本文探討了創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的ThinkDesign相關(guān)內(nèi)容。

　　1.前言

　　以計(jì)算機(jī)技術(shù)為支柱的信息技術(shù)日新月異的發(fā)展，參數(shù)化CAD設(shè)計(jì)已越來(lái)越受到企業(yè)設(shè)計(jì)人員的重視，利用參數(shù)化CAD技術(shù)手段進(jìn)行設(shè)計(jì)不僅可以向人們展示直觀的數(shù)據(jù)模型，還可以通過(guò)一系列的自動(dòng)化手段(如參數(shù)化設(shè)計(jì)、關(guān)聯(lián)驅(qū)動(dòng)、提取明細(xì)表，干涉與碰撞檢查等等)將繁瑣的工作交由計(jì)算機(jī)來(lái)完成，實(shí)踐證實(shí)，參數(shù)化CAD技術(shù)對(duì)加速新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本起著關(guān)鍵作用，是提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的強(qiáng)有力的手段。

　　然而，經(jīng)濟(jì)循環(huán)加大和加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，社會(huì)的消費(fèi)觀念也不斷發(fā)生變化，以知識(shí)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)將成為全球制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的核心。近年來(lái)，參數(shù)化CAD軟件主要應(yīng)用在產(chǎn)品的詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，作為一個(gè)實(shí)體造型的工具，在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造中發(fā)揮了巨大作用，隨著市場(chǎng)需求的變化，參數(shù)化CAD技術(shù)在企業(yè)中所扮演的角色發(fā)生了重大變化。

　　2.對(duì)參數(shù)化CAD技術(shù)的新要求

　　科技是第一次競(jìng)爭(zhēng)，而產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計(jì)是第二次競(jìng)爭(zhēng)，這就對(duì)制造企業(yè)提出了新的要求：一個(gè)產(chǎn)品由概念設(shè)計(jì)到制造完成的時(shí)間要最短，高質(zhì)量低成本;為了滿(mǎn)足用戶(hù)個(gè)性化的需求，就需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行不斷的、實(shí)時(shí)的修改。需求和角色的改變，也就要求參數(shù)化CAD技術(shù)有所創(chuàng)新、有所突破，不僅具有詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的造型技術(shù)，同時(shí)也具有概念設(shè)計(jì)階段的造型技術(shù)。創(chuàng)新設(shè)計(jì)對(duì)參數(shù)化CAD提出新的要求，必須具備以下特性：

　　2.1 操作模式實(shí)用性

　　應(yīng)是讓企業(yè)的工程技術(shù)人員不要把過(guò)多時(shí)間耗費(fèi)在CAD軟件技術(shù)的使用上，而是采用最新的拖動(dòng)式技術(shù)，直接將需要設(shè)計(jì)的東西放置在三維空間環(huán)境下，然后對(duì)它伸展、旋轉(zhuǎn)、定位等等操作，輕松而有趣地完成設(shè)計(jì)。再者，將概念設(shè)計(jì)、曲面和實(shí)體造型、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、管路設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、渲染和動(dòng)畫(huà)等等，都集成在同一個(gè)操作界面下完成，這將大大提高設(shè)計(jì)速度。

　　2.2 造型設(shè)計(jì)多樣性

　　造型技術(shù)經(jīng)過(guò)20多年的不斷發(fā)展和探索, 參數(shù)化CAD已發(fā)展成曲面特征造型、實(shí)體特征造型、幾何約束、參數(shù)化尺寸、公式計(jì)算和基于特征樹(shù)的方法。但是，這些長(zhǎng)處也可能會(huì)帶來(lái)一場(chǎng)噩夢(mèng)。對(duì)此，很多設(shè)計(jì)人員都可以證實(shí)：通過(guò)了解嵌入在大型模型中的關(guān)系復(fù)雜性來(lái)確定變更的影響可能令人畏懼。所以，對(duì)造型技術(shù)提出的要求是：不局限于特征樹(shù)、尺寸和參數(shù)，提供曲面特征和實(shí)體特征相互的依賴(lài)性，以實(shí)現(xiàn)造型過(guò)程的全面控制和靈活性。

