参数化设计

参数化设计

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概述

参数化设计是Revit Building的一个重要思想，它分为两个部分：参数化图元和参数化修改引擎。Revit Building中的图元都是以构件的形式出现，这些构件之间的不同，是通过参数的调整反映出来的，参数保存了图元作为数字化建筑构件的所有信息。参数化修改引擎提供的参数更改技术使用户对建筑设计或文档部分作的任何改动都可以自动的在其它相关联的部分反映出来，采用智能建筑构件、视图和注释符号，使每一个构件都通过一个变更传播引擎互相关联。构件的移动、删除和尺寸的改动所引起的参数变化会引起相关构件的参数产生关联的变化，任一视图下所发生的变更都能参数化的、双向的传播到所有视图，以保证所有图纸的一致性，毋须逐一对所有视图进行修改。从而提高了工作效率和工作质量。

参数化设计在CAD中的应用

用CAD方法开发产品时，零件设计模型的建立速度是决定整个产品开发效率的关键。产品开发初期，零件形状和尺寸有一定模糊性，要在装配验证、性能分析和数控编程之后才能确定。这就希望零件模型具有易于修改的柔性。参数化设计方法就是将模型中的定量信息变量化，使之成为任意调整的参数。对于变量化参数赋予不同数值，就可得到不同大小和形状的零件模型。

在CAD中要实现参数化设计，参数化模型的建立是关键。参数化模型表示了零件图形的几何约束和工程约束。几何约束包括结构约束和尺寸约束。结构约束是指几何元素之间的拓扑约束关系，如平行、垂直、相切、对称等；尺寸约束则是通过尺寸标注表示的约束，如距离尺寸、角度尺寸、半径尺寸等。工程约束是指尺寸之间的约束关系，通过定义尺寸变量及它们之间在数值上和逻辑上的关系来表示。

在参数化设计的本质及意义

在参数化设计系统中，设计人员根据工程关系和几何关系来指定设计要求。要满足这些设计要求，不仅需要考虑尺寸或工程参数的初值，而且要在每次改变这些设计参数时来维护这些基本关系，即将参数分为两类：其一为各种尺寸值，称为可变参数；其二为几何元素间的各种连续几何信息，称为不变参数。参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数。因此，参数化模型中建立的各种约束关系，正是体现了设计人员的设计意图。

参数化设计可以大大提高模型的生成和修改的速度，在产品的系列设计、相似设计及专用CAD系统开发方面都具有较大的应用价值。目前，参数化设计中的参数化建模方法主要有变量几何法和基于结构生成历程的方法，前者主要用于平面模型的建立，而后者更适合于三维实体或曲面模型。

常用的参数化设计软件

目前常用的参数化设计CAD软件中，主流的应用软件有Pro/Engineer、UG NX、CATIA和Solidworks四大软件，四大软件各有特点并在不同的领域分别占据一定的市场份额。Pro/Engineer是参数化设计的鼻祖，参数化设计的实现最先就是由Pro/Engineer实现，而Pro/Engineer也因为参数化的特点在横空出世后迅速抢占了传统CAD软件巨头UG和CATIA 的部分市场份额，目前主要应用于消费电子、小家电和日用品、发动机设计等行业；UG和CATIA两个传统的软件巨头也不甘落后，紧随Pro/Engineer之后加入了参数化设计的功能，目前在传统的制造行业比如汽车、航空航天等行业上两个软件占据绝对的市场份额。

第1章P r o/E N G I N E E R W i l d f i r e4.0概述

Pro/ENGINEER Wildfire 4.0是一个参数化CAD设计软件，可根据特征的模型进行直观的创建和修改。本章将简单介绍现代CAD设计的一般流程以及Pro/ENGINEER Wildfire 4.0的主要模块和操作界面等内容。

本章要点

CAD设计的一般流程

Pro/ENGINEER Wildfire 4.0基本模块及应用领域

Pro/ENGINEER Wildfire 4.0用户界面

Pro/ENGINEER Wildfire 4.0菜单介绍

Pro/ENGINEER Wildfire 4.0工具栏介绍

Pro/ENGINEER Wildfire 4.0系统的基本设置 Pro/ENGINEER Wildfire 4.0基本操作

1.1 CAD设计的一般流程

从20世纪80年代早期发展至今，工程设计制图发生了重大的转变，这主要得益于计算机辅助设计（computer-aided design，CAD）技术的不断进步。今天的CAD设计已经不再是单纯地使用计算机绘图，而是融入了产品的外形构思、功能设计、结构分析、虚拟现实以及加工制造等过程。

由于三维CAD技术更加符合人们的思维习惯，所以随着计算机技术的不断发展，三维技术逐渐代替了原来的二维设计技术。现在，用户能在三维模式下完成整个产品的设计开发过程。Pro/ENGINEER Wildfire 4.0就是一个能满足现代用户设计要求的现代CAD软件。

在使用Pro/ENGINEER等CAD软件进行设计前，用户需要清楚地了解表1-1中的几个基本概念。

表1-1 CAD设计的基本概念

了解了表1-1中的相应概念后，可开始使用Pro/ENGINEER进行设计，其基本流程如图1-1所示。

图1-1 Pro/ENGINEER设计基本流程

图1-1中，前两步内容是设计方案和方法的确定问题，需要结合机械设计和机械原理等知识来进行设计；本书后续各章将对图1-1中后面3步——如何使用Pro/ENGINEER Wildfire 4.0设计进行详细介绍。

1.2 Pro/ENGINEER Wildfire 4.0基本模块及应用

领域

Pro/ENGINEER Wildfire 4.0是一个综合设计软件，具有非常强大的功能，被广泛应用于电子、机械、模具和工业设计等领域，集零件设计、产品装配、模具开发、NC加工、钣金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、运动分析和力学分析等功能于一体。

本书主要介绍Pro/ENGINEER三维造型的相关内容，所应用到的是软件中的基本模块，如表1-2所示。

表1-2 Pro/ENGINEER基本模块

除了上述基本模块外，用户还可以应用其他模块进行设计，如Pro/ANIMA TE（动画模拟）、Pro/FEM-POST（有限元分析）和Pro/MECHANICA MOTION（装配体运动分析）等模块，这里暂不一一列举。

1.3 Pro/ENGINEER Wildfire 4.0用户界面

Pro/ENGINEER版本更新比较快，最新的Pro/ENGINEER Wildfire 4.0版本在界面上与以往的Wildfire版本相似，引用了Windows风格，友好的界面能方便用户的设计工作。在启动Pro/ENGINEER Wildfire 4.0后，系统将进入如图1-2所示的起始界面。

图1-3以零件模式下的界面为例，进一步对Pro/ENGINEER Wildfire 4.0界面作介绍。