三维设计软件在轮胎三维设计中的常用特征命令

杨国涛 黄书达

（天津国际联合轮胎橡胶股份有限公司，天津，300452）

三维设计软件在轮胎三维设计中的常用特征命令

杨国涛 黄书达

（天津国际联合轮胎橡胶股份有限公司，天津，300452）

介绍常用CAD三维设计软件在轮胎三维设计中的常用特征命令，草图命令、拉伸命令、旋转命令、镜像命令、曲面特征实体化、阵列命令、布尔运算。

轮胎三维设计；常用三维设计软件特征命令；构造实体特征

轮胎的花纹和曲面十分复杂，现在国内轮胎制造商通常使用的二维设计软件，很难精确的描述轮胎形状，造成模具精度离设计要求有偏差，影响设计效率的提高。随着计算机技术应用越来越普及，国内轮胎制造商越来越重视轮胎的三维设计，许多轮胎制造商购买了常用的三维设计软件用于轮胎设计。我公司也决定采用三维设计软件SOLID EDGE ST4设计轮胎。

通过SOLID EDGE ST4的使用，与使用不同三维软件的模具制造商在轮胎造型方面的技术交流，总结出三维设计软件在轮胎三维设计中的常用造型思路和常用特征命令。

1、三维设计软件的特点

常用三维设计软件普遍具有统一的数据库、参数化建模、基于特征的建模和编辑方法、复合建模技术、全相关性等特点。三维设计软件具有可视化好、设计效率高，能对复杂的几何体进行体积和重量计算，这相比传统的二维轮胎设计具有很大的优势。

2、轮胎三维设计常用造型思路

首先绘制轮胎内外轮廓曲线；其次结合轮胎花纹特点，决定所做的第一个实体特征；

再次结合轮胎花纹特点，绘制花纹沟或花纹块，通过布尔运算和阵列等特征操作命令完成轮胎基本的实体特征；最后完成特征细节处理和轮胎胎侧字体。

3、常用特征命令

现在，常用的CAD/CAE三维设计软件有UG PROE CATIA SOLIDEDGE等。这些三维设计软件各有所长，操作界面有很大差别，但是造型常用的特征命令有很大的相似性，掌握一种软件后，对学习其他软件有很大帮助。

3.1 草图绘制命令（sketch）

在轮胎三维设计中，所有特征截面绘制都使用草面绘制命令完成。以上常用三维设计软件的操作步骤都是先选择或绘制草图的基准面，再进行特征截面草图绘制。这些三维软件都要求基准面是草图绘制命令的基础，它们的命令和草图工具图标也很相似。如下所示：

草图命令图标

草图工具图标

3.2 拉伸特征命令（extrude）

拉伸特征命令在轮胎设计中，用于轮胎表面的一些加台或加槽处理。通过对一个草图或曲面沿指定的方向运动所得到实体，可以用于加料特征也能用于减料特征。以上常用三维设计软件的操作步骤都是先选择绘制特征截面图的基准面，再进行特征截面图绘制，最后进行拉伸特征操作。这些三维软件的命令图标也很相似。如下所示：

3.3 旋转特征命令（rotate）

在轮胎三维设计中，以轮胎内外轮廓曲线组成的封闭草图或轮胎内轮廓曲线与花纹沟底曲线组成的封闭草图为轮廓，创建旋转特征，生成填平花纹沟的光面轮胎模型或去除花纹块的轮胎模型。旋转特征创建了轮胎模型的主特征。

以上常用三维设计软件创建旋转特征的操作步骤都是先选择绘制特征截面图的基准面，再进行特征截面图和旋转轴绘制，最后进行旋转特征操作。这些三维软件都要求旋转截面是封闭的草图，它们的命令图标也很相似。如下所示：

3.4 镜像命令（mirror）

在轮胎三维设计中, 镜像命令用于用已有的几何体创建与它左右对称的新几何特征。常用三维设计软件的操作步骤都是先选择已有的几何体，再选择对称轴，最后完成命令操作。

3.5 曲面造型（surface design）

由于轮胎花纹块和花纹沟是很复杂的三维几何体，只用三维软件的实体设计模块很难精确的完成轮胎的设计，需要使用三维软件的曲面造型模块完成花纹块或花纹沟的设计。

常用三维设计软件都具有曲面模块，都可以用扫描命令、旋转命令、延伸命令、修剪命令等完成花纹块或花纹沟几何体。

3.6 阵列命令（pattern feature）

完成一个花纹沟或花纹块后，就可以用阵列命令完成其它花纹沟或花纹块。这些三维软件都有阵列命令，它们的命令图标也很相似。如下所示：

3.7 布尔运算（Boolean）

在三维轮胎设计中，运用布尔运算对曲面实体化的花纹沟或花纹块和填平花纹沟的光面轮胎模型或去除花纹块的轮胎模型进行并集、差集、交集的运算，从而得到轮胎实体模型。常用三维设计软件都具有布尔运算功能，虽然名称不一样，但功能是一样的，命令图标也很形象。如下图所示：

4、结语

目前，常用的三维设计软件都不是针对轮胎行业设计开发的，主要是针对机械行业开发的。虽然使用常用三维设计软件进行轮胎三维设计并不是很容易的事情，需要掌握三维软件的使用和具有一定的造型技巧。因此轮胎设计人员需要经过一段时间的学习，并不断练习，才能具备使用三维设计软件设计轮胎的能力。通过本文的介绍，我们可以发现用三维设计软件设计轮胎的造型思路并不复杂，使用不同三维设计软件设计三维轮胎模型采用的特征命令很相似，相关特征命令操作步骤也很相似，特征命令图标能很形象的反映此命令的功能。因此，无论使用哪种常用的三维设计软件，经过一段时间的培训和练习，轮胎设计师都能较快的掌握使用三维软件设计轮胎的技巧。

今后，必将会有更多的国内轮胎制造商采用三维软件设计轮胎。

杨国涛（1983～），男，山东临朐人，天津国际联合轮胎橡胶股份有限公司工程师，学士，主要从事轮胎结构设计和工艺管理工作。