　　針對(duì)通用產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法則是采用智能造型技術(shù)，該技術(shù)不僅具有尺寸驅(qū)動(dòng)模型;而且具有模型特征自適應(yīng)性，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品特性，通過(guò)草圖、特征、零件和組件建立起企業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，避免大量重復(fù)性工作。

　　2.3 面向?qū)ο蟮脑煨图夹g(shù)

　　面向?qū)ο蟮脑煨图夹g(shù)使得建模完成后，造型過(guò)程所產(chǎn)生的尺寸、約束關(guān)系和特征樹(shù)等信息被封裝在模型內(nèi)部，直接面向設(shè)計(jì)人員的就是模型。設(shè)計(jì)人員可以不用關(guān)心模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但是他們可以對(duì)模型中的幾何元素直接修改。這樣一來(lái)，在企業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)中，可使上下游廠家提供的產(chǎn)品模型集成起來(lái)。對(duì)產(chǎn)品協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，同時(shí)又保持產(chǎn)品內(nèi)部的技術(shù)細(xì)節(jié)。

　　2.4 支持產(chǎn)品全過(guò)程設(shè)計(jì)

　　產(chǎn)品設(shè)計(jì)包含了各個(gè)不同的階段，每個(gè)階段都需要不同的造型技術(shù)來(lái)構(gòu)建產(chǎn)品模型，這就要求CAD造型技術(shù)能夠覆蓋從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)的全過(guò)程。建立起全過(guò)程設(shè)計(jì)完整的數(shù)據(jù)關(guān)系，并保證過(guò)程設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)的一致性。

　　2.5 支持企業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)

　　單純的CAD技術(shù)已不能滿(mǎn)足市場(chǎng)變化的需求，因?yàn)閺漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)全過(guò)程的數(shù)據(jù)都需要共享使用，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)使得企業(yè)相關(guān)人員共享同樣的數(shù)據(jù)，這樣對(duì)CAD技術(shù)提出的要求：能夠同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，形成具有適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)工具的新技術(shù)。

　　3.ThinkDesign技術(shù)應(yīng)用于創(chuàng)新設(shè)計(jì)

　　眾所周知，當(dāng)今主流參數(shù)化CAD軟件功能上個(gè)有千秋，但都存在著共同特點(diǎn)：三維軟件內(nèi)核技術(shù)都是來(lái)自國(guó)外，完全開(kāi)展符合中國(guó)制造業(yè)設(shè)計(jì)習(xí)慣的服務(wù)較為困難，大多數(shù)的情況是我們的設(shè)計(jì)人員要遷就軟件操作模式。所以，非常有必要將ThinkDesign軟件的發(fā)展情況做一下闡述：ThinkDesign軟件是意大利Think3公司從1979年開(kāi)始研發(fā)的產(chǎn)品，2008年北京Extech公司收購(gòu)了think3公司軟件的三維內(nèi)核技術(shù)(ThinkCore)，至此，我們完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)品的三維軟件技術(shù)，經(jīng)一年來(lái)的技術(shù)整合，形成了符合中國(guó)制造業(yè)從工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)全過(guò)程的三維設(shè)計(jì)軟件，

　　ThinkDesign軟件技術(shù)不僅具備參數(shù)化CAD技術(shù)，而且在此基礎(chǔ)上對(duì)CAD技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新，具體將從以下幾方面作詳細(xì)描述：

　　3.1 集成環(huán)境必定帶來(lái)操作實(shí)用

　　ThinkDesign軟件集成了TD Styling(概念設(shè)計(jì))、TD Engineering(產(chǎn)品設(shè)計(jì))和TD Tooling(工裝模具設(shè)計(jì))三個(gè)主要功能模塊，將零件、裝配、鈑金、管路、構(gòu)件、模具、工程圖等設(shè)計(jì)全部統(tǒng)一在一個(gè)操作環(huán)境下。結(jié)合企業(yè)使用三維CAD軟件的實(shí)際，從以下二點(diǎn)闡述ThinkDesign軟件的實(shí)用性：

　　1.對(duì)企業(yè)歷史數(shù)據(jù)的繼承

　　企業(yè)應(yīng)用CAD技術(shù)都是沿著二維CAD到三維CAD技術(shù)方向發(fā)展的，歷史的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)大多數(shù)是二維的，如何能夠充分地利用起來(lái)是非常棘手的問(wèn)題。下面將用數(shù)控機(jī)床刀具機(jī)構(gòu)部件的設(shè)計(jì)實(shí)例，看看ThinkDesign軟件是如何解決這類(lèi)問(wèn)題的。

