proe 家电产品结构设计的应用

2013-06-28 by:广州CAD:proe设计培训中心来源:有限元分析培训中心

在现代产品设计中,设计手段日趋先进,计算机辅助设计使得产品设计快捷、直观,以往使用的CAD软件以二维软件为主,主要起辅助绘图作用,而随着产品设计的发展需要,越来越多的产品设计已经不再停留在二维的设计领域,正在越来越多的朝着三维的产品设计发展,从目前软件的三维造型特点来看,I-DEAS和UG两种软件属于复合建模,适于复杂的曲面设计;proengineer软件采用全参数化造型技术,比较适于零件相对简单,部件结构比较复杂的产品设计。而proeNGINEER与其它CAD软件相比,有着很大的优越性:proeNGINEER可以实现三维造型的随意性和方向性,可进行模拟装配和有机的可行性分析,从而缩短设计周期,降低生产成本。

PTC公司1985年成立于美国波士顿,并开始参数化建模软件的研究。1988年,诞生了V1.0的proeNGINEER。之后经过10余年的发展,proeNGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。

proeNGINEER软件提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境:PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能,还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等,它已广泛应用于电子,机械,模具,汽车,航天,家电等各行业;下面就proeNGINEER的特点进行简单的介绍。

1.1 易于使用
Pro/DESIGNIER是工业设计模块的一个概念设计工具,能够使产品开发人员快速、容易地创建、评价和修改产品的多种设计概念。可以生成高精度的曲面几何模型,并能够直接传送到机械设计或原型制造中。Pro/NETWORK ANIMTOR通过把动画中的帧页分散给网络中的多个处理器来进行渲染,大大的加快了动画的产生过程。其菜单以直观的方式联级出现,提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项,同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助,这种形式使其容易学习和使用。

1.2 基于特征的参数化造型
proeNGINEER使用用户熟悉的特征:一些普通的机械对象作为产品几何模型的构造要素。并且可以按预先的设置很容易的进行修改。例如:设计特征有弧、圆角、倒角等等,它们对工程人员来说是很熟悉的,因而易于使用。装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数(不但包括几何尺寸,还包括非几何属性),然后修改参数很容易的进行多次设计替代,实现产品开发。

1.3 全相关性
proeNGINEER的所有模块都是全相关的,因此在产品开发过程中某一处进行的修改,能够扩展到整个设计中,同时会自动更新所有的工程文档,包括装配、设计图纸,以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改,却没有任何损失,并使并行工程成为可能,所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。

1.4 数据管理
为了实现加速投放市场这种效率,需要在较短的时间内开发更多的产品。这样就必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制,正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作,由于使用了Pro/RNGINEER独特的全相关性功能,因而使之成为可能。

基于其高效,优质的特点,该软件近年来已广泛的应用于各相关企业和研究单位。

2、家电产品结构设计思路

随着社会的进步,人们生活水平的不断提高,追求完善已成为时尚,人们对消费产品要求已不仅仅满足于基本功能的完备,同时更注重外观的美感,以DVD影碟机为例,在不断提高和完善其功能的同时,在外观造型上要求越来越高,多以复杂方式自由变化的曲线曲面即所谓自由型曲线曲面组成,这就给家电产品的设计及制造带来了挑战。

有些家电产品看起来相当复杂,造型时感到无从下手,但只要能合理地对产品进行分解,确定产品结构的主要特征,也就是将设计者构思的初步轮廓用proeNGINEER强大的三维实体造型功能,生成三维实体模型,即提供一个可视化界面,再在该界面上逐步进行详尽的设计造型;分清哪些是基本特征(如配合面,保证产品外形轮廓的特征),哪些是构造特征(如面与面之间的过渡、凸台、凹腔、倒圆、倒角等)。首先从基本特征入手,保证重点,产生一个合理的造型“基体”或称之为“毛坯”,再在这“毛坯”上完成细节部分,如过渡面、局部凸台、凹槽、孔、筋条等。这样主次分明,先做什么,后做什么,问题就迎刃而解了。

