设计流程及规范.docx

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设计流程及规范

PTC

客户:

XXX

中国

文档名称：

设计流程及规范

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1.0

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供审阅

本资料是专为XXX准备的。

所有权归PTC公司拥有。

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文档概述

在充分了解XXX产品研发需求的基础上，PTC公司总结了用户典型产品的设计方法，提交本说明书。

以便为用户今后形成一个基于Pro/E完整的设计规范作为范本。

本规范通过对用户典型产品的设计特点的总结，提出以自顶向下的设计方法，协同设计的方式，并行的进行产品的设计：

1）建立集中的协同设计的设计平台

2）建立和规范基于Pro/E的设计流程

3）培训用户，有效提升产品开发效率

以实现：

1）完善的三维数字样机设计手段，减少设计错误，提高产品设计质量

2）大幅度缩短产品研制周期，增强企业竞争能力

3）应用自动化的设计手段，提升员工效率，完成更多任务

4）改善客户响应速度，并提高客户满意度

Pro/ENGINEER版本

Pro/ENGINEERWildfire4.0M020

自顶向下的设计方法介绍

概述

在产品三维设计的过程中，存在着两种不同的设计方法：

传统的自底向上的设计方法：

先设计装配中的零件，再装配成部件，再由部件装配成总装，当装配中发现诸如干涉等设计问题时，对零件和部件进行调整和修改以到达设计目的。

自顶向下设计方法：

先建立产品的总体设计信息放在总装配的高层，然后分解部件的总体设计信息，再将信息传递到下游的产品结构中去，这样各零部件可以并行设计，同时设计变更变得很容易，当总体设计变化的时候，信息会自动的传递到下游零部件，使之自动的发生相应的变化。

自底向上的方法的缺陷在于，每个零件没有总体信息，当总体设计发生变更的时候，不能从总体上直接进行修改，虽然零件间很多信息是一样的，但相互之间又没有关联，只能一个个的修改零件，修改困难且容易出错；因此在复杂产品的研发中，我们建议在总体上采用自顶向下的设计方法，结合在局部采用自底向上的设计方法。

