Creo Elements/Pro5.0在遙控器外殼設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陳錦倫

（赫茲曼電力有限公司，廣東 佛山 528300）

0 引言

隨著制造技術(shù)、信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，家電產(chǎn)品更新?lián)Q代快，產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造周期短，行業(yè)面臨著日益激烈的競爭。如何高效、低成本地完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，成為企業(yè)能在激烈的市場競爭中取勝的關(guān)鍵。

Pro/ENGINE是美國PTC公司出品的一款在業(yè)界享有極高聲譽(yù)的全方位產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件，它廣泛應(yīng)用于汽車、航天航空、電子、模具、玩具、工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械制造等行業(yè)。是一款集CAD/CAM/CAE功能體化的綜合性三維軟件，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM/CAE軟件之一。Creo Elements/Pro5.0是Pro/ENGINE的升級(jí)版，功能得到進(jìn)一步的優(yōu)化，將此平臺(tái)應(yīng)用于家電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，將大大提高產(chǎn)品開發(fā)的工作效率，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。

1 Creo Elements/Pro5.0的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

經(jīng)過不斷的創(chuàng)新和改進(jìn)，Pro/ENGINE現(xiàn)在已經(jīng)成為三維設(shè)計(jì)軟件領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊之一，尤其發(fā)展到Creo Elements/Pro5.0，其設(shè)計(jì)效率得到進(jìn)一步的提高，具體特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)如下：

1.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)和特征功能

Creo Elements/Pro5.0是采用基于特征的實(shí)體模型化、參數(shù)化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，用戶采用軟件中基于特征的具有智能特性的功能去生成三維模型結(jié)構(gòu)，如腔、孔、殼、倒角圓角和筋等，可以隨意根據(jù)形體結(jié)構(gòu)勾畫草圖，輕松變更模型結(jié)構(gòu)，使設(shè)計(jì)變得簡便和靈活。

1.2 單一數(shù)據(jù)庫

Creo Elements/Pro5.0是建立在統(tǒng)一基層上的強(qiáng)大數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是設(shè)計(jì)中的資料全部來自唯一一個(gè)數(shù)據(jù)庫，讓若干各部門的若干個(gè)獨(dú)立用戶在為同一件產(chǎn)品而工作。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)處理方式，與工程設(shè)計(jì)的完整的結(jié)合，使得件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)每個(gè)環(huán)節(jié)結(jié)合起來，優(yōu)化了產(chǎn)品設(shè)計(jì)，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好、更快地推向市場，成本也更低。

1.3 全關(guān)聯(lián)性

Creo Elements/Pro5.0的所有模塊都是全關(guān)聯(lián)的。這就意味著在設(shè)計(jì)中某處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程的其他環(huán)節(jié)中，同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔，包括裝配體、工程圖紙、仿真數(shù)據(jù)、制造數(shù)據(jù)。

1.4 基于特征的三維造型

Creo Elements/Pro5.0使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素，這些特征是常見的機(jī)械結(jié)構(gòu)（常見設(shè)計(jì)特征如：螺孔、圓角、倒角），并且可以按預(yù)先設(shè)置輕松的進(jìn)行修改。

2 Creo Elements/Pro5.0在遙控器外殼零件三維模型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

基于CAD技術(shù)的零件三維模型建立，其原理是把要建立的幾何形狀增加到模型中，或按一定的幾何形狀將不需要的部分去除，最終得到需要的三維模型。我們把這兩種方法叫做堆疊法和去除法，在整個(gè)三維建模過程中，這兩種方法是交替使用的。

在Creo Elements/Pro5.0中需要增加或去除的幾何形狀也就是軟件要?jiǎng)?chuàng)建的特征對(duì)象，軟件所采用的基于基于特征約束、尺寸驅(qū)動(dòng)的參數(shù)化機(jī)械零件產(chǎn)品特征建模技術(shù)，只需要修改特征對(duì)象的約束尺寸，即可創(chuàng)建出結(jié)構(gòu)形狀與真實(shí)產(chǎn)品相似的模型，產(chǎn)品外觀輪廓形狀自由隨意，盡情表達(dá)設(shè)計(jì)者的意圖。以下以遙控器外殼零件三維模型設(shè)計(jì)為例，簡述Creo Elements/Pro5.0三維特征建模的基本流程。

圖1

2.1 遙控器外殼三維建模分析

要高效使用Creo Elements/Pro5.0完成產(chǎn)品的三維實(shí)體造型，事先對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行詳盡的特征分析是其重要的步驟。

第一步，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析構(gòu)成零件的結(jié)構(gòu)特征的種類，選擇適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)結(jié)構(gòu)特征和附加結(jié)構(gòu)特征。遙控器外殼整體外形（如圖1所示）為曲面，故選擇曲面特征為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特征，以整體曲面造型構(gòu)建基礎(chǔ)形體，再進(jìn)行實(shí)體抽殼和外觀剪切。

