李滿(mǎn)喜 賈 軍

(咸陽(yáng)陶瓷研究設(shè)計(jì)院 陜西咸陽(yáng) 712000)

陶瓷潔具CAD造型設(shè)計(jì)

李滿(mǎn)喜 賈 軍

(咸陽(yáng)陶瓷研究設(shè)計(jì)院 陜西咸陽(yáng) 712000)

前言

計(jì)算機(jī)造型設(shè)計(jì)在各行各業(yè)的應(yīng)用均十分廣泛,大到飛機(jī)、汽車(chē)、小到珍寶手飾。而在衛(wèi)生陶瓷的造型設(shè)計(jì)中,人們卻很少采用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì),究其原因,主要是沒(méi)有一個(gè)經(jīng)濟(jì)適用的終端設(shè)備,使采用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品可以加工出來(lái)。咸陽(yáng)陶瓷研究設(shè)計(jì)院經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐和理論研究,目前開(kāi)發(fā)出了適合衛(wèi)生陶瓷企業(yè)使用的終端設(shè)備——專(zhuān)利產(chǎn)品,一種陶瓷潔具石膏試驗(yàn)?zāi)＞邤?shù)控加工機(jī)。使用該設(shè)備,可以將計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的陶瓷潔具模具準(zhǔn)確地加工出來(lái),使多年來(lái)全部采用手工造型的生產(chǎn)工藝,可以用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)所取代。該設(shè)備極大地豐富了陶瓷潔具的產(chǎn)品造型,并可遠(yuǎn)程進(jìn)行交互式產(chǎn)品設(shè)計(jì),使陶瓷潔具模具設(shè)計(jì)與生產(chǎn)同其它行業(yè)一樣,進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)代。

1 一個(gè)典型的陶瓷潔具造型設(shè)計(jì)范例

1)創(chuàng)建一個(gè)文件,用來(lái)存放你的設(shè)計(jì)文件。運(yùn)行p ro/E設(shè)計(jì)軟件,設(shè)置工作目錄到你剛才建立的文件。單擊菜單中“文件”→“新建”;選擇“零件”→“實(shí)體”;輸入零件的名稱(chēng)(或就用系統(tǒng)缺省文件名)→去除“使用缺省模板”的復(fù)選框,單擊“確定”;在彈出的菜單中選公制模板,進(jìn)入零件設(shè)計(jì)界面。

2)單擊基準(zhǔn)面工具圖標(biāo),選Front為基準(zhǔn),偏距為55mm,單擊“確定”,建立新的輔助基準(zhǔn)面,名稱(chēng)為缺省;單擊草圖工具圖標(biāo),選新建基準(zhǔn)面為草繪平面,繪制草圖(其橢圓長(zhǎng)軸為290 mm,短軸170 mm,圓半徑為170mm)單擊完成工具圖標(biāo),完成草圖。單擊基準(zhǔn)面工具圖標(biāo),建立輔助基準(zhǔn)平面,以FRON T為基準(zhǔn),偏距為205mm,按“確定”按鈕完成,單擊草繪工具圖標(biāo)以剛建立的基準(zhǔn)面為草繪平面,繪制如圖1所示。

圖1

選中樣條曲線(xiàn)按鼠標(biāo)右鍵,在彈出的菜單中選擇“修改”;選擇多邊形修改曲線(xiàn)。其修改結(jié)果見(jiàn)圖1。

3)創(chuàng)建造型曲線(xiàn)1,在工具條上單擊造型圖標(biāo),進(jìn)入造型界面,單擊“造型曲線(xiàn)”圖標(biāo),創(chuàng)建造型曲線(xiàn)四條。對(duì)所建曲線(xiàn)進(jìn)行編輯,各端點(diǎn)的切線(xiàn)設(shè)為FRON T基準(zhǔn)面的法向,其切線(xiàn)長(zhǎng)度為80 mm和20 mm,最長(zhǎng)一條為30 mm和20 mm,單擊完成圖標(biāo),完成造型曲線(xiàn)。

圖2

4)單擊邊界混合圖標(biāo)(或“插入”→“邊界混合”菜單命令),進(jìn)入“邊界混合”界面,第一方向,選擇草圖1和草圖2,第二方向依次選擇4條造型曲線(xiàn)。單擊完成圖標(biāo),完成混合曲面的創(chuàng)建如圖2所示。

