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      Proe產品曲面建模的應用領域

      發布日期:2014-07-26  來源:百佳學習邦  作者:李勇  瀏覽次數:4582
      核心提示:相對于CAID,可以把Pro/E、UG NX、CATIA等軟件稱為工程軟件,因為它們不僅能夠完成工業設計的要求,而且具有強大的結構建模能力,對于整個工程的制造生產更是提供了無縫的、強大的支持。通常所指的CAD軟件主要是指ProE、UG NX、CATIA等工程軟件。
      proe產品曲面建模的應用領域
      1、工業設計
      1).概述
      隨著工業和經濟的發展,消費者對產品的要求已不僅僅局限在功能上。產品不僅要有優良的性能,還要有美觀的外形,這就需要工業設計。對于工業設計的概念,國際工業設計協會理事會(ICSID)作了如下的定義:“就批量生產的工業產品而言,憑借訓練、技術知識、經驗及視覺感受,而賦予材料、結構、構造、形態、色彩、表面加工、裝飾以新的品質和規格,叫做工業設計。”美觀的外形必然會增加產品外觀的復雜程度,產品的外形往往由復雜的自由曲面構成。但是,在傳統的產品開發模式下,很難用嚴密、統一的數學語言來準確描述這些自由曲面。

      2).曲面的作用及意義
      在現代工業設計中,三維CAD,特別是曲面造型技術的發展,很好地解決了自由曲面的問題,不僅使工業設計的整個周期大大縮短,而且使設計結果能夠準確、迅速地體現設計者的意圖。通常稱只針對工業設計的軟件為CAID(即計算機輔助工業設計),也可以理解為是CAD中的一種。現在比較滸的工業設計軟件有:Alias公司的Studio Tools\Rhino\PTC公司的CDRS與3DPAINT等。這類軟件的共同特點是能夠提供工業設計師進行概念設計、創意建模和真實效果渲染等所需的功能,但缺乏結構建模的能力,不能直接支持制造生產。相對于CAID,可以把Pro/E、UG NX、CATIA等軟件稱為工程軟件,因為它們不僅能夠完成工業設計的要求,而且具有強大的結構建模能力,對于整個工程的制造生產更是提供了無縫的、強大的支持。通常所指的CAD軟件主要是指ProE、UG NX、CATIA等工程軟件。為了滿足工業設計的需要,一些高端CAD軟件都加入了專業的工業設計模塊,這不僅減少了從CAID軟件到CAD軟件進行數據轉換造成的數據異常或丟失,更為重要的是使整個工業設計的流程更加集成和一體化,更便于實現并行工程和PDM等后續的工作。
      在現代工業中需要大量的三維CAD建模,特別是曲面建模。工業設計的基本知識是CAD建模工程師的必備知識。

      3).工業設計知識
      a)工業設計的原則及內容
      工業設計的內容有3個基本原則:實用、美觀、經濟。
      b)實用是指產品具有先進和完善的物質功能,即產品的功能設計應該體現科學性和先進性、操作的合理性和使用的可靠性。
      c)美觀是指產品造型美,是產品整體體現出來的全部美感的綜合。它主要包括產品的形式美、結構美、工藝美和材質美等。
      d)經濟是指設計中要遵循價格規律,努力降低成本。
      Proe產品曲面建模的應用領域
       

      2)工業設計研究的內容
      工業設計的任務是使工業產品的外觀設計充分體現產品功能和先進性和科學性,使工業產品既有突出的物質功能、人機高度協調關系,又有宜人的精神功能,實現技術與藝術的緊密結合,使美學融入工業設計中。其內容包括:科學與藝術的結合、人機系統的協調、產品的創造性、產品的經濟性、適應時代的時尚性。

      3)工業設計的主要步驟
      下面以運動鞋的開發設計為例,介紹工業設計的幾個主要步驟。
      a)調查。與客戶交流,收集原始資料和研究工作,為下一步的工作準備所需要的信息及材料。
      b)繪制形象草圖。根據所收集的原始資料,設計人員把自己對設計項目的想法和意圖等看不見的東西表現在圖面上,使頭腦中的構思視覺化,表現出所構思產品的形象特征。形象草圖并不是給別人看的,是為自己推敲產品形象用的,設計人員依據產品要求,以平日的追求或感悟充實自己的想象力,再用藝術的手法將想象體現在紙面上。形象草圖的畫法沒有什么規定,可以勾畫整部,也可以勾畫局部,甚至只畫一些線條,形象草圖晝多畫,引發創作激情,不斷地體現、完善、升華、創新和完美。
      c)繪制概念草圖。概念草圖是在形象草圖的基礎上加了設計產品的規劃方向、實現產品所需的要點及概念,并繪制出能使第三者充分認識這些概念的內容和特點的表達設計的草圖。為了更好地體現構思,概念草圖的數量晝多,以便能夠更好地選出體現設計要求、主題性強、特征效果好的方案。
      d)制作真實感渲染圖。從很多概念草圖中遷出數種方案,使其特征鮮明化,考慮細部開關等問題,采用適當的比例畫出真實感渲染圖。
      e)評審。利用效果圖的真實質感,可以組織各個相關部門進行評審,提出相關改進意見,從而反饋給設計人員。
      f)確定方案,細化設計。在確定評審效果圖的基礎上,進一步進行設計。對于復雜的產品,為了更真實反映效果圖的表達意圖,往往要制作模型,進一步確認方案的正確性。此階段進行三維建模和結構設計。
      g)提交最終的設計模型,根據三維模型進行產品加工。