　　首先，采用自頂向下(Top-Down)設(shè)計(jì)方式，打開(kāi)刀具機(jī)構(gòu)部件模型文件，接下來(lái)直接打開(kāi)DWG格式的換刀組件的裝配文件(詳見(jiàn)圖1中的右邊部分)，利用“移除重疊”功能對(duì)DWG格式文件中移去多余的線(xiàn)段，實(shí)現(xiàn)圖層與線(xiàn)段的對(duì)應(yīng)，然后采用鼠標(biāo)拖動(dòng)方式，將DWG格式的換刀組件文件直接拖到三維模型設(shè)計(jì)環(huán)境下(詳見(jiàn)圖1中的左邊部分)，當(dāng)然，除了DWG/DXF外，其它的模型和圖片也能夠直接拖動(dòng)到三維造型環(huán)境中。

圖1

　　其次，利用軟件的旋轉(zhuǎn)、平移和圖層編輯功能，對(duì)換刀組件的裝配文件進(jìn)行編輯，再利用“標(biāo)簽”功能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員可以從自定義的不同視角觀看設(shè)計(jì)環(huán)境。接下來(lái)就是將2D遷移成3D模型，可以利用實(shí)體操作命令，但關(guān)鍵是利用“智能尺寸鏈”技術(shù)，直接在工程圖上拾取尺寸、長(zhǎng)度、半徑、直徑、角度以及最小距離等數(shù)值。如圖2所示，選擇“尺寸”，用鼠標(biāo)在工程圖上拾取標(biāo)注的尺寸“223”，則模型拉伸的尺寸就是“223”。

圖2

　　最后，安裝上述的步驟，依次完成換刀組件中每個(gè)零件的轉(zhuǎn)換工作，接著按照參數(shù)化CAD裝配的技術(shù)完成該組件的裝配，這里就不再作詳細(xì)描述了，最終的結(jié)果如圖3所示。

圖3

　　2.零件與裝配的統(tǒng)一環(huán)境

　　使用過(guò)三維CAD軟件的設(shè)計(jì)人員都非常清楚，零件模型和裝配模型的文件是分開(kāi)的，采用不同的擴(kuò)展名稱(chēng)，每當(dāng)需要移動(dòng)裝配模型文件時(shí)，必須將其子部件和零件模型文件一起移動(dòng);或者必須重新調(diào)整裝配的文件路徑關(guān)系，的確給設(shè)計(jì)工作帶來(lái)不便利。

　　ThinkDesign軟件全部的模型文件都采用相同的擴(kuò)展名稱(chēng)(.e3);由于需要兼顧參數(shù)化CAD技術(shù)，所以對(duì)工程圖的文件采用擴(kuò)展名稱(chēng)(.e2)。這樣一來(lái)，零件和裝配的文件即相互統(tǒng)一又相互獨(dú)立，通過(guò)葉輪加工模型文件，說(shuō)明如何解決上述問(wèn)題的。

　　首先，在目錄中將葉輪加工模型拖動(dòng)到軟件造型環(huán)境中，從圖4中左邊圖的右下角，可以看出打開(kāi)的模型文件是零件模型，但它卻又是裝配模型，因?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)中設(shè)計(jì)人員需要對(duì)葉輪加工模型中的葉片進(jìn)行修改;而制造人員只是需要修改后的葉輪加工模型文件。

圖4

　　為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)想法，利用圖4中右邊圖所示的菜單命令，選擇“創(chuàng)建外部參考”將葉片水力圖特征變成外部模型文件，這時(shí)，在目錄中多了個(gè)文件名稱(chēng)(見(jiàn)圖5左下角所示)。如果特征樹(shù)上的特征結(jié)構(gòu)比較多時(shí)，也可以將修改的模型文件設(shè)置成“標(biāo)記為設(shè)計(jì)中”以區(qū)分修改與不修改的零部件，并在特征樹(shù)上以背景為“紅色”進(jìn)行標(biāo)識(shí)出來(lái)，結(jié)果如圖5所示。