5)選擇剛創(chuàng)建的混合曲面,單擊菜單:“編輯”→“加厚”命令。選擇加厚方向?yàn)橄騼?nèi),厚度為9 mm,單擊完成圖標(biāo)完成“實(shí)體化1”特證。

圖3

6)創(chuàng)建造型曲線(xiàn)2。單擊造型圖標(biāo)進(jìn)入造型界面,設(shè)置TOP基準(zhǔn)面為活動(dòng)平面。創(chuàng)建平面曲線(xiàn)CF -11,在編輯狀態(tài)下,選中曲線(xiàn)CF-11,單擊右鍵,在彈出的菜單中選擇“添加點(diǎn)”。推動(dòng)該控制點(diǎn),使曲線(xiàn)變形,編輯兩端的切線(xiàn),使其為基準(zhǔn)面FRON T的法向,調(diào)整其切線(xiàn)長(zhǎng)度為30～35 mm,調(diào)整控制點(diǎn)的位置,如圖3所示,完成曲線(xiàn)CF-11的編輯。同理,依次創(chuàng)建曲線(xiàn)CF-13和曲線(xiàn)CF-16,其切線(xiàn)為FRON T的法向,長(zhǎng)度為30mm,并使其端點(diǎn)調(diào)整到如圖3所示位置,完成編輯。單擊完成圖標(biāo),完成“造型曲線(xiàn)2”特征的創(chuàng)建。

7)“類(lèi)型4”(造型曲面1)的創(chuàng)建。進(jìn)入造型界面,單擊造型曲面圖標(biāo),進(jìn)入造型曲面界面,先選擇內(nèi)邊,再依次選中相鄰的兩曲線(xiàn),完成曲面FS-24的建立,同理,建立另外的幾個(gè)曲面(FS-25、FS-26、FS-27、 FS-28),單擊完成圖標(biāo),退出造型界面,完成“造型曲面1”的創(chuàng)建。

8)創(chuàng)建“類(lèi)型3”(造型曲線(xiàn)3)。創(chuàng)建如圖所示曲線(xiàn)。其端點(diǎn)切線(xiàn)均為FRON T基準(zhǔn)面的法向,切線(xiàn)長(zhǎng)度為(曲線(xiàn)CF-18):45 mm和35 mm,曲線(xiàn)CF-21切線(xiàn)長(zhǎng)度為40 mm,將曲線(xiàn)調(diào)整到如圖4所示。退出“造型”界面。

圖4

9)“復(fù)制曲面”為了把兩曲面合并為一個(gè)曲面。選擇兩曲面之間的環(huán)型曲面,單擊復(fù)制工具圖標(biāo),再單擊粘貼工具圖標(biāo),完成對(duì)所選曲面的復(fù)制及粘貼,創(chuàng)建“復(fù)制曲面1”。

10)創(chuàng)建“類(lèi)型5”(造型曲面2)。進(jìn)入造型界面后,單擊造型曲面圖標(biāo),進(jìn)入造型曲面建立界面依次選擇外邊和“造型曲線(xiàn)3”中的相鄰曲線(xiàn),建立曲面SF-29、SF-30、SF-31、SF-32。如圖5所示。單擊完成圖標(biāo),退出造型界面。

圖5

11)合并曲面。選中“復(fù)制曲面”,“造型曲面1”和“造型曲面2”,合并曲面。

12)把合并的曲面實(shí)體化。選中合并的曲面,打開(kāi)“編輯”菜單→“實(shí)體化”。單擊完成圖標(biāo),完成實(shí)體化?？梢杂肨OP基準(zhǔn)面切開(kāi)剛才完成的特征,觀(guān)測(cè)完成的特征是否為實(shí)體。

13)創(chuàng)建“拉伸1”特征。單擊拉伸工具圖標(biāo),進(jìn)入拉伸創(chuàng)建界面,單擊“放置”選擇“草繪”,進(jìn)入草繪界面(或在繪圖區(qū)單擊右鍵,在彈出的菜單中,選擇“內(nèi)部草圖”)。單擊基準(zhǔn)面圖標(biāo),選擇FRON T基準(zhǔn)面為基準(zhǔn),偏距為56mm,創(chuàng)建基準(zhǔn)面DTM 3;以DTM 3平面為繪圖平面,進(jìn)入草繪界面,依次單擊邊距和偏距圖標(biāo),偏距為55mm,創(chuàng)建草圖,整理完成草圖?；氐嚼旖缑?調(diào)整拉伸方向,拉伸高度為56 mm,完成“拉伸1”特征的建立。

