设计历史的引入为在参数化特征三维建模系统中维护设计意图提供了便利,但同时也带来一定的不便。为了有效地使用基于历史的参数化特征建模系统,设计者必须在建模之前考虑好设计意图。设计意图是关于模型被修改后如何表现的计划,模型创建的方式决定它将怎样被修改,不同的建模方式会影响到设计的可修改性。
目前,绝大多数使用基于历史的三维CAD系统的设计人员仍然花上不少时间在处理一些与设计没有直接关系的建模问题上,包括:
- 倒角和圆角特征的特殊应用技巧;
- 铸件和注塑件拔模面的特征次序重排;
- 添加和管理草图与装配体的约束关系。
在进行实体建模时除了要考虑草图尺寸标注及特征的选择外,建模的方式以及建模的先后次序也非常重要。如前面所述,很多商用CAD系统都采用一种树结构的表达方式来显示建模的特征历史。由于改变特征的先后次序会改变模型的形状,新的特征必须添加在模型特征树的适当位置上,才能达到理想中的结果。不正确添加或修改特征会使得模型错误地改变甚至会导致部分特征失效。直到目前为止,设计人员需要接受专门的培训和掌握相当的建模技巧和经验,才懂得在那里及如何添加新特征和对现有特征实施改变。
智能特征技术
智能特征技术(SWIFT)是一个技术平台,可以消除大量在建模及设计变更时所需要的手工劳动。智能特征技术能自动整理和排列应用特征的顺序,让设计人员可以专注产品的设计工作而非设计工具本身,尽可能减低使用三维CAD软件的成本。所谓“使用三维CAD软件的成本”即工程师花在思考如何使用三维CAD软件而并非在进行产品设计的时间。目前,绝大部分的企业都面临并意识到同样的挑战 – 快速产品开发,提高产品质量以及降低生产成本。设计人员花在思考如何使用三维设计工具的时间越长,则专注在产品设计的时间就越短,使用三维CAD软件的成本,即设计成本就越高。智能特征技术让新手能快速地掌握三维设计技巧,提高设计人员的工作效率,大大的降低设计成本。下面将具体说明智能特征技术如何提高设计人员的生产力。
圆角
基于多种的原因,可能是为了减低应力,又或者是防止刮痕或增强美感,设计人员很多时需要在模型的锐边上倒圆角。骤眼看去,倒圆角应该是非常简单而直截了當的工作,事实却不是这样。以图三中的零件为例。假如我们要对零件上所有的边线倒出2mm的圆角,利用手工逐一选取而又不漏掉任何一条边线的方法显然是非常麻烦和费时,并不可取。所以,设计人员一般都会采用大部分三维CAD系统都有提供的框选方法,一次性选取所有边线,再执行圆角的指令。但这方法也不是每一次都能成功,因为像图三这样一个包含了那么多边线的零件很难以单一的圆角指令来直接完成。如果强行要求CAD系统对所有边线进行一次性的倒圆角操作,系统一般都会报错,又或者只能完成部分任务。如图四所示。这时候,设计人员只好从头开始,以小组的形式选取边线,一组一组的进行倒圆角的操作。即使如此,对边线小组的指令也往往在没有明显的理由下出现报错的情形而无法完成。设计人员只好再选取别的边线组,继续尝试,直到完成所有圆角工作为止。这种人工的倒圆角迭代过程,即使对经验比较丰富的资深设计人员来说,往往也要花费好几个小时或者更多的时间。遇上更复杂的模型,经验相对比较浅或者是刚迁移到三维设计环境的设计人员,甚至要耗上数天的时间才能完成这项看似简单的倒圆角工作。
图三:有315条边线的零件
图四:对所有边线进行圆角操作时,系统报错
利用智能特征技术就可以很轻松的解决上述倒圆角问题。智能特征技术的特征专家能处理产生圆角特征时所遇到的问题。当圆角指令出现报错时,特征专家会将圆角特征分成若干小组,按可以产生特征的顺序自动排列,形成特征历史结构树。当设计人员加入或改变因重新计算而可能导致错误的圆角特征时,特征专家会自动修正错误。有了特征专家,设计人员再也不必为模型中圆角的生成顺序费尽心思。现在,只需框选零件中的所有边线,再执行圆角指令。特征专家会确定如何最好地生成圆角,边线分组和特征排序等繁复迭代过程完全在系统的后台进行。设计人员只需通过单一操作就可得出结果而不必担心特征生成的顺序。以图三这个零件为例,特征专家会将315条边线分成4个圆角特征组,在数分钟内就可以自动完成整个倒圆角任务,而无需任何的人手干预。结果如图五所示。