汪海芳 胡宗政

(兰州职业技术学院，兰州 730070)

随着现代生活水平的不断提高，理想家居在注重实用、美观设计的同时，对个性化的追求越来越多，强调自我、追求个性成为许多消费者在家居设计上的首要选择。而个性化设计内容的增多，必将引发产品更新、产品成本、产品出错率、规模化生产等问题。如何寻找个性化生产与规模化生产的平衡点，成为行业企业思考的热点。个性化设计工作中结构设计仍然基于力学原理和建筑材料，外观造型设计需要空间想象力和创新思维能力。借助于CAXA实体设计软件，设计人员可通过智能化图素，采用直观、简单的拖放技术，像搭积木和雕塑一样逐步把构思表达出来，再通过可视化拖放功能把个人想要的设计进行空间摆放与定位，或建立自己的目录式图库，完成个性化设计，使设计达到满意、逼真的效果，直观、形象、高效地表达外观造型的设计结构，从而缩短产品改型换代周期，提高企业竞争力。

目前对于中小型建筑或者装修工程，一般是用AutoCAD进行草绘或者工程图设计，3D MAX和Photoshop相结合进行高级渲染或者动画设计。CAXA实体设计将可视化设计和精准设计相结合，既可以展示模型的整体效果和美感，也可以用于结构或施工设计，可以在同一个软件平台上将外观造型、内部构造、空间定位装配、智能化渲染和动画场景设计、自动生成平面工程图并完成标注、直到输出图形图像等一系列工作融合于一体，是具有世界最领先技术的创新三维CAD系统。它所代表的创新设计体系，是近20年来CAD技术发展的又一突破，它全新地诠释了未来CAD技术的发展方向，使CAD真正成为普及化的傻瓜工具，真正做到易用和创新。

1 积木式的结构设计

按照建筑构件的几何形状，建筑结构可以分为框架结构、桁架结构、板式结构、砖混结构、薄壳结构和筒式结构等，这些结构都由基本单元，比如砖、板条、梁、型钢等组成。因此结构设计一定意义上也可以说是基本结构单元的空间组合。

CAXA实体设计按照最新的国家标准提供了三维标准件图库，同时其开放式图素自定义功能使用户可以根据自己的需要定制自己的个性化标准件图库。把做好的实体存入设计元素库后可以反复调用，采用调入图素的方法直接调入所需的结构特征，可以快速简单地完成主体设计，十分方便。下面以图1所示某居室为例说明墙体结构及其创新设计。

1.1 导入单层平面图

CAXA实体设计提供了丰富的数据接口，可与所有流行的CAD/CAM软件交换数据，比如IGES、Parasolid x_t、3DS、DXF、DWG、AVI等。它不但可以读入其他三维软件的造型结果加以修改，并可调入不同软件设计的零件造型生成数据装配。

单击CAXA实体设计【草图】→【二维草图】，选择放置基准面，在二维曲面编辑状态选择【文件】→【输入】→【2D草图中输入】→【输入】命令，选择事先绘制好的DXF/DWG文件，编辑图形，获得封闭轮廓线，利用【拉伸】命令即可方便地获得地板及内外墙体(如图2所示)。当然还可以利用CAXA实体设计的图素功能结合【图素组合】、【装配】等命令创建内外墙体以及隔断。

1.2 利用CAXA实体设计大量的孔类设计图素

将设计完成的孔类设计图素拖动到墙体表面，然后调整尺寸和位置可以生成标准门窗洞。而对于非标准窗洞可以运用二维绘图工具绘制轮廓封闭曲线，然后利用除料拉伸功能完成。

1.3 建筑物整体设计

首先进行底层部分的设计，依次生成地板轮廓、内外墙体、楼梯、门窗等主要建筑构件，然后对各个构件进行装配或组合。

1.3.1 利用三维球阵列复制构件建筑物整体

CAXA实体设计软件的三维球工具是一个非常杰出和直观的三维图素操作工具。作为强大而灵活的三维空间定位工具，它可以通过平移、旋转和其他复杂的三维空间变换精确定位任何一个三维物体；同时三维球还可以完成对智能图素、零件或组合件生成拷贝、直线阵列、矩形阵列和圆形阵列的操作功能。三维球可以附着在多种三维物体之上。在选中零件、智能图素、锚点、表面、视向、光源、动画路径关键帧等三维元素后，可通过单击三维球工具按钮打开三维球，使三维球附着在这些三维物体之上，从而方便地对它们进行移动、相对定位和距离测量。

完成一层的墙体设计后，利用矩形阵列功能结合三维球可以快速完成整体结构造型设计。选定操作对象，单击三维球工具按钮，然后左键选取一外部手柄，待手柄变为黄色后，将鼠标移到另一外部手柄端，单击鼠标右键，选择矩形阵列选项(如图3所示)。被选中的元素将在3个亮黄色点形成的平面内阵列。依次输入行、列的数量和行距、列距，可以得到多层多单元主体结构(如图4所示)。

