呂 明，陳文平

（蚌埠學(xué)院 機(jī)械與電子工程系，安徽 蚌埠 233030）

AutoCAD和3dsmax兩個(gè)軟件在實(shí)用中各自的應(yīng)用領(lǐng)域不同.AutoCAD主要面向工程設(shè)計(jì)方面，尤其是在機(jī)械、建筑等的平面設(shè)計(jì)方面應(yīng)用較廣，得到許多設(shè)計(jì)人員的推崇.由于它能夠根據(jù)二維工程平面圖樣來形成三維實(shí)體，因此，在3D設(shè)計(jì)方面，也較有特色.對于普通工程設(shè)計(jì)人員來說易于掌握；3dsmax主要在于3D造型、3D動(dòng)畫制作等方面有相當(dāng)?shù)奶攸c(diǎn)，被人們廣泛推崇.

兩種軟件也都存在著一定的應(yīng)用方面的限制和缺憾.AutoCAD對普通設(shè)計(jì)者來說雖造型較方面，比較適合工程設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思路和方法.但AutoCAD是不能實(shí)現(xiàn)脫離其運(yùn)行環(huán)境的3D動(dòng)畫表現(xiàn)；而3dsmax動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)比較優(yōu)越，材質(zhì)的附著比較逼真，經(jīng)渲染后可以實(shí)現(xiàn)視頻播放文件.但對普通工程設(shè)計(jì)人員來說，設(shè)計(jì)對象的結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)、各種構(gòu)件的造型方面稍顯復(fù)雜，不方便.如果不是專業(yè)人員，要制作出一款造型逼真、動(dòng)態(tài)感較好的機(jī)器模型困難很多，甚至實(shí)現(xiàn)不了.

兩者軟件在應(yīng)用中有著各自的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn).如果把它們結(jié)合起來進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，取長補(bǔ)短就比較理想了.

1 兩種環(huán)境實(shí)體的交換

AutoCAD與3dsmax兩個(gè)軟件都是Autodesk公司的產(chǎn)品，因此它們的目標(biāo)文件在兩種環(huán)境中能夠?qū)崿F(xiàn)文件格式的互換.許多文獻(xiàn)在這些方面都有介紹.

它們之間的操作可以是以*.DWG、*.DXF等格式實(shí)現(xiàn).例如，要在3dsmax環(huán)境中打開AutoCAD中的3D造型*.dwg文件，在3dsmax中的選擇“文件/導(dǎo)入”選項(xiàng)，在出現(xiàn)的打開“選擇導(dǎo)入文件”對話中選取“AutoCAD(*.DWG)”文件類型，再選擇所需要導(dǎo)入的目標(biāo)文件即可.

上述的操作，可以輸入多個(gè)不同的*.dwg文件在同一個(gè)3dsmax場景中，也可以同一個(gè)*.dwg文件多次輸入到一個(gè)3dsmax場景中.當(dāng)多個(gè)實(shí)體文件在同一個(gè)3dsmax場景中展現(xiàn)時(shí)，需要在出現(xiàn)的“DWG輸入?yún)?shù)”選項(xiàng)框中選擇“合并物體到當(dāng)前場景.”項(xiàng)，如圖1所示.而且這些不同實(shí)體將有相同的坐標(biāo)系.

圖1 “DWG輸入?yún)?shù)”選項(xiàng)框

例如，我們需要表現(xiàn)一臺機(jī)器設(shè)備的內(nèi)、外結(jié)構(gòu)組成、工作及運(yùn)動(dòng)原理效果.我們可在AutoCAD環(huán)境中根據(jù)工程圖樣制作出該設(shè)備的3D零、部件及整機(jī)的各個(gè)對象實(shí)體；導(dǎo)入到3dsmax場景中，并在其中經(jīng)材質(zhì)的附著設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)及運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)；再經(jīng)渲染后可以得到該機(jī)器設(shè)備動(dòng)態(tài)視頻格式文件或靜態(tài)的圖片文件，如“*.avi”、“*.jpg”等.

2 對象輸入的預(yù)處理

3dsmax中的“對象”在AutoCAD稱為“實(shí)體”.AutoCAD環(huán)境中建立機(jī)器的三維實(shí)體，可以通過該機(jī)器的裝配圖圖樣構(gòu)造而獲得，比較簡便.因?yàn)閺慕M成該設(shè)備的零件的三維造型、定位、設(shè)備的整體組裝等都易于實(shí)現(xiàn).而在3dsmax設(shè)計(jì)中，物體之間的相對運(yùn)動(dòng)前提是各物體必須是獨(dú)立的對象（實(shí)體）才能作運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì).

