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Proe产品曲面建模的应用领域

发布日期:2014-07-26  来源:百佳学习邦  作者:李勇  浏览次数:2576
核心提示:相对于CAID,可以把Pro/E、UG NX、CATIA等软件称为工程软件,因为它们不仅能够完成工业设计的要求,而且具有强大的结构建模能力,对于整个工程的制造生产更是提供了无缝的、强大的支持。通常所指的CAD软件主要是指ProE、UG NX、CATIA等工程软件。
proe产品曲面建模的应用领域
1、工业设计
1).概述
随着工业和经济的发展,消费者对产品的要求已不仅仅局限在功能上。产品不仅要有优良的性能,还要有美观的外形,这就需要工业设计。对于工业设计的概念,国际工业设计协会理事会(ICSID)作了如下的定义:“就批量生产的工业产品而言,凭借训练、技术知识、经验及视觉感受,而赋予材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工、装饰以新的品质和规格,叫做工业设计。”美观的外形必然会增加产品外观的复杂程度,产品的外形往往由复杂的自由曲面构成。但是,在传统的产品开发模式下,很难用严密、统一的数学语言来准确描述这些自由曲面。

2).曲面的作用及意义
在现代工业设计中,三维CAD,特别是曲面造型技术的发展,很好地解决了自由曲面的问题,不仅使工业设计的整个周期大大缩短,而且使设计结果能够准确、迅速地体现设计者的意图。通常称只针对工业设计的软件为CAID(即计算机辅助工业设计),也可以理解为是CAD中的一种。现在比较浒的工业设计软件有:Alias公司的Studio Tools\Rhino\PTC公司的CDRS与3DPAINT等。这类软件的共同特点是能够提供工业设计师进行概念设计、创意建模和真实效果渲染等所需的功能,但缺乏结构建模的能力,不能直接支持制造生产。相对于CAID,可以把Pro/E、UG NX、CATIA等软件称为工程软件,因为它们不仅能够完成工业设计的要求,而且具有强大的结构建模能力,对于整个工程的制造生产更是提供了无缝的、强大的支持。通常所指的CAD软件主要是指ProE、UG NX、CATIA等工程软件。为了满足工业设计的需要,一些高端CAD软件都加入了专业的工业设计模块,这不仅减少了从CAID软件到CAD软件进行数据转换造成的数据异常或丢失,更为重要的是使整个工业设计的流程更加集成和一体化,更便于实现并行工程和PDM等后续的工作。
在现代工业中需要大量的三维CAD建模,特别是曲面建模。工业设计的基本知识是CAD建模工程师的必备知识。

3).工业设计知识
a)工业设计的原则及内容
工业设计的内容有3个基本原则:实用、美观、经济。
b)实用是指产品具有先进和完善的物质功能,即产品的功能设计应该体现科学性和先进性、操作的合理性和使用的可靠性。
c)美观是指产品造型美,是产品整体体现出来的全部美感的综合。它主要包括产品的形式美、结构美、工艺美和材质美等。
d)经济是指设计中要遵循价格规律,努力降低成本。
Proe产品曲面建模的应用领域
 

2)工业设计研究的内容
工业设计的任务是使工业产品的外观设计充分体现产品功能和先进性和科学性,使工业产品既有突出的物质功能、人机高度协调关系,又有宜人的精神功能,实现技术与艺术的紧密结合,使美学融入工业设计中。其内容包括:科学与艺术的结合、人机系统的协调、产品的创造性、产品的经济性、适应时代的时尚性。

3)工业设计的主要步骤
下面以运动鞋的开发设计为例,介绍工业设计的几个主要步骤。
a)调查。与客户交流,收集原始资料和研究工作,为下一步的工作准备所需要的信息及材料。
b)绘制形象草图。根据所收集的原始资料,设计人员把自己对设计项目的想法和意图等看不见的东西表现在图面上,使头脑中的构思视觉化,表现出所构思产品的形象特征。形象草图并不是给别人看的,是为自己推敲产品形象用的,设计人员依据产品要求,以平日的追求或感悟充实自己的想象力,再用艺术的手法将想象体现在纸面上。形象草图的画法没有什么规定,可以勾画整部,也可以勾画局部,甚至只画一些线条,形象草图昼多画,引发创作激情,不断地体现、完善、升华、创新和完美。
c)绘制概念草图。概念草图是在形象草图的基础上加了设计产品的规划方向、实现产品所需的要点及概念,并绘制出能使第三者充分认识这些概念的内容和特点的表达设计的草图。为了更好地体现构思,概念草图的数量昼多,以便能够更好地选出体现设计要求、主题性强、特征效果好的方案。
d)制作真实感渲染图。从很多概念草图中迁出数种方案,使其特征鲜明化,考虑细部开关等问题,采用适当的比例画出真实感渲染图。
e)评审。利用效果图的真实质感,可以组织各个相关部门进行评审,提出相关改进意见,从而反馈给设计人员。
f)确定方案,细化设计。在确定评审效果图的基础上,进一步进行设计。对于复杂的产品,为了更真实反映效果图的表达意图,往往要制作模型,进一步确认方案的正确性。此阶段进行三维建模和结构设计。
g)提交最终的设计模型,根据三维模型进行产品加工。

