基于PRO/E的手機(jī)TOP—DOWN的設(shè)計(jì)

摘要：以手機(jī)的設(shè)計(jì)為例介紹產(chǎn)品TOP—DOWN的設(shè)計(jì)理念，并以此利用PRO/E軟件中的骨架模型功能進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中介紹TOP—DOWN設(shè)計(jì)的一般流程及常用的技巧。質(zhì)在強(qiáng)調(diào)這種TOP—DOWN的設(shè)計(jì)方法及優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：PRO/E、EDA技術(shù) 骨架模型 自頂而下（TOP— DOWN） 幾何傳遞

一、自頂而下設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介：

自頂而下的設(shè)計(jì)模式是當(dāng)前利用EDA（Electronic Design Automation）技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的最常用的模式。所謂自頂而下設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)者先從整體規(guī)劃整個(gè)機(jī)器的功能和性能，然后進(jìn)行劃分，分解成若干結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的局部模塊，并分析它們的相互位置和依存關(guān)系，至到逐層分解到零件級(jí)別。它是在裝配環(huán)境是完成零件的設(shè)計(jì)和配合，一般用于精度要求很高，裝配關(guān)系復(fù)雜、修改頻繁的產(chǎn)品。自頂而下設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是不言而喻的，首先，用戶可以更新骨架結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)對(duì)次組件的管理。當(dāng)骨架中設(shè)計(jì)參數(shù)改變時(shí)，整個(gè)設(shè)計(jì)中的組件都能隨骨架模型中參數(shù)的變更而發(fā)生變化。其次，當(dāng)一個(gè)組件中某個(gè)特征位置發(fā)生改變時(shí)，另一組件中與之相配合的特征也跟著變化，以便獲得理想的從屬關(guān)系。最后，不同組件中可以共享一個(gè)骨架信息，達(dá)到資源共享，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的效果。這些都是自下而上的設(shè)計(jì)所無(wú)法比擬的。

二、PRO/E中的骨架模型

PRO/E為我們提供了以下幾種方法來實(shí)現(xiàn)TOP—DOWN的設(shè)計(jì)。二維部局（LAYOUT）、主控件（Masterpart）、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、骨架模型（skeleton）.在此主要介紹的是骨架模型。PRO/E中的骨架模型是指在放入零件之前，先設(shè)計(jì)好每個(gè)零件在空間中的靜止位置，或運(yùn)動(dòng)時(shí)的相對(duì)位置的結(jié)構(gòu)圖。然后利用這個(gè)結(jié)構(gòu)將每個(gè)零件裝配上去，來避裝配時(shí)的限制沖突。骨架模型具備TOP—DOWN設(shè)計(jì)的必需功能，即集中提供設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，定義了點(diǎn)、線、面等非實(shí)體單元和和產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)、形狀和位置作為裝配和零件設(shè)計(jì)的參考。以便實(shí)現(xiàn)零件位置的自動(dòng)變更、減少不必要的父子關(guān)系、任意確定裝配順序、及減少對(duì)外部參考的依賴。下面我們以手機(jī)為例不來介紹。

三、手機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.確定設(shè)計(jì)對(duì)象如圖1：這是一款直板式手機(jī)，主要結(jié)構(gòu)有下殼、電池蓋、上殼、按鍵、屏幕、膠墊、pcb板、聽筒、話筒等。特別指出，此款手機(jī)在設(shè)計(jì)上是做了簡(jiǎn)化的。