在设计中,我们用proeNGINEER作为设计平台,利用它来完成产品的三维实体造型:将一个产品的所有零部件都通过proeNGINEER软件进行三维建模,并按一定的装配关系进行组装,由部件到小的装配件再到大的装配组件最后成为整机。利用proeNGINEER简单的鼠标操作,立体直观地展现零部件形状和内容结构,以及零部件之间的装配关系,运用proeNGINEER来完成造型和模拟装配,使我们可以简便、快捷的勾勒出设计思路,并可有效的进行可行性分析,检验各装配零件间有无干涉,再利用proeNGINEER的塑料顾问模块模拟塑料零件的成型过程,评估注塑工艺性,得到可靠、易理解的加工工艺反馈和建议,因而我们能够及时发现和解决问题,对工艺的合理性等功能分析提供研究数据,而且为后续的模具设计、NC加工等奠定了基础。

最后根据计算机的辅助设计结合市场及用户的要求完成对产品设计从外观造型到色彩配置,从功能组合到结构设计,从加工工艺到使用条件的讨论和分析,优化设计方案。

3、零件三维实体创建方法

3.1 分析零件
proeNGINEER三维模型将线框、曲面和实体三者有机结合起来,形成一个整体,在建立产品几何模型时兼用线、面、体三种设计手段。其所有的几何造型享有公共的数据库,造型方法间可互相替换,而不需要进行数据交换。因此在进行产品造型时,必须首先充分了解应用软件中的各种造型方法,总结出造型方法的特点、相关参数及应用技巧,减少造型的盲目性,才能快捷有效地获得满意结果。

3.2 建模步骤
在实体造型时需先行完成基本参数的设置:

    ① 新建一种符合ChineseGB的单位设置:单位长度mm,质量kg,从菜单管理器选择Part-Setup-Units,打开数值单位管理器进行修改;
    ② 基准面设置:至少建立3个正交的基准面,推荐命名为front middle base;
    ③ 定义视图:设置1个缺省视图和6个相对基准面的方向视图,建议命名为front top right back bottom left。

根据零件的主要结构建立特征,进入proeNGINEER的Part模块,在Feature菜单下建好零件的三个默认基准平面(Default datum planes),在Solid特征的Protrusion功能中选用适合的构件方式,如Extrude,Sweep,Revolve等进入草绘环境,以建好零件的基准面作为Part剖面的草绘平面(Sketching plane),绘图参考面(Reference plane),剖面尺寸标注参考面完成二维草绘的绘制,建立一个合理的实体毛坯,确定后续各特征的相关关系,在毛坯模型的基础上完成每个特征细节的设计。

利用proeNGINEER进行三维实本造型时基准参考面的选取是几何模型建立与修改是否成功的关键,这是因为以默认基准面作为参考建立的实体或曲面可以避免产生相互间的不必要的父子关系。

以DVD面框为例(图1),建模的关键在于运用Shell特征做出DVD面框的壳体:首先,要根据对所选用材料的流动性分析设定壳体的厚度,其次,还需要根据零件的形状确定Shell特征在建模诸多特征中的使用顺序,这是因为各特征的排列顺序直接影响到零件是否会产生尖角等不利于Shell特征成功的建模缺陷。

产品三维造型的最终目的是制造,家电产品零件大都由模具生产出来。因此,在三维造型时,要从模具的角度从考虑,在确定产品出模方向后,应检查曲面能否出模,是否有倒扣现象(即拨模角为负角),如发现有倒扣现象,应对特征的控制线进行修改,重构特征。这一点往往被忽略,但是却非常的重要。

proe 家电产品结构设计的应用proe培训教程图片1

4、零件装配设计

在许多产品开发和设计的初期,我们经常会遇到的问题是:

① 只知道整个产品的基本结构,其结构的细节不清楚。
② 产品装配的具体尺寸不清楚,只知道整个装配的大概尺寸。

在这种情况下,已有的方法是通过设计人员的经验以及一次次的尝试来达到最终产品的目的,这无疑是事倍功半。而通过proe软件将产品的三维模型完整的展现在我们的面前,对其进行详细的研究、分析直至将产品在计算机上完成之后再进行实际的加工、装配,无疑是事半功倍。

Pro/ASSEMBLY是一个参数化组装管理系统,能够向用户提供自定义手段去生成一组组装系列而且可自动地更换零件,其功能如下:

    ① 在组合件内自动零件替换(交替式)。
    ② 规则排列的组合(支持组合件子集)。
    ③ 组装模式下的零件生成(考虑组件内已存在的零件来产生一个新的零件)
    ④ Pro/ASSEMBLY里有一个Pro/Program模块,它提供一个开发工具。使用户能自行编写参数化零件及组装的自动化程序,这种程序只需要输入一些简单的参数即可,即使不是技术性用户也进行自定义设计。

开放分享：优质有限元技术文章,助你自学成才