过对维度构成启示案例的分析，总结印刷工艺类型及应用的特征促使设计者在进行设计思维时，启发大量工艺类型所引起的视觉记忆信息，合理地选择将符合自身设计意图的工艺类型融入设计的思维过程中，而某种印刷工艺意识呈现的视觉效果可以直接刺激设计者进行创作与之达到视觉统一的创意方案，更加准确的把握两者之间的理性结合，体现互促关系中印刷工艺对设计思维的促进启示作用。

三、总结

“无形”设计思维与“有形”印刷工艺的互促关系至关重要，因为印刷工艺在印刷成品中呈现设计意图所表现的视觉效果高度取决于设计思维对印刷工艺类型的选择，而设计诉求对工艺类型的选择及整合直接突出工艺的复合审美高度。也正是这样，设计思维整合过程的往复总结及对于印刷工艺技术反复的实践尝试，促使设计者注重对工艺类型、特征、及预期呈现的视觉效果的把握，在短期内有针对性地选择匹配的工艺类型进行创作，从而在印刷工艺视觉表现探究中形成合理自发性的匹配原则，指导并促进印刷工艺对设计思维的多元启示作用。

参考文献：

[1]鲁道夫•阿恩海姆，滕守尧译.艺术与视知觉[M].四川人民出版社，1998.3.

[2]鲁道夫•阿恩海姆，滕守尧译.视觉思维[M].四川人民出版社，1998.3.

[3]吴建军.印刷传媒设计[M].中国建筑工业出版社，2005.

[5]张树栋.简明中华印刷通史[M].广西师范大学出版社，2004.

[6]钱存训.中国纸与印刷文化史[M].广西师范大学出版社，2004.

三维工艺设计篇6

关键词： 计算机辅助工艺设计；单元；特征技术；三维

中图分类号：TB4文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）07-0028-01

0引言

计算机辅助工艺过程设计（简称CAPP）是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。当前科学技术飞速发展，产品更新换代频繁，多品种、小批量的生产模式已占主导地位，传统的工艺设计方法已不能适应造业的需要。基于三维模型的产品建模与分析技术越来越引起企业重视，针对系列产品或新产品的基于3D的参数化工艺设计模型，可以对零部件进行快速准确的工艺设计，如定位、装夹规划、工序图生成、NC程序生成、工装设计等，是柔性制造环境下CAPP的发展趋势。

1技术现状

在设计方法上，CAPP经历了检索式、派生式、创成式以及混合式系统，相比较而言，混合式CAPP系统较为实用。20世纪50年代人工智能AI的发展促进了智能式CAPP的发展。围绕知识库和推理机组织的专家系统是智能式CAPP的核心[1]。随着先进制造技术的发展，人们对CAPP系统也有了新的认识，其发展呈现出集成化、系统化、智能化、标准化等特点。

2柔性参数化三维CAPP系统功能与建模

柔性制造模式下参数化三维CAPP所包括的四个功能：装夹规划；工序规划；尺寸链计算和工艺模型评价[2]，与传统CAPP相比柔性参数化三维CAPP在功能上具有以下特点：

2.1 工序规划功能日益突出强大产品的拓扑结构确定后，改变几何参数时，相对应的装夹方案变化较小，而工序规划中的内容则变化较大。工序规划中的数控编程技术（刀具选择、路径规划、切削参数的选取）成为主要工作内容，编程质量直接影响着制造周期和成本。

2.2 特征技术成为柔性制造模式下实现CAPP的重要途径多品种小批量制造环境下，使得传统CAPP技术难以实现快捷统一的装夹规划，而传统的CAPP技术又着重于检索和派生技术，内容集中在工序图的生成，无法为企业提供实用的推理和决策功能，成为制造过程中的瓶颈。特征技术的出现为实现CAPP技术的柔性化提供可能，特征被分为总体特征、制造特征、主特征和载体特征，通过特征分类与设计特征自动识别技术，以及设计特征到工艺特征的映射技术[3]，实现基于特征的柔性CAPP技术。

