proe 家電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

2013-06-28 by:廣州CAD:proe設(shè)計(jì)培訓(xùn)中心來(lái)源:有限元分析培訓(xùn)中心

在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)手段日趨先進(jìn),計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)快捷、直觀,以往使用的CAD軟件以二維軟件為主,主要起輔助繪圖作用,而隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展需要,越來(lái)越多的產(chǎn)品設(shè)計(jì)已經(jīng)不再停留在二維的設(shè)計(jì)領(lǐng)域,正在越來(lái)越多的朝著三維的產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)展,從目前軟件的三維造型特點(diǎn)來(lái)看,I-DEAS和UG兩種軟件屬于復(fù)合建模,適于復(fù)雜的曲面設(shè)計(jì);proengineer軟件采用全參數(shù)化造型技術(shù),比較適于零件相對(duì)簡(jiǎn)單,部件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。而proeNGINEER與其它CAD軟件相比,有著很大的優(yōu)越性:proeNGINEER可以實(shí)現(xiàn)三維造型的隨意性和方向性,可進(jìn)行模擬裝配和有機(jī)的可行性分析,從而縮短設(shè)計(jì)周期,降低生產(chǎn)成本。

PTC公司1985年成立于美國(guó)波士頓,并開(kāi)始參數(shù)化建模軟件的研究。1988年,誕生了V1.0的proeNGINEER。之后經(jīng)過(guò)10余年的發(fā)展,proeNGINEER已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。

proeNGINEER軟件提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境:PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能,還包括對(duì)大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等,它已廣泛應(yīng)用于電子,機(jī)械,模具,汽車(chē),航天,家電等各行業(yè);下面就proeNGINEER的特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

1.1 易于使用
Pro/DESIGNIER是工業(yè)設(shè)計(jì)模塊的一個(gè)概念設(shè)計(jì)工具,能夠使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員快速、容易地創(chuàng)建、評(píng)價(jià)和修改產(chǎn)品的多種設(shè)計(jì)概念?？梢陨筛呔鹊那鎺缀文Ｐ?并能夠直接傳送到機(jī)械設(shè)計(jì)或原型制造中。Pro/NETWORK ANIMTOR通過(guò)把動(dòng)畫(huà)中的幀頁(yè)分散給網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)處理器來(lái)進(jìn)行渲染,大大的加快了動(dòng)畫(huà)的產(chǎn)生過(guò)程。其菜單以直觀的方式聯(lián)級(jí)出現(xiàn),提供了邏輯選項(xiàng)和預(yù)先選取的最普通選項(xiàng),同時(shí)還提供了簡(jiǎn)短的菜單描述和完整的在線幫助,這種形式使其容易學(xué)習(xí)和使用。

1.2 基于特征的參數(shù)化造型
proeNGINEER使用用戶熟悉的特征:一些普通的機(jī)械對(duì)象作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。并且可以按預(yù)先的設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。例如:設(shè)計(jì)特征有弧、圓角、倒角等等,它們對(duì)工程人員來(lái)說(shuō)是很熟悉的,因而易于使用。裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征。通過(guò)給這些特征設(shè)置參數(shù)(不但包括幾何尺寸,還包括非幾何屬性),然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計(jì)替代,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

1.3 全相關(guān)性
proeNGINEER的所有模塊都是全相關(guān)的,因此在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中某一處進(jìn)行的修改,能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中,同時(shí)會(huì)自動(dòng)更新所有的工程文檔,包括裝配、設(shè)計(jì)圖紙,以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵(lì)在開(kāi)發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改,卻沒(méi)有任何損失,并使并行工程成為可能,所以能夠使開(kāi)發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。

1.4 數(shù)據(jù)管理
為了實(shí)現(xiàn)加速投放市場(chǎng)這種效率,需要在較短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)更多的產(chǎn)品。這樣就必須允許多個(gè)學(xué)科的工程師同時(shí)對(duì)同一產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開(kāi)發(fā)研制,正是專(zhuān)門(mén)用于管理并行工程中同時(shí)進(jìn)行的各項(xiàng)工作,由于使用了Pro/RNGINEER獨(dú)特的全相關(guān)性功能,因而使之成為可能。

