proe 家電產(chǎn)品結構設計的應用

2013-06-28 by:廣州CAD:proe設計培訓中心來源:有限元分析培訓中心

在現(xiàn)代產(chǎn)品設計中,設計手段日趨先進,計算機輔助設計使得產(chǎn)品設計快捷、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)品設計的發(fā)展需要,越來越多的產(chǎn)品設計已經(jīng)不再停留在二維的設計領域,正在越來越多的朝著三維的產(chǎn)品設計發(fā)展,從目前軟件的三維造型特點來看,I-DEAS和UG兩種軟件屬于復合建模,適于復雜的曲面設計;proengineer軟件采用全參數(shù)化造型技術,比較適于零件相對簡單,部件結構比較復雜的產(chǎn)品設計。而proeNGINEER與其它CAD軟件相比,有著很大的優(yōu)越性:proeNGINEER可以實現(xiàn)三維造型的隨意性和方向性,可進行模擬裝配和有機的可行性分析,從而縮短設計周期,降低生產(chǎn)成本。

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

proeNGINEER軟件提供了目前所能達到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境:PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設計和機械設計等方面的多項功能,還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等,它已廣泛應用于電子,機械,模具,汽車,航天,家電等各行業(yè);下面就proeNGINEER的特點進行簡單的介紹。

1.1 易于使用
Pro/DESIGNIER是工業(yè)設計模塊的一個概念設計工具,能夠使產(chǎn)品開發(fā)人員快速、容易地創(chuàng)建、評價和修改產(chǎn)品的多種設計概念。可以生成高精度的曲面幾何模型,并能夠直接傳送到機械設計或原型制造中。Pro/NETWORK ANIMTOR通過把動畫中的幀頁分散給網(wǎng)絡中的多個處理器來進行渲染,大大的加快了動畫的產(chǎn)生過程。其菜單以直觀的方式聯(lián)級出現(xiàn),提供了邏輯選項和預先選取的最普通選項,同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助,這種形式使其容易學習和使用。

1.2 基于特征的參數(shù)化造型
proeNGINEER使用用戶熟悉的特征:一些普通的機械對象作為產(chǎn)品幾何模型的構造要素。并且可以按預先的設置很容易的進行修改。例如:設計特征有弧、圓角、倒角等等,它們對工程人員來說是很熟悉的,因而易于使用。裝配、加工、制造以及其它學科都使用這些領域獨特的特征。通過給這些特征設置參數(shù)(不但包括幾何尺寸,還包括非幾何屬性),然后修改參數(shù)很容易的進行多次設計替代,實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。

1.3 全相關性
proeNGINEER的所有模塊都是全相關的,因此在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進行的修改,能夠擴展到整個設計中,同時會自動更新所有的工程文檔,包括裝配、設計圖紙,以及制造數(shù)據(jù)。全相關性鼓勵在開發(fā)周期的任一點進行修改,卻沒有任何損失,并使并行工程成為可能,所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。

1.4 數(shù)據(jù)管理
為了實現(xiàn)加速投放市場這種效率,需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。這樣就必須允許多個學科的工程師同時對同一產(chǎn)品進行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制,正是專門用于管理并行工程中同時進行的各項工作,由于使用了Pro/RNGINEER獨特的全相關性功能,因而使之成為可能。

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

2、家電產(chǎn)品結構設計思路

隨著社會的進步,人們生活水平的不斷提高,追求完善已成為時尚,人們對消費產(chǎn)品要求已不僅僅滿足于基本功能的完備,同時更注重外觀的美感,以DVD影碟機為例,在不斷提高和完善其功能的同時,在外觀造型上要求越來越高,多以復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)品的設計及制造帶來了挑戰(zhàn)。

有些家電產(chǎn)品看起來相當復雜,造型時感到無從下手,但只要能合理地對產(chǎn)品進行分解,確定產(chǎn)品結構的主要特征,也就是將設計者構思的初步輪廓用proeNGINEER強大的三維實體造型功能,生成三維實體模型,即提供一個可視化界面,再在該界面上逐步進行詳盡的設計造型;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),哪些是構造特征(如面與面之間的過渡、凸臺、凹腔、倒圓、倒角等)。首先從基本特征入手,保證重點,產(chǎn)生一個合理的造型“基體”或稱之為“毛坯”,再在這“毛坯”上完成細節(jié)部分,如過渡面、局部凸臺、凹槽、孔、筋條等。這樣主次分明,先做什么,后做什么,問題就迎刃而解了。