圖5

　　最后，當(dāng)設(shè)計(jì)修改完成后，需要形成一個(gè)獨(dú)立的葉輪加工模型文件時(shí)，則可以利用圖4中右邊圖所示的菜單命令，選擇“斷開(kāi)鏈接”將取消與葉片水力圖模型文件的關(guān)聯(lián)，并將修改后的結(jié)果保存在葉輪加工模型文件中，對(duì)葉片水力圖模型文件來(lái)講，可以刪除了。

　　3.2 務(wù)實(shí)的自由造型方法

　　參數(shù)化CAD造型技術(shù)已經(jīng)給設(shè)計(jì)人員提供：從二維草圖通過(guò)旋轉(zhuǎn)、拉伸、切除和掃描等特征造型技術(shù)形成三維模型;從插補(bǔ)曲線(xiàn)、樣條曲線(xiàn)、NURBS曲線(xiàn)到放樣曲面、旋轉(zhuǎn)曲面、NURBS曲面，最后完成曲面建模;然后可以對(duì)實(shí)體特征和曲面特征進(jìn)行編輯、參數(shù)驅(qū)動(dòng)、尺寸關(guān)聯(lián)等等，這些是參數(shù)化CAD軟件必備的造型技術(shù)。

　　ThinkDesign軟件的造型技術(shù)除了具備參數(shù)化CAD造型技術(shù)外，并在此基礎(chǔ)上對(duì)造型技術(shù)進(jìn)行延伸，具體體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：

　　1.有參和無(wú)參的造型技術(shù)

　　參數(shù)化造型技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)人員來(lái)講，不是一個(gè)陌生的概念，主要應(yīng)用于產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。而無(wú)參數(shù)造型技術(shù)是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常使用的工具，覆蓋了從概念設(shè)計(jì)到制造前設(shè)計(jì)中的每個(gè)階段，無(wú)參數(shù)造型技術(shù)將為設(shè)計(jì)人員提供對(duì)圖片、草圖、模型等處理的手段。下面通過(guò)數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)例，敘述ThinkDesign軟件對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用：

　　首先，利用軟件的2D遷移到3D的方法，完成對(duì)工作臺(tái)的實(shí)體造型，接下來(lái)對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行裝配，經(jīng)測(cè)量(見(jiàn)圖6a所示)發(fā)現(xiàn)工作臺(tái)的滑槽部位尺寸需要將“320”調(diào)整到“420”。

　　其次，打開(kāi)模型的草圖進(jìn)行調(diào)整(見(jiàn)圖6b所示)，這時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn)草圖沒(méi)有任何尺寸，而修改時(shí)工作臺(tái)外輪廓不能發(fā)生變化，只要選擇“多重拉伸”命令，將需要修改的部分草圖用鼠標(biāo)框選，確定起始點(diǎn)后左右各偏移50mm，這樣就完成滑槽部位尺寸的調(diào)整。

　　最后，當(dāng)草圖調(diào)整完成后，模型文件會(huì)自動(dòng)調(diào)整過(guò)來(lái)，檢測(cè)以下結(jié)果是“420”(見(jiàn)圖6c所示)。

(a)(b)(c)

圖6

　　通過(guò)上述的例子，讓設(shè)計(jì)人員對(duì)無(wú)參數(shù)造型技術(shù)有個(gè)直觀了解，雖然只是對(duì)草圖進(jìn)行處理，但有參和無(wú)參造型技術(shù)始終貫穿在ThinkDesign軟件中。

　　2.曲面和實(shí)體混合造型技術(shù)

　　實(shí)體造型技術(shù)和曲面造型技術(shù)，在當(dāng)今參數(shù)化CAD技術(shù)中被廣泛采用，但它們之間的特征是相互獨(dú)立的，由于產(chǎn)品的市場(chǎng)需求的變化，大多數(shù)情況要求曲面造型和實(shí)體造型相互結(jié)合，才能完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)模型。所以，在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中提出了將曲面和實(shí)體混合的造型技術(shù)。接下來(lái)以水泵的葉片模型為例，說(shuō)明ThinkDesign軟件是如何實(shí)現(xiàn)曲面實(shí)體混合造型技術(shù)：

