creo自顶向下设计方法

CREO自顶向下设计方法TOP-down一、方法介绍设计思路：在产品开发的前期按照产品的功能要求，预先定义产品架构并考虑组件与零件、零件与零件之间的约束和定位关系，在完成方案和结构设计之后进行详细设计。其设计方法分为两种：一种是骨架Top-down设计方法；另一种是主控模型Top-down设计方法。骨架Top-down设计方法如图1所示，先在装配特征树的最上端建立顶级骨架，然后在各组件下建立次级骨架，参照次级骨架进行零部件设计。该方法可以通过控制不同层级的骨架对相应的零件进行更改，但不利于数据重用。主控模型Top-down设计方法（如图2所示）是将顶级骨架从整个装配关系中剥离出来，然后在各组件下建立次级骨架，零件设计参照次级骨架，但在数据重用时各组件互不干涉。底盘产品在开发过程中模型共享现象较多，因此，宜采用主控模型Top-down设计方法。图2主控模型Top-down设计方法中组件1和组件2是相互独立的组件。鉴于此特点，在本次示例中采用模块化设计思路。根据模块划分的原则：模块间的依赖程度要尽量小，模块内部的关联要尽可能多；再依据底盘的功能分布，将底盘划分为5个模块（如图3）。这几个模块在底盘的位置相对固定、功能相对集中，因此，各模块可以作为一个独立的组件进行开发。采用主控模型结合模块化设计思想，底盘主控模型的结构框图如图4所示。在此框图中，顶级骨架独立于装配产品，在各模块下建立二级骨架，其必要设计信息参照顶级骨架。Top-down的设计流程包括设计意图定义、产品结构定义、骨架模型定义、设计信息发布、部件详细设计。在底盘的开发中，首先根据底盘的基本参数建立骨架即三维总布置，其次建立分模块内部系统骨架布置方案，最后进行详细的部件设计。采用PTC公司的CREO软件和Windchill系统搭建协同设计环境，需先在Windchill系统建立各个模块的工作文件夹，然后在本地建立对应工作区并与之关联。具体的开发流程如图5所示，三维总布置包括整车主要参数的拟定、布局和骨架的建立。Windchill是全球功能最大的PLM软件，涉及图文档管理、产品结构管理、生命周期管理、工作流程管理、工程变更管理等全部产品生命周期领域。可与CREO等多种主流设计软件进行无缝集成。二、设计原则及开发过程2.1设计原则2.1.1参照说明原则。对于复杂装配产品，Top-down方法的关键点是正确使用参照原则。如果前期设计参照混乱，将造成后期数据修改困难。本次开发过程遵循的参照原则：第一，对于较复杂的设计首先建立骨架，在零件设计时，其关键尺寸只参照骨架；第二，零件之间无关的配合处尽量不直接参照，以减少零件之间网状父子关系；第三，当零件之间存在参照时，其主次关系要明确，尽量不产生循环参照。2.1.2数据重用原则。数据重用对于变型设计非常重要，同时也可避免数据库中同样零件的重复仿制而浪费空间资源。示例中为方便变型设计，主要使用两点方法：第一，骨架作为一个独立于装配树外的部件，然后各模块的设计必要信息分别参照此部件；第二，在进行产品改型时，可在基本模型的基础上进行变更。然后将需要变更的零件重新命名。2.2开发过程2.2.1布局定义布局图是建立尺寸、参数和关系的载体。布局图通常在CAD中完成，然后导入CREO的记事本模块中建立关键参数。根据整车总布置的输入数据，如总长、总宽、总高、轴距等基本参数草绘出底盘的外廓形状。在这些基本数据的基础上，初步完善底盘的空间划定。如图6所示。布局的体现形式主要有：利用草绘功能大致表达布置的总体信息；利用注释功能标注总体控制参数；利用关系式来建立或者控制设计参数。本例设计中主要使用草绘和注释功能。2.2.2装配定义装配结构不仅列出了系统的组成元件，而且定义了系统的层次关系。在创建几何模型前定义装配结构可以把产品设计任务分配给设计小组，但是整个产品的结构随着设计进度的开展后续进行补充。根据模块划分的原则建立的装配树如7图所示，此方案的特点是各个模块必要的设计信息均来自一级骨架，同时各个模块间相互独立，可有效地减少循环参照，方便各模块在不同车型间的借用。