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發(fā)表于 2011-2-4 16:34:25
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top-down設(shè)計(jì)方法探討
9 f3 Z6 R% G# R* w" C5 h發(fā)布：2007-2-16 10:47:30 來源:模具網(wǎng) 瀏覽294 次 編輯：佚名
: U6 y: X' w: H$ c" P【摘 要】通過對項(xiàng)目設(shè)計(jì)方法的介紹和分析,，闡述了Top-down設(shè)計(jì)的一般步驟和需要注意的問題,，同時(shí)，也對該設(shè)計(jì)方法下的傳輸產(chǎn)品設(shè)計(jì)問題和數(shù)據(jù)重用問題進(jìn)行了分析和解決,。
* [8 C( G" p- }* k$ o( {4 s$ S) U" S$ _【關(guān)鍵詞】Top-down 項(xiàng)目 設(shè)計(jì)方法 數(shù)據(jù)采用
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, F' a$ S5 k: C- F1 背景介紹
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中興通信在2001年以前主要使用AutoCAD來完成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，同時(shí)也用Pro/ENGINEER軟件完成一定范圍的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，經(jīng)過多年的使用,，存在以下幾個(gè)主要問題,，影響產(chǎn)品的設(shè)計(jì)品質(zhì)、設(shè)計(jì)周期,、數(shù)據(jù)管理,。
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(1) 設(shè)計(jì)意圖難以捕捉，部門之間由于性質(zhì)不同存在溝通的困難,。
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(2) 工程師的主要工作集中在CAD繪圖上,，而不是設(shè)計(jì)的思考與優(yōu)化，工程師之間的協(xié)作共享難以實(shí)現(xiàn),，設(shè)計(jì)意圖也難以溝通,。
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(3) 設(shè)計(jì)錯(cuò)誤不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，修改困難,。6 M' o' f/ E( I0 Y! n, t1 Q% I
+ g) }0 l: [/ ?4 [( [ (4) 難以建立中央數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),。
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) [8 Y) V# m$ P; x" m$ }, ^3 u) | (5) 工藝設(shè)計(jì)直觀性差，工藝設(shè)計(jì)比結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滯后,，難以實(shí)現(xiàn)并行工程,。
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(6) 造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)脫節(jié)，不能實(shí)現(xiàn)造型與結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計(jì)流程,。' z( Q3 R' T& V! C' m3 X
9 w% |. f/ ]) h3 c9 K2 項(xiàng)目分析
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# a# M8 u/ H/ N; e 經(jīng)過我們的調(diào)研和實(shí)際使用Pro/ENGINEER的經(jīng)驗(yàn)體會(huì),，公司在2001年全面啟動(dòng)Pro/ENGINEER的培訓(xùn)推廣工作，主要是基于Pro/ENGINEER以下優(yōu)點(diǎn)：首先,，擁有單一數(shù)據(jù)庫支持下的產(chǎn)品數(shù)據(jù)全相關(guān)的開發(fā)流程,；其次是覆蓋產(chǎn)品開發(fā)全流程應(yīng)用的全面解決方案；最后，具有完善的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù),。其中的全面解決方案包括：并行開發(fā)環(huán)境——Pro/INTRALINK；Top-down設(shè)計(jì)與裝配管理功能,，推進(jìn)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化,；設(shè)計(jì)知識(shí)、規(guī)則管理工具——Check,；6σ質(zhì)量控制方法——CE/TOL,；產(chǎn)品可視化工具——ProductView；數(shù)據(jù)瀏覽——?jiǎng)討B(tài)旋轉(zhuǎn),、剖切,、漫游；動(dòng)態(tài)測量,、批注和圈閱,；三維拆裝分析與動(dòng)畫制作。
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3 項(xiàng)目實(shí)施情況介紹
