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基于CREO参数化建模建立明式家具零件库

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第16卷第1期 北京林业大学学报(社会科学版) Journal of Beijing Forestry University(Social Sciences) Vo1.16 NO.1 Mar. 2017 2017年3月 DOI:10.13931/j.cnki.bjfuss.2016102 基于CREO参数化建模建立明式家具零件库 刘可洋 (西南交通大学希望学院) 摘要:明式家具在现代的传承陷入危机,一方面是由于其价格的昂贵以及生产工艺的复杂性,再者就是由于其手工 艺制作技法未能很好地承接到现代生产方式之上。明式家具的榫卯构建特色为其精髓,同时具有模块化特征。 CREO软件的族表功能可针对其模块化特征进行零件库的建立,满足其特征结构相同、尺寸不同的特点。为了能够 满足明式家具的现代化生产,研究出综合榫卯结构参数化特征与参照特征建模方式为一体的系统,通过自下而上 的建模方式对零件库进行整合,最终通过建立龙风榫零件库来证明。 关键词:族表;明式家具;自下而上;尺寸驱动;模块化 中图分类号:¥220.2 文献标志码:A 文章编号:1671—6116(2017)一01-0043-07 Establishment of Ming-style Furniture Part Library Based on the Parametric Modeling in CREO LIU Ke—yang (Hope College,Southwest Jiaotong University,Chengdu,610400,P.R.China) Abstract:The heritage of Ming—style furniture in modern is in crisis,one reason is because of its expensive price and the complexity of production process,another reason is that its handicraft production techniques failed to be undertaken to the modern mode.The essence of Ming—style furniture is on its mortise—tenon structure with modularization.The family table function of CREO software can be used to build part library based on its modular features,meeting the feature of mortise—tenon parts with the same structure but in different size.In order to satisfy the modern production of Ming-style furniture,a system comprehending the parametric characteristics of mortise—tenon structure and reference feature modeling as a whole is created,the bottom—up modeling method is used for the integration of part libraryand finally ,it is proved through the establishment of Longfeng tenon part library. Key words: modU】8rizat on family table;Ming style furniture;bottom—up modeling method;dimension driven; 一、CREO参数化&自由曲面建模在 计算机辅助工业设计中的优势 发展至今计算机辅助工业设计已经呈现出百花 齐放的状态,如美国Robert McNeel&Associates开 发的基于NURBS(Non—Uniform Rational B.Splines, 计算机辅助工业设计(实体三维建模)始于20 世纪70年代…。