基于其高效,優(yōu)質(zhì)的特點(diǎn),該軟件近年來(lái)已廣泛的應(yīng)用于各相關(guān)企業(yè)和研究單位。

2、家電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路

隨著社會(huì)的進(jìn)步,人們生活水平的不斷提高,追求完善已成為時(shí)尚,人們對(duì)消費(fèi)產(chǎn)品要求已不僅僅滿足于基本功能的完備,同時(shí)更注重外觀的美感,以DVD影碟機(jī)為例,在不斷提高和完善其功能的同時(shí),在外觀造型上要求越來(lái)越高,多以復(fù)雜方式自由變化的曲線曲面即所謂自由型曲線曲面組成,這就給家電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及制造帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

有些家電產(chǎn)品看起來(lái)相當(dāng)復(fù)雜,造型時(shí)感到無(wú)從下手,但只要能合理地對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分解,確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的主要特征,也就是將設(shè)計(jì)者構(gòu)思的初步輪廓用proeNGINEER強(qiáng)大的三維實(shí)體造型功能,生成三維實(shí)體模型,即提供一個(gè)可視化界面,再在該界面上逐步進(jìn)行詳盡的設(shè)計(jì)造型;分清哪些是基本特征(如配合面,保證產(chǎn)品外形輪廓的特征),哪些是構(gòu)造特征(如面與面之間的過(guò)渡、凸臺(tái)、凹腔、倒圓、倒角等)。首先從基本特征入手,保證重點(diǎn),產(chǎn)生一個(gè)合理的造型“基體”或稱(chēng)之為“毛坯”,再在這“毛坯”上完成細(xì)節(jié)部分,如過(guò)渡面、局部凸臺(tái)、凹槽、孔、筋條等。這樣主次分明,先做什么,后做什么,問(wèn)題就迎刃而解了。

在設(shè)計(jì)中,我們用proeNGINEER作為設(shè)計(jì)平臺(tái),利用它來(lái)完成產(chǎn)品的三維實(shí)體造型:將一個(gè)產(chǎn)品的所有零部件都通過(guò)proeNGINEER軟件進(jìn)行三維建模,并按一定的裝配關(guān)系進(jìn)行組裝,由部件到小的裝配件再到大的裝配組件最后成為整機(jī)。利用proeNGINEER簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)操作,立體直觀地展現(xiàn)零部件形狀和內(nèi)容結(jié)構(gòu),以及零部件之間的裝配關(guān)系,運(yùn)用proeNGINEER來(lái)完成造型和模擬裝配,使我們可以簡(jiǎn)便、快捷的勾勒出設(shè)計(jì)思路,并可有效的進(jìn)行可行性分析,檢驗(yàn)各裝配零件間有無(wú)干涉,再利用proeNGINEER的塑料顧問(wèn)模塊模擬塑料零件的成型過(guò)程,評(píng)估注塑工藝性,得到可靠、易理解的加工工藝反饋和建議,因而我們能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題,對(duì)工藝的合理性等功能分析提供研究數(shù)據(jù),而且為后續(xù)的模具設(shè)計(jì)、NC加工等奠定了基礎(chǔ)。

最后根據(jù)計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)結(jié)合市場(chǎng)及用戶的要求完成對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)從外觀造型到色彩配置,從功能組合到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),從加工工藝到使用條件的討論和分析,優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

3、零件三維實(shí)體創(chuàng)建方法

3.1 分析零件
proeNGINEER三維模型將線框、曲面和實(shí)體三者有機(jī)結(jié)合起來(lái),形成一個(gè)整體,在建立產(chǎn)品幾何模型時(shí)兼用線、面、體三種設(shè)計(jì)手段。其所有的幾何造型享有公共的數(shù)據(jù)庫(kù),造型方法間可互相替換,而不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。因此在進(jìn)行產(chǎn)品造型時(shí),必須首先充分了解應(yīng)用軟件中的各種造型方法,總結(jié)出造型方法的特點(diǎn)、相關(guān)參數(shù)及應(yīng)用技巧,減少造型的盲目性,才能快捷有效地獲得滿意結(jié)果。

3.2 建模步驟
在實(shí)體造型時(shí)需先行完成基本參數(shù)的設(shè)置:

