重庆3D动画制作软件的变迁,从聊聊软件设计思想的变化


前文述及, 本人最早接触到的3D软件是MasterCam, 当时的版本已经是4.0了, 时间在97年左右, 是在一个模具厂看到的, 那是我第一次看到CNC编程, 感觉很神奇, 于是便去买了个光盘,装了学了下, 由于MasterCam和重庆3d动画制作主要是面向加工的, 所以主要功能是CNC编程, 建模功能是很简单的, 提供的命令只有点,直线,圆,弧,矩形,椭圆,SPLINE线,编辑命令也不多, 而且它的模型是线框模型, 只能静态着色。所以它的建模思想就是通过点,线来建立控制线,然后通过放样(loft), 边界, blend,扫描命令来形成曲面, 通过拉伸,旋转形成实体,然后通过布尔运算来合并与加减形成模型。这是早期的3d 工程软件的基本实现, 当时ACAD的3D 命令也是这样的。不过因为建模实在费劲, 又没有很好的教程, 实际工作中用不着, 所以就放弃了。


早期Matercam界面(图片来源于网络)

SOLIDWORKS:


时间来到98年,有一天看到了这个软件, 由于先前有proe 概念,虽然不是proe但还是买了它,装上去之后 凭感觉玩了下, 感觉非常爽, 尤其是尺寸驱动, 实体模型, 自动生成三视图, 给人的冲击太大了, 我开始尝试用SW画图, 然后转DXF文件, 然后再ACAD里标注, 不过还是受限于教材太少, 进度太慢,尤其是在装配里画图,摸索了好长时间, 再加上工作变动, 不了了之了。。。


SW是我见到的(只是我自己)第一款符合工程设计的三维设计软件, 以特征而不是几何来定义绘图单位,特征可以理解为一个加工工序或者工步,比如孔特征对应于加工中的孔加工, 倒角,凸台,所以界面非常友好, 尺寸驱动草绘可以非常方便修改, 而且省去了空间几何想象时间, 这对于画法几何基础不好的同学是非常有利的,基本上, SW已经具备的现在三维设计软件的最基本,最核心的功能。 只是因为重庆3d制作的原因, SW没能继续使用下去。


现在的SW界面(图片来自于网络)

CIMATRON:


cimatron软件是由以色列一家公司开发的模具设计加工软件, 软件我没用过, 但因为当时我设计的一款暖风机要开模, 所以有幸见到了这款软件, 当时的图纸是用ACAD画的, 因外壳是曲面,为了保证曲面符合设计意图,所以在模厂现场跟踪,这是我唯一一次在现场眼见一个平面图纸是如何转变为3D图形的, 当时工程师用的正好是这个软件,所以印象深刻, 因为产品除了四个脚是平面的,其他全部是曲面,由于平面图纸无法准确表示曲面, 当时的办法是画一堆截面来表示曲面变化。同时由于分模面也不是平面, 所以建模的水平还是要求挺高的, 整个模型我记得是花了3天的样子, 工程师小伙也比较抓狂, 反复修改, 反复使用不同的命令来试,所以本人得以略知皮毛, 这个软件和mastercam类似, 也是线框模型, 但界面好像比mastercam有好点,建模命令比较多, 加工方面应该 差不多。现在用的也少了。


CIMATRON界面, 图片来自于网络

UG(UniGraphic)/NX:


这里先说下UG, UG是目前模具设计及生产行业的老大, 现在在广东地区基本是UG一统天下, MASTERCAM 和 CIMATRON基本很少见到了, 由于PROE加强了模具及CNC方面的功能, 也有部分厂家采用PROE了, 不过还比较少。在模具和加工行业, UG大名鼎鼎, 是进入行业的必备软件。 UG是实体模型, 而且里面集成了大量的模具标准件, 从模架到弹簧,螺丝等应有尽有, 而且有丰富的针对摸具设计的命令, 比如拔模,分模面,镶件,补面等等, CNC刀路设计也很强大,提供了分析命令。 大大方便了设计。 也采用了参数化设计,曲面设计很自由,有很多ID设计师当时也用它设计。确实是一款优秀的软件, 本人直接使用它比较晚, 主要用来看模具图,研究不深, 有个挺有意思的事是, 在工厂一般是用UG设计模具图纸, 但转2D时用的是ACAD软件,即纸质图纸还是用的ACAD,技术要求及注意事项都在2D图纸上, 看来UG的2D方面还有待加强, 同时可能跟加工厂环境有关, 有些工厂可能还是用ACAD的。


