proe曲線曲面建模探討

2013-06-02 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

proeNGINEER是目前最優(yōu)秀的三維建模軟件之一,本文主要論述了proeNGINEER優(yōu)于一般CAD軟件的主要特性,proeNGINEER的主要功能,以及proeNGINEER的曲線、曲面建模理論,概括了ISDX的主要特性和交互式曲面設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要功能,并給出了產(chǎn)品實(shí)例。
來源:設(shè)計(jì)制造
關(guān)鍵字:建模軟件建模理論交互式 ISDX

1 引言

proeNGINEER是一套涵蓋了由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件,是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng),是一個(gè)參數(shù)化、基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng),并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能。PTC的系列軟件已經(jīng)深入工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等各項(xiàng)領(lǐng)域,包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理,并提供了最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。

2 proeNGINEER的主要特性

proeNGINEER是參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng),工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能來生成模型,如腔、殼、倒角及圓角,用戶可以任意勾畫草圖,輕易改變模型,這樣就給工程設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)上提供了很大的簡易性和靈活性。

2.1 全相關(guān)性

proeNGINEER是建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上,不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫,就是工程中的資料全部來自一個(gè)庫,所有模塊都是全相關(guān),使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作,不管工作人員是哪一個(gè)部門的,只要其在產(chǎn)品開發(fā)過程中的某一處進(jìn)行了修改,其修改都能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中,同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔,包括裝配體、設(shè)計(jì)圖樣以及制造數(shù)據(jù),也可以前后反映在整個(gè)設(shè)計(jì)過程所有相關(guān)環(huán)節(jié)上。全相關(guān)性使得用戶在開發(fā)周期進(jìn)行的任意一點(diǎn)修改,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。同時(shí)這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計(jì)的完整結(jié)合,使設(shè)計(jì)更優(yōu)化,成品質(zhì)量更高,產(chǎn)品能更好地推向市場,價(jià)格也更便宜。

2.2 基于特征的參數(shù)化造型

proeNGINEER使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機(jī)械對象,并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易地進(jìn)行修改。例如,設(shè)計(jì)特征有弧、圓角和倒角等,它們對工程人員來說是很熟悉的,因而易于使用。裝配、加工、制造以及其他學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征,通過給這些特征設(shè)置參數(shù)(不但包括幾何尺寸,還包括非幾何屬性)就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。

2.3 數(shù)據(jù)管理

為了使產(chǎn)品迅速地投放市場,需要在較短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)這種效率,必須允許多個(gè)學(xué)科的工程師同時(shí)對同一產(chǎn)品進(jìn)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(shí)進(jìn)行的各項(xiàng)工作,由于proeNGINEER獨(dú)特的全相關(guān)性功能,使數(shù)據(jù)管理變得很簡單。

2.4 裝配管理

proeNGINEER為用戶提供了一些直觀的命令,如“嚙合”、“插入”和“對齊”等,可以很容易地把零件裝配起來。高級功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理,并且這些裝配體中零件的數(shù)量不受任何限制。

2.5 易于使用

菜單以直觀的聯(lián)級方式出現(xiàn),并提供了邏輯選項(xiàng)和預(yù)先選取等普通選項(xiàng),同時(shí)還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助,這種形式使得學(xué)習(xí)和使用變的更容易。

3 proeNGINEER主要功能

概括起來 proeNGINEER主要具有以下功能:

(1)2D和3D制圖。

(2)機(jī)械設(shè)計(jì)和仿真。

(3)逼真圖像。proeNGINEER Foundation提供了建立proeNGINEER零部件的精確、逼真圖像所需的全部工具。

(4)鈑金設(shè)計(jì)。完備的proeNGINEER Foundation鈑金設(shè)計(jì)工具套件,可以幫助用戶建立墻壁、彎頭、沖頭、槽口、式樣和浮雕花紋等基本特征。

(5)部件功能。因?yàn)橛脩粜枰_發(fā)的是產(chǎn)品,而不僅僅是零件,所以在proeNGINEER Foundation的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中,提供了許多定義和建立部件的功能。

(6)動(dòng)畫設(shè)計(jì)。

(7)相關(guān)圖形表。

(8)高級部件擴(kuò)展。高級部件擴(kuò)展功能通過提供一些支持自頂向下設(shè)計(jì)方法、能處理替代產(chǎn)品配置以及管理大型復(fù)雜部件的工具,來幫助設(shè)計(jì)小組設(shè)計(jì)和管理大型復(fù)雜產(chǎn)品。

(9)完備的詳細(xì)文檔書寫。

(10)曲線、曲面。

4 proeNGINEER的曲線、曲面建模

proeNGINEER高級曲面擴(kuò)展功能與proeNGINEER Foundation相結(jié)合可以滿足客戶對產(chǎn)品形狀進(jìn)行復(fù)雜控制的需求,設(shè)計(jì)人員能夠設(shè)計(jì)出從棱柱形引擎組件到輪廓化的高爾夫俱樂部、再到類似人類牙齒器官等的各種產(chǎn)品。高級曲面擴(kuò)展功能提供了逆向工程的設(shè)計(jì)規(guī)范管理、參數(shù)化曲面建模和直接曲面建模等高性能工具。概括起來它主要具有幾個(gè)方面的特性。

