基于參數(shù)化技術(shù)的CAD創(chuàng)新設(shè)計方法研究

摘要：文章從參數(shù)化技術(shù)及以頂層基本骨架為核心的自頂向下設(shè)計、頂層基本骨架建立方法、頂層基本骨架的設(shè)計步驟等方面研究了基于參數(shù)化技術(shù)的CAD創(chuàng)新設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞：參數(shù)化技術(shù)；頂層基本骨架；步驟

中圖分類號：TP391.72 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 18-0000-02

在設(shè)計中，傳統(tǒng)的方法通過大腦對信息的加工處理，獲得有用的信息，這種處理信息的方式，在于人的感官的靈活程度，人具有特定的思維，理解能力。在實際的設(shè)計中要針對不同的目標，進行反復(fù)的設(shè)計，通過信息的整合，處理可以建立起一定的設(shè)計方法來研究信息，提高信息的處理能力和傳播信息的能力。

1 參數(shù)化技術(shù)及以頂層基本骨架為核心的自頂向下設(shè)計

1.1 參數(shù)化技術(shù)與自頂向下設(shè)計。在CAD中，參數(shù)化技術(shù)是采用參數(shù)的形式的一種設(shè)計圖形的集合，指定的尺寸可以作為和相關(guān)圖形配合，通過一定的關(guān)系式，建立一定的橋梁，實現(xiàn)信息的溝通，通過計算機的程序管理，然后以人的大腦中的信息為主，精心參數(shù)化設(shè)計圖形，并對設(shè)計結(jié)果進行一定的修改。參數(shù)化設(shè)計的過程中，重要的是參數(shù)的選擇，每一種參數(shù)都可能會影響設(shè)計圖形的改變，應(yīng)該依據(jù)特有的公式進行尺寸控制，建立唯一的相關(guān)性，知道圖形之間的全局相關(guān)性。參數(shù)的設(shè)計不同于傳統(tǒng)的設(shè)計尺寸，可以通過軟件處理系統(tǒng)來計算參數(shù)設(shè)計的各種參數(shù)，通過內(nèi)存空間的儲存來設(shè)計產(chǎn)品的圖形，而不是單一的圖形或者具有相同功能產(chǎn)品。它的處理系統(tǒng)有很多關(guān)系式，通過建立參數(shù)，聯(lián)系關(guān)系式可以實CAD圖形之間的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)模型之間的轉(zhuǎn)化。正是基于這種參數(shù)設(shè)計，才使得信息的交流，在不同的層次中具有很好的唯一性，也能在最短的時間內(nèi)進行交流，即實現(xiàn)即時性。這樣的設(shè)計才能實現(xiàn)自頂向下的設(shè)計。

1.2 頂層基本骨架概念的提出。頂層基本骨架是一種設(shè)計思路，在產(chǎn)品的設(shè)計中建立一個骨架，從最頂層開始著手設(shè)計，實現(xiàn)產(chǎn)品的修改，細化。自頂向下的設(shè)計思路是指，要從產(chǎn)品的骨架開始設(shè)計，先從產(chǎn)品的頭部開始設(shè)計，加上了解到的產(chǎn)品的流程，設(shè)計很多的相關(guān)零件，利用參數(shù)之間的相關(guān)性，完成產(chǎn)品的組裝、賦予產(chǎn)品具有某種功能或者幾種功能。簡單地說，就像畫家畫一棵樹一樣，可以建立一定的骨架，即設(shè)計好樹的輪廓線，通過從樹梢開始畫起，接下來畫樹干，緊接著畫畫樹枝，就這樣一步步的實現(xiàn)。頂層骨架設(shè)計在在產(chǎn)品中具有特別重要的，占有舉足輕重的地位。產(chǎn)品沒有很好的設(shè)計，也就沒有很好的利用價值。

傳統(tǒng)的安裝時通過很多零件的相互配合，實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計，設(shè)計的過程中需要對各個零件進行定位、對齊，才能保證產(chǎn)品的設(shè)計中不出現(xiàn)缺陷，一旦設(shè)計的過程中出現(xiàn)問題，整個產(chǎn)品就會成為廢品。而自頂向下的安裝就是頂層基本骨架為準，進行其他零件的安裝、設(shè)計，包括點在產(chǎn)品的設(shè)計，線在產(chǎn)品中的應(yīng)用，產(chǎn)品輪廓線的控制、產(chǎn)品輪廓面的的延伸等，通過系統(tǒng)的處理，及人工的不斷分析，逐漸修改產(chǎn)品的參數(shù)，細化頂層設(shè)計，實現(xiàn)產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計。

