工業(yè)軟件是工業(yè)知識(shí)創(chuàng)新長(zhǎng)期積累、積淀并在應(yīng)用中迭代進(jìn)化的產(chǎn)物。這其中，以CAD為代表的基礎(chǔ)工業(yè)軟件尤為重要。而隨著云計(jì)算、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，設(shè)計(jì)過程變得日益互聯(lián)化和智能化，這為CAD的變革提供了新的契機(jī)。如何在不犧牲創(chuàng)新或質(zhì)量的前提下縮短設(shè)計(jì)時(shí)間？除了需要設(shè)計(jì)工程師有過硬的技術(shù)知識(shí)外，一款領(lǐng)先且趁手的CAD工具顯然必不可少。
好消息是，為進(jìn)一步幫助企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)加速產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)程，設(shè)計(jì)更出色的創(chuàng)新產(chǎn)品，三維設(shè)計(jì)軟件的知名供應(yīng)商PTC于近期隆重發(fā)布了PTC Creo 8.0。作為一款3D建模應(yīng)用軟件領(lǐng)域的經(jīng)典之作，與其他CAD軟件相比，PTC Creo 8.0有哪些新功能？融入了哪些新技術(shù)？提高了哪些可用性和效率？本文將圍繞Creo 8.0三個(gè)功能的改進(jìn)——“基于模型的定義（MBD）、仿真和創(chuàng)成式設(shè)計(jì)、增材制造和減材制造”，以此來(lái)探討您的CAD軟件是否能勝任當(dāng)下，加速設(shè)計(jì)進(jìn)程？
基于模型的定義（MBD）有助于簡(jiǎn)化產(chǎn)品開發(fā)工作流程
基于模型的定義（MBD）是產(chǎn)品數(shù)字化定義的先進(jìn)方法，是一個(gè)用集成的三維實(shí)體模型來(lái)完整表達(dá)產(chǎn)品定義信息的方法體，它通過圖形和文字表達(dá)的方式，直觀地表達(dá)了一個(gè)產(chǎn)品的外觀和功能需求，詳細(xì)規(guī)定了三維實(shí)體模型中產(chǎn)品尺寸、公差、制造技術(shù)要求等產(chǎn)品非幾何制造工藝信息的三維表達(dá)方法。
在制造企業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，無(wú)數(shù)的設(shè)計(jì)人員有著一個(gè)共同的夢(mèng)想：保證以較短時(shí)間、較快效率、較低成本研制出新型產(chǎn)品，并保證產(chǎn)品具有符合設(shè)計(jì)要求的制造質(zhì)量，而MBD技術(shù)將為推動(dòng)這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供重要保障。作為MBD技術(shù)的先行者，PTC一直致力于該方法的普及，近期推出的Creo 8.0新增了功能完善的MBD和細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)工具，可以幫助設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建豐富而詳實(shí)的CAD模型，為制造、檢查和供應(yīng)鏈提供強(qiáng)大依據(jù)。
在Creo 8.0中利用基于模型的定義（MBD）創(chuàng)建的CAD模型
尤其，Creo 8.0實(shí)現(xiàn)了對(duì)MBD工作流程的改進(jìn)，縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間、減少錯(cuò)誤和降低成本，同時(shí)不影響質(zhì)量。通過Creo 8.0建立的CAD模型，其3D注釋是語(yǔ)義化的，其他軟件也可以理解這些3D注釋及幾何參考。同時(shí)，在Creo 8.0中，用戶也可利用組件驗(yàn)證幾何尺寸和公差，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)驗(yàn)證過程。此外，細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)功能也得到了加強(qiáng)，新增了草繪工具，可輕松傳達(dá)設(shè)計(jì)意圖。
筆者認(rèn)為，
“
過去幾十年，隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)日益復(fù)雜，越來(lái)越需要一種工程化的方法來(lái)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)的效率，有效解決團(tuán)隊(duì)協(xié)同協(xié)作問題，而MBD技術(shù)的出現(xiàn)，無(wú)疑提供了一種有效的解決方法。
