本文介紹了ThinkDesign的精益設(shè)計相關(guān)內(nèi)容。

　　本文以國內(nèi)某汽車企業(yè)的ThinkDesign項目為例，簡述一下ThinkDesign在汽車行業(yè)的應(yīng)用。該汽車企業(yè)多年從事整車和汽車零部件的生產(chǎn)，下設(shè)有專用車、輕型車、車橋分廠、車架分廠、內(nèi)飾件、汽車專用件和房地產(chǎn)等近十余家子公司。主要產(chǎn)品有輕卡、流動舞臺車、流動售貨車、流動讀書車及電動車等整車以及車架、車橋、座椅等零部件。

　　主要技術(shù)困境及解決方案

　　1.設(shè)計流程需要連續(xù)

　　在引進(jìn)ThinkDesign三維設(shè)計系統(tǒng)前，該企業(yè)使用AutoCAD、NX和Pro/E等設(shè)計產(chǎn)品，不同部門、不同設(shè)計人員之間往往使用不同的3D設(shè)計軟件，而使用DWG文件作為信息傳遞的一般介質(zhì)。由于不同CAD系統(tǒng)的阻隔，整個設(shè)計流程出現(xiàn)了斷層，3D 數(shù)據(jù)不能得到充分地利用，整個設(shè)計環(huán)節(jié)中存在大量的重復(fù)勞動。

　　ThinkDesign是一款覆蓋工業(yè)設(shè)計、工程設(shè)計和工模具設(shè)計三個階段的3D CAD軟件，支持從一張草圖開始的到加工產(chǎn)品所需的模具設(shè)計的整個設(shè)計流程(見圖1)，不同部門之間的數(shù)據(jù)傳遞均可在同一CAD平臺上進(jìn)行。概念設(shè)計師完成的3D模型可以直接傳遞給工程設(shè)計師、工程設(shè)計完成后的模型可以直接傳遞給工藝設(shè)計師。以前需要多個CAD系統(tǒng)完成的流程現(xiàn)在在一個CAD系統(tǒng)中便可完成。整個過程數(shù)據(jù)的傳進(jìn)流暢而安全，不必再擔(dān)心模型在不同CAD系統(tǒng)之間轉(zhuǎn)換發(fā)生的數(shù)據(jù)丟失，也不必再需要重新構(gòu)建模型。

圖1 汽車研發(fā)流程

　　2.有大量2D數(shù)據(jù)需要利用

　　同國內(nèi)的許多制造業(yè)企業(yè)一樣，經(jīng)過幾十年的積累，該企業(yè)存在大量的2D歷史數(shù)據(jù)。隨著計算機(jī)技術(shù)在制造業(yè)應(yīng)用的不斷發(fā)展，對三維模型的需求不斷增強。另外，從產(chǎn)品設(shè)計的繼承性上來說，也需要能夠快速、有效的利用2D歷史數(shù)據(jù)，以縮短設(shè)計周期，加快面市速度。

　　ThinkDesign的2D轉(zhuǎn)3D功能恰好可以很好地解決該問題。ThinkDesign可以直接無損讀取DWG格式的文件，能夠識別DWG文件中的圖層、線型、中文字符、尺寸及塊等各種圖形元素。

　　可以直接將讀取的DWG文件拖拽到3D環(huán)境中，利用各種圖形信息快速生成3D模型。ThinkDesign采用的是一種交互式的轉(zhuǎn)換方式，充分發(fā)揮了人在轉(zhuǎn)換過程中的主導(dǎo)作用，摒棄了全自動的轉(zhuǎn)換方式，從而適應(yīng)了任意復(fù)雜的工程圖紙。圖2所示的便是某零件的轉(zhuǎn)換后的模型。如果有新的設(shè)計需求，還可以對此模型進(jìn)行修改。

圖2 2D轉(zhuǎn)3D示例

　　3.復(fù)雜零件構(gòu)建困難

　　在汽車設(shè)計中，存在大量復(fù)雜的汽車零部件，其既具有曲面的特性——復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)，又兼具有實體的特性——大量的孔、槽、筋條、圓角等特征，構(gòu)建起來非常困難。

　　ThinkDesign提供了多種建模的方式與集成的建模環(huán)境。復(fù)雜零件即可利用ThinkDesign的實體與曲面“混合”的建模方式進(jìn)行。通過特殊的特征“殼”，ThinkDesign的實體與曲面命令是可以完全互用的。對于復(fù)雜零件，可以充分利用實體與曲面建模的優(yōu)勢完成模型的構(gòu)建。既可以通過實體特征的堆砌完成模型的創(chuàng)建，也可以通過定義點、線的方式創(chuàng)建曲面，而且這兩種方式也可同時使用。這便極大地方便了模型的構(gòu)建。

