c.共享数据。一个有组织的装配骨架允许信息在不同层次间共享,如果在某一层发生改变,那么和它相关联的装配和零件都能够获得这种最新的改变。这种好处是使得团队合作成为可能,在这个团队中有不同的子团体和个体,他们分别在进行不同的子装配和零件设计时,由于这种数据的共享和在内存中存在的惟一性,使得一个复杂的装配设计在早期就可以分解成不同的、简单的子装配和零件,进而分配给不同的子团体和个人,从而体现出自顶向下设计思想对并行工程的支持。
d.变更的传递。可以用顶层基本骨架来控制变更。产品的变更结果是在零件中产生而在产品的顶层实施。具体方法是:在装配的顶层通过对捕捉到的设计意图进行更改,再通过参数设计的关联性将这种变更传递给下一级子装配或零件以及相应的模具。
3布局草图的建立及其功能
a.确定设计意图。所有的产品设计都有一个设计意图,不管它是创新设计还是改良设计。总设计师最初的想法、草图、计划、规格及说明都可以用来构成产品的设计意图。它可以帮助每个设计者更好地理解产品的规划和零件的细节设计。
b.定义初步的产品结构。产品结构包含了一系列的零件,以及它们所继承的设计意图。产品结构可以这样构成:在它里面的子装配和零件都可以只包含一些从顶层继承的基准和骨架或者复制的几何参考,而不包括任何本身的几何形状或具体的零件;还可以把子装配和零件在没有任何装配约束的情况下加人装配之中。这样做的好处是,这些子装配和零件在设计的初期是不确定也不具体的,但是仍然可以在产品规划设计时把它们加人装配中,从而可以为并行设计作准备。
c.在整个装配骨架中传递设计意图。重要零件的空间位置和尺寸要求都可以作为基本信息,放在顶层基本骨架中,然后传递给各个子系统,每个子系统就从顶层装配中获得了所需要的信息,进而它们就可以在获得的骨架中进行细节设计了,因为他们基于同一设计基准。
d.子装配和零件的设计。当代表顶层装配的骨架确定,设计基准传递下去之后,可以进行单个的零件设计。这里,可以采用两种方法进行零件的详细设计:一种方法是基于已存在的顶层基准,设计好零件再进行装配;另一种方法是在装配关系中建立零件模型。零件模型建立好后,管理零件之间的相互关联性。用添加方程式的形式来控制零件与零件之间以及零件与装配件之间的关联性。
4实例应用
本节将通过仪器板的设计实例来进一步展示上述基于布局草图的自顶向下设计思想。设计平台是参数化设计软件SolidWorks。设计步骤如下:
a.建立布局草图。
首先,选定产品的重要参考面,由于产品的结构比较简单,我们将SolidWorks中的上视基准面、左视基准面和前视基准面作为产品的重要基准面。然后,在上视基准面上根据各零件的形状和相互之间的位置关系,做出布局草图,如图2所示。
b.在装配体中加人新零件。
布局草图建立之后,就可以插人到装配的环境下,作为自顶向下设计的骨架,完成零部件的设计。我们要在装配环境中加入新的零部件,必须给它起个名字并选取一个平面(或平坦的表面)。此平面决定了新零件的前参考平面,这名字作为新零件的文件名。创建新零件时,所选的平面/表面是活动草图,系统进入编辑零件模式。用标准方法来创建零件,并且可以参考装配体中的其他几何体。当创建一个特征,想要参考其他零件中几何体时,这个特征就是所谓的关联特征。比如,参考一根轴的边在另一个零件中创建一个配合孔,可以在轴和孔间创建关联。轴的直径变化了,那么孔的直径也相应变化。在设计这个仪器板的时候,可以分别参考布局草图中的矩形和圆草图,来建立新的零件。这样,我们就建立了一些关联特征。在设计水平管和竖直管的时候,由于交叉管的相贯线很难单独生成,如果以竖直管为参照面,那么生成相贯线就容易了,而且当改变竖直管的直径后,水平管也会相应的改变。依照上述方法,可以设计出如图3所示的仪器板。
c布局草图在产品变更中的作用。
当产品设计完成后,可以在布局草图中修改相关的参数,这样就会直接反映到零部件上去。比如改变草图上圆的半径或者矩形的长、宽。那么,零件与之相关联的孔径或者长、宽就会相应地发生变化。改变草图上零件之间的位置关系,那么仪器板上各个零件之间的位置关系也会相应发生改变。如图4所示。
5结束语
在自顶向下的参数化设计中,以布局草图为核心的上层骨架设计能够实现产品整个设计过程中信息的传递、共享、继承和变更;这种创新性的设计思想和方法不仅支持团队间的并行设计和相关设计,而且为有一定设计经验的技术人员提供了基于参数化技术的自顶向下设计方法:以布局草图作为自顶向下设计过程中信息传递的纽带,在产品的上游设计阶段,它可以作为产品的整体结构功能框架,然后在装配的环境中生成各子装配和具体零件的细节设计,它们之间的相关吐由传递和继承得以体现。