1、第一讲 产品的正向设计和逆向反求,【主要内容】1、了解正向设计和逆向反求的概念2、熟悉逆向反求的流程3、熟悉正向设计的步骤4、熟悉正向设计和逆向反求的软件 （Pro/Engineer Wildfire）,图8-2 复制特征菜单管理器,一 产品的正向设计,产品的正向设计:专业的设计人员根据客户提供的草 绘图、二维CAD图纸或产品图片，利用计算机辅助设计工具 （如Pro/E、CATIA、UG、AutoCAD等）为各行业的客户提供产 品的工业造型设计、结构设计及三维模型创建等。 产品造型设计是融合科学技术与文化艺术的边缘学科，它 通过市场调查与分析，确定市场定位与设计基础，在大量思 考和创造活动后，
2、有目的的深入发展和完善，设计出时代感、 形象感、个性化的产品。,产品设计三阶段：问题概念化 概念可视化 设计商品化,问题概念化（Concept Definition ： 首先针对将要设计发展的产品作全盘性的了 解，透过信息收集与市场调查的方法，去探询市场 上同类产品的竞争态势，销售状况及消费者使用的 情形(包括的操作的习惯，使用后的抱怨点与对新功 能潜在的需求)还有市面上的流行事物。在分析评估 后得加上公司发展策略的考量，以企划出新产品的 整体“概念”！,概念可视化（ Idea Visualization ）： 设计师的工作便是将市场的语言(即商品企划)转换成可可视化的具体形态，通常是透过图面
3、(2D Drawing)或模型(3D Mock up)，将概念表达设计出来;设计的想法是否能符合目标客户的需求，捉住消费流行的趋势，用“眼见为凭”的图面或模型是作为其它部门进行沟通与评选最方便的方法，还可以再透过市场调研的方法，将这些具象的结果直接询问目标客户以收集消费者的喜爱反应，再将这些所进行的调查，评选结果加以统计分析，作为最终决策的依据！,产品设计商品化（ Mass-production ）： 从市场调查转换成具体的设计成果，最重要地目的便是要赶快将消费者所喜爱的设计方向与具有竞争潜力的商品，大量生产出来并加以销售！量产工作的完成需要经过机构设计，原型样品(Prototype)的检讨确
4、认与模具的设计开发之间的相互配合，才可将设计付诸实现。由于有上下工程的关连性，因此设计师所设计的成果，能否具有生产可行性，并且能顺利地被后工程的人员直接加以应用，便是一项非常重要的Know How！ 商品化对设计师而言是非常关键的！其目地是将创意的结果转换成符合生产条件的过程！不能的生产的创意，便不能称之为“好的设计”！,Pro/ENGINEER 基础实体特征建模,一、拉伸特征拉伸是3D特征建模的一种常用方法，将2D截面沿该截面法向延伸至垂直于草绘平面的给定深度处来实现3D建模。可使用拉伸工具 创建等截面的实体或曲面特征。,二、 旋转特征旋转特征是通过2D草绘截面绕中心线旋转来进行3D特征建模
5、的工具。它特别适合创建回转体特征元件。草绘旋转特征2D截面时，其2D截面必须全部位于中心线的同一侧，倘若要生成实体特征，其2D截面必须是完全封闭的图元。可使用旋转工具 创建等截面的实体或曲面特征。,三、 扫描特征扫描是将二维截面沿着指定的轨迹线扫描生成三维实体特征，使用扫描建立增料或减料特征时首先要有一条轨迹线，然后再建立沿轨迹线扫描的特征截面。,扫描对话框 扫描轨迹菜单管理器,扫描特征创建步骤：1）选择扫描特征命令在主菜单中依次选取【插入】/【扫描】/【伸出项】选项，弹出如图所示【伸出项：扫描】对话框和如图所示的【扫描轨迹】菜单管理器。,2）定义扫描轨迹扫描轨迹可以在创建特征时草绘，也可以使
6、用由选定基准曲线或边组成的轨迹，从扫描轨迹菜单管理器中可以看到两种扫描轨迹的定义方式。,4）预览或完成扫描剖面绘制完成后，单击 按钮退出草绘模式，然后单击对话框中的 【预览】按钮预览扫描特征的创建效果或 【确定】按钮完成扫描特征的创建。,3）绘制扫描截面草绘轨迹定义完后，在自动进入的草绘工作区中绘制扫描截面并标注尺寸（注：位置尺寸的标注必须以轨迹起点的十字线的中心为基准）。,注意：在轨迹选取时，当扫描特征的轨迹线为开放状态，并且和已有特征相交时，系统将显示如图所示的属性菜单管理器，通过选取【合并终点】或【自由端点】选项可以产生两种不同的特征结合状态。,合并终点扫描,自由端点扫描,封闭式轨迹扫描