起始阶段的绘图元素只有直线、曲 线,直至后期发展出如昆式嵌面(见图1)、B样条曲 线(NURBS,见图2)、贝塞尔曲线(Bezier,见图3)等 非均匀有理B样条曲线)建模方式的Rhino软件; Discreet公司开发的基于网格建面方式的3DMAX; 包括Studio/paint、Design/Studio、Studio、Surface/ Studio和AutoStudio等5个部分的Autodesk Alias Automotive,可创建高质量的曲面模型,包括A级曲 元素用于复杂曲线及曲面设计。 收稿日期:2016.12—10 作者简介:刘可洋,硕士,高级工程师。主要研究方向:工业设计。Email:liukeyang007@163.co//1地址:610400成都市金堂大学城西南交通大 学希望学院。 北京林、ll,夫 、 : 报( 会科 版) 16替 町查看PTC雁下的l各种_二维数据,I—J ii,i‘还川‘ 彳亍 200余种文档类型的软件,还可实现测{l 寸、 i 等 作 整合后的软件系统将建模、参数僻 、模 颅览集为一体,用 . f , . 按需安装不同软什模块,脱 一 多利用于产品设计、0制造行、 。 CREO最为性的改变是其将参数化迎模 j 一 … ISDx(i● ntel\ act{i● ve, … sur 、 卜 \ face design extension,『1…Il{j 设汁)进行r整合 .熟悉工、芏三 挖 I 产品设计的人 椰 j r解:如上文提到的可将产品儿何模,圳 一 线  化的h.II/ , ENGINEER口前并术广泛使用,小产【堑f/ q/ I^行、l 多川t Rhino;橱柜行、l 多用3DMAX;汽车行业多川Alias 这3款软件都有如下特点:①可快速表脱产。 ② 经建好产品不允许r}l 可‘驱动修改模jr,-4;⑧所业产 。I^小 直接 模。结构工程师多用Pl eo、UG等1 软件,以 3款软件不可与结构直接×lf接 笔者于2014年在厦门松霖集团负 一项化}IJ【i 项}1(见图4),深灰色外表 为产品外先,…r业 汁部负责,【人】部为产品结构,由结构设计帅负黄 1人J 核为公司核心技术,外观设计芟根据其j ¨r嘤求将 内核包裹, 时要通过外观来体现产品的功 Ilt ̄ 4“q‘"色 此款产品的设计方式为: 结构工程师 经没i r 的结构外合理地位裹一层外壳,除却通过外观&脱 产品特色外还需要满足产品的正常开模、产:r 外先 与『人J核的『日J隙等条件。笔者将没计方案发送给结构 l 程师后,后哲会按照相关要求对产品于}n Ji 排 m ,他川rfL跨蝌 !塞尔I}II线儿flJ』 形或多跨 非均 卡fJ加强筋等相关结构 花洒项U期间1 、I 没汁帅通 匀 R样条l1f】线几何 形 一除此之外还 常要对外观进行若十次微调~如果使刚I 艾捉剑的 Skett・http、Solidwot’ks、MAYA、UG、CA FIA、圆方等l—I Rhino、3DMAX、Alias 3款软件,修改模{ JL 对 维建模软件, III参数化建横软什 SolidWm’ks、 馍掣进行重建,但CREO提供r模型树功能( CA I IA、UG、 5),如果修改先前没定的参数,只要逻辑介理, PTC公 ( 参数技术公 )于20l0年10月 的参数即可自动生成。 推…(:REO没计软件包,将Pro/ENGINEER、 CoC reate和ProductView祭合后币新分发 Pro/ 二、明式家具的模块化特征 ENGINEER足一款将广:l1^儿何模jr;4化,最终分解为 叫式家具町分为椅凳类、桌案类、 书lj类(脚 仃 数}l}的构成特 ,其中每个特征鄙可以J}}j有限 踏)、 架类以及其他类 根据 世襄允,I 《IIJJ 参数充 约束 ;CoCt’eate足一款快速、轻松的 :维 式家 研究》中的介绍,明式家具有诸如龙 摊、止 软什系统,它捉供3D CAD和2D CAD、CAE以及集 马销、帐子、揣揣桦、楔钉榫等构件 , 一中勾件-叮 成的J :^ 数据僻 (P1)M) ;Pl’odu(・tView是…款 于小『i_i=J家具【{J。