但是，在AutoCAD環(huán)境中建立的由若干形體組成的實(shí)體導(dǎo)入到3dsmax場景中后，是作為一個(gè)獨(dú)立對象整體而存在的，不能實(shí)現(xiàn)各子形體之間的相對運(yùn)動(dòng).若要進(jìn)行各物體間的相對運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，就必須把組成該實(shí)體組的各個(gè)物體在AutoCAD環(huán)境設(shè)計(jì)中分別保存單獨(dú)的實(shí)體文件，再分別把它們導(dǎo)入到3dsmax場景中進(jìn)行合成來實(shí)現(xiàn).

如圖2所示，實(shí)現(xiàn)齒輪的軸系安裝或拆卸過程的演示視頻文件，我們可以這樣處理.

圖2 齒輪-軸-鍵安裝視頻截圖

（1）在AutoCAD環(huán)境中制作出軸系的實(shí)體組，如圖3所示；

圖3 齒輪軸系消隱圖和渲染圖

（2） 分別保存為“齒輪.dwg”、“軸.dwg”、“鍵.dwg”、“套 dwg”、“左軸承.dwg”、“右軸承.dwg”六個(gè)DWG格式文件.如圖4所示部分零件的消隱圖；

圖4 軸系零件消隱效果圖

（3）新建3dsmax場景，分別以合并方式導(dǎo)入上面六個(gè)文件，如圖5所示.

圖5 導(dǎo)入后的3dsmax設(shè)計(jì)場景

為了便于在3dsmax場景中導(dǎo)入的對象實(shí)體能夠準(zhǔn)確地定位，方便后續(xù)操作.通?？梢赃@樣處理：在AutoCAD環(huán)境中建立軸系的裝配組件，如圖3中表示；然后分別刪除其它實(shí)體而保存所需的單個(gè)實(shí)體文件.如此操作可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入3dsmax場景后各零件的準(zhǔn)確定位，也給后續(xù)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)及位置確定帶來便利.

利用AutoCAD軟件建立3D模型主要原因是在AutoCAD中比較容易實(shí)現(xiàn)工程方式的表達(dá)，操作方便易于掌握，適合于工程技術(shù)人員的設(shè)計(jì)、表達(dá)思維方式.

3 兩種環(huán)境中可能出現(xiàn)的問題及處理

將在AutoCAD中制作的對象實(shí)體導(dǎo)入3ds max中進(jìn)行再設(shè)計(jì)可能會(huì)出現(xiàn)一些常見問題.諸如：無對象出現(xiàn)，也不提示錯(cuò)誤信息；“空殼”現(xiàn)象；“棱面”現(xiàn)象等.這些現(xiàn)象的出現(xiàn)原因很多，但是比較容易解決處理.以下略作介紹.

3.1 導(dǎo)入后沒有物體

在3dsmax中導(dǎo)入AutoCAD軟件中制作的3D物體后，在場景中沒有任何物體出現(xiàn)，同時(shí)在輸入過程中也沒有任何出現(xiàn)異常的提示，就是沒有物體.出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要是軟件版本的不同所造成的不兼容.

解決這類問題的方法是將DWG格式文件保存為較低一些的版本格式.如在中文版Auto-CAD2004下制作的實(shí)體，保存文件時(shí)選擇“Auto-CAD2000/LT2000圖形(*.dwg)”，則在 3dsmax5.0中就可以顯示物體了.

3.2 “空殼”現(xiàn)象

所謂“空殼”現(xiàn)象是指導(dǎo)入的DWG格式的物體在3dsmax中顯示成不完整物體，表面呈現(xiàn)不連續(xù)、中空、片狀的形態(tài).如圖10所示.

圖10 泵蓋的“空殼”現(xiàn)象

出現(xiàn)“空殼”的部位通常發(fā)生在三維實(shí)體中的曲面或與曲面有關(guān)聯(lián)的位置中.尤其是在AutoCAD中構(gòu)建立體時(shí)采用“倒圓角”操作過程中產(chǎn)生的弧面最容易出現(xiàn)“空殼”.究其原因，在AutoCAD構(gòu)筑的網(wǎng)格面的曲面輪廓素線 (ISOLINES)值，與3ds max中設(shè)定的網(wǎng)格面分值相差較大.系統(tǒng)解釋運(yùn)算精度不夠.