2.建模型樹

1） 建立總裝配 ；

2） 裝配環(huán)境下建立骨架模型 ；

骨架模型是總裝中的第一個(gè)，并且默認(rèn)排的參考基準(zhǔn)面的前面。能自動(dòng)被排除在工程圖和BOM表之外，工程圖中不顯示骨架模型的內(nèi)容。一般情況下，一個(gè)裝配體中只有一個(gè)骨架模型。骨架模型的創(chuàng)建時(shí)要在裝配環(huán)境里用新建骨架模型零件的方法來創(chuàng)建，因?yàn)橹挥羞@樣，系統(tǒng)才能自動(dòng)將其視別為骨架模型。創(chuàng)建骨架模型具體的步驟如下：

a） 在裝配環(huán)境下點(diǎn)擊新建元件按扭 ，彈出在元件創(chuàng)建對(duì)話框；

b） 在元件創(chuàng)建對(duì)話框中點(diǎn)選 建立骨架文件， 點(diǎn)擊 ；

c） 在創(chuàng)建選項(xiàng) 里選 的創(chuàng)建方法后點(diǎn)擊 ；

d）在骨架模型里建立參考點(diǎn)、線、面、坐標(biāo)系、基準(zhǔn)形狀等信息，在此骨架模型的作用有兩個(gè)即為產(chǎn)品裝配建裝配基準(zhǔn)，為零件的設(shè)計(jì)建立形狀基準(zhǔn)。值得注意的是在骨架模型里不能出現(xiàn)實(shí)體。

圖1 圖2

3）建立骨架以外的空的子組件和不含幾何的零件，并完成總裝配如圖2所示。值得注意是創(chuàng)建子組件或零件時(shí)，選擇“不放置元件”、缺省約束。如果要?jiǎng)?chuàng)建第三級(jí)組件，先激活第二級(jí)組件然后按相同的方法創(chuàng)建即可。

3.幾何傳遞

實(shí)現(xiàn)將骨架模型中的數(shù)據(jù)應(yīng)用到具體的零部件中控制零部件的形狀尺寸的過程就是幾何傳遞。PRO/E中TOP—DOWN的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的幾何傳遞是通過“發(fā)布幾何”和“復(fù)制幾何”來實(shí)現(xiàn)的。發(fā)布幾何是對(duì)骨架模型中的點(diǎn)、線、面的一個(gè)標(biāo)示，把其他零件、骨架模型、裝配中需要參考的數(shù)據(jù)提取出來，供其他零件復(fù)制使用。而其他的零件用“復(fù)制幾何”命令將“發(fā)布幾何”的信息引用過去。發(fā)布幾何的具體操作是：主菜單[插入]——[共享數(shù)據(jù)]——[發(fā)布幾何]——[幾何出版]對(duì)話框——選取各選項(xiàng)并定義。按這個(gè)方法依次發(fā)布上下分割面、機(jī)身、屏幕、背面凹坑、電池蓋、按鍵、按鍵高度面、按鍵墊塊、按鍵地面、橡膠底面、PC板頂面、話筒及聽筒（需要先畫出曲線）并保存。

4.做后殼及部分電池蓋

（1）做后殼

在裝配里將 激活，并復(fù)制幾何：上下分割、機(jī)身、背面凹坑、電池蓋， （復(fù)制幾何操作步驟：選中幾何——[插入]――[共享數(shù)據(jù)]――[復(fù)制幾何]）。然后打開并進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成后保存并關(guān)閉窗口。完成效果如圖3所示：

圖3 圖4 圖5

（2）設(shè)計(jì)電池蓋

在裝配里 激活 ，并復(fù)制幾何：上下分割、機(jī)身、背部凹坑、電池蓋。然后打開采用實(shí)體化、拉伸、鏡像等命令進(jìn)行設(shè)計(jì)，效果如圖4所示，完成后關(guān)閉。

（3）再做后殼

再次激活 并將它和骨架都隱藏起來，此時(shí)工作區(qū)域里只顯示電池蓋，復(fù)制電池蓋上配合面，再次打開 剛才復(fù)制的面就出現(xiàn)在電池后蓋上了。這樣我們可以借助這個(gè)面進(jìn)行下一步的后蓋的設(shè)計(jì)。完成效果如圖5所示，然后關(guān)閉.

