ISDX交互式曲面设计模块教程.pdf

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1、参数式设计与自由曲面的完美结合交互式曲面设计模块 楔子 目前市面上的 CAD/CAM 软件琳琅满目，Pro/ENGINEER 被视为参数式设计工具的代表性软件。然而当我们把整个设计流程往前推，在属于工业设计领域的专用造型工具又是以 NURBS为主的自由曲面系统。正当各 CAID/CAD/CAM 系统忙于解决异质资料之间的转换问题时，Pro/ENGINEER 又已大幅向前跨进，即将于 2001 版中推出一全新的交互式曲面设计模块：ISDX(Interactive Surface Design Extension)。正式将工业设计的自由曲面造型工具并入Pro/ENGINEER 的环境中。以下将为各

2、位介绍该模块的内容：ISDX的特色 Parametric vs.Freeform，Solid vs.Surface 不论在做造形设计或建构 MODEL，工具的目的是协助使用者快速地完成工作。透过 ISDX，使用者将有能力游仞于参数与自由造型间，依据实际使用上的需求决定该用什么方式解决。以特征型态存在于 Pro/ENGINEER 的独特设计环境 ISDX 并非另外开启的应用程序，而是在 Pro/ENGINEER 的环境中多了一特征叫做 Style。因此不需要任何资料转换的动作。直觉、交互式的自由曲线曲面建构 在任何层面(part,assembly)管理美学及工程设变在一特征中包含多重曲线曲面 当

3、使用 Pro/SURFACE 做设计时，常会发现不知不觉中 Model tree 中多了一大堆的特征。ISDX容许在一特征中包含多重的曲线曲面，这样可以让 Model 的特征数大幅降低。独特的锁点功能可锁在 Pro/ENGINEER 的实体,曲线,曲面,扫描数据等 ISDX 一项非常强大的功能是其锁点模式。举例而言，有时候为了设计的需求及便利性，可能会以实体建构展开设计。当以 ISDX 进行局部设计时，就可以用锁点模式将自由曲线锁在Pro/ENGINEER 的实体(或是曲面、DATUM POINT、DATUM CURVE等)。锁住之后，未来还可根据设计需求，自由调整该曲线的位置，而不会离开被锁

4、住的参考像素。接下来，笔者以一 CASE STUDY 的方式为各位介绍 ISDX 的应用实例。PDA 设计应用实例探讨 在这个案例中，我们将从 SKETCH 开始，为各位介绍在 Pro/ENGINEER 中，如何应用 ISDX 描绘 SKETCH 以建立符合设计 CONCEPT 的 MODEL。各位也将在过程中体会到不同于参数尺寸拘束的全新自由建构修改的设计工具。从 SKETCH 开始展开设计 我们可以将绘制好的 SKETCH 贴于 Pro/ENGINEER 中当成底图。(图 1)并以描图的方式开始设计。进入 ISDX 有两种方式：1.从选单中选 Feature/Create/Style 2.

5、从下拉式菜单中选 Insert/Style ISDX 的使用者操作接口 ISDX 有属于自己的图像式菜单。若有设计上的需要，亦可切换成四分割窗口。(图 2)在 SKETCH 上描绘 PDA 的外型轮廓线 按一下曲线产生编辑图像，会跳出一对话盒。(图 3)在此对话盒中，可以产生新曲线、编辑旧曲线、在曲线中增加节点、减少节点以及分割曲线等。利用新曲线产生功能，可以直接用鼠标绘制出 PDA 的外型轮廓线。(图 4)由于此 PDA 造型左右完全对称，因此只需建一半，另一半用 MIRROR 的方式复制过去即可。半边 MODEL 的建构方式特别要注意的是对称时的 TANGENT 问题。这也牵涉到我们对曲线

6、TANGENT 的控制度，当编辑曲线时点一下曲线端点，会出现一黄色直线，该直线即为曲线在端点处的 TANGENT。(图 5)若在 TANGENT 处按鼠标右键，会出现一菜单，在此菜单中有许多控制 TANGENT 的选项。(图6)这里选择 NORMAL，再选取中心面，该曲线的 TANGENT 就会自动对中心面 NORMAL。(图7)在不同的工作平面中工作 若我们转一个角度来检视这个 MODEL，会发现轮廓线刚好落于 SKETCH 上，这就是一开始的工作平面。(图 8)实际上我们可能会依据设计或 MODELING 的需求变更工作平面。譬如现在要设计侧视图的造型，所以需要切换工作平面至中心平面。(图