      2、逆向工程
      1).曲面設計要點
      逆向設計工作中,大量重要的工作是進行曲面設計及處理。逆向設計的過程,可以看作曲面設計的過程。逆向設計有時比正向設計更具有挑戰性。從某種意義上看,逆向設計也是一個重新設計的過程。在逆向工程設計一個產品之前,設計者首先必須盡量理解原有模型或實物的設計思想,對設計對象進行仔細分析,同時要注意以下一些要點。
      a)對象是否有缺陷,如不完全對稱、異常凹坑和突起等,這些缺陷可能要進行修復或在逆向設計進行修復。
      b)確定設計的整體思路,對自己手中的設計模型進行系統地分析。面對大批量、無序的點云數據,初次接觸的設計人員會感覺到無從下手,這時應首先考慮好先做什么,后做什么,用什么方法做。主要是將模型劃分為幾個特征區,得出設計的整體思路,并找到設計的難點,基本做到心中有數。
      c)確定模型的主體曲面。對于一個產品而言,主體曲面構成整個產品曲面最為重要的部分,即通常所說的“大面”。主體曲面一旦確定,整個產品的形狀也就相應確定。而關鍵曲面的光順度及形狀是否合格,直接決定了CAD模型是否合格。一些細節即使存在一些問題,也不會影響到CAD模型。
      d)曲面重構是逆向設計的重點,對于不同形狀的曲面類型,要選擇相應的曲面模塊。對于自由曲面,如汽車、摩托車的外覆蓋件和內飾件等級,一般需要采用具有方便調整曲線的曲面的模塊;對于初等解析曲面件,如平面、圓柱面、圓錐面等,則沒必要用自由曲面代替一張顯然是平面或圓柱面的面。
      e)在實際設計中,目前的專業RE軟件還存在較大的局限性。在機械設計領域中,集中表現為軟件智能化低;點云數據的自動處理方面功能弱;建模過程主要依靠人工干預,設計精度不夠高;集成化程度低等問題。在具體工程設計中,一般采用幾種軟件配套使用、取長補短的方式。例如在一逆向工程項目中,通常Imageware與UG NX和ProE功能結合的方法。
      在具體操作中,使用Imageware進行點、線、面的特征處理,得到基本特征曲線和曲面,然后使用UG NX或Pro/E導入這些特征數據,進行曲面研究。CATIA由于本身功能十分強大,一般情況下利用CATIA時不用結合其他軟件就可以完成所有工作。
      Proe產品曲面建模用于逆向抄數

      (1)值得注意的是,在設計過程中,并不是所有的點都是要選取。在確定基本曲面的特征曲線時,需要找出哪些點或線是可用的,哪些點或線是一些細化特征的,需要在以后的設計中用到,而不是在總體設計中就體現出來的。事實上,一些圓柱、凸臺等牲是在整體輪廓確定之后,測量實體模型并結合掃描數據生成的。同時應盡量選擇一些掃描質量比較好的點或線,對其進行擬合。
      (2)曲線的光順性調節是非常重要的。由于測量過程中測得的是離散點數據,缺乏必要的特征信息,所以往往存在數字化誤差,需要對曲面和曲線進行光順化處理。在逆向設計中,掃描或擬合得到的曲線一般很難保證其光順度,為了構造出一條光順的插值曲線,需要修正原型值點序列,利用軟件的相關功能模塊進行調節。設計的準則是使曲線上的曲率極值點盡可能少些;相信兩個極值點之間的曲率盡可能接近線性變化。
      逆向工程即要保證曲面質量,又要保證設計精度。除了對原始型值點進行光順化處理之外,有時還要控制修改后的型值點同原始型值點的坐標偏差,該偏差不應太大,以保證設計部門給出的指標不致受太大的影響。
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