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、信息技術的迅猛發(fā)展，家電產(chǎn)品更新?lián)Q代快，產(chǎn)品設計制造周期短，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)品設計，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鍵。

Pro/ENGINE是美國PTC公司出品的一款在業(yè)界享有極高聲譽的全方位產(chǎn)品設計軟件，它廣泛應用于汽車、航天航空、電子、模具、玩具、工業(yè)設計和機械制造等行業(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的升級版，功能得到進一步的優(yōu)化，將此平臺應用于家電產(chǎn)品的設計，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的特點與優(yōu)勢

經(jīng)過不斷的創(chuàng)新和改進，Pro/ENGINE現(xiàn)在已經(jīng)成為三維設計軟件領域的領頭羊之一，尤其發(fā)展到Creo Elements/Pro5.0，其設計效率得到進一步的提高，具體特點與優(yōu)勢如下：

1.1 參數(shù)化設計和特征功能

Creo Elements/Pro5.0是采用基于特征的實體模型化、參數(shù)化設計的系統(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構，如腔、孔、殼、倒角圓角和筋等，可以隨意根據(jù)形體結構勾畫草圖，輕松變更模型結構，使設計變得簡便和靈活。

1.2 單一數(shù)據(jù)庫

Creo Elements/Pro5.0是建立在統(tǒng)一基層上的強大數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是設計中的資料全部來自唯一一個數(shù)據(jù)庫，讓若干各部門的若干個獨立用戶在為同一件產(chǎn)品而工作。這種獨特的數(shù)據(jù)結構處理方式，與工程設計的完整的結合，使得件產(chǎn)品的設計每個環(huán)節(jié)結合起來，優(yōu)化了產(chǎn)品設計，成品質量更高，產(chǎn)品能更好、更快地推向市場，成本也更低。

1.3 全關聯(lián)性

Creo Elements/Pro5.0的所有模塊都是全關聯(lián)的。這就意味著在設計中某處進行的修改，能夠擴展到整個產(chǎn)品設計流程的其他環(huán)節(jié)中，同時自動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)品幾何模型的構造要素，這些特征是常見的機械結構（常見設計特征如：螺孔、圓角、倒角），并且可以按預先設置輕松的進行修改。

2 Creo Elements/Pro5.0在遙控器外殼零件三維模型設計中的應用

基于CAD技術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創(chuàng)建的特征對象，軟件所采用的基于基于特征約束、尺寸驅動的參數(shù)化機械零件產(chǎn)品特征建模技術，只需要修改特征對象的約束尺寸，即可創(chuàng)建出結構形狀與真實產(chǎn)品相似的模型，產(chǎn)品外觀輪廓形狀自由隨意，盡情表達設計者的意圖。以下以遙控器外殼零件三維模型設計為例，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)品的三維實體造型，事先對產(chǎn)品進行詳盡的特征分析是其重要的步驟。

第一步，根據(jù)零件的結構特點分析構成零件的結構特征的種類，選擇適當?shù)幕A結構特征和附加結構特征。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結構特征，以整體曲面造型構建基礎形體，再進行實體抽殼和外觀剪切。

第二步，分析結構特征之間的相關性，合理安排建立架構特征的先后順序。先創(chuàng)建基礎特征生成實體模型，再用曲面切割并轉化為實體模型，然后對實體模型進行抽殼，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)建立加強筋、螺釘柱等結構特征。

2.2 遙控器外殼三維建模流程

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

創(chuàng)建主體模型：使用拉伸命令，進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】工具進行左（右）側外形表面的創(chuàng)建，使用【鏡像】工具增加對側即右（左）側外形表面，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外形曲面模型，使用【實體化】工具利用曲面剪切主體模型，完成主體模型左側外形；用同樣的方法剪切主體模型的左側和前面，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，對上步完成的主體模型左側、右側、后面、頂面等多處棱邊進行圓角修飾。（如圖2-A4所示）

2.2.2 對創(chuàng)建的外形實體特征進行抽殼造型

上述融合步驟已經(jīng)將曲面模型、實體模型融合創(chuàng)建為實體模型,使用【殼】工具對實體模型進行抽殼，使實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、加強筋及螺釘柱等結構

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

圖2

2.3 產(chǎn)品三維模型的結構分析及設計優(yōu)化

就家電產(chǎn)品而言，除了考慮外觀上的要求，還需要對它的結構特性做進一步的分析，以優(yōu)化結構、適應生產(chǎn)的要求。使用【分析】菜單中需要進行分析的內(nèi)容進行分析，根據(jù)分析的數(shù)據(jù)針對遙控器外殼模型的缺陷作優(yōu)化設計，通過控制殼體各部分的厚度、各結構的厚度及位置等內(nèi)容，實現(xiàn)模型的結構優(yōu)化。結構分析具體步驟為：（1）選取最優(yōu)化參數(shù)的具體數(shù)據(jù)；（2）設置具體的優(yōu)化參數(shù)；（3）設置可控制的尺寸參數(shù)；（4）通過軟件疊加運算，獲取優(yōu)化結果；（5）根據(jù)結果及需要進行優(yōu)化設計更改；（6）再次運算，達到設計意圖后得出最終結果。

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,用以表達所建三維模型。使用【注釋】工具選項中的【顯示模型注釋】工具，程序可以選擇的視圖上自動標注尺寸,并可方便地進行編輯和修改。

3 結束語

Creo Elements/Pro5.0參數(shù)化、基于特征的實體建模等特點及理念，在產(chǎn)品開發(fā)設計過程中模型修改設計簡單易行,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)設計更簡便、高效，已成為行業(yè)主流的的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)之一，對于促進企業(yè)的進步具有良好的推動作用，客觀上為提高了企業(yè)的競爭力打下堅實基礎。

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