4.1 參數(shù)化曲面建模

高級曲面功能可以幫助設(shè)計(jì)人員和工程師高效開發(fā)和優(yōu)化尺寸驅(qū)動(dòng)式幾何圖形和自由曲面。參數(shù)化曲面建模功能為設(shè)計(jì)人員提供了各種方便的曲面建模工具,比如變截面掃描工具,其中縱截面可以由用戶自定義圖表或數(shù)學(xué)函數(shù)控制;另外還提供了混合曲面和大量曲面操作,擴(kuò)充、裁剪、偏移以及轉(zhuǎn)換等工具,以幫助用戶建立精確的形狀。

4.2 直接曲面建模和逆向工程

為了從實(shí)體模型、原型或者現(xiàn)有的產(chǎn)品中獲取設(shè)計(jì)面信息,proeNGINEER的高級曲面功能逆向工程工具提供了一種快速建立、修改和校驗(yàn)定型曲面的方法?？焖俑咝Ы?yōu)質(zhì)定型曲面的能力可以多方面地加速后續(xù)過程,從而為用戶節(jié)省大量時(shí)間。

proe曲線曲面建模探討proe技術(shù)圖片1

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圖1 利用proeNGINEER高級曲面建模所做出的產(chǎn)品模型

proeNGINEER的交互式曲面設(shè)計(jì)擴(kuò)展功能 (ISDX)定義了新一代曲面處理技術(shù)。這一新工具具有獨(dú)特的自由形狀曲線和曲面建模功能,并具有高級的互用性和靈活性。它能讓設(shè)計(jì)人員和工程師在一種完全自由式參數(shù)化建模環(huán)境中工作,這樣就能保證設(shè)計(jì)和工程的真正集成。通過在proeNGINEER的參數(shù)化建模基礎(chǔ)內(nèi)建立復(fù)雜的自由形狀幾何體,ISDX能讓設(shè)計(jì)人員和工程師在一種具有極大設(shè)計(jì)靈活性、獨(dú)特的環(huán)境中工作。

ISDX是一種可以改變設(shè)計(jì)和工程通信方法的工具,一種確保設(shè)計(jì)、工程和制造能真正實(shí)現(xiàn)協(xié)作的工具,一種產(chǎn)品開發(fā)工程中能提供極大柔性的工具,同時(shí)也是一種把參數(shù)化建模技術(shù)和自由形狀曲面處理方法融合到proeNGINEER環(huán)境中的曲面處理新模塊。ISDX能夠使工作流更加流暢、可以研究更多的設(shè)計(jì)替代產(chǎn)品,并能在設(shè)計(jì)過程的任何一個(gè)級別和工序中,管理所做的各種修改。

4.3 ISDX的主要特性

4.3.1高度的柔性和集成性

用戶可以使用勾畫、草圖或其他參考數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)幾何圖形,這樣他們就能從純概念開始,逐步把概念設(shè)計(jì)成產(chǎn)品模型。由于所有的設(shè)計(jì)、工程和制造信息肯定都會(huì)被存儲,所以,在整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程中,可以在極短時(shí)間內(nèi),對許多設(shè)計(jì)替代產(chǎn)品進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。這種工具從設(shè)計(jì)一開始就保持著完整的設(shè)計(jì)意圖,并非僅僅進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和轉(zhuǎn)換,所以它在整個(gè)過程中都能夠提供暢通的交流。

4.3.2新環(huán)境中的直接曲線和曲面建模

ISDX能讓設(shè)計(jì)人員和工程師在一個(gè)新的直觀設(shè)計(jì)環(huán)境中工作,其中包括在獨(dú)特的四視圖窗口中,進(jìn)行各種選項(xiàng)以及直接建立、處理和控制曲線、曲面和連接等。如圖2所示,這種直觀的交互式環(huán)境,能讓用戶在設(shè)計(jì)的任何時(shí)候,建立各種自由形狀幾何圖形以及建立符合需要的多個(gè)或極少種約束條件的曲線和曲面模型。ISDX能夠充分利用proeNGINEER參數(shù)化環(huán)境的強(qiáng)大功能,來完成自由形狀和參數(shù)化建模技術(shù)的集成。

proe曲線曲面建模探討proe技術(shù)圖片3

圖2 直觀的4視圖窗口設(shè)計(jì)環(huán)境

ISDX這種環(huán)境把建立和編輯曲線、曲面的所有最新工具都合在一起。它允許設(shè)計(jì)人員和工程師以一種非常直觀的方式建立期望的曲面,從而確保更高的效率和更有效的設(shè)計(jì)控制能力。ISDX的直接建立和處理曲線的功能支持復(fù)雜的設(shè)計(jì),能建立和完成復(fù)雜曲面的連接,把曲面處理質(zhì)量和靈活性提高到了一個(gè)新的水平。

