汽车曲面设计的未来

作者：Simon Alford

欢迎访问e展厅 展厅 1 CAD/CAM软件展厅 CAD软件, CAD/CAM, CAM, 钣金CAD/CAM, CAI, ... 基于特征的建模如何能够加速汽车设计 Siemens PLM Software 公司 NX 产品定义项目经理 Simon Alford 对速度的需要在当今由消费者驱动的市场中，对汽车设计人员的要求比以前任何时候都高。实际上，产品性能竞争的起点都一样。在越来越多的情况下，是设计使产品与竞争产品差异化。汽车制造商一直处于这样一种压力之下，即以更快的速度把产品投放市场，而设计必须发挥其应有的作用。 设计本身就是一个反复的过程，A 级曲面设计也不例外。随着一个汽车设计的逐步成熟，可行性水平日益增加。这就需要从实体粘土模型逐步过渡到虚拟 CAD 模型，把 CAD 模型用作 “主模型”，然后不断改变并细化汽车形状。在设计周期时间已经压缩到最低程度的情况下，现在的问题是如何加速这个流程。 基于特征的建模过去，汽车的内外曲面数据是由专业的独立软件来创建的。 汽车外形的任何变更都会导致冗长的 CAD 返工。通常，使项目继续下去的最可行途径就是删除和重新创建数据。多年以来，机械设计使用参数化软件 (把命令作为特征存储在零部件历史记录中)，通过规则(或者参数)来实现数据的快速创建和修改。由于汽车曲面设计的自由造型性质，大家都普遍地认识到基于特征的参数化方法不可行，直到现在这种情况才得到改变。 NX Industrial Design( 工业设计)软件利用基于特征的参数化建模来进行自由设计。因为曲面建模不是一个线性过程(不能像下象棋一样规划出一系列步骤)，通过 NX 软件，特征能够在零部件历史记录中移动 (重新排序)。而且，不同于实体建模应用程序(每一个特征都是在零部件历史记录中捕捉到的)，利用 NX，用户可以选择何时存储特征，从而控制零部件文件的复杂程度。正是这种层级的自由度，才使得特征建模成为一种实用的解决方案，用于 A 级曲面设计。 效益 把同一个 A 级模型分配给几个设计人员，您将获得不同的结果。每个设计都是正确的，但是各个设计人员很可能使用不同的方法来实现这种结果非常类似的设计。因为 A 级从本质上而言就是程序性的，他们都将在整个建模过程中重复使用一系列命令。通过捕捉这些命令作为零部件历史记录中的特征，用户可以及时退回，以便对早期命令(特征)做出变更，而零部件也将相应地更新 ――从而避免了重新编写这些冗长的建模程序的工作。 另外，关联约束(建立一个规则，比如相邻曲线/曲面之间的相切或者曲率)确保了把任何修改都传播到整个零部件文件。能够捕捉特征，输入参数(以控制数值，比如长度和半径)并分配关联约束，为设计人员提供了强大的功能。设计人员不再需要删除并重新创建数据来应对变更，而只需简单地重用已有数据，对数值进行调整和 /或添加特征，而零部件也能相应更新。 当然，特征的优势不仅仅局限于修改，还能够用于为一个模型提供主题选项，这在设计中是司空见惯的。过去，为了创建一个替代选项建议，设计人员不得不修改零部件的副本。但是，在NX 中能够很简单地把特征添加到零部件，并在保留基础几何图形的基础上归组在一起。在设计评审中，能够开/关该特征组以解释说明替代选项或者前 /后对比的情况。在与关联性结合的情况下，特征还能够用于提高模型创建速度。能够修改或者编辑一个曲面，并就修改或者编辑对模型的影响实时进行可视化处理，在整个建模过程中极大地提高了生产力。能够识别变更的原因和结果(比如，在初始创建中定义曲面边界，或者在模型接近完工时精炼曲面加亮区 )，这具有不可估量的价值。 曲面建模算不上是一个学科，而是非常实际的一个操作经验。只有当设计人员实际开始把曲面覆盖到参考小平面几何图形时，他们才能够真正开始确定下面形状的细微之处。一个曲面模型将不可避免地在整个创建过程中不断变更，因为需要移动边界，以便实现与相邻曲面的必要过渡。基于特征的建模从本质上顺应了该流程，特征和关联性的组合促进了在该过程中每个阶段的反馈。 深度的力量 从概念到生产，设计软件必须能够提供一套完整的工具来捕捉设计意图。从设计过程一开始，NX 就提供了有效可靠的工具。一般情况下，一个用户导入草图(光栅图像)或者 STL 小平面数据作为参考，这两者 NX 都支持，并且 NX 能够提供小平面处理工具来过虑和调整 STL 几何图形。 对于曲面创建，NX Industrial Design( 工业设计)利用一个真正混合的建模方法，从而确保设计人员不再受软件限制，而是能够灵活地为工作选择正确工具。NX Industrial Design( 工业设计)完全支持基于曲线 (扫掠/放样)、自由形状建模(编辑曲面和曲线 “控制点” ) 和曲面实体(传统的 NX 实体建模)。由此，设计人员能够真正利用 NX 单一集成化系统的优势，插入二维草图，并通过表达式(或者规则)以参数化的形式来对其进行控制，这对产生大量几何形状的汽车内饰设计尤为有用。NX 在其功能中扩展了这种混合建模基本原理，以创建贝塞尔曲线和非均匀有理 B 样条曲线(NURBS 曲线)数据，而且不仅支持 A 级工作流程(典型的贝塞尔曲线)，还支持概念性工作流程。由于更高的灵活性，概念性工作流程通常使用 NURBS 曲线。 因为认识到 A 级曲面是程序性的， Siemens PLM Software 吸收了重复的冗长人工构建程序，并将它们合并在单一特征之中(比如，花式圆角、扫掠和过渡角)。这样，直接把嵌入式设计 “雕刻” 融入到特征之内，从而进一步加快了设计过程。 与曲面创建同样重要的是能够诊断和验证模型质量。提供非常高的质量水平的要求等同于 A 级，而诊断功能是必须的。在整个设计过程之中，用户必须不断分析曲面质量。这包括评估曲面曲率、高亮和反射特性，保持参考小平面数据的公差并遵守制造标准。NX 提供了大量评估工具来评估这些美学和技术属性，并且确保达到最高质量标准。 最后，为了支持设计评审和模型签署过程，设计人员必须使用高端可视化工具。NX 为用户提供了重新创建一个逼真的虚拟“展示室” 环境的工具。多种材料和纹理可以应用于曲面和所需要的场景，而这些场景是利用基于图像的照明、背景、阴影和反射来创建的。还可以对模型进行动画制作，利用最新的高动态范围图像(HDRI) 来创建高逼真度图像，从而为市场推广服务。 总结 NX 利用基于特征的参数化建模功能，以一个有用的而且高效的方式用于自由形状建模。而且，因为 NX Industrial Design( 工业设计)存在于一个单一系统之中，它提供了无缝的数据转换，没有数据丢失或者模型返工情况，这些通常是设计开发中的隐藏成本。 能够迅速实现这些利益的企业可以显著节省设计中的时间和成本，加速设计过程，从而缩短设计周期时间并加快产品上市速度。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (2/16/2008)