解決的辦法是在3dsmax導(dǎo)入操作時(shí)出現(xiàn)的如圖11所示的“DWG輸入?yún)?shù)”框中，“ACIS參數(shù)”的“表面細(xì)分”的值增大.通常在AutoCAD的“曲面輪廓素線 (ISOLINES)”，即“線框密度”取值64～128時(shí)，“表面細(xì)分”的值提高到0.4～2.0即可解決.

圖11 DWG輸入?yún)?shù)框

3.3 “棱面”現(xiàn)象

所謂“棱面”現(xiàn)象是指導(dǎo)入的實(shí)體曲面輪廓表面出現(xiàn)非曲面，形似由若干平面拼接而成的形態(tài).如圖12所示.

圖12 零件的“棱面”現(xiàn)象

出現(xiàn)這種實(shí)體的原因正好與“空殼”相反.主要是“DWG輸入?yún)?shù)”中的ACIS參數(shù)設(shè)置不當(dāng)造成的.因?yàn)橛?jì)算機(jī)在處理曲線或曲面時(shí)是采用直線或平面擬合得到的.在3dsmax中它把每個(gè)弧面分成了“表面細(xì)分”中的取值，因而形成一個(gè)個(gè)平面三角形.圖12是導(dǎo)入該零件時(shí)設(shè)置為“6”而出現(xiàn)的情況.由圖可見，每個(gè)曲面都分割成六個(gè)平面.處理的方法是，除“自動(dòng)光滑”項(xiàng)一定要勾選外，減小“表面細(xì)分”中的取值.同時(shí)，在AutoCAD中建立該實(shí)體時(shí)的“ISOLINES”取值也盡量大一些為好.

當(dāng)在3dsmax中建立的物體在AutoCAD中打開同樣也有出現(xiàn)這種現(xiàn)象.對于曲面形體我們需要在建立物體時(shí)將“分段數(shù)”和“邊數(shù)”值取高一些.這樣可以增加面的密度.

4 在AutoCAD中導(dǎo)入3ds max對象

眾所周知，在AutoCAD中是無法直接建立螺紋實(shí)體、彈性墊圈等這樣的零件.如果要表現(xiàn)螺紋，AutoCAD中大多數(shù)情況下用的是三角環(huán)或梯形環(huán)（Tr型螺紋）作替代，或采用AutoLISP語言編程得到.而對于后者來說廣大讀者掌握更困難.螺紋的形成在3dsmax中就比較便利.可以在3dsmax建立螺紋或相應(yīng)對象實(shí)體后輸出保存為DWG格式，然后在AutoCAD環(huán)境中打開即可使用.

同樣的一些復(fù)雜三維實(shí)體，在AutoCAD中不易構(gòu)造，采用通過由3dsmax建立后導(dǎo)入AutoCAD中來達(dá)到目的.

5 結(jié)束語

本文所論述的內(nèi)容，主要集中在三維動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)用方面的幾個(gè)問題.實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中還有許多能夠反映出兩個(gè)軟件之間互補(bǔ)的優(yōu)勢和一些問題.例如，扭曲的物體，在AutoCAD中建立不方便，而在3dsmax較易；有工程零、部件圖樣，在AutoCAD中建立3D模型比在3dsmax中容易.因此，利用軟件各自的特點(diǎn)、特色的互補(bǔ)性來實(shí)現(xiàn)工程目的，可以得到意想不到的結(jié)果.

〔1〕楊滔，路遙，范云，等.中文版 AutoCAD 2004應(yīng)用培訓(xùn)教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

〔2〕范振祿，翟淑光.3Dsmax 應(yīng)用教程[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2004.

〔3〕東岳創(chuàng)作室.3DsMAX 3基礎(chǔ)教程 [M].北京：人民郵電出版社，1999.

〔4〕東華大學(xué)，朱輝，等.畫法幾何及工程制圖（第五版）[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2005.

〔5〕陳文平，呂明.基于AutoCAD環(huán)境下的三維齒輪近似構(gòu)造[J].機(jī)械工程師，2008（11）：100-101.

〔6〕陳文平，程榮龍，石懷榮.機(jī)械制圖數(shù)字化模型教具系統(tǒng)建設(shè)[C].機(jī)械類課程報(bào)告論壇論文集，2010.77-81.