在設計中,我們用proeNGINEER作為設計平臺,利用它來完成產(chǎn)品的三維實體造型:將一個產(chǎn)品的所有零部件都通過proeNGINEER軟件進行三維建模,并按一定的裝配關系進行組裝,由部件到小的裝配件再到大的裝配組件最后成為整機。利用proeNGINEER簡單的鼠標操作,立體直觀地展現(xiàn)零部件形狀和內(nèi)容結構,以及零部件之間的裝配關系,運用proeNGINEER來完成造型和模擬裝配,使我們可以簡便、快捷的勾勒出設計思路,并可有效的進行可行性分析,檢驗各裝配零件間有無干涉,再利用proeNGINEER的塑料顧問模塊模擬塑料零件的成型過程,評估注塑工藝性,得到可靠、易理解的加工工藝反饋和建議,因而我們能夠及時發(fā)現(xiàn)和解決問題,對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)的模具設計、NC加工等奠定了基礎。

最后根據(jù)計算機的輔助設計結合市場及用戶的要求完成對產(chǎn)品設計從外觀造型到色彩配置,從功能組合到結構設計,從加工工藝到使用條件的討論和分析,優(yōu)化設計方案。

3、零件三維實體創(chuàng)建方法

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

3.2 建模步驟
在實體造型時需先行完成基本參數(shù)的設置:

    ① 新建一種符合ChineseGB的單位設置:單位長度mm,質(zhì)量kg,從菜單管理器選擇Part-Setup-Units,打開數(shù)值單位管理器進行修改;
    ② 基準面設置:至少建立3個正交的基準面,推薦命名為front middle base;
    ③ 定義視圖:設置1個缺省視圖和6個相對基準面的方向視圖,建議命名為front top right back bottom left。

根據(jù)零件的主要結構建立特征,進入proeNGINEER的Part模塊,在Feature菜單下建好零件的三個默認基準平面(Default datum planes),在Solid特征的Protrusion功能中選用適合的構件方式,如Extrude,Sweep,Revolve等進入草繪環(huán)境,以建好零件的基準面作為Part剖面的草繪平面(Sketching plane),繪圖參考面(Reference plane),剖面尺寸標注參考面完成二維草繪的繪制,建立一個合理的實體毛坯,確定后續(xù)各特征的相關關系,在毛坯模型的基礎上完成每個特征細節(jié)的設計。

利用proeNGINEER進行三維實本造型時基準參考面的選取是幾何模型建立與修改是否成功的關鍵,這是因為以默認基準面作為參考建立的實體或曲面可以避免產(chǎn)生相互間的不必要的父子關系。

以DVD面框為例(圖1),建模的關鍵在于運用Shell特征做出DVD面框的殼體:首先,要根據(jù)對所選用材料的流動性分析設定殼體的厚度,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,這是因為各特征的排列順序直接影響到零件是否會產(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。因此,在三維造型時,要從模具的角度從考慮,在確定產(chǎn)品出模方向后,應檢查曲面能否出模,是否有倒扣現(xiàn)象(即撥模角為負角),如發(fā)現(xiàn)有倒扣現(xiàn)象,應對特征的控制線進行修改,重構特征。這一點往往被忽略,但是卻非常的重要。

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4、零件裝配設計

在許多產(chǎn)品開發(fā)和設計的初期,我們經(jīng)常會遇到的問題是:

① 只知道整個產(chǎn)品的基本結構,其結構的細節(jié)不清楚。
② 產(chǎn)品裝配的具體尺寸不清楚,只知道整個裝配的大概尺寸。

在這種情況下,已有的方法是通過設計人員的經(jīng)驗以及一次次的嘗試來達到最終產(chǎn)品的目的,這無疑是事倍功半。而通過proe軟件將產(chǎn)品的三維模型完整的展現(xiàn)在我們的面前,對其進行詳細的研究、分析直至將產(chǎn)品在計算機上完成之后再進行實際的加工、裝配,無疑是事半功倍。

Pro/ASSEMBLY是一個參數(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地更換零件,其功能如下:

    ① 在組合件內(nèi)自動零件替換(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)已存在的零件來產(chǎn)生一個新的零件)
    ④ Pro/ASSEMBLY里有一個Pro/Program模塊,它提供一個開發(fā)工具。使用戶能自行編寫參數(shù)化零件及組裝的自動化程序,這種程序只需要輸入一些簡單的參數(shù)即可,即使不是技術性用戶也進行自定義設計。

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