    ① 新建一種符合ChineseGB的單位設(shè)置:單位長(zhǎng)度mm,質(zhì)量kg,從菜單管理器選擇Part-Setup-Units,打開(kāi)數(shù)值單位管理器進(jìn)行修改;
    ② 基準(zhǔn)面設(shè)置:至少建立3個(gè)正交的基準(zhǔn)面,推薦命名為front middle base;
    ③ 定義視圖:設(shè)置1個(gè)缺省視圖和6個(gè)相對(duì)基準(zhǔn)面的方向視圖,建議命名為front top right back bottom left。

根據(jù)零件的主要結(jié)構(gòu)建立特征,進(jìn)入proeNGINEER的Part模塊,在Feature菜單下建好零件的三個(gè)默認(rèn)基準(zhǔn)平面(Default datum planes),在Solid特征的Protrusion功能中選用適合的構(gòu)件方式,如Extrude,Sweep,Revolve等進(jìn)入草繪環(huán)境,以建好零件的基準(zhǔn)面作為Part剖面的草繪平面(Sketching plane),繪圖參考面(Reference plane),剖面尺寸標(biāo)注參考面完成二維草繪的繪制,建立一個(gè)合理的實(shí)體毛坯,確定后續(xù)各特征的相關(guān)關(guān)系,在毛坯模型的基礎(chǔ)上完成每個(gè)特征細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)。

利用proeNGINEER進(jìn)行三維實(shí)本造型時(shí)基準(zhǔn)參考面的選取是幾何模型建立與修改是否成功的關(guān)鍵,這是因?yàn)橐阅J(rèn)基準(zhǔn)面作為參考建立的實(shí)體或曲面可以避免產(chǎn)生相互間的不必要的父子關(guān)系。

以DVD面框?yàn)槔?圖1),建模的關(guān)鍵在于運(yùn)用Shell特征做出DVD面框的殼體:首先,要根據(jù)對(duì)所選用材料的流動(dòng)性分析設(shè)定殼體的厚度,其次,還需要根據(jù)零件的形狀確定Shell特征在建模諸多特征中的使用順序,這是因?yàn)楦魈卣鞯呐帕许樞蛑苯佑绊懙搅慵欠駮?huì)產(chǎn)生尖角等不利于Shell特征成功的建模缺陷。

產(chǎn)品三維造型的最終目的是制造,家電產(chǎn)品零件大都由模具生產(chǎn)出來(lái)。因此,在三維造型時(shí),要從模具的角度從考慮,在確定產(chǎn)品出模方向后,應(yīng)檢查曲面能否出模,是否有倒扣現(xiàn)象(即撥模角為負(fù)角),如發(fā)現(xiàn)有倒扣現(xiàn)象,應(yīng)對(duì)特征的控制線進(jìn)行修改,重構(gòu)特征。這一點(diǎn)往往被忽略,但是卻非常的重要。

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4、零件裝配設(shè)計(jì)

在許多產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的初期,我們經(jīng)常會(huì)遇到的問(wèn)題是:

① 只知道整個(gè)產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)不清楚。
② 產(chǎn)品裝配的具體尺寸不清楚,只知道整個(gè)裝配的大概尺寸。

在這種情況下,已有的方法是通過(guò)設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)以及一次次的嘗試來(lái)達(dá)到最終產(chǎn)品的目的,這無(wú)疑是事倍功半。而通過(guò)proe軟件將產(chǎn)品的三維模型完整的展現(xiàn)在我們的面前,對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的研究、分析直至將產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上完成之后再進(jìn)行實(shí)際的加工、裝配,無(wú)疑是事半功倍。

Pro/ASSEMBLY是一個(gè)參數(shù)化組裝管理系統(tǒng),能夠向用戶提供自定義手段去生成一組組裝系列而且可自動(dòng)地更換零件,其功能如下:

    ① 在組合件內(nèi)自動(dòng)零件替換(交替式)。
    ② 規(guī)則排列的組合(支持組合件子集)。
    ③ 組裝模式下的零件生成(考慮組件內(nèi)已存在的零件來(lái)產(chǎn)生一個(gè)新的零件)
    ④ Pro/ASSEMBLY里有一個(gè)Pro/Program模塊,它提供一個(gè)開(kāi)發(fā)工具。使用戶能自行編寫(xiě)參數(shù)化零件及組裝的自動(dòng)化程序,這種程序只需要輸入一些簡(jiǎn)單的參數(shù)即可,即使不是技術(shù)性用戶也進(jìn)行自定義設(shè)計(jì)。

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