现在UG也在加强产品设计方面, 和PROE一样都在往整个产品解决方案上努力, 所以2个软件竞争很激烈。


UG界面, 图片来自网络

PROE/CREO:


现在介绍proe, 这个软件是本人一直在用的设计软件, 也是目前搞设计的主流软件 。就目前来讲,这个软件强大到几乎可以解决整个产品周期的任何问题!从概念到草图、到效果图、到渲染图、到规划、到设计、图纸、加工、生产; 从个人到团队、到远程;从机械到电子、到管道、到线路;各类分析如模具的模流分析, 运动模拟,热模拟,有限元分析,人机工程等等, 可以说那个行业都可以应用。最新版的CREO 还加入了3D打印。。。 软件大小也从1G到现在的10几G了,


PROE如此强大,个人认为跟2个因素有关, 一个是全参数化的软件思想, 一个是独创的弹性曲线模型。 与其他软件不同的是, PROE的最核心的曲线模型是由PTC公司独创的根据材料力学里的弹性曲线开发出来的, 它与材料有关, 而其他软件都是根据微软操作系统提供的曲线命令来开发的, 他们是单纯的数学模型,这样在数据库设计与管理上远不如PTC方便,尤其是在分析上,比如热分析,有限元分析等, 其他软件都需要转格式到ANLISYS里,重新晶格化, 而PROE可以在自己的模型中自己的进行有限元分割,非常自由。全参数化的数据库又使软件的扩充变得非常容易。搞软件的都知道, 一个程序,核心就是算法+数据库, 所以PROE很容易开发出很多应用模块, 这就是为什么PROE软件是模块化的, 比如钣金模块, 模具模块,仿真模块,分析模块。。。等等。除了核心模块, 这些模块可以根据行业特点购买, 所以在市场上也受欢迎。


PROE如此强大, 也是不断升级的结果, 就本人来说,正式接触到它是在2000年左右, 以前光听说这个软件牛,但很少见到, 在2000年的样子, 重庆3d动画公司开始有盗版卖,价格500元,随盘送一本打印的教材。单买教材要300元, 软件版本是98版, 但是一般收入高的工程师有能力自己买电脑了, 我一个同寝室同事就是这样,他一狠心买了个盘, 自己学了几个月后, 跳槽跑了, 我在他不用的时候摸了几下, 很快就被迷住了, 这是真正的第一次


感受到PROE的强大, 虽然简单,但冲击力太大了,真正开始使用PROE设计是在2001年, 从此以后一直使用到现在, proe有几个经典版本, proe2001 是基于WINDOWS NT的经典版本, 具备了到目前为止所有的核心功能, 它是如此经典以至于现在还有人在用它; 野火 wildfire3.0是升级后的第一个经典版本, 野火5.0 是另一个。到CREO后, 2.0是一个, 目前是4.0 版本。


proe2001 界面


CREO4 界面

总结: 从以上可以看出, 3D设计软件经历了从线框模型到实体模型的演变,从数学特征到加工特征的演变。 软件发展方向一个是从加工向设计延伸, 一个是从设计向加工延伸, 总的思路都是提供完整的产品解决方案。目前主流的设计软件又都加上了工业设计模块, 提供从草图到模型渲染的高质量图片及动画演示, 可以说基本用一款软件就能解决产品周期的全部环节。


学习建议: 对于工程设计软件来说要注意以下几点:


最好有工科背景, 或者有实际加工经验,这样容易上手。

理解建模思路:对于复杂曲面: 一般是从点-->线-->面。 这里要求有比较好的画法几何基础。 对于模型,一般采用从分模面-->大面-->小面-->过度面-->补转折面的方法。

要注意尺寸标注, 与设计思路一致,这样可以保证设计意图。

对于全参数化设计,要理顺装配关系, 主次关系, 参考关系, 这里经验很重要,无论是软件使用经验,还是实际设计,加工经验, 会综合反映在整个模型中, 是反应工程师水平的直接标准。

使用久之后,最好能形成自己的风格。

说明:以上只是根据本人经历列举的几款软件, 其他软件限于篇幅就不介绍了, 比如CATIA等。。。接触不多,目前的3D工程软件大多功能强大。 所以选择什么软件全看个人及公司选择了。 作者没有褒贬的意思。

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