　　對(duì)葉片的曲面繪制同參數(shù)化CAD技術(shù)相似，過(guò)程就不作闡述，模型生成的結(jié)果見(jiàn)圖7a所示，接著選擇“生成實(shí)體”的命令，將曲面變成實(shí)體，在特征樹(shù)上的反映是“實(shí)體”，但它還具有曲面的特征，也可以采用曲面的編輯功能進(jìn)行修改。

　　那么，現(xiàn)在使用實(shí)體特征編輯命令“邊圓角”，對(duì)葉片外表面上部三個(gè)邊倒R3的圓角，其結(jié)果見(jiàn)圖7b所示。

(a)(b)

圖7

　　大家都知道，曲面上倒圓角必須用曲面圓角命令;實(shí)體上倒圓角必須用實(shí)體圓角命令，而上述的例子恰恰是在曲面上采用實(shí)體倒圓角的命令，足以說(shuō)明只有是曲面實(shí)體混合造型才能實(shí)現(xiàn)，必然會(huì)提高設(shè)計(jì)人員造型的速度。

　　3.智能特征式造型技術(shù)

　　據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，機(jī)械制造業(yè)中零部組件屬于標(biāo)準(zhǔn)件和外構(gòu)件占50%;企業(yè)通用件和相似件占40%;用戶(hù)特殊需求件占10%，所以，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始采用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)，為了讓企業(yè)能夠快速便捷地建立產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，ThinkDesign軟件提供了智能特征式造型技術(shù)，它不僅能夠參數(shù)驅(qū)動(dòng)特征，同時(shí)特征也具有自適應(yīng)功能，舉個(gè)實(shí)例同大家分享一下：

　　對(duì)汽車(chē)儀表覆蓋件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要有一個(gè)連接耳片，那么可以從軟件的“智能對(duì)象庫(kù)”選取拖動(dòng)插入，見(jiàn)圖8a所示，你可以修改尺寸數(shù)據(jù)和選擇插入模式。再見(jiàn)圖8b所示，拖動(dòng)插入銷(xiāo)座的零件，它能夠依據(jù)草圖的外形自適應(yīng)的變化。

(a)(b)

圖8

　　智能對(duì)象庫(kù)的建立只需選擇“定義”命令，確定屬性、選項(xiàng)、參數(shù)、參考、配置等信息，然后從特征樹(shù)上選擇草圖、特征、零件或部件等信息，最后確定并保存成智能對(duì)象(擴(kuò)展名稱(chēng)是.sf)。定義后的智能對(duì)象也可以被重新編輯。

　　3.3 國(guó)際化內(nèi)核技術(shù)引領(lǐng)面向?qū)ο蟮慕?/P>

　　由于軟件廠商的不同，其參數(shù)化CAD軟件的模型數(shù)據(jù)也不同，雖然相互之間能夠讀取，但由于只是外形輪廓數(shù)據(jù)，造成了企業(yè)之間數(shù)據(jù)交換的不方便，尤其是配套生產(chǎn)的企業(yè)呈現(xiàn)的問(wèn)題特別突出，這就促使參數(shù)化CAD技術(shù)要?jiǎng)?chuàng)新，能夠?qū)o(wú)參數(shù)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，為企業(yè)設(shè)計(jì)人員提供便捷的服務(wù)。

　　ThinkDesign軟件就很好地解決了這類(lèi)問(wèn)題，在參數(shù)據(jù)CAD技術(shù)基礎(chǔ)上，提出了交互建模技術(shù)(ISM)，它是在交互式三維曲面和實(shí)體建模中一個(gè)突破性的飛躍。同時(shí)與先前技術(shù)共存。以便評(píng)估、構(gòu)建新的幾何模型并且編輯模型，無(wú)需考慮特征、參數(shù)及屬性等歷史記錄。通過(guò)“轉(zhuǎn)動(dòng)接頭組件”CATIA模型文件實(shí)例，讓大家了解技術(shù)的實(shí)用性。

