ProENGINEER变量化技术螺丝钉

Pro/ENGINEER变量化技术

Pro/ENGINEER变量化技术 2011年12月10日 来源： 参数化造型、变量化设计、适应性造型、特征造型、动态建模以及尺寸驱动设计等名词 确实使人迷惑不解。所有这些设计方法都可以归类为变量化设计。这些造型方法之间有 一些相互重叠的地方，与过去使用的精确造型系统(Explicit modeling systems)相比， 它们提供了不同类型的变量化造型方法。商业CAD/CAM系统创造了这些方法，为的是使自 己别具一格，同时又将用户约束在自己的技术范围之内。 本文区分并定义了一些基本的术语，同时描述了一些商业CAD/CAM系统所采用的造型技术 。第一部分讨论造型方法并给出定义。第二部分描述CAD/CAM系统所使用的最新技术。 动态与静态 参数化技术公司(PTC)的Pro/ENGINEER是第一个成功的变量化设计系统。从此，其它公司 纷纷效仿，相继推出动态，而不是静态精确几何的，能实现尺寸驱动的CAD/CAM系统，使 CAD/CAM市场面目一新。参数化造型加上特征技术为机械CAD/CAM技术带来了革命性的变 化。设计师可以利用从参数驱动的2D图形发展来的简单几何形状构造三维实体原型。通 过改变2D图形的尺寸，就可以修改实体模型。 这儿，与传统设计系统的主要不同是这类系统利用3D实体原型的方式。首先，这些原型 不是用特定的坐标系和空间位置定位，而是通过参数和配合约束进行定位。其次，新的 实体原型，即具有智能的特征，可以直接安置在模型上。筋条、倒角、圆角、孔、槽、 凸台等作为一些被定义的元素，当模型改变时，它们仍然以预定的方式保持与模型的连 接。例如，筋条必须保持与边的连接，不管边如何移动，它都不能与其断开。 造型方式 造型方式的核心内容是： 如何捕捉参数和约束(变量)，如几何结构，方程式，位置和非几何关系等。 如何将关键词与变量操作联系起来以捕捉设计意图，并使之作用于其它应用。设计意图 是个很简单的概念，但捕捉用户的思想的过程却很复杂。目前，先进的造型工具很重要 的一点是其根据约束和规则来定义几何模型的能力。约束指尺寸，几何关系和和代数关 系；规则定义了设计实体的行为(如一个孔是通孔还是盲孔)。 如何保存这些变量的后期更改。 精确造型。精确模型只包含单纯的几何信息，不包含实体间的相互关系。这类系统要求 使用者设计精确的几何形状来构造模型。通常，这类系统在一套系统中综合了线框、曲 面和实体造型方法。 构造精确模型必须非常细心，哪怕微小的改动都需要重新构造模型--找出发生变动的部 分，用系统提供的工具建立新的几何模型。如一个塑料瓶的精确表面模型，如果要改变 其形状和容量，用户可能要删除大多数表面，重新构造曲线、分析曲面的交贯情况，并 重构模型。而将精确模型与变量驱动技术相结合的系统则为用户提供了大得多的灵活性 。 变量驱动设计。新一代设计系统可以在产品设计过程中通过捕捉模型中存在的关系及其 定义过程来捕捉设计意图。这就允许对零件进行反复地编辑，允许用户试探不同的设计 方案或生成不同的零件版本。对零件的编辑可以简单地通过改变其中的关系来完成。上 述塑料瓶的例子中，通过改变瓶子的轮廓曲线上的几个点，然后进行重新计算，就可以 完成新的设计，非常简便。 这种设计系统采用的基本技术是： 参数化造型 参数化造型记录建模过程和其中的变量(也就是捕捉设计意图)以及用户执行的CAD/CAM/ CAE功能操作。因此，参数化建模通过捕捉模型中的参数化关系记录了设计过程。这种记 录过程与次序有关(是顺序化的)。同时，它利用一系列定义好的参数对模型进行顺序计 算。 参数化建模的优势在于其速度快。其缺点是用户必须提供几何元素的全部尺寸、位置信 息，然后才能定义下一个元素。 变量化造型 变量化造型通过求解联立方程组来得到结果。它与参数化设计最大的不同是，参数化造 型只是通过几何参数，或用来定义这些参数的简单方程来得到结果，而在变量化造型中 ，模型的驱动尺寸用复杂的方程组来表达。这些方程组可计算诸如基于材料属性的结构 尺寸等。在建模时，用户不必按固定的顺序设置关系，只需赋予一些必要的参数即可。 可见，参数化设计是变量化设计的子集。 变量设计允许用户不必关心约束设置的顺序，这符合用户的设计习惯。变量设计的优点 是它允许欠约束的几何设计—不必将模型进行完全约束。 真正的变量设计软件需要明确的求解范围，因为方程式表达的就是这些问题。例如在结 构设计中，增加或减少一个圆柱都会改变求解范围，从而改变这些方程组的结果。 同时对方程式进行求解是变量设计系统的标志。“偏向属性”而不是“面向构造”，从 根本上说，变量化系统是对逐渐用属性进行约束的自由轮廓进行求解，而不是对造型步 骤进行记录。 变量化设计对二维和三维设计都是非常理想的。但是，由于在三维设计中用方程式进行 表达极其

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