2、逆向工程
1).曲面设计要点
逆向设计工作中,大量重要的工作是进行曲面设计及处理。逆向设计的过程,可以看作曲面设计的过程。逆向设计有时比正向设计更具有挑战性。从某种意义上看,逆向设计也是一个重新设计的过程。在逆向工程设计一个产品之前,设计者首先必须尽量理解原有模型或实物的设计思想,对设计对象进行仔细分析,同时要注意以下一些要点。
a)对象是否有缺陷,如不完全对称、异常凹坑和突起等,这些缺陷可能要进行修复或在逆向设计进行修复。
b)确定设计的整体思路,对自己手中的设计模型进行系统地分析。面对大批量、无序的点云数据,初次接触的设计人员会感觉到无从下手,这时应首先考虑好先做什么,后做什么,用什么方法做。主要是将模型划分为几个特征区,得出设计的整体思路,并找到设计的难点,基本做到心中有数。
c)确定模型的主体曲面。对于一个产品而言,主体曲面构成整个产品曲面最为重要的部分,即通常所说的“大面”。主体曲面一旦确定,整个产品的形状也就相应确定。而关键曲面的光顺度及形状是否合格,直接决定了CAD模型是否合格。一些细节即使存在一些问题,也不会影响到CAD模型。
d)曲面重构是逆向设计的重点,对于不同形状的曲面类型,要选择相应的曲面模块。对于自由曲面,如汽车、摩托车的外覆盖件和内饰件等级,一般需要采用具有方便调整曲线的曲面的模块;对于初等解析曲面件,如平面、圆柱面、圆锥面等,则没必要用自由曲面代替一张显然是平面或圆柱面的面。
e)在实际设计中,目前的专业RE软件还存在较大的局限性。在机械设计领域中,集中表现为软件智能化低;点云数据的自动处理方面功能弱;建模过程主要依靠人工干预,设计精度不够高;集成化程度低等问题。在具体工程设计中,一般采用几种软件配套使用、取长补短的方式。例如在一逆向工程项目中,通常Imageware与UG NX和ProE功能结合的方法。
在具体操作中,使用Imageware进行点、线、面的特征处理,得到基本特征曲线和曲面,然后使用UG NX或Pro/E导入这些特征数据,进行曲面研究。CATIA由于本身功能十分强大,一般情况下利用CATIA时不用结合其他软件就可以完成所有工作。
Proe产品曲面建模用于逆向抄数

(1)值得注意的是,在设计过程中,并不是所有的点都是要选取。在确定基本曲面的特征曲线时,需要找出哪些点或线是可用的,哪些点或线是一些细化特征的,需要在以后的设计中用到,而不是在总体设计中就体现出来的。事实上,一些圆柱、凸台等牲是在整体轮廓确定之后,测量实体模型并结合扫描数据生成的。同时应尽量选择一些扫描质量比较好的点或线,对其进行拟合。
(2)曲线的光顺性调节是非常重要的。由于测量过程中测得的是离散点数据,缺乏必要的特征信息,所以往往存在数字化误差,需要对曲面和曲线进行光顺化处理。在逆向设计中,扫描或拟合得到的曲线一般很难保证其光顺度,为了构造出一条光顺的插值曲线,需要修正原型值点序列,利用软件的相关功能模块进行调节。设计的准则是使曲线上的曲率极值点尽可能少些;相信两个极值点之间的曲率尽可能接近线性变化。
逆向工程即要保证曲面质量,又要保证设计精度。除了对原始型值点进行光顺化处理之外,有时还要控制修改后的型值点同原始型值点的坐标偏差,该偏差不应太大,以保证设计部门给出的指标不致受太大的影响。
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