7、 9)利用锁点模式可以将曲线端点锁在前一条曲线上。(图 10)曲线的建构及编辑区分为 FREE、PLANAR 与 COS 三种模式。FREE 模式可在 3 度空间中自由编修曲线；PLANAR 模式则限制所有曲线的建立修改不会离开工作平面；COS(CURVE ON SURFACE)会将曲线直接建构在某一曲面上。现在我们是在 FREE 的模式下将曲线端点锁在前一条曲线上，接着用鼠标就能够把端点滑到想要的位置上。(图 11)脱模角度的确认 调整曲线 TANGENT 时按鼠标右键可设定成水平或垂直。(图 12)若想要精确地控制脱模角度，可以在对话盒中的 TANGENT 字段以数值输入的方式精确定义角度

8、。(图 13,14)产生 LCD PANEL 轮廓线 由于 LCD PANEL 所在位置与 SKETCH 有一高度差，必须定义一新工作平面。当产生一新曲线时，若选择 PLANAR 模式，在 PLANAR 选项内有一 OFFSET 项目。透过该参数，可定义与原来工作平面偏距之新平面。(图 15)用此方法，便能够在所需的位置上直接绘制 LCD PANEL 轮廓线。(图 16)建立主造型面 选择就可以利用已经设计好的造型轮廓线建立曲面。(图 17)建立好的曲面将会依据造型曲线的变化更新。建立 CCD 造型面 ISDX 产生的特征可直接与 Pro/ENGINEER 的其它特征结合使用。譬如为建立 CC

9、D 的造型面，先以 SURFACE TRIM 切出缺口。(图 18)ISDX 的锁点不仅可锁曲线，还能够锁在曲面边界，并顺着边界滑动。(图 19,20)当调整的曲线端点与另一曲面相接时，会衍生出是否 TANGENT 的问题。要控制曲线对曲面TANGENT，只需按一下鼠标右键，选择 SURFACE TANGENT 即可。(图 21)接着利用一曲面 TRIM 过的边界、一 DATUM CURVE、两自由曲线，就能够建立 CCD 的造型面。(图 22)完成上盖造型 应用 ISDX 建构主造型面与 LCD PANEL 间的侧边斜面，再以 FLAT SURFACE 铺设 LCD PANEL。上盖造型即可

10、完成。(图 23)下盖造型设计 设计过程中如有需要增加节点变化造型时，可点选 Add，其中有数种加点方式：Point 模式可任意自由地增加节点；Midpoint 模式可将节点刚好加在中点上。(图 24)若在中点加节点，端点 TANGENT 编辑后，有节点的位置将不会被更动到。(图 25)造型的变化也可以透过内插断面作出以往不容易达成的融接效果。(图 26,27)设计完成后，将另一边 MIRROR 过去即完成 ID MODEL。(图 28)融合于 Pro/ENGINEER 的 TOP-DOWN DESIGN 概念中 若我们将 ID MODEL 做成实体，并分件薄壳后，便可以各别进行机构设计，(图

11、 29)进而完成整体组立。(图 30)由于现在设计资料与工程资料都是在 Pro/ENGINEER 中，因此任何的设变都能够实时地更新。譬如考虑到 PDA 的握持，希望将造型改成波浪状。这时只要 redefine ID MODEL 的 STYLE 特征，便可以回到 ISDX 的模式中编辑想要修改的造型。(图 31)修改后可直接更新所有的相关资料。(图 32,33,34,35)结语 ISDX 是 Pro/ENGINEER2001 版中一项相当重要的模块。他率先为我们展示了属于造型方面的自由曲线曲面建构方式，与属于工程方面的参数式实体设计，其实是可以并容于同一系统中。而且融合的结果，不仅不冲突，还能够带来更大的效益。至于 2001 版中还有许多非常方便好用的模块，之后都会有专文为各位介绍。