7、若扫描特征的轨迹线为封闭状态，则系统将显示如图所示的属性菜单管理器，通过选取【增加内部因素】或【无内部因素】选项可产生两种不同的扫描特征。,增加内部因素扫描,无内部因素扫描,四、 混合特征混合是将不同位置上的多个剖面的边界用过渡曲面连接起来形成的一个连续特征。实体特征的建立过程是以剖面为基础的。拉伸、旋转和扫描都是使用固定剖面，而混合特征是通过剖面的变化将指定的剖面连接起来。按混合方式的不同，混合特征分为三种形式：平行混合、旋转混合、一般混合。,混合特征创建步骤：1）选择混合特征命令在主菜单中依次选取【插入】/【混合】/【伸出项】选项，弹出如图所示【混合选项】菜单管理器。,2）确定混合类型（1
8、）平行：所有混合剖面都相互平行且在同一草绘平面内绘制，如图所示。,平行混合,旋转混合,（2）旋转的：各剖面在不同草绘平面内绘制，后一个剖面绕前一个剖面的坐标系Y轴旋转，旋转角度不超过120，如图所示。,绘制第1个截面,绘制第2个截面,绘制第3个截面,（3）一般：与旋转混合相似，各剖面在不同草绘平面绘制，后一个剖面绕前一个剖面的坐标系的X、Y及Z轴旋转或平移，如图所示。,一般混合,3）指定剖面连接方式如图所示的【属性】菜单管理器上可以看到两种剖面连接方式。,直的剖面连接形式 光滑的剖面连接形式,4）指定草绘平面完成属性设置后，系统进入设置草绘平面状态，弹出如图所示的菜单管理器，选择平面作为草绘平
9、面，并确定方向和草绘参照。,设置草绘平面,6）指定各截面之间的距离或者各截面之间的旋转角度单击 按钮退出草绘时，在信息区弹出截面距离数值输入框或者旋转角度输入框,如图所示，输入各截面之间的距离或各截面之间的旋转角度。,5）绘制截面绘制第一个剖面，注意箭头所在点为起始点，系统指定绘制剖面时鼠标单击的第一点作为起始点。绘制第一个剖面后，单击鼠标右键从如图所示的快捷菜单中选择【切换剖面】选项，可以看到第一剖面的线条以灰色显示。继续绘制下一个剖面。当所有剖面绘制完成后，单击按钮结束草绘。,7 ）预览或完成这时特征的信息对话框中的各项都已设置完毕，如图所示，单击【预览】按钮预览混合特征的创建效果或【确定
10、】按钮完成混合特征的创建。,伸出项：混合，平行对话框,产品正向设计实例：,操作步骤： 一）建立新文件在主菜单中选择【文件】/【新建】或单击新建图标按钮，出现创建新文件的【新建】对话框，如图所示，选择【类型】栏中的【零件】选项，接受【子类型】默认为【实体】选项，输入名称为suliaozhijian，同时去掉【使用缺省模板】勾选项。单击对话框中的【确定】按钮，弹出如图所示【新文件选项】对话框，选取mmns_part_solid（公制实体零件）模板。,二）建立旋转特征1）单击【新文件选项】对话框中的【确定】按钮，进入三维零件建模环境，在主菜单中选择【插入】/【旋转】选项或者在工具栏单击按钮 ，系统将
11、显示旋转特征操控板，如图所示。,2）选择【位置】选项，单击【定义】按钮，在弹出的草绘对话框中， 选取FRONT基准面为草绘平面，接受系统默认的参照和方向，单击 【草绘】按钮，进入草绘模式。,3）在草绘模式下绘制如图所示的剖面，单击 完成草绘并退出草绘模式。4）在旋转特征对话栏上选取角度选项为可变旋转角度，并选取标准旋转角度360，单击完成带轮主体部分的创建，如图所示。,三）创建壳特征 选取【插入】/【壳】或单击按钮 ，系统弹出壳特征操控板。选取旋转特征的大端面作为要移除的表面，将厚度值设置为3，创建的抽壳效果如图所示。,四）去材料拉伸特征 在主菜单中选择【插入】/【拉伸】选项或者单击 按钮，系
12、统将显示拉伸特征对话栏，选择【放置】上滑面板，单击【定义】按钮，系统弹出如图所示【草绘】对话框，选取TOP面为草绘面，缺省面为参照面，单击【草绘】，进入草绘模式。利用 命令，选取圆曲线，依次单击。设置剪料，剪切后的形状如图所示。,五）创建拉伸去材料特征 首先创建一个与FRONT平面偏移83mm的基准平面。在主菜单中选择【插入】/【拉伸】选项或者单击 按钮，系统将显示拉伸特征对话栏，选择【放置】上滑面板，单击【定义】按钮，系统弹出如图所示【草绘】对话框，选取DTM1面为草绘面，缺省面为参照面，单击【草绘】，进入草绘模式绘制如图所示的截面，依次单击。拉伸后的形状如图所示。,六）创建壳特征 选取【插
