本站小編為你精心準備了簡約家具裝配界面設(shè)計參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

在商貿(mào)全球化的時代背景下，國際間商業(yè)交流頻繁，使得愈來愈多的國家與家具廠商擁有相近似的制造技術(shù)、人力資源，而家具產(chǎn)品的差異化就成為競爭優(yōu)勢形成的關(guān)鍵。隨著市場對家具產(chǎn)品求新求變的速度加快，要求縮短家具產(chǎn)品生命周期與壓縮設(shè)計開發(fā)的時間。

在家具產(chǎn)品開發(fā)過程中，設(shè)計師采用何種設(shè)計策略，是決定設(shè)計數(shù)據(jù)傳遞流向與設(shè)計關(guān)聯(lián)產(chǎn)生方式的關(guān)鍵所在。目前，家具企業(yè)大多采用“自上而下的設(shè)計方式”為主。設(shè)計師先進行系統(tǒng)層級的設(shè)計規(guī)劃，再進行子系統(tǒng)、子子系統(tǒng)一直到對單件家具零件的細部設(shè)計[1]。這種方式在設(shè)計過程中，設(shè)計師得以依序由較高家具產(chǎn)品架構(gòu)層次往較低層次推展設(shè)計內(nèi)涵，并通過綜觀所有子系統(tǒng)的角度進行彼此間的配合關(guān)聯(lián)參考設(shè)計。早期使用的“自下而上的設(shè)計方式”因?qū)揖弋a(chǎn)品的整合性難以掌握，目前已較少采用[2]。

1模塊化自上而下設(shè)計

自上而下的設(shè)計策略，對于家具產(chǎn)品設(shè)計來說，具有可以通過全局審查方式掌控設(shè)計數(shù)據(jù)的優(yōu)點，但在設(shè)計關(guān)聯(lián)性的管理上，反而成為它的致命缺點。因為設(shè)計師很容易直接參照其他組件的數(shù)據(jù)進行設(shè)計，使家具產(chǎn)品的個別功能由多個子系統(tǒng)合成提供，形成整合式的架構(gòu)。但當需要沿用現(xiàn)有關(guān)聯(lián)式設(shè)計數(shù)據(jù)時，會面臨整合式設(shè)計架構(gòu)的兩大問題：

(1)子系統(tǒng)的設(shè)計數(shù)據(jù)是由系統(tǒng)層級數(shù)據(jù)發(fā)展而來，子系統(tǒng)的設(shè)計數(shù)據(jù)與上層數(shù)據(jù)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)相依性，無法獨立存在。

(2)子系統(tǒng)在設(shè)計時彼此互相參照，形成相互間的關(guān)聯(lián)性，彼此相依，無法獨立存在。

而模塊化架構(gòu)則限定產(chǎn)品的個別功能由單一模塊提供，免除模塊(子系統(tǒng))間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)[3](見圖1)。

將模塊化架構(gòu)加入自上而下的設(shè)計方式中，可以得到如圖2所示的新“模塊化自上而下設(shè)計”方式，可以有效改善設(shè)計數(shù)據(jù)傳遞流向與關(guān)聯(lián)的產(chǎn)生環(huán)境。

在模塊化自上而下設(shè)計中，屬于系統(tǒng)層級的設(shè)計部分仍保留原來自上而下的設(shè)計，但設(shè)計數(shù)據(jù)并不直接傳遞到模塊中。個別模塊的內(nèi)含組成，因在模塊規(guī)劃階段已排除再分割的可能性，則以整合式架構(gòu)進行設(shè)計，設(shè)計過程中家具產(chǎn)品組成模塊根據(jù)特定的機制建立與家具裝配系統(tǒng)模型的設(shè)計關(guān)聯(lián)，并通過與系統(tǒng)層級設(shè)計數(shù)據(jù)的配合，達到整合所有模塊產(chǎn)生家具產(chǎn)品所需的功能。此機制中最重要的溝通中介是——裝配幾何界面。

