引言

　　TD產(chǎn)品是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先PLM供就商艾克斯特與歐洲著名PLM供應(yīng)think3公司合資后，推出的全新系列產(chǎn)品，它繼承了艾克斯特多年的本土實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合了世界頂級(jí)的高端三維技術(shù)，易學(xué)易用，功能強(qiáng)大，為中國(guó)用戶帶來(lái)了全新的設(shè)計(jì)體驗(yàn)。

　　Extech公司(北京艾克斯特信息技術(shù)有限公司)對(duì)TD產(chǎn)品三維內(nèi)核技術(shù)的完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。TD全球領(lǐng)先的曲面與實(shí)體混合建模核心技術(shù)和獨(dú)有的全局形狀建模技術(shù)(Global Shape Modeling，簡(jiǎn)稱GSM)是該產(chǎn)品的一大亮點(diǎn)，筆者就針對(duì)該技術(shù)向大家做一個(gè)介紹。

　　GSM為工程師提供了一種簡(jiǎn)單易用、極具創(chuàng)新的高級(jí)建模方式，它是目前世界上唯一的快速創(chuàng)建和修改工具，用戶在設(shè)計(jì)的任何階段都可以迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，而不必重新建模。我們可以在局部或者全局應(yīng)用該技術(shù)，從而擺脫了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的局限性，給設(shè)計(jì)帶來(lái)無(wú)限的創(chuàng)新能力。

　　圖1-1為GSM的工具欄，其功能強(qiáng)大，由于篇幅有限，下面僅用三個(gè)具體的實(shí)例來(lái)介紹GSM的功能，以拋磚引玉。

　　隨著生活水平的不斷提高，消費(fèi)者越來(lái)越關(guān)注產(chǎn)品的外觀。在一個(gè)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，3D模型工程師往往需要提供多種設(shè)計(jì)方案供設(shè)計(jì)師或客戶選擇。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式是：每種方案都需要3D模型工程師一個(gè)一個(gè)去繪制，這樣的設(shè)計(jì)方式周期長(zhǎng)，修改不方便。GSM提供了柔性創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)修改能力，實(shí)現(xiàn)了用戶自定義目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的確精控制，自動(dòng)維持設(shè)計(jì)與所有其他相關(guān)產(chǎn)品零件的集成，讓設(shè)計(jì)師和客戶輕松評(píng)估多種設(shè)計(jì)方案。

圖2-1手機(jī)多方案設(shè)計(jì)

　　在圖2-1中，3D模型工程師只需繪制出一種方案的3D模型或采用已有的3D模型，其他方案的3D模型根據(jù)給出的輪廓線，應(yīng)用GSM功能就可以輕松實(shí)現(xiàn)。圖2-2為Advanced GSM的操作過(guò)程，圖2-3為設(shè)計(jì)好的手機(jī)多方案3D模型。

圖2-2 Advanced GSM的操作過(guò)程

圖2-3 手機(jī)多方案3D模型

　　自由修改，創(chuàng)意無(wú)限

　　新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中外形的修改是少不了的，采用傳統(tǒng)的修改方式，曲面外觀的修改需要從曲面的構(gòu)架線起修改，這樣的過(guò)程使修改變得困難，修改周期也很長(zhǎng)。如圖3-1中，汽車外觀已設(shè)計(jì)完畢，經(jīng)設(shè)計(jì)評(píng)估后需要把汽車行李箱蓋的外形向上微微調(diào)整。

圖3-1 需要修改的外形

　　TD拋棄了傳統(tǒng)的修改方法，研發(fā)出了世界上獨(dú)一無(wú)二的GSM技術(shù)，不但對(duì)曲面的修改非常容易，而且保留了原有曲面的拓?fù)潢P(guān)系，即使是A級(jí)曲面也能輕松應(yīng)對(duì)。圖3-2為GSM Blend的操作過(guò)程，在圖中的對(duì)話框中我們可以精確的輸入控制數(shù)據(jù)來(lái)達(dá)到我們想要的外形。

圖3-2為GSM Blend的操作過(guò)程

　　攻克鈑金回彈難題

　　長(zhǎng)期以來(lái)，困擾廣大模具設(shè)計(jì)人員的主要問(wèn)題就是較長(zhǎng)的模具開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)周期，特別是對(duì)于復(fù)雜的板料成形零件無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)成形的結(jié)果，難以預(yù)防缺陷的產(chǎn)生，只能通過(guò)經(jīng)驗(yàn)或類似零件的現(xiàn)有工藝資料，通過(guò)不斷的試模、修模才能成功。如圖4-1所示，鈑金回彈一直是沖壓成型的難題，目前情況下，模具工程師通過(guò)使用FEA(有限元分析) 工具來(lái)分析回彈。但是FEA工作和設(shè)計(jì)工作是獨(dú)立的，需要模具工程師花費(fèi)大量的時(shí)間和精力把分析結(jié)果應(yīng)用到模具設(shè)計(jì)的修改中去。

如圖4-1 鈑金回彈

　　TD在FEA和優(yōu)化模具設(shè)計(jì)之間搭建了溝通的橋梁——TD Compensator，它通過(guò)GSM功能實(shí)現(xiàn)了過(guò)程的自動(dòng)化，提高了效率。

　　配合FEA的數(shù)據(jù)，工程師再也不必花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)重建回彈補(bǔ)償曲面，TD Compensator讓工程師做出更好的用于加工的模具型面。圖4-2為GSM在回彈補(bǔ)償解決過(guò)程中的作用。

圖4-2 GSM在回彈補(bǔ)償解決過(guò)程中的作用

　　下面將TD Compensator如何應(yīng)用GSM功能，結(jié)合FEA分析的補(bǔ)償數(shù)據(jù)來(lái)重建模具型面的過(guò)程做一個(gè)說(shuō)明。

　　第一步：輸入幾何體可直接讀取的數(shù)據(jù)格式有:

　　– Catia (V4/V5)

　　– Parasolid (UG, SolidWorks …)

　　– Pro-E

　　– IGES

　　– STEP

　　…

圖4-3 輸入幾何對(duì)象

　　第二步：讀取mesh數(shù)據(jù)，檢測(cè)數(shù)據(jù)是否正確

　　分別從原始mesh和compensated mesh文件中讀取節(jié)點(diǎn)信息。

　　要求：兩種mesh的節(jié)點(diǎn)數(shù)量必須一致，而且一一對(duì)應(yīng)。

　　第三步： 計(jì)算分析，得出3D變化數(shù)據(jù)

　　設(shè)定相關(guān)參數(shù)后計(jì)算GSM變化

　　變化結(jié)果保存到新的參考曲面中

圖4-5 生成3D變形數(shù)據(jù)

　　第四步：Global Replicate運(yùn)算得出回彈補(bǔ)償后的模具型面

圖4-6 得出回彈補(bǔ)償后的模具型面

　　結(jié)論

　　GSM這一TD所獨(dú)有的建模技術(shù)，為工程師提供了前所未有的創(chuàng)建和修改能力，從而擺脫了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中模型修改不便的局限性，也可以讓工程師快速創(chuàng)建模型的多種樣式，從中挑選出最合適的外形，極大的提高了設(shè)計(jì)的創(chuàng)新水平和效率，讓設(shè)計(jì)插上了自由飛翔的翅膀。