具体特征可概括如下 、 。f 外, ‘0 4花洒j-j+ H局部 刘『tn :基丁CRE()参数化缱模建 叫 家i 什库 0 Yl一2A.PRT 亡7 RJGHT 口T0P 口FRONT x PRT_CSYS DEF ,、 拉伸1 、 ' 拉伸2 ●矗 嘣队 (一)模块的结构相似性 就龙风榫术 }:, 作用足将饭材进行平面接合, 川t干案而芯板、村 f J、床面等其他 板材拨合的 邴 .如桌 ( 6)、柜¨(见l冬1 7)、J=术板( 图 8)部采用了平板接合的方式 lId点是 1}{‘断 川1的接合 式肯I5『fI龙风榫或龙风柞』JIl穿带,结构卡¨ 川, 别在于 同产 I^内结构尺寸/f 『州。 l一l  Il 6 明代故仡梨无束腰 销枨『jl1 化 ‘桌 8六足折叠式 (二)明式家具的同构异质性 明式家具的 一模块化特征体现 单一家具都 }{{特定的零部件拼接而成(见 9、l0)、 替将其模块构建分别归类命名为 、)‘、 ・,那某 歉I』IJ代家具I1f川公 米表达:家具 Y=m +n +…,m、n、 为常数 .故 f i式家 呵以定义为:结卡勾相同、J 寸驱动的模块化家具、 三、建立明式家具零件库的 可行性和必要性 cREO软什Ih于其参数化特点,在结构十fJ似的 零件建、 ‘斯 很大优势,零什 的建立多 于机 械制图 史捉到的零件结构卡¨似性是建 件 的根本 就拿最常_}}j的六ff】螺雌来说,形状卡H似ffI尺寸小同 /f ㈨ 号的六 螺 足基于 r2 3种 参数术确定的( 图l 1、表1)。业 相心的模唰 后可在 程帅需要相应模型时 接从对应的模 乍 调动,或者f(接修改l卡口应的参数即可,大大缩减J,项 目周期 ^代戎 J’ ; 代裘/’ 嗣叉埘边‘觅J筻;“{℃戎媒纹八 图l l 六角螺母参数 由I 文口『 ,明式家具 结构方面具_f『模块化 特征,故 在家具模块的构建方 可省去每次郝需 要建模的窘境,吖直接调用相关模块 再者根据f.1前的牛产技术米讲,明式家具的表面处理方式尚小 能完全『fl 业化所替代。在其模型生产方而,一    北京林 大学学}}蔓(社会科学版) 第16卷 表1 六角螺母参数表 r--m 町研究以 他材料来替代,再者 叮利用工业化优势 束 产家 模块,如此做法还可对明式家具的推广 一 眦 m 5 5 川 干¨传承助以一臂之力 、 一O 0 0 0 O 0 O ● 下 以坨风榫为例米进行零件库的构建:  一∞ ∞ 鲫 ㈣ 1)对l尢柬腰罗锅枨加卡子他方桌( 『刘6)的桌 芯板进行构建,确定龙风榫的驱动尺寸为d ,: 300 tll[n、d =900 llln1、d,=20 Itlm、d6=3 mill、d1=4 I量 c; 蚴 Ⅷ一 ,~ IllIll、d =I】.583 457 nln1、d…=900 nlln(见图1 2)。 2)选定CREO[}】” I 具”一“族表”命令,选定添  一 ~加 加表列命令,选定前lf『『所定的搬动尺寸为族项(见 13)。 娜 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 3)确定后可得到族表项目(见 14),【 面所提 剑的驱动 寸可在合理逻辑范 内进行修改、 一 舛 ¨ " 卯 12 龙凤棒 寸史例 × 刳1 3选定驱动尺 r为族项 “在选定行处插入新的实例”圉 按钮,将新的对应 , LI; 一: F— - 扣¨。j; 宙茜妯删 .口 *0∞ 尺寸改为后者家具的尺寸参数,d。=250 mm、d。= ● ∞0∞㈣ tI 赶 艚 村 {∞。。∞螋 【 _∞∞∞{ ∞w750 lllm、d =750 mn1(见图16)。 ‰ -|- 爹 一1  1、l I 图l4族表项目 4)在此例中由于篇幅所限只将无束腰罗锅枨 加卡子花方桌与一腿二牙罗锅枨六仙方桌(见图 l5)中所用到的龙凤榫模块建于零件库中。点击 网15 一腿三牙罗锅枨六仙方桌 第1期 刘可洋: 于CIIEO参数化建卡}l建立叫式家具零件库 47 5)至此,龙风榫其中一个模块已经构建完成, 接下来使用CREO中自下而上的建模方式对另外一 新建的空白零件激活来构建龙风榫的另外一个模块 (见图I7)。 个模块进行构建。首先将之前建好的零件在默认模 式下上土 认 装配到一个新的组件中,同H,t,Y ̄建一 -6)选取特征部位尺寸为参照,这样的话新的构 件会随着参照模型的尺寸变动而变动,提高建模效 率(见 l 8)。 