TWI395111B - 零件設計系統及方法 - Google Patents

Description

零件設計系統及方法

本發明涉及一種電腦輔助設計系統及方法，尤其關於一種零件設計系統及方法。

Pro/Engineer係美國參數技術公司(PTC)開發的電腦輔助設計(CAD)/電腦輔助製造(CAM)/電腦輔助工程分析(CAE)集成軟體，該軟體使用參數化特徵造型技術，具有造型設計、零件設計、裝配設計、二維工程圖製作、結構分析、運動仿真等功能，該軟體在各個行業得到了廣泛應用。

特徵係用來創建零件的基本組成部分。設計人員可以將經常使用的特徵建立為標準特徵，保存於標準特徵庫中，後續設計中遇到同樣的問題時，只需從標準特徵庫中選用所需的標準特徵。特徵通常包含零件的形狀資訊。零件設計中，有時需要加入其他一些資訊到組成該零件的特徵中。以鈑金零件為例，模具設計過程中，鈑金零件的形狀係模具設計的主要依據，它決定了模具的總體結構和形狀，而鈑金零件的尺寸公差影響模具工作部分(如凸凹模等)形狀的尺寸及公差，鈑金零件的材料、形位元公差及技術要求等對模具的工作部件也有較大影響。因而鈑金零件模型除應包含形狀資訊外，還必須包含零件的尺寸公差、精度、材料以及技術要求等資訊，才能保證模具設計結果的準確性。Pro/Engineer提供將簡單資訊，如尺寸公差、精度、材料，加入到特徵中的方法，而對於複雜資訊，例如由多個簡單資訊確定的複雜資訊，無法直接利用Pro/Engineer提供的方法將該複雜資訊加入到特徵中。

鑒於以上內容，有必要提出一種能夠將零件的複雜資訊加入到零件特徵中的零件設計系統及方法。

一種運行於電腦中的零件設計系統，能夠於零件模型中生成用戶需要的零件特徵，該系統包括：參數設置模組，用於設置零件的標準特徵參數及複雜資訊參數；標準特徵建立模組，用於根據設置的標準特徵參數建立零件模型的標準特徵；參考基準查找模組，用於利用零件的點、面間的關係於零件模型中查找所要生成的零件特徵的參考基準；複雜資訊獲取模組，用於根據所設定的複雜資訊參數於資料庫中獲取複雜資訊；尺寸設置模組，用於根據標準特徵判斷所要生成的零件特徵是否有可變尺寸，並設置需要的尺寸；及零件特徵生成模組，用於根據查找的參考基準、獲取的複雜資訊及設置的尺寸，於零件模型中生成零件特徵。

一種零件設計方法，能夠於零件模型中生成用戶需要的零件特徵，該方法包括以下步驟：設置零件的標準特徵參數及複雜資訊參數；根據設置的標準特徵參數建立零件模型的標準特徵；利用零件的點、面間的關係於零件模型中查找所要生成的零件特徵的參考基準；根據所設定的複雜資訊參數於資料庫中獲取複雜資訊；根據標準特徵判斷所要生成的零件特徵是否有可變尺寸，並設置需要的尺寸；及根據查找的參考基準、獲取的複雜資訊及設置的尺寸，於零件模型中生成零件特徵。

本發明零件設計系統及方法能夠將零件的複雜資訊加入到組成該零件的特徵中，使設計出的零件具有更完備的資訊，從而為電腦輔助設計(CAD)、電腦輔助工藝設計(CAPP)、電腦輔助製造(CAM)的集成提供了實現的基礎。

本較佳實施例以鈑金零件為例進行說明。

如圖1所示係鈑金零件展開長度的經驗資料表。展開長度係鈑金零件的複雜資訊，由材料、加工類型及厚度決定。鈑金零件的設計過程中，若將展開長度加入到該零件模型的特徵中，可以便於鈑金零件的加工製造。展開長度通常係經驗資料，不同材料、不同加工類型、不同厚度的特徵有對應的展開長度的經驗值。圖1中的Type表示加工類型，Material表示材料，180、200、......、340分別表示厚度為1.8mm、2mm、......、3.4mm，每一確定的加工類型、材料及厚度確定唯一的展開長度，如加工類型為卷圓、材料為Gia1、厚度為280(表示2.8毫米)，對應的展開長度為1.68。本實施例將說明如何將展開長度作為複雜資訊加入到組成鈑金零件的特徵中。