13、入】/【壳】或单击按钮 ，系统弹出壳特征操控板。选取旋转特征的大端面作为要移除的表面，将厚度值设置为3，创建的抽壳效果如图所示。,七）创建去材料拉伸特征 在主菜单中选择【插入】/【拉伸】选项或者单击 按钮，系统将显示拉伸特征对话栏，选择【放置】上滑面板，单击【定义】按钮，系统弹出如图所示【草绘】对话框，选取TOP面为草绘面，缺省面为参照面，单击【草绘】，进入草绘模式绘制如图所示的截面，在拉伸属性中选择拉伸到面，依次单击。拉伸后的形状如图所示。,八）建立旋转特征1）单击【新文件选项】对话框中的【确定】按钮，进入三维零件建模环境，在主菜单中选择【插入】/【旋转】选项或者在工具栏单击按钮 ，系统将显
14、示旋转特征操控板，绘制如图所示的截面。对称旋转180度，旋转后的图形如图所示。,九）创建去材料拉伸特征 在主菜单中选择【插入】/【拉伸】选项或者单击 按钮，系统将显示拉伸特征对话栏，选择【放置】上滑面板，单击【定义】按钮，系统弹出如图所示【草绘】对话框，选取TOP面为草绘面，缺省面为参照面，单击【草绘】，进入草绘模式绘制如图所示的截面，调整去料方向，依次单击。拉伸后的形状如图所示。,十）创建凸耳拉伸特征 在主菜单中选择【插入】/【拉伸】选项或者单击 按钮，系统将显示拉伸特征对话栏，选择【放置】上滑面板，单击【定义】按钮，系统弹出如图所示【草绘】对话框，选取TOP面为草绘面，缺省面为参照面，单击
15、【草绘】，进入草绘模式绘制如图所示的截面，设置拉伸深度为8，依次单击。拉伸后的形状如图所示。,十一）阵列凸耳拉伸特征 在屏幕右侧单击 按钮，系统将显示阵列特征对话栏，选择方向阵列，选择FRONT平面为方向阵列平面，阵列个数为2，阵列距离为50，单击。阵列后的形状如图所示。,十二）镜像凸耳阵列特征 选中阵列特征，在屏幕右侧单击 按钮 ，系统将显示镜像特征对话栏，选择RIGHT平面为镜像平面，单击。镜像后的形状如图所示。,十三）保存文件 选择【文件】/【保存】或单击工具栏 按钮，然后单击按钮并接受系统默认的文件名zhizuo.PRT。,二 产品的反向设计,汽车仪表板反向工程测量与CAD建模,采用反
16、向工程技术重构的汽车部件CAD模型,采用反向工程技术对汽车外型和内饰进行设计,实物原型,反向设计又称反求工程。反求工程（Reverse Engineering，简称RE）包含有实物反求、软件反求和影像 反求三个方面。反求工程也称为逆向工程、反向工程，是 对已有的零件或实物原型，利用3D数字化设备准确、快速 的测量出实物表面的三维坐标点，并根据这些坐标点通过 三维几何建模方法重建实物的CAD模型的过程。 实物原型经反求工程技术建立CAD模型之后，可进一步利 用CAD/CAE/CAM以及CIMS等先进技术进行处理，复制出 实物的样品模型。如图所示为反求工程技术与快速成型制 造技术（Rapid Pr
17、ototyping Manufacturing）相结合的工作 流程图。,硅胶模,新产品LOM原型,实例：凸轮叶片的创建,复制特征与原特征具有丛属关系,实例：凸轮叶片的创建,1）将测量的点坐标值转换为ibl格式的点数据,原始的测量点数据,将测量点数据修改为ibl格式,2）导入点数据，创建曲线（1）建立新零件单击执行【文件】|【新建】命令，在弹出【新建】对话框【类型】选项组中选择【零件】选项，在对应的【子类型】选项组中选择【实体】选项，输入要创建的零件名称，在弹出的对话框中选择单位。单击【确定】按钮后，可以进入零件设计的界面。,图8-9 复制菜单管理器,图8-10 复制特征设置,新建文件,选择尺寸
18、,（2）导入数据文件，创建曲线,选择坐标系,选择顶部点数据 得到如图所示的曲线,同理，导入另外一条曲线的点数，创建如图所示的曲线。,3）以经过点建立曲线,定义曲线相切的属性,4）同3）的步骤建立其他的曲线，如图所示。,5）组合曲线,依次选取曲线,单击【完成】即可合并曲线,6）按照5）的步骤，依次组合其他的曲线如图所示。,7）创建曲面,单击【确认曲线】,依次选择对应的点,单击确定，得到如图所示的曲面,8）创建两个底平面,单击,创建两个偏移FRONT的基准平面，如图所示。,单击【编辑】|【填充】命令。弹出填充曲面操控板。如图所示。,单击 以环的方式选择曲线，如图所示,依次单击,按照同样的步骤以填充曲面的方法创建另一个底面，如图所示。,9）合并曲面,选中一个底平面，按住CTRL键选中混合曲面，单击曲面合并按钮 ，弹出如图所示的操控板，并且在图中要合并的曲面以网格显示，确认无误，单击，即可合并曲面。同理将合并后的曲面与另一个底面合并，合并后如图所示。,10）曲面实体化,单击【编辑】,隐藏曲线,