3柔性参数化三维CAPP系统结构与特点

柔性制造模式下CAPP系统以商品化CAD/CAM环境为开发平台，建立了集成的零件工艺信息模型和丰富的制造特征库，综合利用各种工艺设计方法。采用XML技术实现对制造资源、工艺数据和工艺知识的描述，并采用面向对象的思想设计数据库以方便管理,完善地实现数据、知识的动态更新。

3.1 基于特征技术的信息集成在三维CAD平台上提供三维标准件库、设计特征库，在产品的几何层与零件层增加特征层，将几何形状特征和设计约束特征通过特征映射成工艺特征，基于特征加工知识进行辅助工艺决策，再经过基于特征的数控编程技术实现快速制造。同时建立三维的工艺装备库，并生成三维工序简图，不仅实现可视化装夹规划，而且实现自动化工序规划。

3.2 基于知识描述的智能工艺设计在知识表达上可采用面向对象的方法，混合式知识表达模型，以及各种模糊知识的表示。在推理方面，人工智能中的神经网络的发展对于知识自学习和联想记忆有很大进展，不精确推理也有所应用。在系统结构方面，出现知识系统，分布式系统，多层次系统等。在决策方法上，基于Agent的智能决策技术，分级规划的决策方法等，从强调工艺决策的自动化转变到注重工艺基本数据结构及基本设计功能，开发重点从注重工艺过程的自动生成，转向整个产品工艺设计的辅助工具。

3.3 工艺设计过程管理标准化每个制造企业的生产技术和产品类型是不同的，在应用CAPP的过程会产生各自特点的制造资源、流程控制、工艺数据和报表，但是其工艺设计过程则是相似的，可分为任务分配、工艺设计、工艺签审和工艺归档四个阶段[4]，用户类型也可分为工艺设计员、工艺组长、译审员、质保员、车间主任和系统管理员等，签审路线也是明确的，便于在PDM中实施角色和流程的规范管理。

4总结

随着国际市场的开放和一体化，先进制造模式是制造企业创造效益的新途径，在多品种小批量的制造环境下，柔性参数化三维CAPP系统是适应产品多样化的新技术途径，有助于制造业发挥先进制造模式的技术优势，也代表了CAPP系统发展的趋势。

参考文献：

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[2]章万国，蔡力钢.基于三维的定量化CAPP及其关键技术研究[J].中国机械工程，2003年22期：1926-1929.

[3]程筱胜，廖文和.内嵌于UG的基于特征的CAPP系统[J].机械科学与技术，2005年02期：165-167.

三维工艺设计篇7

在国外，艺术家在三维打印技术出来不久，就把目光投向了这项可以给陶艺创作带来巨变的新技术，利用传统的陶艺创作思想再加上新材料带来的创意，就能打造出绝美的陶瓷艺术品。英国著名陶艺家迈克尔•伊顿（MichaelEden）是最早利用数字技术来制作陶瓷艺术品的先驱之一。迈克尔•伊顿早在英国的皇家艺术学院攻读硕士时，他就探索传统陶艺经验与三维数字化技术结合进行创作，《TheWedgwoodn''''tTureen》是第一件使用无需烧制的陶瓷材料直接三维打印的陶瓷艺术品。尽管当时从事陶艺工作的一些艺术家对这种制陶方式有所保留。但迈克尔认为，如果这些三维打印出来的陶瓷具备所有传统陶瓷所具备的特性，那么没有理由认为三维打印陶瓷材料制成品不是“陶瓷”。可以说迈克尔在《TheWedgwoodn''''tTureen》项目中对于特殊陶瓷材料和三维打印技术的运用和对三维打印陶瓷技术的诠释，是陶瓷在数字化时代的一种革命。西班牙高产设计师伯纳特•屈尼（BernatCuni）借助陶瓷打印技术，完成他的“每天一个咖啡杯”（OneCoffeeCupaDay）计划。“每天一个咖啡杯”计划历时30天，每天屈尼都会制作出一种稀奇古怪的咖啡杯。每个杯子从构思、设计、成型到制成所花费的时间都控制在24小时之内。屈尼说：“这些咖啡杯是创造力的成果，是对数字制造的证明，它实现了一件在以前难以置信的事：在24小时内，将产品从概念设计变成消费者手中的实物”。可以看到，原本只是模型的咖啡杯很快就变成了触手可及的现实实物，充分体现出了三维打印技术的多样性和立即性。随着陶艺家们对新科技的不断探索和研究，许多陶艺创作从传统的纯手工陶艺转变为三维电子打印陶艺，陶艺家们的工作方式也发生了彻底的改变，三维数字化技术成为了他们的创作工具。