2.2.3骨架建立骨架即产品的三维布置图，主要表达各个系统的空间需求和安装位置。建立骨架所用的一般是基准特征，比如基准点、坐标系、基准平面、草绘线。由于底盘属于复杂装配体，为了方便后期修改或者变型设计，考虑将骨架分为两级。第一级骨架包含底盘总布置信息。这些基本尺寸主要用基准平面体现；第二级骨架主要表达各模块内部分系统部件的位置信息，例如发动机的定位、车桥的定位等，主要以坐标系体现。第二级骨架的必要设计信息参照第一级骨架（见图4和图8）。上述骨架方案的优点：第一级骨架包含的仅是一些空间尺寸等基本信息，对于特定的车型，总布置确定之后，这些基本信息几乎不会变更；第二级骨架包含的是各模块内分系统的位置信息，随着设计进度的开展，分系统的位置可能会根据设计的需要做出实时调整。将二级骨架的完善和维护权限分配给各设计小组，这样二级骨架的修改比较方便。2.2.4信息传递Top-down设计本质上就是数据传递和管理的过程。设计信息由上而下逐个层次传递，包括布局图到一级骨架；一级骨架到二级骨架；二级骨架到各模块内部零部件。单向传递路径可保证设计意图的一致性。布局图到一级骨架的信息通过声明记事本传递，而一级骨架到二级骨架和二级骨架和二级骨架到各模块内部零件的信息传递是通过发布几何和复制几何实现。如图9所示。2.2.5详细设计详细设计即建立产品数模和工程图的过程。经过布局定义、骨架建立、装配定义、信息传递之后就是基于发布的设计信息进行详细的分模块建模。在设计过程中，各模块负责小组只需专注于本模块内部的设计。当各个模块内部设计完成以后，则底盘的总装配模型也随机自动完成。如图10所示。CREO中TOP-DOWN设计相关工具应用概念一、两种重要的文件类型1.记事本：PROE时叫“布局”，升级CREO以后名称改为“记事本”。是CREO的TOP-DOWN设计中顶层设计几何参数的重要集合与图形表示文件，其中包涵整机所有的重要的几何参数以及整机简图参数标注表示。文件后缀名为“.lay”。可以直接理解为整机参数数据包。2.骨架：CREO三维建模中一种特殊的零件类型文件。其中包含各种重要的基准面、基准点、基准轴、基准坐标系，以及相关的面组几何信息。主要作用分为两种，其一为承载位置关系（如整机骨架），其二是承载相关系统的具体设计（如铲斗骨架，工作装置骨架，平台骨架等）。二、五种参数传递工具1.声明：CREO中通过声明的工具命令使各种骨架模型调入布局中所有的参数名称以及对应数据值，并完好的保持相关性。使得布局中的参数的增加、减少或者数据的修改可以直接的体现到以声明的骨架模型的参数列当中。总体设计的参数修改可直接传递下去；2.关系：CREO中“关系”工具的主要作用是通过数学等式等相关计算方法将布局声明到骨架中的参数与骨架模型中的几何尺寸产生间接的关联。实现关系式关联以后，布局的参数修改可直接驱动骨架中对应几何尺寸的变化；3.发布几何：CREO向外派发三维几何数据工具。TOP-DOWN设计中主要用于骨架向其他系统传递位置与几何；4.复制几何：CREO中接收其他骨架传递过来的几何或自取相关骨架几何信息的工具。（位置关系为坐标系对齐）；5.收缩包络：通过质量等级控制空间方向由外向内收缩自动拾取对应几何信息工具。也可必要几何手动特选。（位置关系为坐标系对齐）；整机布局：Creo是一个包含所有整机重要几何参数的一个文件，其类型为“.lay”；独立骨架：可以通过规范的建模，在总体布置和整机骨架没有完成的时候（或并行）就可以按照相关规范先开始进行设计，当整机布局设计出来后通过声明布局将相关尺寸与布局参数关联即可，如液压挖掘机中的（铲斗骨架、工作装置骨架、平台骨架、行走系统骨架、液压油箱骨架、散热器骨架、驾驶室骨架等）；1、整机结构与模块划分模块划分：模块化设计思想需要考虑结合公司的生产、制造以及工艺的实际情况进行，不同公司生产制造的实际情况是不一样的。