QFD运用Pro/ENGINEER® ISDX解开复杂的皮艇设计之谜

　　交互式曲面设计(ISDX)简化了非常复杂的任务

　　QFD咨询有限公司，美国华盛顿州西雅图市

　　QFD咨询有限公司是一家产品开发和定制培训公司，在西雅图和加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华市设有办公室。QFD的客户在开发代用燃料、深海潜水、移动计算、音频视频和辐射能等各类产品时，需要有关设计和工程方面的帮助。QFD的客户之一Genco有限公司使用最新的塑料热成型技术和材料来开发创新产品。

　　挑战：简化海洋皮艇船体设计

　　Genco科技公司总部位于以皮艇闻名于世的加拿大温哥华，它要求QFD协助他们开发面向中级涉水爱好者的超光滑、热成型海洋皮艇。Genco公司独特的大型热成型技术具有能生产出高水平曲面的特点。为了充分利用公司的制造优势，Genco需要严格的曲面控制技术，以确保产品具有优美曲线和卓越性能。QFD和Genco从获取一艘旧皮艇船体形状信息开始合作。之后，在专业涉水者的指导下，他们开始优化设计，提高稳定性，减轻划水力量。最初的合作似乎是一项纯粹的逆向工程，后来却变成了一个复杂的曲面设计攻坚战。

　　解决方案：Pro/ENGINEER ISDX

　　简单测量旧船体后使用数字化度量工具来完成设计已被证实是无效的。事实证明，使用PTC的Pro/ENGINEER®交互式曲面设计扩展包(ISDX)工具开发形状既简单又快捷，数字化测量工具仅用作视觉参考。Pro/ENGINEER ISDX在设计优美3D实体方面的灵活性以及Pro/ENGINEER®中的分析和可视化工具，使得到所期望的设计和实现快速、简单变更易如反掌。如果在其它CAD系统或只用Pro/SURFACE完成皮艇建模，开发和变更工作都需要花费大量时间，进行多次反复。

　　结果：更好、更稳定、更易操作的船体

　　QFD使用Pro/ENGINEER ISDX完成船体基本形状建模后，Genco要求多种设计优化工作：“这里再宽1英寸…这里再弯一点点。”有些变更对性能至关重要，有些则是装饰性的。但是，由于使用Pro/ENGINEER，所有变更都不费吹灰之力。最终船体更加稳定、更加轻便、更易操作-并且更受产品目标客户群的欢迎。

　　达到Genco为皮艇制定的更稳定、更易操作、更轻便的目标是一次大挑战。QFD使用Pro/ENGINEER交互式曲面设计扩展包顺利通过了这次挑战。

　　“如果不用Pro/ENGINEER ISDX，设计出这件产品非常困难，工作量非常大。生成曲线非常非常容易，这使你的设计工作更偏重于美学，而不是数据。如果你马上要设计它，变更很方便。你只用拖动曲线，曲面就立刻更新。”— QFD负责人Peter Newbury

　　一个看似复杂的项目

　　这个项目似乎非常简单。Genco科技公司要求QFD咨询公司为一艘新的海洋皮艇重新设计船体，这是一艘操作和划水得心应手的皮艇- 轻便、漂亮、一看便知是Genco产品，它具有独特的性能，令涉水充满乐趣。

　　在花费大量时间向专业涉水者咨询之后，Genco科技公司希望加快开发进程，并突破他们独特的热塑性技术的极限。

　　热塑技术是指加热一张ABS塑料平板直到它变软。然后把变软的平板放到被抽为真空的轮廓模型表面上成形，直到它冷却变硬。Genco设计和制造出了独特的热塑型机器，特别适合制造大型产品(21英尺×6.5英尺×3英尺高);能完成高级曲面详细设计;保持较小误差。ABS材料制成的更坚韧更轻便的皮艇比通过旋转模塑制成的传统皮艇拥有更光滑的表面。

　　另外，ABS也能杜绝造成能源浪费的“粗糙底部”问题，而价格相近的聚乙烯船舶通常都存在此类问题。当皮艇多次在岩石上划过之后，船底就会出现磨损，这就是所谓的“粗糙底部”，它会阻碍皮艇前进，使划水更加费力。