參閱圖2所示，係本發明零件設計系統較佳實施例的運行環境圖。該零件設計系統20運行於電腦2上，電腦2分別與顯示設備1、輸入設備3及資料庫4連接。顯示器1用於提供用戶介面，顯示設計的鈑金零件模型，輸入設備3供用戶輸入零件設計所需的參數，如材料、加工類型、厚度等，資料庫4存儲複雜資訊資料，如展開長度的經驗資料。

參閱圖3所示，係本發明零件設計系統較佳實施例的功能模組圖。

零件設計系統20包括參數設置模組200、標準特徵建立模組201、參考基準設置模組202、複雜資訊獲取模組203、尺寸設置模組204及零件特徵生成模組205。所述零件設計系統20建立標準特徵，利用該標準特徵於零件模型中生成零件特徵，該零件特徵成為零件模型的一個組成部分並且包含所獲取的複雜資訊。

參數設置模組200用於設置零件的標準特徵參數及複雜資訊參數。所述標準特徵參數包括標準特徵的名稱及標準特徵的參考基準，還可以包括另外一些參數，如可變尺寸。如建立的標準特徵為圓，其名稱為circle，參考基準為surf、edge1、edge2，分別代表定位面、第一定位邊、第二定位邊，可變尺寸為直徑。又如建立的標準特徵為六角形，其名稱為hexagon，參考基準為surf1、surf2、surf3，分別代表第一定位面、第二定位面、第三定位面，可變尺寸為厚度和外接圓直徑。對於不同的複雜資訊，有對應的複雜資訊參數，如對於展開長度，複雜資訊參數係材料、加工類型、厚度。

標準特徵建立模組201用於根據設置的標準特徵參數建立零件模型的標準特徵。如建立一個標準特徵，其名稱為circle(代表圓)，參考基準為surf、edge1、edge2，可變尺寸為直徑。

參考基準查找模組202用於利用零件的點、面間的關係於零件模型中查找所要生成的零件特徵的參考基準。如建立圓(circle)時命名surf、edge1、edge2三個參考基準，則於零件模型中分別查找這三個參考基準。

複雜資訊獲取模組203用於根據所設定的複雜資訊參數於資料庫4中獲取複雜資訊。所述資料庫4中存儲展開長度的經驗資料，不同材料、不同厚度、不同加工類型有對應的展開長度的經驗值。如對於展開長度，根據設置的厚度(如2.8mm)、加工類型(如卷圓)及材料(如Gia1)可得到對應的展開長度(如圖1中的1.68)。

尺寸設置模組204用於根據標準特徵判斷所要生成的零件特徵是否有可變尺寸，並設置需要的尺寸。如建立標準特徵圓時定義直徑為可變尺寸，則生成零件特徵圓時直徑係可變尺寸，可以設置需要的直徑，如5cm。

零件特徵生成模組205用於根據查找的參考基準、獲取的複雜資訊及設置的尺寸，藉由Pro/Engineer的應用程式介面(API)於零件模型中生成零件特徵。生成的零件特徵與標準特徵有同樣的形狀，以設置的尺寸為規格，以查找的參考基準為放置位置，並且該零件特徵包含所獲取的複雜資訊(如展開長度)。若複雜資訊的經驗資料發生改變，只需修改資料庫4的資料，新生成的零件特徵即可包含修改後的經驗資料。

如圖4所示，係本發明零件設計方法較佳實施例的流程圖。

步驟S401，參數設置模組200設置零件的標準特徵參數及複雜資訊參數。所述標準特徵參數包括標準特徵的名稱及標準特徵的參考基準，還可以包括另外一些參數，如可變尺寸。如建立的標準特徵為圓，其名稱為circle，參考基準為surf、edge1、edge2，分別代表定位面、第一定位邊、第二定位邊，可變尺寸為直徑。又如建立的標準特徵為六角形，其名稱為hexagon，參考基準為surf1、surf2、surf3，分別代表第一定位面、第二定位面、第三定位面，可變尺寸為厚度和外接圓直徑。對於不同的複雜資訊，有對應的複雜資訊參數，如對於展開長度，複雜資訊參數為材料、加工類型、厚度。

步驟S402，標準特徵建立模組201根據設置的標準特徵參數建立零件模型的標準特徵。如建立一個標準特徵，其名稱為circle(代表圓)，參考基準為surf、edge1、edge2，可變尺寸為直徑。

