基于Creo的深化設計應用探索一.三維設計工具應用現狀根據國內相關研究報告，我國部分企業自90年代起，即已著手將二維設計工具升級為三維設計工具，并應用于產品設計過程中。若以此時間推算至今已有30工具書籍來看，大多局限在三維建模，繪制工程圖的常規應用上，極MCADCAE通常評價一個制造型企業設計能力需涵蓋很多方面，國內也沒有一個標準的評價體系來進行判定。也許正因如此，企業才形成只注重設計模型及工程圖的數量而不注重對設計模型質量的考核。我國制造型企業歷經多年的發展，已逐步達到按訂單生產產品的所以模型及圖紙準確性較高，相關的形位公差或尺寸公差也已至臻完美。然而一旦涉及改型產品，則往往會在制造過程中產生較多爭議，甚至出現返工的現象。其常見情況為：設計與制造有差異三維模型符合理想情況，加工組裝時發現孔或軸出現不能匹配的情況。出現問題后進行現場調校，例如使用強力工具，將軸強行安裝至定位孔中。這樣的做法雖然滿足訂單交期，但對于產品質量是有一定影響的。追求價格更高的CAE工具，忽略MCAD工具的深化應用不少企業的信息化部門在收集研發需求時，常將采購更高端的CAE工具作為提升研發能力的舉措之一。在此本文并不否認高端CAE工具對于設計的正向輔助作用，但也需要指出的是：不是所有分析都需要借助高端CAE工具，像常規的結構力學（靜力學）MCAD二.Creo的深化應用Creo作為常用機械設計工具，經過數十年的發展，已經形成包含結構設計，裝配，制圖，制造等模塊的大型機械設計軟件。在功能模塊與日增多的情況下，國內企業的工程師對于工具的應用并未有明顯深入。本文從簡單的應用案例入手，介紹通過應用Creo的Simulate模塊，快速提升設計效率及質量。應力校核使用Creo的建模模塊進行設計，幾乎是Creo的主流應用場景之一。但所設計的模型是否能滿足日常使用強度，則大多通過客訴來進行評價，這點常見于對機械結構強度有一定要求的企業（例如注塑、金屬加工等）。并提供一定的結構強度。一般設計時，往往只考慮形狀，忽略了強度校核，這就導致產品上市后，玩具不經摔，不經用的情況。模型提出為簡化模型設計，最大程度展現MCAD工具的結構分析能力，提出模型如下：圖1基礎模型基礎信息定義本文所描繪的結構分析場景著重于簡單而快速的定性分析，通過可視化的方式直觀的展現模型結構強度是否能滿足設計要求。所以只按最低要求進行參數定義，在此背景下，定義的參數有：1.材料要運行仿真研究，必須為模型中參與研究的部分分配具備有效材料屬性的材料。可用于分配材料的工作流有以下兩種：在CreoParametric中，將材料分配給裝配、零件或主體，可在CreoAnsysSimulation中訪問和修改已分配的材料。同時在CreoAnsysSimulation中，將材料分配給用于特定仿真研究的裝配、零件Creo對于不同的研究，支持用戶為同一元件分配不同的材料。圖2指定材料2.約束為“結構”模型定義約束時，目的是固定模型幾何部分，以便模型不會發生移動，或只以預確定的方式移動。模型的約束及其載荷使Creo可以獲得現實情況以用作分析基礎。因此，在添加約束時，要指定零件平移或旋轉運動。一般在以下場景中使用約束：模擬真實安裝例如，可以在螺栓孔處對徑向和軸向的方向進行約束，以允許繞該孔進行旋轉。強制位移例如，在接觸分析中，可以使一個零件移動指定距離，使其進入到另一個零件中。其他場景圖3定義約束3.載荷載荷工況是一組用于定義特定載荷條件的約束和載荷。可使用一個或多個載荷工況進行研究。針對每個載荷工況分別計算優化結果。但是，生成最終設計時會考慮與模型關聯的所有載荷工況。A.結構約束a)固定約束bc)平面約束dB.結構載荷a)力載荷bc)壓力載荷e)線性加速度載荷約束和載荷顯示在創成式設計樹中的默認載荷工況節點下。除特殊情況外，載荷工況必須至少具有一個載荷和一個約束。圖4定義載荷執行分析定義基礎信息是用以進行分析，所以在只需定性分析的背景下，圖5展示了分析后的結果，設計師可以據此來進行初步的結構力學分析。圖5簡單的結構力學分析結果有上文結合分析配圖可知：在材料定義為ABS，模型形狀如上圖所示，在X軸方向上施加30N（約合3Kg）力的情況下，材料形變極小。因施加的力方向為X軸向，所以關注模型在X軸向上的形變極值，根據分析，其極值約為2.02*10-6英寸。且形變位移最大點在模型上部。通過圖5的最大處。以此分析結果提示設計師，模型最容易斷裂或發生疲勞的點在于圓柱體根部。設計優化根據上述定性的分析結果，如果設計師根據業務情況，要針對性的改善結構受力，則可按以下方式進行：改變材料不同材料具有不同的材料性能，通常來說金屬的屈服強度要大于塑料，所以如果將上述模型的材料從ABS改為FE60后，其受力情況也隨之變化。圖6FE60下的結構力學分析情況從上圖可知，當材料改為FE60后，位移有了明顯的減小。其X方向上最大位移從原2.02*10-6英寸改變為3.97*10-8英寸。從數值結果上來看，僅僅材料的變化，即將整體位移縮小近兩個數量級，可謂效果顯著。此結果提示設計師當后續設計較為精密的設備時，金屬的形變量通常小于工程塑料，若遇到適合的情況，可優先選用。同時在載荷不變的情況下，比較兩種材料的受力情況可知，雖然X提升近2.93/2.67約等于1.1，即壓應力增大10%。最大拉應力減少近3.26/3.49約等于0.93，即拉應力減小7%。設計加強筋例如以下改型設計：圖7增加加強筋在材料依舊選用ABS的情況下，其余受力情況不變，通過分析得知，模型受力情況如下：圖8含加強筋的受力分析由上圖可知：X方向上的最大位移從1.957*10-6變為1.354*10-6，最大位移減小30%。模型最大壓應力減少近20%，最大拉應力減小近30%。結構應力優化效果也較為明顯。三.結論Creo是時下常用的三維設計工具，在當前形勢下，不應簡單的將Creo作為建模及出圖的工具，雖然這部分的應用最為廣泛，但在國產的建模及出圖優勢正在喪失。Creo即需要我們國內企業深入挖掘并應用Creo的基本功能，并逐步引入至時下CAE工具開始日漸受到重視，但冷靜下來分析，真正復雜的多物理場、非線性分析場景畢竟占比不高，且此類分析往往需要非常深厚的理論功底。而我國設計人員從理解