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傳輸產(chǎn)品項(xiàng)目組成員為2人,，從2001年10月10日開始,，到2001年11月28日完成所有相關(guān)零部件三維建模、二維圖繪制,。主要包括機(jī)柜,、插箱、相關(guān)附件和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件,。完全達(dá)到當(dāng)初項(xiàng)目設(shè)定的目標(biāo),。目前后續(xù)傳輸新產(chǎn)品已在原建模基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),。
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4 項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)9 r; H0 X2 }8 i$ Q. Z2 h: @
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(1) 項(xiàng)目在中興傳輸產(chǎn)品ZX234JA上實(shí)施,。7 h; N$ ^/ ^* [, E1 j Y& v/ e) i9 E
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(2) 整個(gè)項(xiàng)目在Pro/INTRALINK設(shè)計(jì)平臺(tái)上進(jìn)行，所有文件命名以及數(shù)據(jù)規(guī)范均應(yīng)符合部門有關(guān)規(guī)定,，所有文件最終均要?dú)w入部門數(shù)據(jù)庫內(nèi),。5 ~( J( |5 ~. B+ Y' [
# t) O! [+ R$ A0 C# k (3) 整個(gè)項(xiàng)目有明確的設(shè)計(jì)意圖，應(yīng)有整體的骨架模型（驅(qū)動(dòng)）“Skeleton”,，應(yīng)能充分體現(xiàn)Top-down設(shè)計(jì)理念,。
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(4) 進(jìn)行并行工程設(shè)計(jì)。) m* k" ~! ?7 K% \1 {0 P
9 N/ J0 n0 \1 d) D P (5) 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變更,。主要是機(jī)柜實(shí)現(xiàn)高度(2.0m,、2.2m、2.6m)以及深度(300mm,、600mm )自動(dòng)變更,。子架根據(jù)實(shí)際需求的板位數(shù)目以及板位間距、高度自由變更。甚至實(shí)現(xiàn)雙排與單排之間的變化,。
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: }0 B. f1 c8 d/ H* x$ p3 [ (6) 完成相應(yīng)的文檔編制,。
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5 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方法介紹$ Y/ n& S* F: Q3 ^! P! n$ }
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5.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方法的選定" a! J- K4 s+ A$ |. P5 A
2 k2 Y/ T+ f# X2 Y2 S 在Pro/ENGINEER這種關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)的三維軟件設(shè)計(jì)中，一個(gè)項(xiàng)目的方法選定特別重要,，因?yàn)樗鼘⒂绊懩阋院笏械脑O(shè)計(jì),，以及在后續(xù)的延伸設(shè)計(jì)和拓展,。目前利用Pro/ENGINEER進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)大致有以下三種,。
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8 I& L* J$ O2 W1 q (1) Down-Top設(shè)計(jì)方法,。此方法只是利用Pro/ENGINEER簡單的三維模型技術(shù)分別進(jìn)行零部件的設(shè)計(jì),，最后像積木一樣搭建而成產(chǎn)品,。這種方法零部件之間不存在任何參數(shù)關(guān)聯(lián),，僅僅存在簡單的裝配關(guān)系,。對于設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性,、正確性,、修改以及延伸設(shè)計(jì)可以說是致命缺點(diǎn),。. j' i7 e9 q0 S0 i4 F) w4 k5 B
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(2) Top-down設(shè)計(jì)方法。在樹（裝配關(guān)系）的最上端存在頂級Skeleton,，接下來是次級Skeleton,，繼承于頂級Skeleton，然后每一級裝配分別參考各自的Skeleton,，展開系統(tǒng)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì),。這種方法已經(jīng)屬于Top-down思路。只是在數(shù)據(jù)重用方面存在問題,。3 Q" l) k" B1 J; d2 w