L—~——一一一一:一曼~! . 个空白零件也用相同方式装配至该组件lf】,同时将 …— —~——————— 震黪刃 瓣霸黟彝季 TJl_cO 彰 童撇捆iL】. 寰鹏 YI一2^ ……一…………… {朱 盐用名耘 l zt t 3.2a prt—i 血 圃酋■ 靠 dT 抽弱弱 dlO  { j椰 dl 300 000000 9∞0 ̄)000 20 oo0O∞3 00000 ̄4 000000 lj 583457 9OO 0000 ̄0 z T [2 ̄0 750 ]20 3 ‘ l1 5834 ̄7旺夏二二二二] j}.=_— _—…———…..一… ……——……一………一………一……一~一~ pR 图I7激活空白零件建模 c非T g-5y- ̄DF.F:F,;{坐标系1 I—z^  ̄IGHT:FI f基准平面)YI一-2A 顶点 边.F5{拉伸一z1 YI一2^  一- 顶点边F8(}立伸-2 Y!一2^ 顶点。边.F8f拉伸 2;:Y ̄-2A ! 选择:使月边德移 捌陈《D)求露《曲 替换(R) 参考桃翼 来求髓 草绘 美阔(c) 图I8选取参照建模 7)将剩下三边的尺寸参照前面图中的边长来 进行构建,可随着之前零件的尺寸变化而变化(见 图l9),L =L。,L =L ,即不同部件尺寸相同。 8)同样的道理,将此处草绘拉伸为体时,也可 参照原先构件拉伸的位置以便其尺寸对应的被动修 改(见图20)。 48 北京林、 大学学撤(社会科 叛) 第l6卷 t、 图l9新建尺寸Lj原先尺寸约策棚等 i ] ,.[ 娃置 辨赜譬性 l。 _洲 L{VI’18^ JⅥtl pRT ,3 童, -■4-  “善Ⅶ扎 盯 图20拉仲尺寸参照前一零件尺寸 9) 成后的龙风榫 2I. .改为埘J、 YI一2A—INST的尺寸(见图23、24)。 四、结 论 CREO自带的族表功能很大地方便了对零件库 图2】完成后的龙风样 的创建,避免了如SolidWorks软件建立零件库还需 通过VB二次开发的麻烦。与此同时,建立明式家 具零件库极大地减少了明式家具榫卯结构的研发周 l0)特要将整体组建替换为前文所提到的一腿 三牙罗锅枨六仙方桌的卡}{父尺寸,只需在模 树中 右击第一部分构件,选取替换选定元件0 即 期,避免重复建模,对明式家具的传承以及推广有着 质的影响。由于榫卯结构在中国古代木制产品中的 大量使用,对其零件库的建立有很大的必要性,但是 其建立标准与数据库尚需继续完善 可,替换时几『在列表中选定前文所创建的族表中的 项目(见 22). .11)替换之后YI一2A部分构件尺寸即会自动修 抖格 选择当莉元件 Y:一:^ R: 。 选择耩元件 上一 使用的 俺使用j 有聪i{表寄 元抖 避铎1个I萸 记瘫迂些甘璧 圆 选铎衔拇自 的 创建掰元件 鬻本 名稚 蕾攮为 旅采 戛捷 0}曩块或横块蛮型 )参考模型 记摹本 0通过夏制 不相关的元件 编撰参考裹 粤蔫 t漓(u) 覃置t ).应用轴) 醯定(o) 撩Ic) 皋[I 22 替换组建中的参照元什 l期 刘呵洋:罐于CREO参数化建模迎 IJiJ式家具零f,I J^_ ●基辩 {j t当 ・^ ’ ”T1B^sM E五日 ■删 ’ 越 』vi’18ASM + 广 两 一再礤 丽1 一 析[I)]镇江:江苏科技大学,2014 参考文献: 李锡蓉,陈磊,徐人平.计算机二维建模技术在I:业造型设计  杭卅『:浙 [4] 张i元异构数字化系统 操作关键技术研究[D]江大学.2008. } 怡人,刘渝.夕佳山 居家具布局分析及品类鉴赏 J]家 具‘j窀内装饰,20l 3(10):4647 中的应用[J].昆明理工大学学报,2001(4):95—98. as Surf ̄ e 20I 2 Aut0desk Alias Surface 2012简体中文版 [2] AIi[EB/OL].[2014433-04].]]Iip://www 121 down.“ml/s【lft/ soflview-7388.htm1. r ] ff}襄.明式家具研究[M1北京:二联书店 2叭3 (责任编辑孔艳) t2000型升降平台丝杆轻链化设计及动怂特性分 3 J 陈友喜.DMt

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