第二步，分析結(jié)構(gòu)特征之間的相關(guān)性，合理安排建立架構(gòu)特征的先后順序。先創(chuàng)建基礎(chǔ)特征生成實(shí)體模型，再用曲面切割并轉(zhuǎn)化為實(shí)體模型，然后對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行抽殼，最后用去出材料的方式剪切出遙控器顯示屏孔和按鍵孔，并以增加材料的方式在遙控器腔內(nèi)建立加強(qiáng)筋、螺釘柱等結(jié)構(gòu)特征。

2.2 遙控器外殼三維建模流程

2.2.1 使用拉伸、曲面、實(shí)體化等特征創(chuàng)建工具構(gòu)建遙控器外殼外形

創(chuàng)建主體模型：使用拉伸命令，進(jìn)入草繪界面并按遙控器前后左右等周邊尺寸繪制外形，根據(jù)遙控器高度指定拉伸的深度，完成遙控器外殼模型主體。（如圖2-A1所示）

創(chuàng)建上表面外形：使用【插入/掃描/曲面】工具進(jìn)行左（右）側(cè)外形表面的創(chuàng)建，使用【鏡像】工具增加對(duì)側(cè)即右（左）側(cè)外形表面，完成左右外形表面的建模；用同樣的方法創(chuàng)建前面外形表面。（如圖2-A2所示）

曲面切割主體：選擇上步建立的左側(cè)外形曲面模型，使用【實(shí)體化】工具利用曲面剪切主體模型，完成主體模型左側(cè)外形；用同樣的方法剪切主體模型的左側(cè)和前面，完成主體上表面外形。（如圖2-A3所示）

創(chuàng)建外表面的圓角特征：使用【倒圓角】工具，對(duì)上步完成的主體模型左側(cè)、右側(cè)、后面、頂面等多處棱邊進(jìn)行圓角修飾。（如圖2-A4所示）

2.2.2 對(duì)創(chuàng)建的外形實(shí)體特征進(jìn)行抽殼造型

上述融合步驟已經(jīng)將曲面模型、實(shí)體模型融合創(chuàng)建為實(shí)體模型,使用【殼】工具對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行抽殼，使實(shí)體模型成為厚度均勻的殼體，完成殼體的造型。（如圖2-B所示）

2.2.3 拉伸等特征剪切、添加創(chuàng)建按鍵孔、顯示屏孔、加強(qiáng)筋及螺釘柱等結(jié)構(gòu)

以【拉伸】工具創(chuàng)建按鍵孔、顯示屏孔，選擇【移出材料】選項(xiàng),完成按鍵孔、顯示屏孔特征的剪切（如圖2-C1所示）；以【拉伸】工具結(jié)合【軌跡筋】工具，完成加強(qiáng)筋及螺釘柱等結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建 （如圖2-C2所示）；最終完成遙控器外殼模型的造型設(shè)計(jì)。

圖2

2.3 產(chǎn)品三維模型的結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)優(yōu)化

就家電產(chǎn)品而言，除了考慮外觀上的要求，還需要對(duì)它的結(jié)構(gòu)特性做進(jìn)一步的分析，以優(yōu)化結(jié)構(gòu)、適應(yīng)生產(chǎn)的要求。使用【分析】菜單中需要進(jìn)行分析的內(nèi)容進(jìn)行分析，根據(jù)分析的數(shù)據(jù)針對(duì)遙控器外殼模型的缺陷作優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過控制殼體各部分的厚度、各結(jié)構(gòu)的厚度及位置等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)模型的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。結(jié)構(gòu)分析具體步驟為：（1）選取最優(yōu)化參數(shù)的具體數(shù)據(jù)；（2）設(shè)置具體的優(yōu)化參數(shù)；（3）設(shè)置可控制的尺寸參數(shù)；（4）通過軟件疊加運(yùn)算，獲取優(yōu)化結(jié)果；（5）根據(jù)結(jié)果及需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)更改；（6）再次運(yùn)算，達(dá)到設(shè)計(jì)意圖后得出最終結(jié)果。

2.4 獲取產(chǎn)品零件工作圖

在Creo Elements/Pro5.0軟件中,通過參照建立的三維模型就可以自動(dòng)生成二維工程圖。 打開軟件的工程圖模塊,可根據(jù)需要選擇創(chuàng)建一般視圖、剖視圖等,用以表達(dá)所建三維模型。使用【注釋】工具選項(xiàng)中的【顯示模型注釋】工具，程序可以選擇的視圖上自動(dòng)標(biāo)注尺寸,并可方便地進(jìn)行編輯和修改。

3 結(jié)束語

Creo Elements/Pro5.0參數(shù)化、基于特征的實(shí)體建模等特點(diǎn)及理念，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)過程中模型修改設(shè)計(jì)簡單易行,很大程度上縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，使家電產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)更簡便、高效，已成為行業(yè)主流的的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)之一，對(duì)于促進(jìn)企業(yè)的進(jìn)步具有良好的推動(dòng)作用，客觀上為提高了企業(yè)的競爭力打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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