14)創(chuàng)建“拉伸2”特征。進(jìn)入拉伸界面,繪制如圖6所示草圖,調(diào)整拉伸方向,輸入拉伸高度為16 mm,完成“拉伸2”特征的建立。

15)創(chuàng)建“拉伸3”特征。以FRON T為基準(zhǔn),創(chuàng)建輔助基準(zhǔn)面DTM 4,進(jìn)入拉伸特征界面,以DTM 4平面為草圖平面,繪制草圖,返回拉伸界面,調(diào)整拉伸方向,輸入拉伸距離為16mm,完成“拉伸3”特征創(chuàng)建。

圖7

16)創(chuàng)建“掃描曲面1”特征。以FRON T為基準(zhǔn),偏距為390 mm,創(chuàng)建輔助平面D TM 5。以top為草繪平面,繪制草圖如圖7所示。

打開(kāi)菜單“插入”→“掃描”→“曲面”,調(diào)出曲面掃描菜單:在菜單管理器中依次選取“掃描軌跡”單擊“選取軌跡”→“依次”→“選取”,選取剛剛建立的“草圖3”特征作為掃描軌跡。返回“曲面,掃描”菜單界面,定義“屬性”為“開(kāi)放端”選取“截面”→“定義”,進(jìn)入截面草繪界面,繪制直徑為60mm的園為掃描截面。完成草繪,完成“曲面掃描”特征的建立,如圖8所示。

建立曲面“復(fù)制2”特征,同掃描曲面相交,生成閉合曲線(xiàn)特征“交截”。用“交截”曲線(xiàn)對(duì)掃描曲面進(jìn)行修剪,生成“修剪1”特征。

圖8

17)創(chuàng)建“拉伸4”特征,在位伸界面下,進(jìn)入草繪界面建立草圖;橢圓為270 mm、140 mm;切邊高為95 mm。調(diào)整拉伸方向,輸入拉伸距離為30 mm,完成“拉伸4”特征的創(chuàng)建。

創(chuàng)建“復(fù)制2”特征,對(duì)掃描曲面進(jìn)行修剪,生成“修剪2”特征。

18)創(chuàng)建“拉伸5”特征。將RIGH T基準(zhǔn)面偏距70,創(chuàng)建D TM 6輔助基準(zhǔn)面進(jìn)入拉伸界面,繪制草圖;其半圓直徑為60 mm作為拉伸截面圖,拉伸距離為160mm。調(diào)整方向,完成拉伸特征(草圖直徑同掃描曲面截面相同直徑為60mm)。

19)選中掃描曲面進(jìn)行實(shí)體化,生成“實(shí)體化2”特征的創(chuàng)建。

20)“旋轉(zhuǎn)1”特征建立。進(jìn)入旋轉(zhuǎn)特征建立界面,進(jìn)入草繪界面,用邊距的方法繪制草圖,返回“旋轉(zhuǎn)”特征創(chuàng)建界面,調(diào)整方向,角度為90°,完成“旋轉(zhuǎn)1”特征的創(chuàng)建。

21)創(chuàng)立特征“拉伸6”。進(jìn)入拉伸界面,以D TM 5輔助基準(zhǔn)面為草繪平面,用邊距方式繪制草圖,(偏距為25mm)完成草圖,調(diào)整拉伸方向,拉伸距離為15 mm,單擊圖標(biāo),完成“拉伸6”特征的建立。

22)創(chuàng)建特征“拉伸7”。平行于RIGH T基準(zhǔn)平面,并過(guò)A-1軸,建立輔助基準(zhǔn)平面DTM 7。在拉伸界面下,以DTM 7為草繪平面繪制草圖(圓直徑為70mm),調(diào)整拉伸方向,輸入拉伸距離為160 mm,選擇拉伸為曲面,單擊完成圖標(biāo),完成“拉伸7”的創(chuàng)建。