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. v9 Q# l h1 l: {圖1 Down-Top設(shè)計(jì)方法* E& R7 E0 u/ A7 z
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圖2 Top-down設(shè)計(jì)方法6 j, f4 d- }4 Z) h
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(3) 改進(jìn)型Top-down設(shè)計(jì)方法,。在第二種方法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，將頂級Skeleton從整個(gè)裝配關(guān)系中剝離出來,，單獨(dú)存在,。需要數(shù)據(jù)重用的大部件分別參考于頂級Skeleton，在數(shù)據(jù)重用時(shí)互不干涉,。當(dāng)然整個(gè)裝配關(guān)系是由頂級Skeleton控制的,。
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8 r7 v% s; V Q9 O$ s圖3 改進(jìn)型Top-down設(shè)計(jì)方法
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6 Y* E7 X0 E8 e3 S 傳輸產(chǎn)品種類較多，借用,、互相裝配等數(shù)據(jù)重用現(xiàn)象非常普遍,，同一機(jī)柜可以裝多個(gè)產(chǎn)品的子架，同一個(gè)子架可以裝到不同的機(jī)柜中,�,；谝陨辖榻B的設(shè)計(jì)方法，很明顯應(yīng)該選用第三種,。7 E) W2 v" k3 x ^0 A5 x2 N
8 c6 r% L% \; m z2 q5.2 總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)0 V+ R; \, s/ d8 f7 ^: G, j, l
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(1) ZX234JA.PRT的建立,。這個(gè)文件就是我們頂級的Skeleton,，它獨(dú)立于裝配樹以外而存在。是用Datum,、Point,、Axis、Curve,、 Surface等特征建立,，用來反映整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的特征，便于下一步進(jìn)行參考傳遞,，內(nèi)容例如機(jī)柜外形尺寸、子架,、電源分配架,、話機(jī)托架在機(jī)柜中的位置、空間等,。也可以進(jìn)行內(nèi)部功能子架安裝位置以及機(jī)柜門的分割和基本位置,。要求內(nèi)容簡單明確，通用性強(qiáng),，容易更改,，所包含的參數(shù)最好是容易引起設(shè)計(jì)更改的參數(shù)，對比較重要的特征可以更名為容易理解的名字,。在初步確定ZX234JA.PRT的內(nèi)容不一定是完整的內(nèi)容, 以后根據(jù)設(shè)計(jì)的需要可以進(jìn)一步添加,。最后可以根據(jù)實(shí)際情況定義(PublishGeom)每個(gè)需要輸出作為參考模塊的內(nèi)容。另外作為Pro/ENGINEER每個(gè)prt的基本元素,，三個(gè)基準(zhǔn)面應(yīng)該一級一級傳下去,，盡量保持基準(zhǔn)一致。ZX234JA.PRT的具體內(nèi)容如圖4所示,。
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& C, e& S: h2 d5 B( F7 @ (2) 裝配部件的定義以及參考的傳遞。當(dāng)所需ZX234JA.PRT基本上定義完好后（當(dāng)然不是最終結(jié)果）,，就可以在Pro/ENGINEER環(huán)境下定義整個(gè)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)樹,，基本上是根據(jù)功能模塊進(jìn)行建立，編號是依據(jù)大家平時(shí)習(xí)慣的編號方法,。如圖5所示,。ZX234JA-01.ASM為機(jī)柜子裝配、ZX234JA-02.ASM為子架子裝配,、ZX234JA-06.ASM為話機(jī)托架子裝配,。/ _: G' m3 V j4 I/ h
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8 {+ W0 S0 W3 K u5 J圖5) A* |; m( c; g1 Z* j0 U+ b2 h1 Z: a
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當(dāng)結(jié)構(gòu)樹建好以后，就可以利用ExtCopyGoeom命令進(jìn)行參考復(fù)制,。在每一個(gè)功能模塊下面分別創(chuàng)建一個(gè)Skeleton文件（注意：此Skeleton屬性不同于ZX234JA.PRT）,，內(nèi)容即是在ZX234JA.PRT中定義的模塊參考內(nèi)容。圖6、圖7,、圖8所示是機(jī)柜的Skeleton文件及其內(nèi)容,，已經(jīng)可以沒有子架相關(guān)的參考在里面。8 O9 ~" f4 D2 |8 p3 K5 J1 r7 u
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+ b; ?2 k3 J O, }9 m2 N- c, R/ d圖6
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圖72 c. N1 a b# \! n: T" O. Z1 b
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圖8