Pro/ENGINEER自顶向下的设计工具

Pro/ENGINEER提供以下的设计工具用以进行自顶向下的设计：

◆任务书；

◆骨架模型；

◆包装；

◆发布几何；

◆复制几何；

◆关系；

Pro/ENGINEER自顶向下的设计步骤

为了成功的完成自顶向下的设计，通常需要按以下的步骤进行设计：

◆在任务书中定义产品的总体设计信息；

◆创建产品的初始装配模型；

◆创建骨架模型用以在三维模型中定义产品的信息；

◆创建发布几何将设计信息进行归类；

◆用复制几何的方式将设计信息传递到各个零部件中；

◆根据传递下来的设计信息进行零部件设计；

◆根据设计变化的要求建立设计的可变性。

协同设计

一个产品整个设计过程需要众多设计师共同完成，这样就需要一个协同设计环境

为了保证能够以自顶向下的设计方法进行并行的产品设计，PTC提供了协同设计环境。

A.没有数据共享平台的问题和瓶颈：

◆设计数据散落在个人的硬盘上

◆设计数据不能共享

◆设计数据不容易重复使用

◆设计数据容易丢失

◆重复工作多

◆不能完成并行设计

部门内部不能并行设计，各部门的数据修改，参考数据不会更新

◆数据保密性差

B.建立数据共享平台的目的：

◆建立用户权限，对所有文件加以权限控制

◆对设计过程进行权限的控制

◆提供数据的生成、存储、查寻、控制存储、版本管理、设计记录、设计数据共享，数据可重复使用

◆库中的零件都记录了它的装配关系，可查寻此零件用于哪些装配和一个装配的材料清单表

◆零件改名方便

◆领导和设计人员可查看零件所在的设计阶段，并在库中看到零件的形状

◆各科室可同时设计，互相参考，随时可得到最新的设计资料

◆提高设计效率

◆减少设计错误

C.并行设计

◆分系统可同时设计

◆不同的部门有不同的设计权限

◆零部件修改后借用它的相关人员会得到此零部件修改的信号

◆相关人员可更新得到最新的零件

同时修改：

骨架模型的工作准则

在用户的设计环境中，骨架模型主要提供下面三个主要的功能：

提供上一级设计条件的控制手段。

拥有多个零件或部件共享的设计数据。

提供运动部件的框架以确定不同的运动位置。

骨架模型是Pro/ENGINEER的特殊零件模型，它包括一些基本的设计信息，如：

定位信息、接触表面的轮廓、装配的参考、关键件的形状和尺寸。

它始终是此装配结构树中的第一零件。

在典型产品的设计中，骨架模型继承上级装配的设计信息，提供下级装配或关键件所需的共享设计数据和参考数据，

作为设计条件，将骨架零件的几何数据拷贝到其它的单个零件中，拷贝的几何数据仍然具有相关性，及骨架模型修改后，相应的零件也会修改，并且可以单独调用此零件。

在生成骨架模型时，要遵循下列准则，这样维护容易，并能正确处理相互的参考关系。

掌握零件全部设计思想的总体设计人员设计相应的骨架零件，综合考虑，当骨架零件修改时，有效的转递更改信息，使子部件做相应的修改。

如果在装配中有很多的共享数据，可在此装配中建立多个骨架模型，提供不同的共享数据。

在骨架模型中需要将生成的数据进行分类，多余的数据要集中管理，不要给设计人员带来一些错误的信息。

骨架模型是进一步设计的基础，骨架模型的失败将直接影响所有的零件，用简单的特征生成骨架模型，如用多个特征形成一个复杂的截面形状，这样可避免骨架模型的失败。

避免不必要的骨架零件的修改。

骨架模型的修改用重定义和替代的方式修改。

骨架零件修改后，所有的相关的零件都需再生一次并且保存到个人工作区中。

避免删除骨架零件中的特征，因为此特征也许已被其他的零件所应用。

慎重考虑重定义原有的特征，可用同一名字创建另一新的特征。

修改角度或位置，动态模拟机构的运动。

用容易识别的名称定义特征，这样如需修改时，可用名称方便的查找需修改的特征。

推荐的命名规则见下部分。

从骨架模型中拷贝几何元素和在骨架模型中发布几何元素

拷贝几何模型是Pro/ENGINEER在装配的环境中将几何元素从一个零件中拷贝到另一个零件中，当参考的模型和装配都在内存时，拷贝的几何元素和参考的模型有相关性，否则拷贝的几何元素是独立的、冻结的状况。

它允许子装配参考它，但不能修改它。

在设计环境中，拷贝骨架模型或其它模型的几何元素可用于参考的几何信息

拷贝的几何元素可和此零件的所有特征混合使用。

建议使用如下的操作规则：

在一个外部拷贝特征中，一次拷贝多个类似的特征，如：

一次拷贝所有的轴线。

在一个外部拷贝特征中，一次拷贝相关的所有特征，如：

一次拷贝相关的所有特征。

在发布几何元素中，将一些特征作为一发布组用作为其它零件的一个参考特征。

这个特征非常类似于拷贝特征中，一次拷贝一个零件或装配的参考特征。

发布的几何元素可以命名，其它零件在外部拷贝几何模型时可选名称来拷贝。

如一些几何元素是给特定的零件使用的，例如可将某机构需要的参照做为一个发布几何特征，可一起发布这些参照。

一个一个的拷贝几何特征，不用外部拷贝的方法。

外部拷贝和内部拷贝的区别为：

外部拷贝方法调用模型时不会调用拷贝的零件，需要修改模型参数时，才调用原始模型。

而内部拷贝的方法不同，修改骨架模型时需调用上级装配，并且有时调用模型时会自动调用原始模型，这样在数据转递时会附加很多的模型。

用于发布几何元素的规则同样可用于拷贝几何元素中。

参考范围

合理的控制参考范围，保持模型修改的灵活性，在模型和模型之间拷贝几何元素同时，建立了模型之间的相互参考。

一个常见的错误是循环参考，循环参考是建立在下列状况：

特征互相参考形成一个闭合的参考或又参考回自己的特征。

一个典型的例子：

在模型1的特征A参考模型2的特征B,模型2的特征B又参考模型1的特征A。

这样修改特征A将影响特征B,又重新影响特征A等。

这个过程影响特征的稳定性和不能再生特征。

下面是产生特征参考的准则：

特征的参考沿着一个方向，零件A依赖零件B,零件B依赖零件A,这是不可取的。

尽可能的将参考限制在骨架模型上。

一个装配可以建立多个骨架模型，如一个骨架模型用于总布置设计，另一骨架模型用于子部件设计，对于复杂的零件可以建立曲线的骨架模型和曲面的骨架模型，修改骨架模型，在零件模型中再生模型，不要在部件中再生，等所有的骨架模型再生完成后，调用装配再生装配模型。

在一些小的部装中，零件之间可互相参考，但一定要避免产生循环参照，零件的参考顺序依赖零件的装配顺序。

为了方便的维护Pro/ENGINEER的模型和共享协同，建议对关键的基准平面、曲线、拷贝几何、发布几何根据实际意义进行命名，特征支持中文名称。

结构设计流程

结构设计流程分为以下几个部分：

◆总体部分

结构总体设计师根据产品的整体技术要求，在Pro/ENGINEER中，根据任务书提供的参数和骨架模型的方法，建立系统总体一级骨架模型，确定产品的基本尺寸，布局，各分系统的空间占位、重量等指标，并将此信息发送给各分系统的技术负责人，进行分系统的总体设计。

