proe抽壳原理和方法

proe抽壳的原理和方法 By 无维网黄光辉（IceFai） 薄壳（shell）步骤是产品设计中重要一环，利用薄壳（Shell）特征可以给外观生成一个料厚 以进行下一步的内部结构设计工作。但是在 Pro/Engineer软件中使用薄壳（Shell）特征并不 能保证一定能成功，一个失败的薄壳（shell）特征往往会给后续生成料厚增加许多麻烦，影 响我们的工作效率。所以掌握薄壳（Shell）的原理和方法对于结构设计者来说是非常必要 的。 一个等料厚的薄壳（shell）过程实际就是一个外观面组的偏距（offset）过程（当然薄壳 shell 也可以局部不等料厚）；所以为保证 shell我们就要在构面的过程中注意曲面的质量，我们在 创建外观曲面的时候尽量减少不能 offset料厚的面。但是也有很多情况是因为外观无法 避免的，这时我们就要根据具体的情况来采取不同的对策，正确对策的制定前提是了解失败 的原因。在下面的内容中我们将讨论影响薄壳（shell）特征失败的原因和相应的对策。 在 Pro/Engineer中，导致薄壳（Shell）特征失败的原因不外乎下面几种情况： 1. 单个曲面最小曲率过大 要薄壳（shell）的外观面组中假如有某个单面本身曲率过大，换句话说就是曲面最小半径太 小，比要 shell的料厚小的时候就会造成 shell的失败。注意的是这里的曲率和高速曲率不同， 这里的曲率是曲面的最大曲率（WildFire 中的分析）。分析方法在 WildFire 中可以通过曲面 最大最小曲率分析来得到最大曲率，其倒数就是最小半径，也就是能偏距（offset）的最大 值。而在 proe2001中则是用半径分析来得到最小半径。如下图所示： 从上图的分析中可以得到曲面的最小半径为 1.237，也就是说最大能薄壳（shell1）1.237 的 平均料厚。假如现在的模型要 shell 1.5料厚的话就会造成失败。那我们要采取什么样的措施 才能让模型最终生成 1.5mm 的料厚呢？解决方法有两种，但是都有个前提，得到的料厚不 再是等料厚的了，这是因为本身曲面曲率的原因，模型已经不可能可以 shell 等料厚了，我 们需要对这个部分作特殊处理 方法一：局部薄料法 对局部过高曲率的曲面我们可以在 Shell过程中用 Spec thickness（指定料厚法）指定这些地 方一个较为小一点的料厚，本例中就设为 1.2，其他地方 1.5mm。这样就可以达到成功 shell 的目的，虽然不是绝对的平均料厚，但是在大部分情况下局部料厚稍薄也是可以接受的。 _______________________________________________________ Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 生成的效果如下图所示。 方法二：局部近似料厚法。 这种方法就是把高曲率的局部曲面移到 Shell特征之后进行加料，并用 auto fit的方法把曲面 向内 offset料厚并使用该面进行减料。在需要时在减料前延伸内曲面。 最后的效果 2. 相邻两个曲面分别偏距(offset)料厚后无法相交 _______________________________________________________ Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 这种情况有两种发生的可能，一种是两个面 offset后延伸也无法相交，如下图所示 另一种情况就是两个面或其中一个面 offset后无法延伸导致无法相交。 解决：人为的添加一个小圆角使得 shell 后这条交边可以用一个圆角代替，从而避开因 无法相交导致的 shell失败。如下示意图： 当然也可以采取和 1 中的 shell 后加料再减料的方法来实现。注意的是这时 offset 后的面因 为是无法用自身面延伸的，所以 offset后的面不够长来减料的话，考虑用相切面延伸或到面 延伸的方法来加长以便能成功减料。 3. shell结果造成几何退化 所谓的几何退化就是原本外观存在的几何图元（比如边界段），在 Shell 之后退化消失。这 种情况也往往造成 shell特征失败。我们用一个例子来看一下退化的示形式： _______________________________________________________ Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 解决办法：避免退化的产生，或者 shell＋取代法。 最好的办法当然是重定义或稍作修改几何以避免退化的产生。但在外观需求的要求下可以用 Shell后取代法来实现。具体操作方法如下。 Shell 并指定会导致退化的面的特定料厚，而这个料厚刚好是退化的临界点，本例中就是线 段变为点。如左下下图所示，本例种为指定料厚为 1.42时发生。然后 shell成功后再用料厚 偏距刚才指定料厚的面生成一个面。用新面取代 shell产生的对应面就行了。Wildfire中的话 可以直接用 offset加厚到料厚 4. shell结果造成自相交 所谓自相交，就是一个特征内原来并不相交的几何在特征生成的过程中在某处发生了相交， 这个就叫自相交，如下图所示。