　　直接打開(kāi)“轉(zhuǎn)動(dòng)接頭組件”模型文件(如圖9a所示)，當(dāng)然對(duì)PRO/E、Parasolid等格式的模型文件也是可以直接讀取的。打開(kāi)后的零件屬性、尺寸和約束關(guān)系等都沒(méi)有，裝配關(guān)系在特征樹(shù)上只用實(shí)體來(lái)表示。可以通過(guò)編輯顏色來(lái)區(qū)分組件下的每個(gè)零件，還可以選擇“新建組件”來(lái)形成組件一下的每個(gè)零件，具體見(jiàn)圖9a所示;對(duì)零件模型的編輯，則采用交互建模技術(shù)的移動(dòng)面、延伸面/封閉實(shí)體、偏移面、移除面和替換面等功能，那么我們就利用“移動(dòng)面”的功能將腰型槽進(jìn)行移動(dòng)并復(fù)制，在移動(dòng)過(guò)程中選擇“要移動(dòng)的面”和“限制面”，并通過(guò)移動(dòng)的尺寸等參數(shù)進(jìn)行控制，具體見(jiàn)圖9b所示的操作完成后的結(jié)果。

(a)(b)

圖9

　　不錯(cuò)，上述的實(shí)例是實(shí)體模型，接下來(lái)采用汽車(chē) “沖壓件”的CATIA曲面模型文件為例，了解該技術(shù)對(duì)曲面模型的處理。同樣，直接打開(kāi)汽車(chē) “沖壓件”的CATIA曲面模型文件，然后選擇“移除面”功能，選取“需要移除的曲面”(見(jiàn)圖10a所示的桔黃色部分)和“限制曲面”(見(jiàn)圖10a所示的綠部分)，確認(rèn)后曲面的圓角被刪除，依次類(lèi)推，最后修改的結(jié)果如圖圖10b所示，前端圓弧曲面以被移除。

(a)(b)

圖10

　　總之，只有在具有面向?qū)ο笤煨图夹g(shù)的基礎(chǔ)上，利用交互建模技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)歷史記錄模型上進(jìn)行編輯，給產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程帶來(lái)極大的便捷。同時(shí)企業(yè)能夠更加易于處理預(yù)期內(nèi)和未預(yù)期的產(chǎn)品變更、處理不是他們初始創(chuàng)建的產(chǎn)品模型，提高與供應(yīng)鏈合作的能力。

　　3.4 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)覆蓋產(chǎn)品設(shè)計(jì)全過(guò)程

　　概念設(shè)計(jì)階段是產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵階段。實(shí)踐表明，產(chǎn)品創(chuàng)新主要來(lái)自概念設(shè)計(jì)階段所涉及的功能、原理、形狀、布局和結(jié)構(gòu)等方面的創(chuàng)新。目前在國(guó)內(nèi)開(kāi)展概念設(shè)計(jì)的軟件也有，但同主流的參數(shù)化CAD的數(shù)據(jù)格式是不一致的，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)數(shù)據(jù)模型的精度較難保證，設(shè)計(jì)過(guò)程會(huì)隨著設(shè)計(jì)更改和模型轉(zhuǎn)換而延長(zhǎng)周期。

　　在概念設(shè)計(jì)與工程設(shè)計(jì)的一致性方面, ThinkDesign軟件能夠協(xié)調(diào)好這二個(gè)方面的關(guān)系, 實(shí)現(xiàn)集成的設(shè)計(jì)體系，其中：TD Engineering(產(chǎn)品設(shè)計(jì))和TD Tooling(工裝模具設(shè)計(jì))兩大模塊的功能同參數(shù)化CAD的功能相似，在這就不做具體描述。主要從以下二個(gè)方面來(lái)闡明ThinkDesign軟件集成設(shè)計(jì)體系，面向概念設(shè)計(jì)階段開(kāi)展工作的技術(shù)特色，以汽車(chē)配件倒視鏡設(shè)計(jì)為例，闡述產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員如何將藝術(shù)師的手稿(圖像文件)變成多種產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型。