因此同样的产品其模块划分是不完全一致的。对于液压挖掘机产品，设计团队主要有以下8个专业方面的设计人员组成：总体、动力、行走、结构、液压、电器、薄板、空调等组成；所需设计师总体通常1人；动力1人；行走系统1人；结构包括铲斗1人、工作装置1人、平台1人；液压系统1~2人；电器系统1人；薄板包括驾驶室1人、机罩1人；空调系统1人。整个设计团队合理为12人左右。根据专业与系统功能可将液压挖掘机整机第一级结构分为以下10个结构层：1）回转平台总成6）动力系统2）底盘总成7）液压系统3）工作装置8）电气系统4）覆盖件总成9）属具5）驾驶室10）附件结构层下为模块层，模块层下为配置层。由此定义“结构层”、“模块层”、“配置层”三层虚拟层级。编码与命名规则：主要由3级虚拟结构总成：结构层、模块层和配置层；结构层：主要功能为组织设计；模块层：具体功能模块；配置层：每一模块中承担具体配置的作用；模块层中根据设计要求可存在多个配置，不同的配置由不同名称的配置层来承担；该层另外一个重要作用是承载该配置的三维模型在整机中的正确位置。2、三维模型顶层结构搭建主要包括：创建整机组件--搭建结构层--搭建模块层--搭建配置层的组件等；3、整机布局设计主要包括：参数的创建--表格创建--简化图形表示的创建--参数与尺寸的关联--参数与表格的关联等；4、整机骨架设计主要内容：重要基准建立与命名--布局声明--参数关联；5、铲斗设计6、液压油箱设计7、工作装置设计8、平台设计9、行走系统设计10、机罩设计11、驾驶室设计12、动力系统设计13、空调系统设计14、液压系统设计使用CREO的“管道”模块对液压系统进行专业的管路布置设计。包括：管线库的建立、管接头库建立、钢管布置、软管布置等15、电器系统设计使用CREO的“缆”模块对电器系统线束进行快速的原理图驱动自动三维布线设计。包括：电器元件设计建模标准（元器件、接插件、端子、焊点等）、布线网络设计、自动布线、束设计、三维线束制造展平设计、线束展平工程图设计等；2基于Pro/E的自顶向下的设计过程2.1产品的方案设计在产品设计初期，用简单的2D线条来描述零组件的位置和装配关系，以明确设计意图，Pro/E中提供了一个叫“布局”的模块，专门用来实现这个功能。在布局中可以定义关键的设计参数，并为这些参数建立关系，再将这些参数与零件中的参数尺寸连接(或关联)，便可利用“布局’来控制多个零件的尺寸。根据布局图，使用者可进一步进行细部的3D零件设计。2.2定义产品结构定义产品结构可帮助设计人员组织规划装配设计，便于管理和分配任务到项目组成员，有利于设计者之间进行更好的沟通。Pro/E允许创建不含任何零件的子装配或不含任何几何特征的空零件，己经存在的子装配或零件也可以添加到产品结构中。2.3骨架模型骨架模型作为产品装配的三维空间规划，用来帮助处理大型组件的重要工具。它可以用来分析产品的设计、规划基本的空间设计需求、决定重要的长度，也可定出产品中各零组件的位置关系，并利用骨架进行装配。除此之外，通过修改骨架模型还可以驱动零件的运动，来检测零件间是否存在干涉。2.4传递设计信息顶层的设计信息，如重要的安装位置和空间位置需求等，可以通过布局中的声明将信息传递到子装配(或子骨架)和零件中。这样每个子装配都包含与该子装配的相关信息，从而使每个子装配的设计团队可以相对独立的进行设计工作。子骨架的信息也可以通过复制几何特征功能将自身的信息传递到下一级的子骨架或零件中，信息就这样一级一级的传递下去。2.5零件的详细设计在后续设计中，可以直接在装配体中进行零件设计，设计时可以运用useedge或relation等方法建立与装配体的依赖关系，以确定必要的外部参考关系。也可以在组件中修改现有的零件，设计时可以利用复制、阵列进行零组件的复制，或以合并及切除来设计配合件。2.6设计自动化程序设计是自动化产品设计的一项重要工具，用户可以通过编程或建立一些必要的关系式来控制零件和装配件的设计，通过程序可以控制零件特征的出现与否、