　　Genco希望首先精确复制旧船体设计的中间部分，然后进行设计变更，以改进船体动力和外观。对于QFD而言，它似乎非常简单。

　　遭遇复杂的曲面设计问题

　　建模符合Genco规范要求的船体，其实就是一项非常复杂的曲面成型挑战。据QFD主管Peter Newbury所说，此设计过程开始于已有皮艇船体设计的逆向工程。“Genco 希望此船体具有类似的驾驶感觉，只是想再加宽一些，以便更加稳定，”Newbury说：“像皮艇这样精美的东西，很难用不精确的工具来实现设计变更。ISDX处理曲线的灵活性和控制能力，简化了我们实现变更以及与客户沟通的方式。”

　　虽然现有船体已经数字化，但是这些数字化信息并不是很精确很完善，难以满足此次设计的要求，所以QFD仅把这些数据作为视觉参考。

　　QFD从一些粗糙的草图开始，把数字化数据用作视觉参考，然后启用Pro/ENGINEER。“变换是曲面成功建模的全部。[Pro/ENGINEER] ISDX使我们能够设计和细调那些变换。它是这样一个过程：通过拉动和扭曲曲线、编辑边界条件、进行曲率和曲面分析，以便获得最好的结果。ISDX是一种非常灵活的工具，如果没有它，这个项目会非常难做。”Pro/ENGINEER的可视化工具使分析设计变得非常容易。“在观察真实产品时，光线会影响效果，如果不具备最佳的照明条件，难以洞察曲面质量。使用Pro/ENGINEER，光线完全一致，这样曲面外形的任何变化都显而易见。用具有高反射性的ABS材料制成的皮艇，会暴露曲面上的任何纰漏或褶皱。为我们客户提供漂亮光滑的产品曲面至关重要。”

　　“注意，”Newbury说，“这种皮艇看起来很光滑，在市场上独树一帜。[Pro/ENGINEER] ISDX帮助我们完成了一个吸引眼球的设计。”

　　优化尺寸和特征 —— 快!

　　QFD必须把已有船体中部与船头和船尾的陡峭斜面合为一体。QFD设计师通过借用汽车设计技术获得了最佳的建模方案。“例如，如果观察一下汽车的CAD模型，你会发现，侧板的曲面补片比汽车要大，需要根据要求进行裁剪。”Newbury说，“由于当时我们正在处理一个巨大的高反射性曲面，使用这项完美技术很有帮助。[Pro/ENGINEER] ISDX在这个方面表现极佳。”

　　“最后，在扭曲和处理这些曲线之后，我们最终满意地完成了船头和船尾的设计。”Newbury说，“而且那是在Genco向我们提出了更进一步的要求之时：‘可以在这儿加宽1英寸吗?可以使这儿更陡一点吗?’等。”

　　这正是Pro/ENGINEER ISDX强大功能和灵活性所带来的成果。“对[Pro/ENGINEER] ISDX来说，建立那些曲面是牛刀小试，之后它又能支持我们所需的扭曲处理。我们能通过强有力地控制曲线来建造模型，而且一旦我们发现适合该项目的最佳曲面处理技术，实施更多的变更就会毫不费力。”Newbury说。

　　“如果不用Pro/ENGINEER ISDX，设计出这件产品非常困难，工作量非常大。生成曲线非常非常容易，这使你的设计工作更偏重于美学，而不是数据。如果你马上要设计它，变更很方便。你只用拖动曲线，曲面就立刻更新。”

　　据Newbury所说，该项目证实了他所说的‘Pro/ENGINEER难以置信的卓越功能’。“我们是控制超人!在轻松、精确地建立和控制曲面方面，没有软件可与Pro/ENGINEER相媲美。当以迭代的方式完成客户设计时，这一特性所带来的好处就会凸现出来。变更不可避免，但Pro/ENGINEER使用户能在不推翻设计的前提下实现变更。

　　这一新海洋皮艇预定在2005年秋天投放市场。“这种皮艇将超过Genco最初的性能和市场目标。我们期望在加拿大不列颠哥伦比亚省某处安静的海滩进行产品测试。”Newbury说。