2三维打印在陶艺中的作用

三维打印融入到陶艺家的艺术创作中能带来很高的效率。屈尼的咖啡杯实验就是一个典型的案例。随着三维打印技术的发展，三维打印正在逐步替代传统的利用泥巴进行塑造成型、晾干、开模、倒坯、烧制等手工操作。如西英格兰大学最近开发的开发出了一种改进型3D打印陶瓷技术，可以使用三维模型，成功进行打印、上釉并在1200℃温度下对其进行烧制，陶瓷对象可迅速完成上釉和装饰。能够满足那些想要创造既耐用又美观产品的设计师和艺术家的需要。三维打印技术可以使陶艺家突破传统制造技术和材料的限制，做到设计空间无限和材料无限组合，使陶艺家的创意得到更好的发挥。传统制造技术制造的陶艺产品形状有限，制造形状的能力受制于所使用的工具，如镂空的实现就非常困难，三维打印可以突破这些局限，可以制作陶艺家心中的任何形状。同时，三维打印有能力将不同原材料融合在一起，以前无法混合的原料混合后将形成新的材料，这些材料色调种类繁多，形成独特的创意和美感。科学技术能带给人很多理性的思考，三维打印技术是高科技的结晶。当陶艺家使用三维打印技术进行陶艺创作式能带来更多的理性思考，可以很好地弥补艺术家纯粹感性思维的不足。

3结语

三维打印由于其快速、高效、直观的特性，陶艺家已经广泛的用于陶艺创作。但是我们要认识到由于三维打印陶艺才刚刚起步，还无法和手工陶艺进行抗衡，但其未来前景却非常广阔。因此我们应当积极看待这种新型技术，将它引入到现代陶艺创作中，进一步开拓现代陶艺的表现形式，扩展陶艺师的创作思维，指导现代陶艺走向新领域。

三维工艺设计篇8

关键词：艺术创想；工艺美术设计；应用

艺术创想为工艺美术设计提供了大量的设计思路及设计依据。独特、新颖的艺术创想为工艺美术设计增添艺术色彩，使工艺美术设计作品在应用中能够完美地展现其独特的艺术魅力。本文根据艺术创想在工艺美术设计中应用的重要性，提出艺术创想在工艺美术设计中的具体应用，为工艺美术设计提供科学借鉴。

一、艺术创想在工艺美术设计中应用的重要性

工艺美术设计对艺术创想的创新思维具有强烈的依赖性，只有在创新思维引导下才能设计出新颖、独特的艺术作品，才能使艺术设计作品具有完美的艺术魅力，才能满足艺术设计使用者的心理需求和审美需求。完美的艺术创想不仅要求设计者要具有丰富的想象力还要求创想思维的来源要建立在现实基础之上，设计者要不断地丰富自身阅历，并加强对设计工具的良好使用，才能够使设计创想更具操作性。纵观目前所有出色的艺术作品无一不建立在丰富的艺术创想之上。完美的艺术创想要求设计人员要有活跃的艺术头脑，通过头脑风暴，激发出更具艺术气息的艺术创想1。由于工艺美术设计对艺术创想的依赖，促使设计者不断地提高自身的艺术素养，开阔自己的艺术眼界，因此艺术创想在工艺美术设计中的应用能够丰富设计人员的阅历，提高自身素质修养，从而实现良好的设计效果。工艺创想在工艺美术设计中的应用使设计作品具有一定的文化特征和民族特色。由于工艺美术作品最终要呈现在社会生活中供人们观赏或使用，因此在艺术创想时设计者首先都要对现代民族文化特征进行创想设计，例如，中国奥运福娃设计，完全体现了中国传统文化和中国民族特征。因此艺术创想在工艺美术设计中的应用能够将艺术设计作品体现出民族特色，反映出民族文化特征。这大大的增强了民族凝聚力，充分体现了艺术创想在工艺美术设计中的重要意义。