土黄色的面和深蓝色的面在外观上并不相交，但是如果进行 Shell处理，那么生成的几何它忙将会变成相交（原来柱面退化消失）。这个就是自相交，度 于的面，比如拉伸面，proe有时会正确处理，但是在大多数情况下自相交都会引起 Shell 的失败。 _______________________________________________________ Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 如果我们用线的 offset来说明道理的话，上面的情况就类似下面的线 offset情况。如左下图， 所示的两条线段并不相交，但是在 offset 2.0后（相当于外观面 shell 2.0mm料厚）就会发线 原来中间连接的直线段就会退化消失，而原来不相交的两段线就会变得相交从而引起自相交 失败。 明白了道理，再来解决就比较简单了，在无法避免造成这中自相交的情况下，我们可以使用 局部厚料法来解决这个问题。就如上面的线，假设我们故意把水平线 offset值加大，那么它 和弧的交点将右移并在竖直 offset线的右边，这样就变成了竖直线重新变成了两者之间的连 线。从而避免了自相交。回到实体外观的情况下就相当于局部的加厚料位，如下两图所示。 5. shell结果产生临界几何状态 在有的情况下，实体外观并没有上面的问题，并且从理论上可以 shell的情况下进行 shell却 导致失败。这时就可以考虑一下是否是因为临界几何所产生的问题。所谓的临界几何就是几 何中的相切位置，短小边等等发生临界转变的几何。由于精度系统的影响，这种情况有时会 产生一些不可预料的错误。遇到这种情况就要考虑提高模型的精度了。 _______________________________________________________ Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 下面用一个例子来详细说明 shell过程 首先，我们使用 shell指令。先试试能否直接 Shell，不能我们也可以获得一些有用的信息。 毫不意外，我们的 shell 失败，但是系统也给我们提供了一个有用的信息，图示的曲面曲率 过大。 退出 shell 指令分析一下曲面的半径，我们可以发现它的最小半径只有 0.4 左右，当然不能 shell 1.5mm的料厚了。 对于本身曲率过高的曲面我们在 shell 的过程中肯定是要去除的。关键是如何去除才能让我 们的后处理更简单。在这里我们根据这个模型的特殊性采取了切除的方法。如下图，直接减 料去除该面。当然在切除之前我们要先 copy这个面出来以备后用。 _______________________________________________________ Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 然后我们再用 shell 来看看，现在我们就会看到如下图的失败提示，系统提示我们这三个地 方有自相交现象出现。 我们退出 shell，再来研究一下这几个地方，首先看侧边的圆弧部分。我们发现除了自相交 外还会有不能延伸相交的现象（想像一下直线和圆弧相交 offset 的情形就明白了）。所以我 们可以尝试添加一个小圆角给它。 而对于顶部的凹陷，可以看到是一个典型会发生自相交的情况，根据上面分析的方法，我们 可以在 shell的时候用局部厚料的方法来避免。 _______________________________________________________ Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN 根据上面的分析，我们用添加小圆角和局部的厚料法成功的对这个模型 Shell。如下图 然后进行必要的取代和加料恢复外观模型到原来的样子，全过程大功告成。虽然这过程多了 一些辅助步骤，但相对于手工加厚料的方法已经方便和简洁多了。 尽管 shell 成功是我们最好目的，但是在很多情况下并不是那么好处理。尤其是本身曲面曲 率太高的面比较多的模型外观，直接用 Shell 难度相当大。这时候我们就可以考虑用 offset 面减料的方法。具体的如下 1. 分析模型的曲面最小半径，把小于要 shell料厚的曲面排除出去 2. 分析余下的曲面所组成的面组是否能成功 offset料厚，对于造成失败的地方是否有解决 办法 3. 开始逐个 copy本身能 offset的面组成面组并使用 offset特征。当 offset失败后还原添加 必要的圆角或其它处理后再接着添加。成功则往下选择，失败则还原并把该曲面排除。 4. 重复 3的过程直到所有能一起 offset的曲面都 copy到一个面组中去并 offset。 5. 对剩下的曲面采取 auto fit的方法来 offset或重新构造内表面。 6. 合并两种方法生成的曲面直到生成一个完整的可以用来减料的内表面面组 7. 使用内表面面组减料。流程完成。 有关抽壳的更多实际案例和视频教程，用户可以登录无维网（www.5dcad.cn）去搜索和查閲。 _______________________________________________________ Ice Fai ??P roE ?? ??? WWW.5 DCAD. CN