三維CAD技術在產品開發設計中的應用（二）

　　利用CAD系統的三維圖形功能,設計師可在計算機屏幕上模擬出所設計產品的外形狀態,在設計之初就對產品進行優化這樣就不但可使產品具有優越的品質、最低的消耗和最漂亮的外觀,而且在新產品試投產前,就可以對其制造過程中的結構、加工、裝配、裝飾和動態特征做到恰如其分的分析和檢驗,從而提高了產品設計的一次成性。

　　2.6設計與制造的緊密結合

　　CAD的設計數據既可用于設計仿真CAE(計算機輔助工程),也可以通過數據傳輸系統與數控加工設備聯結,將設計數據直接用于產品零配件的加工,即CAM.計算機輔助設計CAD的引入可自動完成從設計到加工程序的轉換[4]。

　　3、運用CAD技術進行產品設計

　　3.1Pro/E參數化設計在工程中的應用

　　參數化設計(Parametric)(也叫尺寸驅動Dimension-Driven)是CAD技術在實際應用中提出的課題,它不僅可使CAD系統具有交互式繪圖功能,還具有自動繪圖的功能。目前它是CAD技術應用領域內的一個重要的、且待進一步研究的課題。利用參數化設計手段開發的專用產品設計系統,可使設計人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來,可以大大提高設計速度,并減少信息的存儲量。參數化設計的關鍵是幾何約束關系的提取和表達、約束求解以及參數化幾何模型的構造。1988年,美國參數技術公司(ParametricTechnologyCorporation,PTC)首先推出參數化設計CAD系統Pro/Engineer(簡稱Pro/E),充分體現出其在許多通用件、零部件設計上存在的簡便易行的優勢。它的主要特點就是:基于特征、全尺寸約束、全數據相關、尺寸驅動設計修改。

　　Pro/E通過一種獨特的、參數化的以及面向零件的3D實體制作技術,徹底改變了傳統的設計理念,為工程師們提供了一條革命性的途徑。完成了由二維到三維的轉換,真正實現了CAD/CAM系統。盡管Pro/E在通用件、零部件設計上存在很大的優勢,但是要想直接在Pro/E中完成曲面繁多的產品造型是非常困難的事情。不是不能完成,是要耗費大量的精力和時間,這樣就又增加了設計的周期。

　　這樣我們可以采用PTC公司的工業設計軟件Pro/Designer(簡稱Pro/D)進行曲面設計,由于Pro/D與Pro/E采用的是同一數據庫,兩者之間是無縫連接的,因而在設計中造型設計師和結構工程師可以更好的協作。

　　3.2Pro/D的曲面設計能力

　　對于工業設計人員和那些想構建曲面模型的工程人員來說,Pro/D正是他們需要的工具,Pro/D可以構建高質量的自由曲面模型,并且可以很容易的轉換到其他基于制造工程的CAD系統中。

　　Pro/D能夠創建真實而精確的幾何體,利用它可以更加容易的創建模型,縮短設計周期。利用Pro/D可以把視覺上的美學要求和模具制造過程中的工程要求很好的結合起來,這一點在創建自由曲面模型的過程中現得尤其顯著。

　　3.3Pro/D與Pro/E之間的數據傳輸

　　Pro/Designer與Pro/Engineer之間交換數據有兩種方式:一種是與Pro/Engineer直接交換數據,另外還有一種就是以文件的方式與Pro/Engineer交換數據。

　　3.3.1與Pro/E直接交換數據

　　如果兩個軟件都在同一臺機器上運行,可以采用直接傳輸的方法。直接傳輸法速度更快,并且對于復合傳輸適應性更強。在一個Pro/Designer的進程中,可以從當前的Pro/Engineer進程中調用零件或組件,也可以將Pro/Designer中的數據以CDRSIn特征的方式直接傳遞到Pro/Engineer中,每一次傳送請求都會在兩個軟件中自動更新各自的幾何體。

　　3.3.2以文件方式與Pro/E交換數據

　　如果兩個軟件不在同一臺機器上運行,可以使用文件傳輸的方法來傳遞并更新數據。一般情況下是在Pro/Designer里面輸出為IGES等中間轉換文件,然后Pro/Engineer里打開轉換文件。

　　3.4造型復雜產品三維設計的CAD應用

　　對于造型裝飾性強,特別是包含復雜曲面的產品,可以使用Pro/D與Pro/E組合起來進行,造型設計師在Pro/D里面做ID、做曲面建模,直接從Pro/D里啟動Pro/E,把數據導到Pro/E由結構設計師進行結構設計,在整個設計過程中甚至結構設計全部做完了,由于客戶的要求或設計師對方案的局部要進行更改,這時只須在Pro/D里面改動,改好后存好再原名稱送給Pro/E,那么Pro/E里也得到改變,而結構不用重做(當然修改要使結構有存在的條件,即它的父特征不會有問題)。

　　(1)方案設計:由造型設計師進行概念草繪,可用二維平面軟件進行方案效果圖繪制。

　　(2)三維造型設計:方案確定后,由設計師利用Pro/D進行曲面設計。

　　(3)三維造型設計確認:將Pro/D里面的模型直接轉入CNC,或RP做出實物模型進行造型檢驗。

　　(4)結構設計:將Pro/D里的模型轉入Pro/E里進行細節結構設計。

　　(5)結構設計確認:進行裝配和結構模擬分析,確認結構。

　　(6)模具設計:將Pro/E里的產品傳遞給模具廠進行數控編程。

　　(7)生產:將三維圖轉化為二維工程圖,進行工藝設計,進行生產。

　　4、結束語

　　CAD技術的飛速發展,不僅意味著設計手段的改變,同時改變了工業設計的思維方式。推動著制造業從產品設計、制造到技術管理一系列深刻、全面、具有深遠意義的變革,這是產品設計、產品制造業的一場技術革命。CAD技術的應用,將計算機的快速性、準確性以及信息高度集成性和設計人員的創造性思維、綜合分析的能力充分地結合起來,實現從產品概念、造型設計、結構設計、機構設計、裝配及動畫演示直到工程制造全部過程計算機化,實現產品設計的系統化,縮短產品開發周期,從而創造出實用、經濟、美觀宜人的產品。