一些IDEAS基础知识介绍(1)

约束和关系 设计意图 BR&;gt 灵活可变的设计可使修改 I-DEAS 零件模型变得十分容易，其重要的因素是零件模型不仅仅贮存了最终的几何体--它还贮存了“设计意图”，也就是修改几何体时控制其变化的规则。这些规则在线框几何体作拉伸和旋转时称为“约束”，当零件进行切割，连接或相交运算时称为“关系”。零件尺寸和约束也包括用户自定义的等式。  关系和约束同样遵循“先画外形，后定尺寸”的设计原理。先快速建立起零件，然后再定义尺寸作约束，或者加入几何设计意图规则。  在此先讨论线框几何约束，再论述切割运算的关系。 线框曲线和截面  Master Modeler 模块包括两种线框几何体: 曲线和截面。Master Modeler 模块允许设计人员开始先用 2 D 创建几何体，然后从这个几何体创建出灵活的 3 D 实体。  线框曲线
（
直线，弧，圆和样条曲线等）能够画在三维空间的工作面上或直接画在零件表面上。  截面由一组定义了边界的曲线组成。边界可以是封闭的或开放的，边界内可以包括孔。截面能直接在零件表面或三维空间的工作面上创建。截面常用拉伸或旋转方法变为实体。  I-DEAS 早期版本的用户对“剖面
（
Profiles）”可能比较熟悉，他们想知道剖面与 I-DEAS Master Series 中的截面有何不同。剖面包括一个线框曲线的备份，这就带来一个微妙的问题，因为剖面曲线和线框曲线能用不同的数学等式来描述，因而导致了两者间细微的不同。I-DEAS Master Series 中的截面仅仅是沿着曲线和曲线截面的一条路径: 曲线不用复制。剖面可以作为一个独立实体保存，而后 I-DEAS Master Series 中截面不能单独进行管理和存贮，它是实体的一部分。 变量约束  那些灵活可变的零件是根据 I-DEAS 中的变量几何原理从拉伸或旋转截面得来的。此系统的关键是约束。头一次使用约束的时候，它看起来和尺寸没有两样，但它实际上并不仅仅是这些。它是一系列传送“设计意图”的几何规则。如果截面的某个尺寸改变了，如何知道其它点和曲线是怎样变化的呢？这就要用约束来决定。  最好用一个简单例子来说明这个概念。画一个四边形，定义 4 个点。可能会画出不同形状。解决多义性的办法是给右侧边一个约束: 它必须保持竖直。加上约束后的情况最好是用联立方程来表示。在二维空间，四边形有八个自由度
（
DOF），这是因为每个顶点都用 X ,Y 两个值来定位。要保持右侧边竖直，可以写一个简单的等式:  X3=X4  这个等式一加上，截面的自由度个数就减少一个 。其它等式同样可以加强几何约束，例如，要保持上下两条直线水平，等式可写为:  Y1=Y4  Y2=Y3  增加一个尺寸约束，如设点 1 和点 2 之间竖向尺寸为 100 ，同样可以写一个等式:  Y1=100.0-Y2  可以用别的等式来表达另外的几何关系，如垂直，平行。要保证一段圆弧与直线相切的等式就要复杂一些了，但原理是相同的。在加上几何约束后，软件就写出一系列等式，如果有值作了修改，求解此等式就能得到未知数。  约束的绝妙之处在于任何时候都可以加入或删除。这点非常适宜设计环境，因为在草图设计时，一开始并不一定完全清楚有些什么约束。另一个原因是在开始草图设计时就确定精确值是没有必要的。设计的同时就可以增加或修改约束。  一些爱好数学的读者也许会问一个截面究竟有多少个约束？一般来说，求解一个联立方程，方程的个数必须等于未知数的个数。IDEAS中截面的自由度个数是允许加入的约束个数的上限。一但约束全加上了，截面就被完全约束死了。如果约束的个数少于自由度个数，会有什么情况呢？修改一个值后情况会怎样呢？这就可能不只一种结果。如果使用一般符号数学软件包就不能求解未知数个数多于方程数目的方程组。I-DEAS 中设计来求解变量几何体的求解器不仅仅是能求解简单的联立方程，它着重于几何体，如果存在多于一种的求解可能性时，它仅可能使结果变化小些。然后，如前面例子所示，有时又必须加入更多的约束来迫使截面达到要求。  注意一点-DEAS会自动建立大多数必要的约束。例如，画一条直线时，如果动态导航器检测出这条直线是竖直，水平，垂直或平行的，在创建这条直线时就会自动加上这些约束。在导航器选择对话框中右边一列开关的功能使用户能在需要的情况下关闭约束自动建立开关。 变量几何的应用  有效运用变量几何的各种工具可用于不同的地方。例如，我们无须象在二维系统那样建立一个有精确尺寸截面，而只要在工作面上画出相应的草图，再加上变量约束就可“驱使”截面达到所需形状。捕捉栅格