步驟S403，參考基準查找模組202利用零件的點、面間的關係於零件模型中查找所要生成的零件特徵的參考基準。如建立圓(circle)時命名surf、edge1、edge2三個參考基準，則於零件模型中分別查找這三個參考基準。

步驟S404，複雜資訊獲取模組203根據所設定的複雜資訊參數於資料庫4中獲取複雜資訊。所述資料庫4中存儲展開長度的經驗資料，不同材料、不同厚度、不同加工類型有對應的展開長度的經驗值。如對於展開長度，根據設置的厚度(如2.8mm)、加工類型(如卷圓)及材料(如Gia1)可得到對應的展開長度(如圖1中的1.68)。

步驟S405，尺寸設置模組204根據標準特徵判斷所要生成的零件特徵是否有可變尺寸，並設置需要的尺寸。如建立標準特徵圓時定義直徑為可變尺寸，則生成零件特徵圓時直徑係可變尺寸，可以設置需要的直徑，如5cm。

步驟S406，零件特徵生成模組205根據查找的參考基準、獲取的複雜資訊及設置的尺寸，藉由Pro/Engineer的應用程式介面(API)於零件模型中生成零件特徵。生成的零件特徵與標準特徵有同樣的形狀，以設置的尺寸為規格，以查找的參考基準為放置位置，並且該零件特徵包含所獲取的複雜資訊(如展開長度)。若複雜資訊的經驗資料發生改變，只需修改資料庫4的資料，新生成的零件特徵即可包含修改後的經驗資料。

本發明零件設計系統及方法，雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。任何熟悉此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神及範圍內，當可做更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

顯示設備．．．1

電腦．．．2

零件設計系統．．．20

參數設置模組．．．200

標準特徵建立模組．．．201

參考基準查找模組．．．202

複雜資訊獲取模組．．．203

尺寸設置模組．．．204

零件特徵生成模組．．．205

輸入設備．．．3

資料庫．．．4

設置參數．．．S401

建立標準特徵．．．S402

查找參考基準．．．S403

獲取複雜資訊．．．S404

設置尺寸．．．S405

生成零件特徵．．．S406

圖1係鈑金零件展開長度的經驗資料表。

圖2係本發明零件設計系統較佳實施例的運行環境圖。

圖3係本發明零件設計系統較佳實施例的功能模組圖。

圖4係本發明零件設計方法較佳實施例的流程圖。

設置參數．．．S401

建立標準特徵．．．S402

查找參考基準．．．S403

獲取複雜資訊．．．S404

設置尺寸．．．S405

生成零件特徵．．．S406

Claims (6)

1. 一種運行於電腦中的零件設計系統，能夠於零件模型中生成用戶需要的零件特徵，該系統包括：參數設置模組，用於設置零件的標準特徵參數及複雜資訊參數；標準特徵建立模組，用於根據設置的標準特徵參數建立零件模型的標準特徵；參考基準查找模組，用於利用零件的點、面間的關係於零件模型中查找所要生成的零件特徵的參考基準；複雜資訊獲取模組，用於根據所設定的複雜資訊參數於資料庫中獲取複雜資訊；尺寸設置模組，用於根據標準特徵判斷所要生成的零件特徵是否有可變尺寸，並設置需要的尺寸；及零件特徵生成模組，用於根據查找的參考基準、獲取的複雜資訊及設置的尺寸，於零件模型中生成零件特徵。
2. 如申請專利範圍第1項所述之零件設計系統，其中所述資料庫存儲複雜資訊的經驗資料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之零件設計系統，其中所述零件特徵係零件模型的一個組成部分並且包含所獲取的複雜資訊。
4. 一種零件設計方法，能夠於零件模型中生成用戶需要的零件特徵，該方法包括以下步驟：設置零件的標準特徵參數及複雜資訊參數；根據設置的標準特徵參數建立零件模型的標準特徵；利用零件的點、面間的關係於零件模型中查找所要生成的零件特徵的參考基準；根據所設定的複雜資訊參數於資料庫中獲取複雜資訊；根據標準特徵判斷所要生成的零件特徵是否有可變尺寸，並設置需要的尺寸；及根據查找的參考基準、獲取的複雜資訊及設置的尺寸，於零件模型中生成零件特徵。
5. 如申請專利範圍第4項所述之零件設計方法，其中所述資料庫存儲複雜資訊的經驗資料。
6. 如申請專利範圍第4項所述之零件設計方法，其中所述零件特徵係零件模型的一個組成部分並且包含所獲取的複雜資訊。