热锻压设备结构化展示技术研究与设计

热锻压设备结构化展示技术研究与设计

武大伟苏长青刘迎春

(沈阳航空航天大学辽宁沈阳122000)

摘要:本文从热锻压设备的材料特点以及组成结构两个方面着手，对热锻压设备结构化模三维模型的建立问题进行了详细分析，并对热锻压设备三维模型结构化展示平台进行了设计。

关键词:热锻压设备；结构化；展示

随着科学技术的不断进步，以计算机技术员为代表的新兴技术已经融入了社会发展和工业革新的每一个过程中，计算机技术的快速以及计算机硬件技术的更新为三维软件提供了良好的技支撑。在大型的热锻压设备中，焊接结构件和高强度的型钢在其中的占比逐渐增大，对焊接结构件和型钢进行设计时采用三维软件设计极大的缩短了产品的设计周期，运用三维模型库对热锻压设备进行结构化展示能够提高产品设计的水平，在一定程度上节省人力物力，降低设计成本。

一般来讲，大型的热锻压设备当中焊接件以及型钢占其结构件的比例通常超过百分之五十，组成热锻压设备的结构件中除了高强度的型钢和焊接结构件还有一些板结构的钢材料，这种板结构是由数控的火焰切割机制备而成的。如今，对这些材料以及零部件的设计工艺已经摸索的较为透彻，对生产过程中的关键步骤也掌握的较为成熟。其设计到生产的过程包括以下环节：（1）利用计算机的绘图软件进行结构件图的绘制（2）利用计算机的三维模型绘制软件对热锻压设备的零件图进行绘制（3）零件模型的装配过程（4）焊接工艺的计算机语言实现以及最终的产品加工过程。

1热锻压设备结构化三维模型库的建立

热锻压设备结构化设计的关键技术在于将收集到的热锻压设备组成结构件的三维模型进行参数化设计，参数化设计工作完成后还能够和三维模型设计软件进行兼容处理，常用的三维模型设计软件是SolidWorksSimulation2008。通过三维设计软件可以实现由用来表达图形的参数转变为可视化的三维模型，上述操作的最后步骤是建立出一系列宏程序以完成三维模型库的建立过程。在三维模型库的建立过程中SolidWorks三维模型设计软件起到了重要的技术支撑作用，利用该软件对热锻压设备的结构进行设计是结构化三维模型库的建立过程中一项核心工作。

此项三维模型的整个设计过程涉及到多个数据模型，由不同的数据模型库进行分类和归纳而成为9个模型库，在此基础之上建立一个应用系统，其涉及内容包括以下组成部分：（1）为了完成热锻压设备的三维模型设计工作，通常需要建立多个三维模型库，这些三维模型库中包含各类型钢材料以及结构的三维模型。（2）在进行热锻压设备的结构设计时，一些通用的结构件可以被整合成一个数据库，这个数据库中包含所有的通用结构件，可以直接从模型库中对通用结构件进行选型并应用。（3）三维模型的孔型数据库建立对于提升设计效率有着重要的意义，通用孔型设计完成后，可以规避孔型不匹配的问题。

三维模型数据库建立完成后，设计者在对热锻压设备进行设计时则可以快速的从三维模型数据库中选择相应的三维模型，将不同的结构件加以装配，完成三维可视化的过程。

2热锻压设备三维模型结构化展示平台设计

2.1平台的三维模型文件组织

三维模型的展示平台所涉及到的数据可以分为两个大类，一类是用户的数据和信息，另一类是热锻压设备的机械零部件模型数据，一些常规结构的数据都被存储在三维模型展示平台的数据库中，除了这些结构化的数据之外，还有一些存储于三维模型展示平台中的非结构化的热锻压设备结构件三维模型数据。鉴于数据的安全风险和存储大量数据所需要的空间，三维模型展示平台选取.x3d和.prt两种格式将热锻压设备中的机械结构件和零部件以文件的形式存储，存储位置是在服务器端。

2.2三维零部件展示技术要点

热锻压设备产品体积大、运输费用高等自身特点使得户外真机展示具有较大局限性，企业需要寻求更多的方式进行产品的推广，因此产品的虚拟动态展示成为重要的宣传手段。目前普遍采用图片和动画来展示产品，图片是二维的，不直观；动画虽然直观，但是缺少动态交互性。开发机械产品三维模型动态展示平台可以有效地提高用户体验，有利于宣传产品。另一方面，在热锻压设备的设计和制造过程中，进行三维零部件模型的建立有助于设计过程的顺利开展，也有利于制造过程中产品的缺陷论证，对热锻压设备的设计制造以及产品宣传都有重要的现实意义。

三维模型的展示平台建立以满足用户的使用需求为最终目的，利用X3D语言标准来进行三维模型动态展示工作可以给用户提供更加良好的操作体验和感官体验。X3D是一种可以扩展的3D虚拟现实语言，这种语言标准顺应了三维技术深入发展的设计背景，成为了一种全新的三维模型语言设计标准。此语言标准仍然延续了国际虚拟现实语言的技术，并且扩展了XML以及JAVA等技术的语言功能。

热锻压设备三维模型的建立依赖于UG或者CITIA等三维建模软件的设计功能，这些三维建模软件通常都可以将所建立的模型导出为X3D格式的文件，因此在设计语言和设计软件上三维模型结构化展示全过程都有通用的格式接口。除此之外，热锻压设备三维模型展示平台还支持三维模型的动态交互，采用动态交互和静态交互都可以完成场景和用户之间的交互。在进行用户和场景的交互时，动态交互方式和静态交互方式有本质上的不同，静态方式不需要外部应用程序的支撑，而动态交互方式则需要一种可以执行的环境来打开外部的应用程序以完成交互。

结束语

大型热锻压设备三维模型动态展示平台的建立有助于设计制造过程的顺利开展，同时也对电子商务方面提供了有价值的辅助功能。平台加载三维模型速度快，动态交互性强。通过此平台，购买者可以更加直观地了解产品，设计者能够更加便捷的对设备结构进行研究。

参考文献:

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作者简介：武大伟（1979.09--）；性别：男，籍贯：辽宁朝阳人，学历：硕士研究生，毕业于沈阳航空航天大学；现有职称：高级工程师；研究方向：航空制造工艺及其数字化。

本论文受科技部重大专项项目资金资助，项目编号2013ZX04001041-09