◆结构部分

零部件设计师在得到的分系统的零部件的骨架信息后，在此基础上，完成零部件的详细设计和工程出图，并将完成后的零部件数据提交至分系统进行总体验证和检查，若发现是分系统的问题，则由分系统总体设计师进行总体尺寸的修改；若是系统总体的问题，则由分系统总体设计师和系统总体设计师进行协调和修改。

产品总体部分

创建产品结构

三维布局及骨架零件

传统的总体设计方法是在二维的环境中进行各分系统的布局和协调，所有的协调需要靠人工处理，很容易发生错误。

另外二维的表达不清，也造成协调的困难。

在PTC提供的设计系统中，我们建议采用三维骨架设计的方法进行布局：

即在总装中先建立骨架模型的方法，用曲面、曲线、基准面来表达各系统在总装中的占位，然后把这些代表各系统的曲面、曲线、基准面发布给各分系统总体负责人进行方案确认。

具体步骤如下：

建立总装，设计总体骨架模型

创建最高一级总装配模型，然后进行分系统的规划，确定二级总装的模型。

创建骨架模型，骨架模型为装配中的第一个组件。

根据产品的技术参数指示，整体外形尺寸的要求，可以利用草绘特征进行产品的总体布局。

可创建基准面、基准坐标系在空间层次上进行各分系统的基本布局，基准以及特征都可根据实际意义更改名称，可以使用中文。

各分系统尽量在使用单独的特征创建。

TIP：

选择正确的参照，利于尺寸的标注和设计变更，可以更好的利用Pro/ENGINEER的相关性进行设计

创建各分系统

创建分系统装配，并采用对齐坐标系的方式安装到总体骨架位置。

在主骨架创建主起重臂的骨架模型。

TIP：

所有的模型包括零件、装配、钣金等都必须使用模板。

对于暂时无法确定位置、大小和基本结构的分系统，可以采用两种方式体现在总体设计中，一种是创建分系统空模型，默认装配到总体装配中，待具体安装位置明确后编辑定义更改装配位置。

另一种是创建分系统空模型，但并不实际装配到总体装配，而模型树中有可以体现所要的安装的分系统，同样待具体安装位置明确后编辑定义就可以把分系统安装到总体装配中。

使用拉伸面组创建各分系统的基本轮廓，更直观的表达出各分系统所处位置、所占空间、互相之间的装配关系等，完成汽车产品总体设计。

这样，系统总体设计师在三维设计环境中，建立了一个直观的数字化样机模型，用三维模型清楚的表达了各子系统间的相互关系和各自的占位空间，能够有效的进行组件间的干涉检查，可以最大限度的在设计的初始阶段避免设计错误，提高设计的速度和质量。

任务分配与数据分发

总体设计师根据各专业设计组负责的设计任务将各分系统的数据分发到各子文件夹，这样各专业设计组的工程师就有权创建或者更改本组文件下的数据。

组件的零部件详细设计

各分系统的总体和详细设计方法是一致的，介绍分系统的总体设计和详细设计方法。

创建螺纹板，直接在装配中创建拉伸特征，并参照装配中的其他组件以保证组件间正确的装配关系。

创建和装配所有组件。

而且并不是所有的零件都是在装配中创建，一些形状标准且简单的零件就可以单独建好，再装进来就可以了。

干涉检查，进行干涉检查，保证设计的合理性。

工程图

工程图是产品设计的重要组成部分，它为生产制造提供重要的制造信息，也为检测验证提供依据。

所以说工程图必须是产品的真实体现，工程图的质量也将决定产品的质量。

Pro/ENGINEER的工程图是又3D模型转化而来，而且与3D模型完全相关，可以随中心模型的更改而改变。

即保证了工程图的准确性，也提高了产品设计和更改的效率。

创建工程图，工程图的文件名与3D模型一致。

选用标准图框：

A0横向装配图框。

Pro/ENGINEER中的信息栏和明细表都是自动填充的；

分系统数据共享和设计变更

用自顶向下方法进行开发的产品，可以很方便的在顶层进行修改，总体上的修改可以自动的传递到下游的零部件，数据自动的更新。

这是各分系统详细设计完成后的数字化模型：

参数化和相关化让我们可以很方便对总体尺寸进行修改，

同样，基于自顶向下的设计方法和全参数化设计的特点，各分系统级别和零部件级别的修改也可以很方便的进行。