1.3.2 利用自定义图素快速创建建筑物整体

CAXA实体设计的目录式设计元素库使设计方便快捷，而且可以建立自己的设计元素库，将自己的图素和零部件保存到新的设计元素中，便于以后调用。

单击【设计元素】→【新建】，建立自己的设计元素库，拖动前面建立的二层墙体结构到右侧设计元素库，单击【设计元素】→【另存为】即可将零件保存到设计元素库中。在以后的设计中，直接拖动该图素到设计环境就可以快捷地完成整体结构的设计。

1.3.3 利用装配体构件设计建筑物整体

使用CAXA实体设计进行建筑或装潢设计时，可以先在一个设计环境中生成墙体和楼层，在另一个设计环境中进行楼梯或者阳台的设计，然后借助于三维球、智能标注或约束/非约束装配工具将阳台作为装配件映入到主设计环境进行组合和装配。建筑构件的装配和组合主要有应用三维球和非约束装配工具两种方法。但三维球是最为通用和便捷的装配工具，如图5所示窗户装配的总体思路为首先利用三维球的定位操作手柄调整好窗户和窗洞之间的方位，选定窗户和窗洞上将要重合的点，将三维球中心移动到其中一点，利用【到点】命令即可实现窗户和窗洞的装配。主要步骤如下：

(1)在前期设计环境中完成了窗户和窗洞设计。装配时首先保证窗户和墙体都处于正立放置的位置，通过三维球工具保证窗户平面和墙面平行。选择垂直于窗户所在平面的定向手柄A，右击，在弹出的快捷菜单中选择【与面垂直】，选择墙体表面B。

(2)按下空格键，移动三维球中心到窗户角点上。

(3)按下空格键，右击三维球中心，在弹出的快捷菜单中选择【到点】命令，然后选择窗洞对应的角点，完成窗花和窗洞的装配(如图5所示)。

2 个性化的外观设计

“未造先得”的虚拟手段已经是现代楼盘营销的重要技

术。在完成了建筑物的结构设计后，在结构件上添加颜色、纹理和其他表面光泽效果，可以获得更加逼真美观的效果。

CAXA实体设计软件拥有完美的、专业的渲染功能。在CAXA实体设计中可以渲染的对象包括设计环境背景、装配/组件、零件、表面等。不仅考虑了一般的颜色、灯光、背景、材质等特性，还包括了反射、折射、透明度、光滑度和表面纹理等专业功能。CAXA实体设计提供了从设计元素库中拖出颜色、纹理和凸痕以及贴图等，然后将它们贴到零件上。也可以选择零件或者边/面等，使其处于编辑状态，然后单击右键，选择【智能渲染】，可以使用智能渲染向导来指导完成颜色、纹理、凸痕、贴图、光洁度、透明度以及反射的指定与修改，使用智能渲染选项卡来定义高级和详细的自定义零件渲染属性，实现对零部件、装配图的渲染处理，生成相片级具有真实感的图像，生成任意数量的平行光、点光源或聚光光源。

在CAXA实体设计中材质的制作一般先选择零件或面，拖放材质或者颜色图素，或者应用智能渲染及其智能渲染，可以方便地调整透明度、反射等参数。如图5(c)所示，窗户为设置玻璃材质后的效果。

3 直观化的展示设计

CAXA实体设计本身还集成了智能动画功能，即提供了一个预定义的三维实体动画设计元素库。其模拟演示功能以最直接的动态效果与客户沟通，可增强客户对产品设计能力的信心，增加获得订单的机会。其动画功能包括智能动画、视向动画、分层动画、光源动画等。利用其视向动画功能可以创作类似于摄像机在房间内行走的效果，极大地增强作品的感染力。完成建筑物三维造型后，创建一个或者多个照相机，应用“智能动画”命令容易生成视向动画。

4 标准化的制图设计

CAXA实体设计三维模型与二维工程图存在相关性,工程图中标注的尺寸数值是三维模型的实际尺寸。当三维模型尺寸改变时,只要将工程图纸刷新,即可得到改变后的三维模型的二维工程图纸，将零件模型设计完成以后,利用CAXA实体设计可以很方便地输出零件模型的二维工程图纸。

本文介绍了CAXA实体设计三维造型及其智能渲染、智能动画等功能。借助于CAXA实体设计自由拖动技术，借助于三维球工具的快速定位、定向功用，提出了一种综合、简洁、高效的建筑装潢设计新思路，对建筑行设计人员具有很好的借鉴作用。

参考文献：

[1]杨伟群.CAXA实体设计建筑装饰篇[M].北京：北京大学出版社，2002.

[2]童秉枢.三维实体设计培训教程[M].北京：清华大学出版社，2004.

[3]盛全军.CAXA实体设计三维球工具在机械设计中的综合应用[J].中国制造业信息化，2010，39(11)：72～73.

[4]武建军.CAXA实体设计2007应用与实例教程[M].北京：高等教育出版社，2007.