5.2参数化建模的主体思路 仅靠一张零件图,不需要其他任何专业知识的支持,也能生成模型。这是“造型派”的典型观点。实际上,建立一个正确的参数化模型,必须有许多相关知识协助才能完成。可以这样描述:你怎么设计,我怎么测量;你怎么测量,我怎么加工;你怎么加工,我怎么建模。这是一种比较形象而粗略的表述,需要进一步解释: 1〉你怎么设计,我怎么测量 设计意图的描述,应当包括几何数据和其他数据。几何数据是工件的形状和尺寸。其他数据包括:加工方法要求、热处理要求、工件材质等。在加工中,反馈控制几何数据正确性的手段是测量,因此有“你怎么设计,我怎么测量”,就是说,按照设计的原始要求,测量实际工件,才能最准确地控制加工结果。 2〉你怎么测量,我怎么加工 工艺设计的原始构想常常来自测量的要求。例如:尽可能用测量的基准充当定位基准。符合测量要求的加工方法,一定能保证加工质量。例如,针对内径表测量孔径,双刃铰削是合适的加工方法。因此有“你怎么测量,我怎么加工”。常常有这样的事情,工艺设计人员总是与测量系统设计人员讨论,完善自己的工艺设计。 3〉你怎么加工,我怎么建模 对于参数化三维模型建立来说,怎样做才正确呢?基本的概念是:三维建模就是在计算机中模拟制造我们将要设计的机器。三维建模的全过程,应当是这个零件未来制造和使用过程的概要表达。因此有“你怎么加工,我怎么建模”。可见,对工艺不熟悉,就不可能正确建立参数化三维模型。
5.3尺寸标注与模型参数化 在二维工程图绘制过程中,最困难的事情就是处理尺寸标注。因此我认为,看一个工程师的设计绘图能力,首先看他的尺寸标注能力。正确的尺寸标注,包含着丰富的设计意图和工艺意图的表达。在二维工程图生成中的尺寸标注原则和技术要点,应当完全移植到三维参数化建模中使用。虽然可能有许多种约束的组合,都能够完模型的全约束,但其中只有一种是正确的,因为这种方案真正表达了设计师的意图,真正做到了“你怎么设计…我怎么造型”。当然,不正确的标注方法即使在二维设计中也应当抛弃。但并不是所有的人都认识到了这一点。例如有人编写了一种尺寸标注程序(参见右图):用户选定多根线条,这个功能就能够一次标出所有的水平尺寸。这功能究竟会有多大的用途?因为一组水平设计尺寸可不是随便标出来的。插图中的两种尺寸标法是当然不是同一个设计意图的表达。象左边的标注结果,在机械设计中碰到得相当少。在二维CAD软件功能中,有一些操作极难自动化,标注功能就是典型。无论是尺寸标注还是形位公差的标注。这些标注的图样并不复杂,但是其中的技术含量太多,可变的因素太多。因此任何将这样的功能自动化的企图都是很难实现的。这就是为什么是CAD(计算机辅助设计)而不是CD(计算机设计)。可见这个程序的设计者,对尺寸标注的作用理解得并不深,这类程序不是写给机械工程师用的。
5.4零件造型怎样才是正确的结果 创建三维参数化零件模型,不仅仅是为了造型,正确的模型应当为以后的许多使用,如设计的修改和调整、参加装配、力学分析、运动分析、数控加工等,准备好充分的数据和参数驱动的可能。可以说,造型的近期目标是为了修改。这就要求所创建出的零件造型结构完整,尺寸和几何约束齐全、正确,以便在零件设计过程中,可以对不合理的结构随时作相应的调整。 应当达到如下的要求: 1〉特征的完整性性 在创建三维参数化零件模型中,简化掉某些特征可以提高效率,减少图形文件的体积。但是某特征是否可以被简化,与将来模型的应用需求是直接关联的。例如:如果是为得到完整的二维工程图,所有特征都必须完整做出。如果是为有限元分析,原则上讲所有特征必须完整做出,但是对于相当小尺寸的结构特征可以省略。如果是为运动和动力学分析,某些细节特征(例如较小的圆角、倒角)可以省略。如果是为数控加工后处理,将来由铣刀头部圆弧切削生成的内圆角可以省略等等。 2〉草图轮廓约束的完整性 想在二维工程图中出现的尺寸,应当添加到轮廓上。未来优化设计中可能需要调整的尺寸,必须加到轮廓上。能够确定的几何关系,例如轮廓片断之间的相切、平行、等长、等半径等等约束,应当充分而完整地添加上去。可以将肯定不需改变的尺寸约束省略,而几何约束必须保证齐全正确。在MDT中,坚持使用多段线(PolyLine)生成轮廓草图线,能够最可靠地直接继承轮廓的几何约束关系。 总之,并不是MDT报告说“草图已被完全约束。”就说明轮廓的约束就是完整正确的了,判断的标准是在未来设计中的可用性。在约束尺寸值的确定上,应使用运算表达式表达与其他尺寸的设计关联,将设计师头脑中的设计意图准确表达出来。如果目前不需要,而且轮廓是精确做图生成的,可以省略一些尺寸约束。添加一个约束尺寸是可以随时随地进行的。对于几何关系的约束,应当完整添加,以便发现原来构思中的漏洞。而且几何约束的添加,可能直接影响到整个模型的样子。
6.结论
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