”
PTC很早就將MBD技術(shù)融入到了Creo中，不僅減輕了產(chǎn)品開發(fā)過程對(duì)于物理樣機(jī)的高度依賴，改變了傳統(tǒng)以工程圖為主要設(shè)計(jì)與制造依據(jù)，將三維實(shí)體模型真正貫穿于整個(gè)產(chǎn)品的生命周期；同時(shí)，由Creo生成的內(nèi)容可以在制造、供應(yīng)鏈、庫(kù)存以及整個(gè)企業(yè)的下游使用，真正做到了產(chǎn)品開發(fā)工作流程的簡(jiǎn)化。
仿真和創(chuàng)成式設(shè)計(jì)結(jié)合有助于激發(fā)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的靈感
仿真是一種快速發(fā)展的計(jì)算技術(shù)，是支持工程師進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要支撐技術(shù)。目前，全球制造業(yè)的高速發(fā)展也加快了企業(yè)對(duì)于仿真技術(shù)的探索和依賴，越來(lái)越多的企業(yè)不斷加大在仿真分析方面的投入，因?yàn)樗麄儩u漸意識(shí)到：仿真功能已從可選項(xiàng)轉(zhuǎn)變?yōu)榱吮剡x項(xiàng)，因?yàn)榉抡嬖趯?shí)現(xiàn)重大工程和工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析與優(yōu)化方面作用顯著，能保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)大幅縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，節(jié)省產(chǎn)品研發(fā)成本。
創(chuàng)成式設(shè)計(jì)是根據(jù)一些初始參數(shù)通過迭代并調(diào)整得到一個(gè)優(yōu)化模型，是由人工智能驅(qū)動(dòng)的流程。創(chuàng)成式設(shè)計(jì)和仿真相結(jié)合，有助于激發(fā)設(shè)計(jì)師獲得新的設(shè)計(jì)靈感，創(chuàng)造出擁有不同尋常的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品。
在Creo 8.0中，針對(duì)仿真和創(chuàng)成式設(shè)計(jì)的功能革新主要由三個(gè)方面：
一是增強(qiáng)了用于創(chuàng)成式設(shè)計(jì)的自動(dòng)包絡(luò)和半徑約束，功能更為強(qiáng)大易用；二是Creo Simu-lation Live的增強(qiáng)功能提供穩(wěn)態(tài)流體分析，可在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，推動(dòng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新；三是新版Creo Ansys Simulation工具，改進(jìn)了網(wǎng)格和撓度控制，可進(jìn)行高保真設(shè)計(jì)驗(yàn)證。
基于Creo 8.0創(chuàng)建的仿真案例
筆者觀察，
“
仿真對(duì)于縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的意義重大，創(chuàng)成式設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜，二者的結(jié)合，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)師可以在三維CAD建模環(huán)境中直接運(yùn)行仿真，幫助設(shè)計(jì)人員更快更高效地做出明智決策。
”
當(dāng)然，仿真和創(chuàng)成式設(shè)計(jì)結(jié)合的力量遠(yuǎn)不止于產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程，還可以圍繞各種功能目標(biāo)進(jìn)行制造優(yōu)化，包括以材料、強(qiáng)度、傳熱、流體動(dòng)力學(xué)和重量為目標(biāo)的增材制造優(yōu)化。未來(lái)，通過仿真和創(chuàng)成式設(shè)計(jì)的無(wú)縫結(jié)合，必將為用戶帶來(lái)革命性的設(shè)計(jì)與制造優(yōu)化方案，有助于提高研發(fā)效率、加速創(chuàng)新、更快將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。
增材制造和減材制造讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)更完美