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5.3 部件級別系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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* h J! ^# v4 B0 n 這一步其實(shí)就是項(xiàng)目并行工程的關(guān)鍵所在,。針對于每一個(gè)部件可以安排相應(yīng)的工程師來完成,，每個(gè)工程師只需按照分配給自己的空間和參考來進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)，不必?fù)?dān)心其他項(xiàng)目工程師,，因?yàn)橛幸粋�(gè)頂級ZX234JA.PRT在控制著裝配,。
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其實(shí)每一個(gè)部件就和一個(gè)大系統(tǒng)一樣，由下一級部件和零件組成,。為便于更好的參考,，可以同樣在每一級Skeleton文件進(jìn)行詳細(xì)的參考加入以及定義和輸出。在繼續(xù)改進(jìn)每一級Skeleton時(shí)仍要記住,，不要隨便加入實(shí)體等帶有質(zhì)量性質(zhì)的特征,。當(dāng)然這些新加入的參考都可以上升到頂級Skeleton文件ZX234JA.PRT之中，再分別傳遞下來,。不過這樣做的結(jié)果就是ZX234JA.PRT文件越來越大,，越來越復(fù)雜，不但容易出錯(cuò),，而且自己不容易辨認(rèn),。例如，在下面子架的Skeleton文件中就加入了兩個(gè)Datum Plane TM_FRONTFACE和DTM_FAN,。
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- k. |" O1 c6 H' x. S/ I4 G5.4 詳細(xì)設(shè)計(jì)階段; y8 ^6 Q# v, j* ?, E
/ J) W) L/ ?5 }' f! Z: q4 S+ D (1) 三維詳細(xì)設(shè)計(jì),。詳細(xì)設(shè)計(jì)一般都是在零件中完成，設(shè)計(jì)零件時(shí)可以直接參考本級或者上一級Skeleton文件,，也可利用Copy Geometry的方法從上一級直接獲得作為一個(gè)特征,，也可參考本部件結(jié)構(gòu)樹下面的其他零件，但要注意的是不要互相參考,，以免形成循環(huán)參考,。從而展開零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)，在必要的時(shí)候可以創(chuàng)建裝配特征,，但要注意裝配級別特征的顯示水平,。例如，圖9中所有單板面板上下缺口可以通過一個(gè)裝配級Cut即可完成,。
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! C- x1 f$ y, c/ ^ (2) 零部件屬性定義,。在三維實(shí)體完成設(shè)計(jì)后，還有一個(gè)重要的步驟就是對每一個(gè)部件,、零件進(jìn)行屬性定義,，包括代號,、名稱、材料,、創(chuàng)建者,、屬于哪個(gè)產(chǎn)品等，這是作為一個(gè)完整Prt的其中一部分,。在繪制二維圖時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)模板將部件,、零件的屬性顯示在零件圖、裝配圖中,。" I" M: }: H% Y+ j1 O1 o- ?; B( x Q# ?
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6 Y- _1 q$ F) h: ?) J7 q/ R圖9
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5.5 二維圖繪制- S; \8 @4 P, B
! }2 B7 L( v. I% X# e7 Y& O 主要強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)：所使用的模板一定要從服務(wù)器CommonSpace中調(diào)入,，使所有的二維圖保持基調(diào)一致，便于系統(tǒng)管理員管理和修改,。
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基于本人原來使用三維軟件的經(jīng)驗(yàn),，像這類大型開發(fā)使用的軟件不一定完全符合公司要求，也可能是我們感到的缺陷,。要想完美，就需要二次開發(fā),。但我們在使用過程中最需要的就是想盡千方百計(jì)滿足我們需求,，這個(gè)方法搞不定再換個(gè)方法。因二維圖中往往需要表達(dá)的因素最多,，所以這種情況尤其突出,。例如，整個(gè)視圖的垂直,、水平中心線怎樣表達(dá)出,？沒有這個(gè)命令，我們可以在三維圖中創(chuàng)建相應(yīng)的中心線,，雖然在三維圖中沒有用,，但可以在二維圖中來控制表達(dá)我們所需要的垂直、水平中心線,。( t z% ]9 ?+ Q7 X" [) B
1 Y, y; V( ?4 k5 n4 H" e6 傳輸產(chǎn)品設(shè)計(jì)中幾個(gè)重要問題 2 Y3 W! D, P0 b. ]
6 l4 |, n, d1 T! H' J0 {9 G 上面所講的其實(shí)都是Top-down的通用設(shè)計(jì)思路和方法,。下面針對傳輸產(chǎn)品講幾個(gè)重要問題，同時(shí)大家也可看到Layout,、Program在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,。2 F Z$ `. \ @: r, e
0 W! l4 Z% P# T1 c8 }6.1 機(jī)柜由2.2m自動(dòng)變更到2.0m和2.6m