5.設(shè)計(jì)前殼及按鍵

在裝配里激活 ，并復(fù)制幾何：上下分割、機(jī)身、屏幕、電池蓋、按鍵及PC板，然后打開分別將機(jī)身、上下分割、屏幕實(shí)體化，接下來再對(duì)其進(jìn)行抽殼，厚度1.5MM，最后對(duì)按鍵拉伸切除得效果圖如6所示 。

圖6 圖7 圖8 圖9

6.設(shè)計(jì)膠墊

在裝配里激活 ，復(fù)制幾何：按鍵、按鍵及PC板并將其打開，然后兩次拉伸做出按鍵，并對(duì)其拔模、抽殼保存，最后效果如圖7示。

7.設(shè)計(jì)前殼及屏幕

打開 ，用拉伸命令將按鍵孔擴(kuò)大，用偏移命令將屏幕向外稍微擴(kuò)大，保存并關(guān)閉窗口。然后

激活，復(fù)制幾何：上下分割、機(jī)身、屏幕并將其打開如圖示，再分別對(duì)上下分割、機(jī)身、屏幕實(shí)體化得到屏幕，然后再用拉伸命令做出屏幕上的兩個(gè)卡扣如圖8所示。

裝配里 激活 ，然后將除了

以外的都隱藏掉，并用前面相同的方法通過復(fù)制卡扣面，可以前殼上與屏幕卡扣對(duì)應(yīng)的地方用拉伸出一個(gè)對(duì)應(yīng)的缺口即可，如圖9所示。

圖10 圖11 圖12 圖13

激活 復(fù)制幾何：話筒和聽筒后打開

在PC板上，在TOP面上拉伸切除屏幕，如圖10所示。

8.PC 板和聽筒、話筒

激活 ，復(fù)制幾何按鍵及PC板，隱藏上殼以外的其他，復(fù)制上蓋內(nèi)測(cè)曲面組如圖11。完成后打開

在基準(zhǔn)面“PC板頂面”上拉伸出PC板如圖12所示。激活

，復(fù)制幾何“按鍵及PC板”后并打開，拉伸聽筒并關(guān)閉。激活 復(fù)制幾何“按鍵及PC板”、“ 話筒”和“聽筒”并將其打開。在基準(zhǔn)面“PC板等參照”上拉伸話筒并關(guān)閉。

9.前殼、PC板和膠墊

激活 ，隱藏其他，只剩 ，

復(fù)制PC板，再打開 ，通過拉伸在前殼上做出打有螺紋孔的導(dǎo)柱。激活 ，顯示 ，

在PC板上打裝配孔，如圖13所示。

10.干涉檢查

經(jīng)過以上步驟手機(jī)的各主要零件已完成，但是整個(gè)設(shè)計(jì)是否可行還要對(duì)整機(jī)做全局干涉檢查。一旦發(fā)現(xiàn)問題，遂一排查，至到排除所有的干涉，最后要把不必要的圖層隱藏掉即可。完成最終的成品圖。

四、結(jié)果

以上是手機(jī)粗略的設(shè)計(jì)過程，具體的細(xì)節(jié)沒有介紹。從這個(gè)手機(jī)的設(shè)計(jì)過程我們可以看出骨架模型在整個(gè)設(shè)計(jì)的中作用。幾乎手機(jī)的每個(gè)部分在設(shè)計(jì)中都離不開骨架模型的參照，零件之間可以相互作為參考，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過程。另外，當(dāng)我們把手機(jī)的每個(gè)部分做出后，不用再去專門做裝配，就自然的裝配好了；而且零件修改也很方便。總之這種自上而下的設(shè)計(jì)思路為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了方便、節(jié)省了時(shí)間。作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員來說，不管用什么軟件做設(shè)計(jì)，這是方法理念都是一個(gè)努力的方向。同時(shí)這種方法作為設(shè)計(jì)產(chǎn)品的主流，必將對(duì)工業(yè)的發(fā)展作出了極大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]IT計(jì)算機(jī) > 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) > Pro/E官方設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程 模塊1—自頂向下設(shè)計(jì)和布局http：//www.docin.com/p—185779337.html