基于参数化技术的CAD创新设计方法研究

基于参数化技术的CAD创新设计方法研究摘要：文章从参数化技术及以顶层基本骨架为核心的自顶向下设计、顶层基本骨架建立方法、顶层基本骨架的设计步骤等方面研究了基于参数化技术的cad创新设计方法。

关键词：参数化技术；顶层基本骨架；步骤

中图分类号：tp391.72 文献标识码：a 文章编号：1007-9599 （2012）18-0000-02

在设计中，传统的方法通过大脑对信息的加工处理，获得有用的信息，这种处理信息的方式，在于人的感官的灵活程度，人具有特定的思维，理解能力。在实际的设计中要针对不同的目标，进行反复的设计，通过信息的整合，处理可以建立起一定的设计方法来研究信息，提高信息的处理能力和传播信息的能力。

1 参数化技术及以顶层基本骨架为核心的自顶向下设计

1.1 参数化技术与自顶向下设计。在cad中，参数化技术是采用参数的形式的一种设计图形的集合，指定的尺寸可以作为和相关图形配合，通过一定的关系式，建立一定的桥梁，实现信息的沟通，通过计算机的程序管理，然后以人的大脑中的信息为主，精心参数化设计图形，并对设计结果进行一定的修改。参数化设计的过程中，重要的是参数的选择，每一种参数都可能会影响设计图形的改变，应该依据特有的公式进行尺寸控制，建立唯一的相关性，知道图形之间的全局相关性。参数的设计不同于传统的设计尺寸，可以通过软件处理系统来计算参数设计的各种参数，通过内存空间的储存来

设计产品的图形，而不是单一的图形或者具有相同功能产品。它的处理系统有很多关系式，通过建立参数，联系关系式可以实cad图形之间的转化，实现模型之间的转化。正是基于这种参数设计，才使得信息的交流，在不同的层次中具有很好的唯一性，也能在最短的时间内进行交流，即实现即时性。这样的设计才能实现自顶向下的设计。

1.2 顶层基本骨架概念的提出。顶层基本骨架是一种设计思路，在产品的设计中建立一个骨架，从最顶层开始着手设计，实现产品的修改，细化。自顶向下的设计思路是指，要从产品的骨架开始设计，先从产品的头部开始设计，加上了解到的产品的流程，设计很多的相关零件，利用参数之间的相关性，完成产品的组装、赋予产品具有某种功能或者几种功能。简单地说，就像画家画一棵树一样，可以建立一定的骨架，即设计好树的轮廓线，通过从树梢开始画起，接下来画树干，紧接着画画树枝，就这样一步步的实现。顶层骨架设计在在产品中具有特别重要的，占有举足轻重的地位。产品没有很好的设计，也就没有很好的利用价值。

传统的安装时通过很多零件的相互配合，实现产品的设计，设计的过程中需要对各个零件进行定位、对齐，才能保证产品的设计中不出现缺陷，一旦设计的过程中出现问题，整个产品就会成为废品。而自顶向下的安装就是顶层基本骨架为准，进行其他零件的安装、设计，包括点在产品的设计，线在产品中的应用，产品轮廓线的控制、产品轮廓面的的延伸等，通过系统的处理，及人工的不断

分析，逐渐修改产品的参数，细化顶层设计，实现产品的最优化设计。

1.3 顶层基本骨架的主要功能。（1）管理。顶层基本骨架对于大型产品的设计有着很好的优点，可以允许单一的设计实现对顶层骨架设计的依靠，从而控制产品的参数。设计基准的设定时产品设计的基本，这在产品的设计占有很重要的位置，没有设计基准，产品就会偏离设计思路，例如，基座的位置，无法确定基座的位置，也就无法实现产品的自顶向下的设计，产品的外形，没有产品的轮廓线，轮廓面，就很难去设计产品的外形，没有产品的外形也就不知道产品的用途。产品的零件，产品需要各个零件的安装，实现产品的功能，没有零件的协同配合，产品也就是一副没有灵魂的皮囊。产品的参数，这是产品的这要数据，通过数据之间的公式，实现产品的设计和修改。（2）组织。顶层基本骨架可以增加零件之间关联性和协同性，实现产品的功能驱动。这些存在于产品的零件的关联性和协同性可以很好的在最初的设计中挖取出来，构成顶层基本骨架，为零件之间的装配所共享。（3）共享数据。一个有组织的装配骨架可以很好和相关的零件进行信息的沟通，可以共同享用信息之间的联系，建立共同的信息处理系统，例如，骨架的信息发生变化，相关的零件和元件也要发生相应的变化。这样做的有点是，整个产品可以形成很好的配合，实现团结协作。在这个大的团体中有着很多的小团体及很多的零件，这种唯一性的信息传递，让一个相当复杂的产品，利用信息的共享，可以分成很多的小团体、简单的零件，

通过将复杂的产品解体分割，分配给很多的团体和员工去设计，提高产品的设计效率，也体现出产品进行顶层基本设计的主要思想和设计思路。（4）变更的传递。可以通过顶层基本骨架来实现产品的变更设计，对产品更好地修改、细化。产品的设计不是一成不变的，要根据设计中发生的问题，及时的做出调整，不断完善产品的功能。产品的变更的目的就是获得更优良的产品，优化产品设计中的参数。其结果就是产品中的零件参数发生变化时，就会在顶层骨架中就会体现。具体的实施方法就是，装配在顶层的骨架会知道产品的设计意图，根据输入的产品信息，对零件进行分析，加上参数的计算，如果零件的参数不适合顶层骨架中的参数，就会反映到下一个零件中，或者相应的模具中，最终优化产品的设计，实现对产品的变更。

2 顶层基本骨架建立方法

2.1 构建骨架模型。骨架模型是一组组合的框架，它主要包括设计的要求、产品的轮廓线、产品的几何外形、产品的物理属性，这是顶层基本骨架重要组成，但是骨架模型的设计不考虑具体的细节，不需要零件的装配。在构建骨架模型中，要注意产品的外形，利用最初的思路进行捕获零件的相关性。

2.2 复制几何参照和基准参照。通过复制理论实现骨架模型的映射。复制的目的就是基准点、线、面与产品点、线、面的对应，包括：内部复制几何映射，对于骨架模型，内部复制几何映射都是系统自动产生的外部复制几何参照，是根据系统之间的和零件之间

的相关性产生。基准参照的复制构建骨架模型时，点、线、面及坐标系等的复制。通过在系统中的内部复制和系统之间的复制，可以为整个产品建立一个统一的标准，并能提供大量的信息。

3 顶层基本骨架的设计步骤

第一步，建立产品的顶层基本骨架，包括基准面、点、坐标系以及产品的轮廓面。

第二步，将产品的顶层骨架与基础坐标及准基面结合，实现产品中就有顶层骨架的模型。

第三步，参考产品，复制出产品的2个零件，一个作为雏形，一个作为子装配件，以这样的方式，复制其他的零件。

第四步，将所得到零件和子装配件以坐标系的形式重新装配在一起，并展开具体的细节设计。

第五步，零件细节设计完成后不需再做额外的装配。

第六步，模具设计。

第七步，要进行产品的变更设计。

4 结束语

在自顶向下设计的参数化设计中，顶层基本骨架的引入能够很好地实现从产品到模具设计的信息的传递、共享，变更。这种创新的设计思路和方法可以为产品的设计提供很好的设计思路，大大地提高了产品设计的效率和质量。

参考文献：

[1]齐从谦，崔琼瑶.基于参数化技术的cad创新设计方法研究