在智能制造時(shí)代，一方面，以增材制造技術(shù)為代表的創(chuàng)新型制造工藝，憑借在小規(guī)模定制、供應(yīng)鏈管理、自由設(shè)計(jì)、靈活化制造和快速原型等制造方面的優(yōu)勢(shì)，打破了傳統(tǒng)制造工藝的束縛，對(duì)原有的供應(yīng)鏈機(jī)制和供應(yīng)方式產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響；同時(shí)，也打開了設(shè)計(jì)的枷鎖，讓設(shè)計(jì)師更專注于產(chǎn)品的功能需求，為產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)來(lái)了更大的設(shè)計(jì)空間和自由度。
另一方面，傳統(tǒng)的減材制造工藝仍然是創(chuàng)客、手工匠人和工業(yè)設(shè)計(jì)師們創(chuàng)造過程中不可或缺的一部分，在智能制造時(shí)代依然難以被取代。在實(shí)際工業(yè)需求中，單獨(dú)使用增材制造或者減材制造技術(shù)，對(duì)市場(chǎng)需要而言是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
如何才能提供符合客戶需求的制造方式，強(qiáng)化客戶的依賴性？
借助成熟的三維設(shè)計(jì)技術(shù)——Creo，不僅支持各種傳統(tǒng)減材制造，也提供從零件三維設(shè)計(jì)、輕量化、性能仿真到打印準(zhǔn)備的各種技術(shù)障礙的一站式增材制造設(shè)計(jì)方案。
值得注意的是，新版的Creo 8.0改進(jìn)和簡(jiǎn)化了增材制造和減材制造的設(shè)計(jì)，包括仿真驅(qū)動(dòng)的晶格設(shè)計(jì)和對(duì)減材制造中機(jī)械加工的改進(jìn)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師可以更輕松地進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，借助Creo 8.0的增材制造功能，設(shè)計(jì)師可以使用高級(jí)晶格結(jié)構(gòu)來(lái)充分減輕重量，并可以根據(jù)仿真結(jié)果應(yīng)用多種晶格結(jié)構(gòu)，例如來(lái)自CSL和Creo Simulate的仿真結(jié)果現(xiàn)在可用于優(yōu)化晶格的變形。此功能可通過相同的晶格功能UI和工作流程來(lái)訪問。
基于Creo 8.0的減材制造設(shè)計(jì)案例
其次，Creo 8.0中，增材制造功能增強(qiáng)了構(gòu)建方向和托盤設(shè)置，這可以加快生產(chǎn)速度，提高構(gòu)建質(zhì)量，讓產(chǎn)品的可打印性更高。此外，對(duì)于減材制造，Creo 8.0簡(jiǎn)化了高速5軸銑削刀具路徑，提高了5軸高速加工能力，具有易用的同時(shí)5軸和3+2軸無(wú)碰撞刀具路徑，成功縮短了設(shè)置和加工時(shí)間。
筆者認(rèn)為，
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智能制造時(shí)代，僅僅依靠單一的制造技術(shù)已經(jīng)無(wú)法讓企業(yè)在市場(chǎng)上脫穎而出，增材制造與減材制造技術(shù)的集成運(yùn)用，可以有效幫助企業(yè)在當(dāng)前充滿挑戰(zhàn)的商業(yè)環(huán)境中，獲得全新的生存和發(fā)展空間。同時(shí)，如果想要充分挖掘增材以及減材制造的潛力，使用創(chuàng)新性的CAD解決方案至關(guān)重要。作為一款先進(jìn)的CAD解決方案，Creo 8.0在增材制造和減材制造增加了全新工具，讓研發(fā)與制造團(tuán)隊(duì)工作起來(lái)更加得心應(yīng)手。
”
此外，在可用性和效率方面，Creo 8.0將核心建模的工作流進(jìn)行簡(jiǎn)化，操控板得到改進(jìn)，模型樹界面和快照便于輕松查看設(shè)計(jì)草稿。
同時(shí)，Creo 8.0還有諸多亮點(diǎn)功能呈現(xiàn)：
包括對(duì)孔特征、鈑金件和Render Studio功能的改進(jìn)。例如，孔功能的改進(jìn)提供了增強(qiáng)的攻絲孔、螺紋孔，支持在一個(gè)草圖中放置多個(gè)孔；鈑金件現(xiàn)在支持創(chuàng)建具有共同定義的多個(gè)平整壁；Render Studio可以利用GPU進(jìn)行渲染。這些功能的改進(jìn)，有利于設(shè)計(jì)師充分揮灑創(chuàng)意，更快完成設(shè)計(jì)。
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