（
ap grid）是另一种定位点的有效方法，但似乎对图形演示比实际运用更有效。而使用变量几何后也就没必要捕捉栅格了。  变量几何一般用于研究运动连杆机构。直线上两点作了尺寸约束，这条直线就有了固定长度，如一个机构的连杆。加上角度尺寸约束就可以用改变角度来驱动机构，观察所出现的连杆组合。  拉伸或旋转一个有约束的截面而形成的零件也包含有原先施加的约束“规则”。当选中用来拉伸或旋转创建零件的特征时，作用在其上的约束条件将象实体上的尺寸一样显示出来。同尺寸一样，这些约束也可以被选中和修改，而达到改变物体的目的。  公差分析(Tolerance Analysis)是变量几何的另一种用途。变量几何是公差分析模块中用来研究尺寸和公差改变时物体变化情况的工具。 建立约束  在Master Modeler模块中用 Co train Dime ion图标命令能够在线框或截面上建立约束。这个面板一直保持激活状态直到被关闭。  在约束图标面板上有建立几何约束，尺寸约束和检查约束的图标。  对于平行，垂直，相切，共线和共点的约束等称为几何约束。它依靠软件内部写出的等式迫使所给的几何关系成立，以此来加强几何体不同部分之间的联系。  线性尺寸，角度尺寸和径向尺寸约束等称为尺寸约束。它们写出的等式都被赋予一个定值。当修改尺寸的时候，相应的约束也能被修改成不同的值。 检查约束  在增加或删除约束时，需要了解已存在哪些约束。约束面板底部的图标就是一种有效的工具，它用来帮助查询哪些自由度已被约束，哪些还没被约束。  how Free图标能用来报告曲线状态。如果选择此图标，然后再选取一条曲线或多条曲线，程序就会告诉你每一条曲线的状态，哪些没有被约束，哪些是部分约束，哪些是完全约束。如果一条曲线被完全约束，就用蓝线表示。如果没有被约束，就仍为绿色。如果是部分约束，就用黄线表示，黄色箭头将表示自由方向。如果截面是从线框曲线创建来的，此图标也可用在整个截面上。这样结果会显示出截面上每一条曲线的自由度，同样用蓝色和黄色表示截面上完全和部分约束的区域。  how Co trai 图标的最大用途是用来显示与其它曲线有约束关系的曲线。例如，此命令能表明某直线与截面另一侧的直线有平行关系。 拖动  另一种直观了解约束网的有效工具是运用拖动
（
Drag）命令，他动态地显示被约束的线框几何体或者建立在约束几何体上的截面外形。此命令允许“抓”取一条曲线或一个尺寸，用橡皮条方式进行动态修改，这时约束等式会对每一个新位置重新求解。这个工具主要用于动态显示线框几何体和截面的外形，但是由于它能连续重新求解约束，所以对交互式观看约束在运用中的效果也非常有用。 当用此命令选取一段没有被约束的直线或弧时，可以用鼠标在两个方向上移动此曲线。这时所有约束在这条曲线上的其它曲线也会遵从已存在的约束关系一起移动。当选中一个尺寸
（
线性，角度，或径向）时，测距器回显示出这个尺寸的值，这样上下左右移动鼠标就能自动修改其值。 等式 修改某个尺寸时，就会出现一个显现尺寸值等式的对话框，如 D1 = 123.45 。在尺寸值域内不一定是固定值，也可以输入一个等式。例如，可以输入一个简单的等式 D1 = D2 / 2 ，这里 D2 是另一个已存在的尺寸的符号。要想知道一个尺寸的符号，可以用动态导航器来显示。当光标在某尺寸上移动时，这个尺寸的符号名就会显示出来。  如果你不喜欢给尺寸取名为 D1 , D2 等，可以改成你想要的名字。例如，可以把名字改为”depth”或者“width”等。这时再让光标在尺寸上移动，就会显示出你所定义的名字。