　　4.工業(yè)設(shè)計后期修改困難

　　在進(jìn)行車體設(shè)計的后期經(jīng)常需要更改3D模型，以往是一個非常麻煩的工作，設(shè)計人員需要調(diào)整曲線以及點的位置來調(diào)整曲面。當(dāng)一個構(gòu)成模型的曲面很多時，這項工作就會變得非常繁瑣而枯燥，而且調(diào)整后的曲面很難保證相互的連續(xù)性。而為了達(dá)到良好的設(shè)計效果對模型的調(diào)整是很頻繁的，因此，在工業(yè)設(shè)計界一般認(rèn)為模型的修改比創(chuàng)建更重要。

　　為了突破以上技術(shù)瓶頸，ThinkDesign推出了GSM技術(shù)。GSM(Globe Shape Modeling)技術(shù)即全局形狀建模技術(shù)，是ThinkDesign所獨有的一種柔性化的快速修改技術(shù)。它向設(shè)計者提供了一種靈活、自由的修改手段，它解除了參數(shù)化的限制，允許其在任何時候?qū)δＰ瓦M(jìn)行更改而不必考慮各個特征之間的相互關(guān)系，并保證模型的原始“情感”。

　　圖3表示的是一個GSM變形的實例。在這個案例中，用戶需要加長車體尾部(圖中紅色部分)，同時保持變形后整個車體曲面的連續(xù)性不變。車體尾部是由許多塊曲面構(gòu)成的，使用曲面修改工具修改有困難，因為盡管單獨的曲面可以操作，但相鄰的修整曲面的連續(xù)性實際上是不可能保持的，通常會導(dǎo)致模型分離，而GSM功能則可以很好地解決以上問題。

圖3 GSM變形前

　　GSM的應(yīng)用非常簡單，只需要簡單的4步：確定當(dāng)前情況;確定設(shè)計目標(biāo);設(shè)置參數(shù)和更新模型。

　　對于模型當(dāng)前的情況現(xiàn)在非常清楚，即圖3所示狀態(tài);設(shè)計目標(biāo)就是想到的變形效果，在ThinkDesign表現(xiàn)為“目標(biāo)曲線”，即圖3中已定義好的紅色曲線，與相對應(yīng)的還有一條“原始曲線”，在圖3中與車體尾部曲面相重合，設(shè)計的目標(biāo)就是要使車體尾部由“原始曲線”的位置變形到“目標(biāo)曲線”的位置，而保證車體的整體曲面連續(xù)性不變。在“原始曲線”與“目標(biāo)曲線”定義完成后，我們可以定義曲面的連續(xù)性、保留不變的部分等。當(dāng)以上的設(shè)置均完成后，更新模型即可。

　　圖4顯示的是變形后的效果，從中可以看到：車體尾部已加長，構(gòu)成車體尾部的所有曲面均參與變形，變形后的車體仍然保持良好的曲面質(zhì)量。

圖4 GSM變形后

　　全局形狀建模是一個突破性技術(shù)，有很大范圍的、實際的并且強大的應(yīng)用，極大地提升了設(shè)計者和工程師的創(chuàng)造力，提高了生產(chǎn)力。以前不可想象，但現(xiàn)在設(shè)計者能夠非常輕松地對CAD模型做后期修改，同時，GSM還使設(shè)計者能夠用簡單、直接的方法創(chuàng)建復(fù)雜的曲面。GSM技術(shù)為設(shè)計師提供了一種柔性化的設(shè)修改手段，使設(shè)計師徹底擺脫了參數(shù)以及歷史特征的限制，可以使設(shè)計師把主要精力放在產(chǎn)品的形狀上。GSM是一項設(shè)計技術(shù)的巨大變革。

　　結(jié)語

　　目前，隨著ThinkDesign的深入應(yīng)用，該企業(yè)理順了企業(yè)的設(shè)計流程，各部門間的數(shù)據(jù)得到了有效整合，而且突破了困擾企業(yè)已久的歷史2D數(shù)據(jù)的利用、復(fù)雜模型的構(gòu)建以及工業(yè)設(shè)計后期修改等技術(shù)瓶頸，企業(yè)的設(shè)計能力及管理水平均有明顯地提升。ThinkDesign今后也必將為企業(yè)帶來更大的效益。