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傳輸產(chǎn)品機(jī)柜高度有2.2m、2.0m和2.6m三種,，深度有300mm和600mm兩種,，組合以后就有6種。當(dāng)然全部設(shè)計(jì)完畢后每個(gè)產(chǎn)品都對應(yīng)有自己的目錄和文件,，但為了節(jié)約設(shè)計(jì)周期,，都應(yīng)出自基本型機(jī)柜,。但在設(shè)計(jì)過程中怎樣控制隨時(shí)可以變更任何一種，檢查有無錯(cuò)誤,，重生成不失敗呢,？/ E/ k* d: C3 u
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在項(xiàng)目實(shí)施過程中，主要采用了Layout,、Program控制命令,。Layout作為一個(gè)布局二維圖，完全可代替AutoCAD中的原始方案圖,。上面可以用二維圖形式表達(dá)出最基本的產(chǎn)品方案,，可以設(shè)定Parameters表達(dá)所需控制的因素，而這些因素可以利用Declare命令直接同ZX234JA.PRT,、以及每一級Skeleton,、每一個(gè)Asm和Prt掛鉤，然后直接由Layout進(jìn)行所有變數(shù)控制,。
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如下面的Layout直接控制機(jī)柜的長,、寬、高,。我們可以直接更改表格中的參數(shù),，然后對整個(gè)裝配進(jìn)行重新生成即可。成功與否于設(shè)計(jì)過程中參考的選擇,、控制有很大關(guān)系,。0 ~8 L+ @) k- ]0 L! A. k
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) _' [2 H. m2 _/ G: n圖10
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/ {- \6 Z5 e+ Y: i$ ~0 l 還有一個(gè)問題：2.2m、2.0m和2.6m三種機(jī)柜裝配的零件不盡相同,，互相有不同,，怎樣控制在變動(dòng)過程中自動(dòng)實(shí)現(xiàn)增添或減少呢？其實(shí)在Pro/ENGINEER中所做的每一步工作都記錄在案,。我們可以利用Program進(jìn)行控制每一步操作的存在與否,，不但對于零部件、對于零件中的特征同樣使用,。例如下面一段程序（如圖11所示）,，意思就是當(dāng)機(jī)柜變更為2.0m時(shí)取消ZX234JA-01-13這個(gè)組件。這樣一來,，當(dāng)由Layout發(fā)出變更通知后,，在重新生成過程中這個(gè)變動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)。
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圖11; e& Y- C5 S/ ]1 M4 p9 w
0 c- E! n2 L* c3 O9 e) b( r6.2 子架根據(jù)板位的多少和間距大小自動(dòng)更新
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5 h" O# F+ y5 \ 如果能理解了上面的變更原理,，對于子架根據(jù)板位的多少和間距大小自動(dòng)更新的問題也就不成問題了,，只不過控制的參數(shù)加多了，程序更改得也多了,�,？匆韵碌腖ayout,，完全控制著子架單板部件的形狀、大小,、位置,。進(jìn)而控制著整個(gè)子架的變化。判斷子架單排,、雙排完全取決于這個(gè)參數(shù)second_number(第二排單板的個(gè)數(shù)),。當(dāng)second_number=0時(shí)子架就應(yīng)該自動(dòng)變化為一排。
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2 R l) C) d9 J" x7 數(shù)據(jù)重用
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8 O- G8 v" ]; p! U2 R4 w3 ^ 數(shù)據(jù)重用對于模塊化工作非常重要,，同時(shí)也可避免數(shù)據(jù)庫中同樣零件的重復(fù)放置,，浪費(fèi)空間資源。本項(xiàng)目實(shí)施中主要處理了以下兩點(diǎn),。" x" U* i3 H1 T3 f8 }0 B7 F6 w
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(1)將頂級Skeleton作為一個(gè)獨(dú)立于裝配樹外的Prt,，然后每一大部件級裝配分別參考此文件。這樣做的好處是,，當(dāng)機(jī)柜進(jìn)行改型時(shí)所牽連的文件只有這個(gè)Prt,，而跟其他例如子架、電源分配架毫無瓜葛,。9 d% [( c# F4 @ c
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(2)當(dāng)在進(jìn)行產(chǎn)品改型時(shí),，可以根據(jù)前面提到的“詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的步驟”，在基本型上進(jìn)行變更,，然后利用Pro/INTRALINK的copy命令將需要做改動(dòng)零件重新命名，在CommonSpace中另立門戶,，單獨(dú)放置,，對于借用件不必處理，它會(huì)自動(dòng)找到所在的目錄,。
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