1.3 頂層基本骨架的主要功能。（1）管理。頂層基本骨架對于大型產(chǎn)品的設(shè)計有著很好的優(yōu)點，可以允許單一的設(shè)計實現(xiàn)對頂層骨架設(shè)計的依靠，從而控制產(chǎn)品的參數(shù)。設(shè)計基準的設(shè)定時產(chǎn)品設(shè)計的基本，這在產(chǎn)品的設(shè)計占有很重要的位置，沒有設(shè)計基準，產(chǎn)品就會偏離設(shè)計思路，例如，基座的位置，無法確定基座的位置，也就無法實現(xiàn)產(chǎn)品的自頂向下的設(shè)計，產(chǎn)品的外形，沒有產(chǎn)品的輪廓線，輪廓面，就很難去設(shè)計產(chǎn)品的外形，沒有產(chǎn)品的外形也就不知道產(chǎn)品的用途。產(chǎn)品的零件，產(chǎn)品需要各個零件的安裝，實現(xiàn)產(chǎn)品的功能，沒有零件的協(xié)同配合，產(chǎn)品也就是一副沒有靈魂的皮囊。產(chǎn)品的參數(shù)，這是產(chǎn)品的這要數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)之間的公式，實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計和修改。（2）組織。頂層基本骨架可以增加零件之間關(guān)聯(lián)性和協(xié)同性，實現(xiàn)產(chǎn)品的功能驅(qū)動。這些存在于產(chǎn)品的零件的關(guān)聯(lián)性和協(xié)同性可以很好的在最初的設(shè)計中挖取出來，構(gòu)成頂層基本骨架，為零件之間的裝配所共享。（3）共享數(shù)據(jù)。一個有組織的裝配骨架可以很好和相關(guān)的零件進行信息的溝通，可以共同享用信息之間的聯(lián)系，建立共同的信息處理系統(tǒng)，例如，骨架的信息發(fā)生變化，相關(guān)的零件和元件也要發(fā)生相應(yīng)的變化。這樣做的有點是，整個產(chǎn)品可以形成很好的配合，實現(xiàn)團結(jié)協(xié)作。在這個大的團體中有著很多的小團體及很多的零件，這種唯一性的信息傳遞，讓一個相當復(fù)雜的產(chǎn)品，利用信息的共享，可以分成很多的小團體、簡單的零件，通過將復(fù)雜的產(chǎn)品解體分割，分配給很多的團體和員工去設(shè)計，提高產(chǎn)品的設(shè)計效率，也體現(xiàn)出產(chǎn)品進行頂層基本設(shè)計的主要思想和設(shè)計思路。（4）變更的傳遞?？梢酝ㄟ^頂層基本骨架來實現(xiàn)產(chǎn)品的變更設(shè)計，對產(chǎn)品更好地修改、細化。產(chǎn)品的設(shè)計不是一成不變的，要根據(jù)設(shè)計中發(fā)生的問題，及時的做出調(diào)整，不斷完善產(chǎn)品的功能。產(chǎn)品的變更的目的就是獲得更優(yōu)良的產(chǎn)品，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計中的參數(shù)。其結(jié)果就是產(chǎn)品中的零件參數(shù)發(fā)生變化時，就會在頂層骨架中就會體現(xiàn)。具體的實施方法就是，裝配在頂層的骨架會知道產(chǎn)品的設(shè)計意圖，根據(jù)輸入的產(chǎn)品信息，對零件進行分析，加上參數(shù)的計算，如果零件的參數(shù)不適合頂層骨架中的參數(shù)，就會反映到下一個零件中，或者相應(yīng)的模具中，最終優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計，實現(xiàn)對產(chǎn)品的變更。

2 頂層基本骨架建立方法

2.1 構(gòu)建骨架模型。骨架模型是一組組合的框架，它主要包括設(shè)計的要求、產(chǎn)品的輪廓線、產(chǎn)品的幾何外形、產(chǎn)品的物理屬性，這是頂層基本骨架重要組成，但是骨架模型的設(shè)計不考慮具體的細節(jié)，不需要零件的裝配。在構(gòu)建骨架模型中，要注意產(chǎn)品的外形，利用最初的思路進行捕獲零件的相關(guān)性。

2.2 復(fù)制幾何參照和基準參照。通過復(fù)制理論實現(xiàn)骨架模型的映射。復(fù)制的目的就是基準點、線、面與產(chǎn)品點、線、面的對應(yīng)，包括：內(nèi)部復(fù)制幾何映射，對于骨架模型，內(nèi)部復(fù)制幾何映射都是系統(tǒng)自動產(chǎn)生的外部復(fù)制幾何參照，是根據(jù)系統(tǒng)之間的和零件之間的相關(guān)性產(chǎn)生?；鶞蕝⒄盏膹?fù)制構(gòu)建骨架模型時，點、線、面及坐標系等的復(fù)制。通過在系統(tǒng)中的內(nèi)部復(fù)制和系統(tǒng)之間的復(fù)制，可以為整個產(chǎn)品建立一個統(tǒng)一的標準，并能提供大量的信息。

3 頂層基本骨架的設(shè)計步驟

第一步，建立產(chǎn)品的頂層基本骨架，包括基準面、點、坐標系以及產(chǎn)品的輪廓面。

第二步，將產(chǎn)品的頂層骨架與基礎(chǔ)坐標及準基面結(jié)合，實現(xiàn)產(chǎn)品中就有頂層骨架的模型。

第三步，參考產(chǎn)品，復(fù)制出產(chǎn)品的2個零件，一個作為雛形，一個作為子裝配件，以這樣的方式，復(fù)制其他的零件。

第四步，將所得到零件和子裝配件以坐標系的形式重新裝配在一起，并展開具體的細節(jié)設(shè)計。

第五步，零件細節(jié)設(shè)計完成后不需再做額外的裝配。

第六步，模具設(shè)計。

第七步，要進行產(chǎn)品的變更設(shè)計。

4 結(jié)束語

在自頂向下設(shè)計的參數(shù)化設(shè)計中，頂層基本骨架的引入能夠很好地實現(xiàn)從產(chǎn)品到模具設(shè)計的信息的傳遞、共享，變更。這種創(chuàng)新的設(shè)計思路和方法可以為產(chǎn)品的設(shè)計提供很好的設(shè)計思路，大大地提高了產(chǎn)品設(shè)計的效率和質(zhì)量。

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