尺寸等式中也可以用自己定义的尺寸名。  通过输入一个简单等式让两尺寸匹配的办法是压下尺寸值域后的 按钮，进入到修改尺寸对话框。选择“MATCH”选件，就会要求选取需要匹配的另一个尺寸。然后程序会自动 填入一个使两个尺寸相等的等式。如“D2 = D1”。例如，在某个面上先画出了草图，想用它切割零件形成一个距零件两侧距离相等的空盒时，就能用上它了。这样在零件上建立起一个约束，即使零件宽度改变了，这个空盒也能保证于中心位置。  “Match”选件的另一种用途是建立一个简单的匹配等式，然后可以进行编辑。例如，要使一个尺寸为另一个尺寸的一半，这样让孔位于中心，就可以编辑等式，把“D2=D1”改为“D2 = D 1/ 2”。  建立等式也可以不直接对应于某尺寸。选择如左图所示 Equatio  图标，程序会要求选择一个尺寸，然后给出一个等式对话框，供输入任意式子。这些式子要求用 C 语言格式。例如，可以写这样一个式子:  if
（
total _ height < 200）then
（
value = 50）else
（
value = total _ height / 4） 然后在尺寸值域，可以建入:  Flange _ width = value 等式的单位  I-DEAS 中内部所有数值都使用 SI 单位
（
meters）存贮。必须要注意等式中每项的单位。例如，如果要用等式给某尺寸赋一定值，I-DEAS 知道此尺寸的单位，但并不知道这个定值的单位。为了避免多义性，在等式中要给出数值的单位。在单位名的两旁加上一竖线“|”，如 |mm |,|in|,|m|，或|ft|。  D1= D2   10 |in|  1|mm| 关系  关系是在进行 Cut , join , 和 intersect 等“布尔“运算时记录设计意图的一种格式。它与约束和尺寸有关。  布尔构图运算中的关系有两个基本的执行步骤。第一，在两个需要进行适配
（
match up）的零件中选一个面。第二，在此面内定义边到边的关系。如果以后该合成后的零件修改了，就要重新定位这两个零件到原来的位置，以保证原来的构图关系。  在操作中采用关系与否可在图形区按右键不放，拖选Turn relatio  ON(off).  如果打开关系开关，选择布尔命令前就不必自己去给零件定位。如果开关关闭，就完全要靠自己给 3 D 空间进行布尔运算的零件定位。如果这个合成零件修改了，此时，两个适配的零件就无法重新定位了,除非修改特征加入关系。 注意  截面上的变量约束:  -首先建立那些不改变几何体的约束。如固定点，尺寸和倒角。  -约束一个截面的位置，至少要在 X , Y 方向固定一个点。也可以用固定第二个点或直线  角度来约束截面的角度。  -不要重复地固定截面，这会导致设计不灵活或修改困难。  -固定一条直线，再让其余的直线与之垂直或平行，而不要使用过多的固定约束。  -要避免对尺寸约束作大的改动，除非截面被完全约束。  -如果想保留线性尺寸的方向，要避免使用点到点
（
point - to - point）的尺寸约束。  因为这种约束方式允许反向。而点到线
（
point - to - line）或线到线  
（
line - to - line）约束不允许反向。  -如果由变量几何求解器得到的结果不理想，可使用 Undo 命令。  -如果尺寸比例需要做大的改动，可用 Modify , Scale 命令，而不必修改截面的尺寸。  -关闭 Auto _ Update _ Switch 开关，可以使求解器退出交互式模式，允许同时作多  个改动。  -对零件而言，不要作截面的完全约束，这是忠告。  -加入约束时，求解器会更新几何体与已定义的固定点的关系。如果不存在固定点，通常  保持第一个建立的零件固定不动，允许其它的几何体移动。 尺寸的大小:  如果尺寸文字过大过小，使 A earance 图标自动调整尺寸大小。  先选择一个尺寸，从菜单中选 All ，然后选取 A earance 图标自动调整所有尺寸。压下“Set As Default”按钮把设置改为缺省值。