選中曲面,單擊復(fù)制圖標(biāo)工具,再單擊粘貼圖標(biāo)工具,生成“復(fù)制4”特征。用“復(fù)制4”曲面對(duì)“拉伸7”曲面進(jìn)行裁剪,生成“修剪3”特征。

23)創(chuàng)建“旋轉(zhuǎn)2”特征。以D TM 7為草繪平面,繪制旋轉(zhuǎn)截面草圖,半圓直徑為70 mm,退出草圖,在旋轉(zhuǎn)特征創(chuàng)建界面下,調(diào)整旋轉(zhuǎn)方向,輸入旋轉(zhuǎn)角度為90°,完成“旋轉(zhuǎn)2”特征的創(chuàng)建。

選中“修剪3”特征,打開(kāi)菜單“編輯”→“實(shí)體化”,調(diào)整方向,完成“實(shí)體化”的創(chuàng)建。

圖9

24)創(chuàng)建“倒圓角1”、“草繪4”、“草繪5”特征:對(duì)“拉伸4”特征做“倒圓角”,輸入圓角半徑為10 mm,選擇倒角的邊,單擊完成圖標(biāo),完成“倒圓角”特征。以“拉伸4”特征上表面為草繪平面,用“邊距”的方式, (偏距為55 mm,另兩直線(xiàn)距RIGH T基準(zhǔn)面10和15),繪制草圖。完成“草圖4”、“草圖5”的特征創(chuàng)建。

25)創(chuàng)建“投影1”特征。選擇如圖所示曲面為投影曲面,“草圖5”為投影草圖,“復(fù)制3”曲面為投影曲面,建立如圖10所示投影曲線(xiàn),單擊完成圖標(biāo),完成“投影1”特征的創(chuàng)建。

26)創(chuàng)建“類(lèi)型6”特征。進(jìn)入造型界面,單擊曲線(xiàn)圖標(biāo),進(jìn)入曲線(xiàn)創(chuàng)建界面,創(chuàng)建曲線(xiàn)CF-33。經(jīng)過(guò)編輯后使CF-33曲線(xiàn)兩端位于“草圖4”和“投影1”相對(duì)應(yīng)的角。按同樣的方法,創(chuàng)建曲線(xiàn)CF-35、CF-37、CF-39,單擊完成圖標(biāo),“類(lèi)型6”特征創(chuàng)建完成。

27)創(chuàng)建“邊界混合2”特征對(duì)“復(fù)制3”特征用“草繪4”進(jìn)行修剪,分別得到“修剪4”、“修剪5”特征。

進(jìn)入“邊界混合”界面,第一方向選中“投影1”和“草繪4”的各一條曲線(xiàn);第二方向依次選中“類(lèi)型6”中的四條曲線(xiàn)。如圖10所示,單擊完成圖標(biāo)完成該特征的建立。

28)“類(lèi)型7”特征的創(chuàng)建。隱藏“類(lèi)型6”和“邊界混合2”特征,進(jìn)入造型界面,創(chuàng)建4條曲線(xiàn),編輯調(diào)整其端點(diǎn),使其位于“投影1”和“草圖4”外邊曲線(xiàn)相對(duì)應(yīng)的四個(gè)角,單擊完成圖標(biāo)完成“類(lèi)型7”特征的創(chuàng)建。

29)“邊界混合3”的創(chuàng)建:進(jìn)入邊界混合曲面界面,第一方向分別選取“草圖4”、“投影1”中的外邊曲線(xiàn)。第二方向依次選取“類(lèi)型7”的4條曲線(xiàn),單擊完成圖標(biāo)完成“邊界混合3”曲面的創(chuàng)建。

30)“實(shí)體化4”特征創(chuàng)建。將曲面“修剪5”、“邊界混合2”、“邊界混合3”合并。選中此合并曲面,進(jìn)行實(shí)體化,調(diào)整方向,單擊完成圖標(biāo),完成“實(shí)體化4”特征的創(chuàng)建。

圖11

31)“交截2”、“交截3”曲線(xiàn)的創(chuàng)建。選中如圖11所示曲面,單擊工具條上的“復(fù)制”、“粘貼”圖標(biāo),建立“復(fù)制5”特征;以TOP基準(zhǔn)面為參照,分別偏距5和-5,創(chuàng)建輔助基準(zhǔn)面D TM 8和D TM 9。