二、艺术创想在工艺美术设计中应用现状

目前艺术创想在工艺美术设计中的应用现状主要体现在以下三个重要方面：第一，在应用艺术创想时没有具体的创想依据，使艺术创想出现较分散性的思维特点，在进行艺术创想时没有与具体的工艺美术设计进行有效的衔接，对工艺美术设计作品了解不足，对工艺美术设计产品的具体用途及使用环境没有进行分析和研究，同时在艺术创想时对产品设计环节没有周密的考虑，使设计出的产品没有达到使用者的预期效果。第二，在艺术创想时没有对设计产品的需求进行有效的调查分析，使创想脱离了具体环境，导致设计出的产品不被市场认同，致使工艺美术设计效果不佳。第三，在艺术创想时没有对以往的设计产品及市场中占有竞争优势的产品进行总结与对比，使艺术创想不能够充分的为工艺美术设计提供有效的创造性思维。导致设计质量得不到提高，同时由于没有与更优秀的设计产品进行客观的比较，使设计者目光短浅，只看到目前自己产品的优点，无法提高设计者的设计水平。

三、艺术创想在工艺美术设计中的应用

1.寻求设计线索，提供创想基础艺术创想具体是指艺术创作灵感，所有的艺术创作灵感都来源于生活中。因此在进行艺术设计时首先应寻求艺术设计生活线索，为艺术创想提供思维基础。寻求艺术设计线索可以从以下几个方面展开：第一，寻求设计作品的使用者、使用环境等线索2。在设计时设计者首先要对设计产品用途充分把握的同时还应对设计产品的使用者进行了解，了解其文化倾向及艺术喜好，同时还要对艺术设计作品的使用环境进行了解。对设计产品的使用环境及使用者的心理倾向等线索掌握之后，使艺术创想更有针对性。第二，寻求设计线索还可以以围绕设计产品本身的线索进行展开。设计产品的前期构思、设计环节的使用程序、设计后期的维修等各个产品设计环节寻求设计线索，对产品设计环节进行充分的考虑，有利于设计创想更具有操作性和实用性。2.发现设计问题，培养创想思维问题是思维产生的基础。在设计中更好的发现问题才能及时的纠正问题，纠正艺术创想思维，避免艺术创想偏离产品设计的轨道。在产品设计时发现问题可通过市场调查法3。应用市场调查的方法对问题的发现有重要的作用，因此在进行市场调查时，设计者应对设计产品市场现状及市场需求进行准确的调查，及时发现设计产品是否满足市场需求，存在的设计问题是什么。对设计产品市场需求中的问题进行全面的了解有利于在设计创想时掌握市场动态，使创想与产品设计相吻合，最终满足市场需求4。3.总结设计方法，提高创想能力总结事物的发展具有非常重要的意义，在工艺美术设计中亦是如此。设计者应经常性的对设计的产品进行总结，只有不断的对所设计的产品优缺点进行客观的评价与总结才能提高设计能力，使设计的产品越来越完美，进而有效的为使用者服务。在总结时工艺设计者还应搜集市场上最先进的产品，将自己设计的工艺美术作品与其相比较总结，在不断的比较与总结中，设计者客观的发现自己设计产品的不足之处，设计者在进行比较时发现其他设计产品的完美之处，有效的丰富了其创造性思维，进而产生丰富的艺术创想，为设计出更好的产品提供了基础，使设计出的产品更加完美，更具艺术气息5。综上所述，艺术创想在工艺美术设计中的应用具有重要的意义。因此设计者在进行艺术创想时，应注重掌握艺术设计的线索，并对美术工艺设计问题进行具体的搜集与分析，在分析、研究问题时不断的完善艺术创想，使艺术创想为设计提供有效的思维依据。同时艺术创想在工艺美术设计中的应用还使工艺美术设计具有民族文化特色。因此，艺术创想是产生完美的艺术设计的有效依据。