無論是從設(shè)計(jì)和制造觀點(diǎn)來看,還是從產(chǎn)品營銷觀點(diǎn)來看,proeNGINEER的直觀環(huán)境中建立優(yōu)質(zhì)曲面的能力在當(dāng)今快速發(fā)展的開發(fā)市場中具有極高的價(jià)值。

4.3.3 proeNGINEER交互式曲面設(shè)計(jì)

交互式曲面設(shè)計(jì)是一種一體化的建模方法,它確保了設(shè)計(jì)過程具有最大的靈活性,并能讓設(shè)計(jì)人員和工程師按照設(shè)想來設(shè)計(jì)產(chǎn)品。無論用戶是在建立曲線、曲面,還是在建立實(shí)體間的相互關(guān)系,都能為他們提供需要用來建立自由形狀曲面模型的所有軟件工具。這種在基于特征的參數(shù)化建模環(huán)境中設(shè)想和建立任意形狀曲面模型的能力,把proeNGINEER的功能提高到了一個(gè)新的水平。

用戶可以通過混合已有的幾何體,或者是全新設(shè)計(jì),來輕松建立自由曲面,并將其作為proeNGINEER模型的一部分。

ISDX可以將自由式曲面處理和工程設(shè)計(jì)完全集成在一起,用戶不需要退出目前正在使用的工具,即可隨時(shí)更改模型。只需要重定義或修改特征,然后就可繼續(xù)工作。它致力于增值設(shè)計(jì),而不是數(shù)據(jù)傳輸。用戶不用再等待其他人來完成更改,在proeNGINEER中就可快速簡便地完成模型。

在自由式曲面處理方法與參數(shù)化驅(qū)動(dòng)式、基于特征的建模技術(shù)之間的交互作用方面,proeNGINEER交互式曲面設(shè)計(jì)擴(kuò)充功能已經(jīng)領(lǐng)先于其他大部分CAD軟件了。設(shè)計(jì)人員和工程師只需買進(jìn)能夠快速獲得設(shè)計(jì)意圖、并有能力支持后續(xù)設(shè)計(jì)和制造的工具,即可以迅速地完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和建模。交互式曲面設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能主要如下。

(1)建立曲線。3D曲線、平面曲線、曲面上的曲線、直接在曲面上草繪、把某個(gè)曲線映射到曲面上、用參數(shù)化方法建立曲線。

(2)編輯曲線。動(dòng)態(tài)或根據(jù)數(shù)據(jù)移動(dòng)內(nèi)插點(diǎn)或控制點(diǎn);在顯示屏上動(dòng)態(tài)或根據(jù)數(shù)據(jù)修改相切條件;用切線和折線把曲線連接到曲線和曲面;增加內(nèi)插點(diǎn);使用或不使用約束條件來動(dòng)態(tài)擴(kuò)展;刪除點(diǎn)或整條線段;組合和分離曲線;交互式曲度描繪。

(3)建立曲面。使用內(nèi)部特征曲線和曲面或?qū)嶓w的邊線來建立曲面;添加內(nèi)部曲線;用局部邊界線建立曲面。

(4)編輯曲面。通過編輯定義曲線,修改曲面;添加/刪除內(nèi)部曲線,以便重新定義曲面形狀;替換邊界曲線/邊,以便重新定義曲面形狀;交互式曲面連接。

(5)建模環(huán)境。4視圖窗口顯示(三個(gè)等距視圖,一個(gè)3D視圖);引用已定義的任何幾何體,比如點(diǎn)、平面、曲線、曲面和實(shí)體;直接處理導(dǎo)入的幾何體、面和采樣數(shù)據(jù);局部重建機(jī)制;局部解決模式;在參數(shù)化修改過程中促進(jìn)模型更改;使用行為建模(Behavioral Modeling)技術(shù)來優(yōu)化;建立、設(shè)計(jì)、模擬和制造其他幾何體等后續(xù)應(yīng)用。

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圖3 proeNGINEER環(huán)境下交互曲面建模產(chǎn)品

5 結(jié)束語

proeNGINEER是業(yè)界領(lǐng)先的CAD/CAM/CAE標(biāo)準(zhǔn)軟件。現(xiàn)在,proeNGINEER的交互式曲面設(shè)計(jì)擴(kuò)展功能(ISDX)的推出,標(biāo)志著PTC已將直觀的自由形狀曲面處理建模工具集成到世界最優(yōu)秀的建模軟件中。這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)功能允許設(shè)計(jì)人員和工程師利用強(qiáng)大的參數(shù)化建模工具來建立自由形狀曲面。直觀的建模環(huán)境能讓客戶采用一種清晰的過程方法來完成設(shè)計(jì),從而在提高效率的同時(shí),減少了產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間和費(fèi)用。

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