選中基準(zhǔn)面DTM 8,打開(kāi)菜單“編輯”→“相交”在“參照”曲面中添加“復(fù)制5”曲面,完成“交截2”的創(chuàng)建,同樣選中DTM 9、“復(fù)制5”曲面,完成“交截3”特征的創(chuàng)建。

圖12

32)“類(lèi)型8”特征創(chuàng)建。進(jìn)入造型界面,分別選擇“交截2”、“交截3”曲線(xiàn),創(chuàng)建CF-48、CF-50、CF-52、CF-54四條曲線(xiàn),經(jīng)編輯調(diào)整后,如圖13所示。單擊完成圖標(biāo),完成“類(lèi)型8”特征的創(chuàng)建。

33)“填充1”特征的創(chuàng)建。打開(kāi)菜單“編輯”→“填充”,調(diào)出右鍵菜單→“內(nèi)部草圖”,進(jìn)入草圖繪制界面,繪制如圖13草圖。退出草圖繪制,單擊完成圖標(biāo),完成“填充1”特征。

圖13

圖14

34)“填充2”、“填充3”特征創(chuàng)建。進(jìn)入“填充”界面,調(diào)出右鍵菜單,選擇“內(nèi)部草圖”以DTM 8為草繪平面,選擇“交截2”曲線(xiàn),用“邊距”方式,繪制如圖14所示曲線(xiàn)、單擊完成圖標(biāo),完成草圖,單擊完成圖標(biāo)完成“填充2”。用同樣方法,完成“填充3”特征(選DTM 9、交截3)。

35)創(chuàng)建“類(lèi)型9”特征。進(jìn)入“造型”界面,單擊創(chuàng)建曲面圖標(biāo)(以邊界曲線(xiàn)創(chuàng)建曲面),依次選擇“類(lèi)型8”所創(chuàng)建的四條曲線(xiàn),完成“類(lèi)型9”曲面的創(chuàng)建。如圖15。

圖15

36)“實(shí)體化5”特征創(chuàng)建。合并“填棄1”、“填充2”、“填充3”、及“類(lèi)型9”四個(gè)曲面。選中合并曲面,打開(kāi)菜單“編輯”→“實(shí)體化”、創(chuàng)建“實(shí)體化5”特征。

圖16

圖17

37)創(chuàng)建“填充4”、“類(lèi)型10”、“填充5”三個(gè)曲面并合并,將其實(shí)體化。

“填充4”創(chuàng)建:進(jìn)入“填充”界面,以DTM 8為草繪平面,選擇“交截2”一條曲線(xiàn),以邊距方法,繪制草圖。完成草圖,完成“填充4”,如圖16所示。創(chuàng)建“填充5”:進(jìn)入“填充”界面,以DTM 9為草繪平面,選擇“交截3”的一條曲線(xiàn),以邊距的方法,繪制填充草圖。完成草圖,完成填充;創(chuàng)建“類(lèi)型10”進(jìn)入“造型”界面,選擇“交截3”曲線(xiàn),繪制CF-59、CF-61兩條曲線(xiàn),編輯調(diào)整:單擊創(chuàng)建曲面圖標(biāo),依次選擇4條曲線(xiàn)。

圖18

單擊完成圖標(biāo),完成“類(lèi)型10”的創(chuàng)建,如圖17所示。“填充5”創(chuàng)建。進(jìn)入“填充”界面,以TDM 9為草繪平面,選擇“交截3”曲線(xiàn),用“邊距”的方法,繪制草圖,完成草圖,完成“填充5”曲面的創(chuàng)建。

依次選中“類(lèi)型10”、“填充4”、“填充5”曲面,并將其合并,選中合并后的曲面,將其“實(shí)體化”,完成“實(shí)體化6”特征。至此,坐便器造型基本完成。如圖18所示。

2 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,使用現(xiàn)有的CAD技術(shù),可以很輕松地進(jìn)行陶瓷潔具產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)。通過(guò)使用咸陽(yáng)陶瓷研究設(shè)計(jì)院的專(zhuān)利產(chǎn)品——陶瓷潔具石膏試驗(yàn)?zāi)＞邤?shù)控加工機(jī),可以使衛(wèi)生陶瓷的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)從傳統(tǒng)的手工工藝,一躍而提升為計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì),計(jì)算機(jī)制造,計(jì)算機(jī)仿真的新工藝。