　　1.概念設(shè)計(jì)中的模型產(chǎn)生

　　首先，在軟件模型環(huán)境中選擇不同的工作平面，分別插入二個(gè)圖片文件，選擇“縮放圖像”命令將圖片的比例值設(shè)置成一樣(本例是1.2)，在運(yùn)用“修改圖像”命令對(duì)圖片進(jìn)行拖動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，達(dá)到指定的定位位置中具體見(jiàn)圖11a所示。接下來(lái)利用軟件的曲線(xiàn)功能完成圖片上輪廓曲線(xiàn)的繪制工作，通過(guò)選擇“通過(guò)控制點(diǎn)的曲線(xiàn)”命令來(lái)繪制圖片的輪廓草圖，具體見(jiàn)圖11a所示中“紅色”曲線(xiàn)，它們都屬于二維曲線(xiàn);那么，利用“由2D曲線(xiàn)生成3D曲線(xiàn)”命令來(lái)實(shí)現(xiàn)2D曲線(xiàn)到3D曲線(xiàn)的轉(zhuǎn)換工作，具體見(jiàn)圖11a所示中“綠色”曲線(xiàn)，它是屬于三維曲線(xiàn);依此類(lèi)推，完成圖片的3D曲線(xiàn)繪制，如圖11b所示。

(a)(b)

圖11

　　其次，在3D曲線(xiàn)繪制完成并通過(guò)曲線(xiàn)修改功能進(jìn)行完善，確認(rèn)可以后，利用曲面功能繪制圖片上的各個(gè)曲面，選擇 “放樣曲面”命令來(lái)繪制曲面，具體見(jiàn)圖11b所示中“綠色”曲面部分，然后在運(yùn)用曲面的分析功能、修改功能對(duì)繪制曲面進(jìn)行完善，依次類(lèi)推完成曲面繪制工作，如圖12a所示。

(a)(b)

圖12

　　最后，對(duì)各個(gè)曲面進(jìn)行整合，運(yùn)用“生成實(shí)體”命令實(shí)現(xiàn)曲面實(shí)體混合模型;用布爾運(yùn)算“實(shí)體合并、實(shí)體相交、實(shí)體刪減”的命令來(lái)實(shí)現(xiàn)特征的關(guān)聯(lián)，再利用實(shí)體的變半徑倒圓角、實(shí)體抽殼、倒角等命令對(duì)模型進(jìn)行細(xì)節(jié)修整，根據(jù)已設(shè)計(jì)的模型再添加“鏡子”的實(shí)體，這樣一個(gè)從圖片到3D模型的設(shè)計(jì)過(guò)程就完成，結(jié)果如圖12b所示。

　　2.多種設(shè)計(jì)方案的形成

　　縱觀企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程可以得出結(jié)論，新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案必定是多個(gè)。同樣，對(duì)上述的汽車(chē)倒視鏡的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，采用軟件可形成多種設(shè)計(jì)方案：

　　【方案一】對(duì)倒視鏡的鏡面部分進(jìn)行設(shè)計(jì);選擇全局變形建模(GSM)中的“高級(jí)GSM”命令，在命令菜單對(duì)話(huà)條中選取整個(gè)模型，并確定倒視鏡的尾部曲線(xiàn)為固定;然后選擇鏡框邊的曲線(xiàn)為初始曲線(xiàn)，再選擇如圖13a所示的曲線(xiàn)為目標(biāo)曲線(xiàn)，接下來(lái)選擇“確定”，新的設(shè)計(jì)方案形成，具體如圖13b所示。

(a)(b)

圖13

　　【方案二】對(duì)倒視鏡的尾部形狀進(jìn)行設(shè)計(jì);選擇全局變形建模(GSM)中的“高級(jí)GSM”命令，在命令菜單對(duì)話(huà)條中選取除鏡片特征外的特征，接著采用“套索”選擇命令來(lái)確定倒視鏡的前部曲線(xiàn)為固定不變，然后選擇倒視鏡尾部的曲線(xiàn)為初始曲線(xiàn)，再選擇如圖14a所示的曲線(xiàn)為目標(biāo)曲線(xiàn)，接下來(lái)選擇“確定”，又一個(gè)新的設(shè)計(jì)方案形成，具體如圖14b所示。

(a)(b)

圖14

　　需要說(shuō)明的是：全局變形建模(GSM)的功能包括折彎、半徑折彎、扭轉(zhuǎn)、高級(jí)GSM、復(fù)制、平面變形、3D變形、棱線(xiàn)扭轉(zhuǎn)和圓角轉(zhuǎn)換等，為設(shè)計(jì)人員開(kāi)展柔性設(shè)計(jì)提供豐富的解決造型技術(shù)的手段，本例雖然只采用“高級(jí)GSM”命令，但確實(shí)現(xiàn)了三個(gè)設(shè)計(jì)方案的產(chǎn)品模型，分別如圖12b、圖13b和圖14b所示。

