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变量化设计

归档日期:09-16       文本归类:变量化设计      文章编辑:爱尚语录

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  变量化VGX的全称为variational Geometry Extended,即超变量化几何,它是由SDRC公司独家推出的一种CAD软件的核心技术,我们在进行机械设计和工艺设计时,总是希望零部件能够让我们随心所欲地构建,可以随意拆卸,能够让我们在平面的显示器上,构造出三维立体的设计作品,而且希望保留每一个中间结果,以备反复设计和优化设计时使用,VGX实现的就是这样一种思想。

  VGX技术扩展了变量化产品结构,允许用户对一个完整的三维数字产品从几何造型、设计过程、特征,到设计约束,都可以进行实时直接操作。对于设计人员而言,采用VGX,就象拿捏一个真实的零部件面团一样,可以随意塑造其形状,而且,随着设计的深化,VGX可以保留每一个中间设计过程的产品信息。美国一家著名的专业咨询评估公司D.H.Brown这样评价VGX:“自从10年前第一次运用参数化基于特征的实体建模技术之后,VGX可能是最引人注目的一次革命。”。VGX为用户提出了一种交互操作模型的三维环境,设计人员在零部件上定义关系时,不再关心二维设计信息如何变成三维,从而简化了设计建模的过程。采用VGX的长处在于,原有的参数化基于特征的实体模型,在可编辑性及易编辑性方面得到极大的改善和提高。当用户准备作预期的模型修改时,不必深入理解和查询设计过程。与传统二维变量化技术相比,VGX的技术突破主要表现在以下两个方面。

  第一、VGX提供了前所未有的三维变量化控制技术。这一技术可望成为解决长期悬而未决的尺寸标注问题的首选技术。因为传统面向设计的实体建模软件,无论是变量化的、参数化的,还是基于特征的或尺寸驱动的,其尺寸标注方式通常并不是根据实际加工需要而设,往往是根据软件的规则来确定。显然,这在用户主宰技术的时代势必不能令用户满意。采用VGX的三维变量化控制技术,在不必重新生成几何模型的前提下,能够任意改变三维尺寸标注方式,这也为寻求面向制造的设计(DFM)解决方案提供了一条有效的途径。

  第二、VGX将两种最佳的造型技术枣直接几何描述和历史树描述结合起来,从而提供了更为易学易用的特性。设计人员可以针对零件上的任意特征直接进行图形化的编辑、修改,这就使得用户对其三维产品的设计更为直观和实时。用户在一个主模型中,就可以实现动态地捕捉设计、分析和制造的意图。

  参数化技术在设计全过程中,将形状和尺寸联合起来一并考虑,通过尺寸约束来实现对几何形状的控制;变量化技术将形状约束和尺寸约束分开处理。

  参数化技术在非全约束时,造型系统不许可执行后续操作;变量化技术由于可适应各种约束状况,操作者可以先决定所感兴趣的形状,然后再给一些必要的尺寸,尺寸是否注全并不影响后续操作。

  参数化技术的工程关系不直接参与约束管理,而是另由单独的处理器外置处理;在变量化技术中,工程关系可以作为约束直接与几何方程耦合,最后再通过约束解算器统一解算。

  由于参数化技术苛求全约束,每一个方程式必须是显函数,即所使用的变量必须在前面的方程式内已经定义过并赋值于某尺寸参数,其几何方程的求解只能是顺序求解;变量化技术为适应各种约束条件,采用联立求解的数学手段,方程求解顺序无所谓。

  参数化技术解决的是特定情况(全约束)下的几何图形问题,表现形式是尺寸驱动几何形状修改;变量化技术解决的是任意约束情况下的产品设计问题,不仅可以做到尺寸驱动(Dimension-Driven),亦可以实现约束驱动(Constrain-Driven),即由工程关系来驱动几何形状的改变,这对产品结构优化是十分有意义的。

  由此可见,是否要全约束以及以什么形式来施加约束恰恰是两种技术的分水岭。

  长期以来,变量化方法只能在二维上实现,三维变量化技术由于技术较复杂,进展缓慢,一直困扰着CAD厂商和用户,直到在SDRC公司1997年6月20日宣布的新版软件I-DEAS Master Series 5中才真正用到变量化设计办法。

  DEASMasterSeries是美国SDRC(StructuralDynamicsResearchCorporation)公司CAD/CAE/CAM领域的旗舰产品,以其高度一体化、功能强大、易学易用等特点而著称。其最大的突破在于VGX技术的应用,极大地改进了交互*作的直观性和可靠性。另外,该版本还增强了复杂零件设计、高级曲面造型以及有限元建模和耐用性分析等模块的功能。 可惜的是,I-DEAS在SDRC被EDS收购后很快就中止了新版本的开发。

  SDRC (Structural Dynamics Research Corporation)

  公司曾经是世界领先的机械设计自动化(MDA)公司和产品数据管理PDM)系统及工程服务公司。公司于1967年成立,总部设在俄亥俄洲辛辛那提。

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