　　總之，從制造到創(chuàng)造是任何企業(yè)都要經(jīng)歷的一個(gè)發(fā)展過(guò)程，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)者要從中國(guó)制造轉(zhuǎn)向中國(guó)創(chuàng)造，而創(chuàng)造就不再是為了解剖或生產(chǎn)某一個(gè)零部件而設(shè)計(jì)，而是整體設(shè)計(jì)整個(gè)產(chǎn)品，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，在概念設(shè)計(jì)階段使用三維是CAD技術(shù)一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。

　　3.5 結(jié)合網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)

　　制造業(yè)正在改變傳統(tǒng)的作業(yè)方式，企業(yè)經(jīng)營(yíng)模式開(kāi)始從小而全模式向合作專(zhuān)業(yè)化模式轉(zhuǎn)變。采用以Internet網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，基于項(xiàng)目管理的分布式協(xié)同工作方式，促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間的合作。

　　ThinkDesign軟件不僅具有集成的設(shè)計(jì)體系，同時(shí)也具有與TD PLM系統(tǒng)無(wú)縫的集成性，具體的集成方式見(jiàn)圖15a所示。其中，如圖15a所示TD PLM系統(tǒng)的工具菜單直接集成在ThinkDesign軟件中，它包括登錄、檢入、檢出、創(chuàng)建版本、顯示物料結(jié)構(gòu)、從零件中獲取文件、保存等等功能，設(shè)計(jì)人員可以直接面向TD PLM系統(tǒng)進(jìn)行操作，那么我們以零件下載為例，實(shí)現(xiàn)從TD PLM系統(tǒng)中選擇零件進(jìn)行裝配的。

(a)(b)

圖15

　　從圖15a所示中選擇“從零件中獲取文件”命令，就會(huì)登錄到TD PLM系統(tǒng)中(需要有登錄的帳戶(hù)名稱(chēng)及密碼)，出現(xiàn)如圖15b所示中的TD PLM系統(tǒng)窗口，顯示相關(guān)零部件信息(預(yù)覽圖、代號(hào)、名稱(chēng)、生命周期、版本等等)，在選取的零件前面打上“√”后,選擇執(zhí)行“導(dǎo)入”命令，這樣被選取的零件會(huì)自動(dòng)進(jìn)入到ThinkDesign軟件模型集成環(huán)境中(如圖15b所示)，接下來(lái)按照ThinkDesign軟件的裝配功能完成零件的裝配。

　　鑒于TD PLM系統(tǒng)屬于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的范疇，為此不作詳細(xì)描述。但由于TD PLM是基于Web的產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)，這樣一來(lái)，設(shè)計(jì)人員可以利用企業(yè)局域網(wǎng)開(kāi)展內(nèi)部的協(xié)同設(shè)計(jì)工作;利用Internet網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展異地的協(xié)同設(shè)計(jì)工作。

　　4.結(jié)束語(yǔ)

　　從二維CAD繪圖到三維參數(shù)化CAD造型是企業(yè)深化CAD技術(shù)應(yīng)用的方向，而當(dāng)企業(yè)應(yīng)用三維CAD軟件后，也會(huì)提出深化三維CAD應(yīng)用的需求，綜上所述的分析，得出一個(gè)結(jié)論是ThinkDesign軟件是企業(yè)深化CAD應(yīng)用技術(shù)的領(lǐng)跑者，提供系列化的設(shè)計(jì)工具，讓設(shè)計(jì)人員從模糊的概念開(kāi)始，將自己的設(shè)計(jì)思想表達(dá)出來(lái)，經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)的修改得出精確的設(shè)計(jì)模型，結(jié)合產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)PLM，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)的信息化集成。先進(jìn)的設(shè)計(jì)能力才能產(chǎn)生先進(jìn)的制造企業(yè)，CAD技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)就是進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以參數(shù)化CAD技術(shù)為基礎(chǔ)向創(chuàng)新協(xié)同CAD技術(shù)發(fā)展。CAD世界正在發(fā)生翻天覆地的變化，創(chuàng)新協(xié)同CAD技術(shù)必將成為普遍適用的高新技術(shù)，引發(fā)了制造業(yè)的數(shù)字化革命，鋒芒所指，所向披靡。