2模塊化家具產(chǎn)品的模塊應(yīng)用方式

以模塊化的家具產(chǎn)品架構(gòu)進行設(shè)計，是為了能夠沿用原有產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)，使新產(chǎn)品設(shè)計的可行性得到提高。沿用的方式分為兩種類型：

(1)復(fù)制完整的家具產(chǎn)品設(shè)計成為新設(shè)計，再以移除、增加或替換不同模塊的方式修改成新的設(shè)計。

(2)重新開始新的家具產(chǎn)品設(shè)計，以裝配(增加)模塊的方式完成所需的家具產(chǎn)品設(shè)計。無論使用上述哪種方式，設(shè)計師對設(shè)計模塊的操作都不外乎增加、移除或替換3種模式。家具模塊的增加方式是在模塊端以對應(yīng)系統(tǒng)端相同的裝配幾何界面定義，由設(shè)計者裝配或由系統(tǒng)自動裝配，這樣就限定家具模塊的裝配只能有系統(tǒng)與模塊之間的關(guān)系，排除了模塊與模塊之間的裝配關(guān)系。

家具模塊裝配界面的定義，是建立家具產(chǎn)品所有組成設(shè)計模塊的共同裝配的依據(jù)。所有的設(shè)計模塊都裝配在模塊裝配幾何界面上，而非傳統(tǒng)的模塊互相組合方式。

系統(tǒng)端的裝配幾何界面組成類似簡化的虛擬家具產(chǎn)品組成框架，當家具模塊替換時，因彼此間無裝配的次序關(guān)聯(lián)，被替換模塊可以單獨移開而不會影響其他的模塊功能(見圖3)；相應(yīng)地，替換模塊在裝配時也是組裝在裝配幾何界面上，因此也可以很容易地抽換。

3簡化家具裝配幾何界面設(shè)計

在實際的家具產(chǎn)品設(shè)計中，對造型簡單的家具產(chǎn)品而言，其內(nèi)含設(shè)計幾何與約束關(guān)聯(lián)的數(shù)量通常只有數(shù)十個，但是對大型組合家具產(chǎn)品，其內(nèi)含的幾何與約束關(guān)聯(lián)數(shù)量非常龐大，常常數(shù)以百計或更多，直接進行家具裝配幾何界面設(shè)計幾乎不可能。

在TopSolid系統(tǒng)中，可以使用下列步驟實現(xiàn)復(fù)雜家具的裝配幾何界面設(shè)計：

(1)將整個系統(tǒng)的家具裝配模型幾何與約束，簡化成最基本的條件。

(2)簡化后家具裝配模型中幾何間的約束轉(zhuǎn)移。

(3)將家具模塊與模塊間的約束關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)移成家具裝配幾何界面與模塊間的約束關(guān)聯(lián)。

(4)將細部設(shè)計后的設(shè)計模塊裝配成完整的家具產(chǎn)品。

3.1家具裝配模型約束簡化

在TopSolid系統(tǒng)中，將家具幾何模型中的約束條件關(guān)聯(lián)，以CSG/B-rep階層方式展開，由于模塊間的約束條件關(guān)聯(lián)限制，存在家具幾何模型中的組成模塊難以變更的問題。

約束條件關(guān)聯(lián)可區(qū)分為內(nèi)部與外部兩種。以模塊作為基準，模塊中內(nèi)含設(shè)計特征之間是屬于內(nèi)部約束條件關(guān)聯(lián)，模塊間的關(guān)聯(lián)則為外部關(guān)聯(lián)。外部關(guān)聯(lián)是形成模塊間的相互參考而無法個別改變的原因，包含模塊彼此間的裝配關(guān)聯(lián)、模塊內(nèi)的設(shè)計特征與其他模塊的設(shè)計特征具有參考關(guān)聯(lián)、模塊中設(shè)計特征的組成元素與其他模塊的設(shè)計特征組成元素具有參考關(guān)聯(lián)[4]。

模塊中內(nèi)含的幾何形體越多，意味其約束條件的關(guān)聯(lián)內(nèi)容越復(fù)雜，越難以管理。為了完整表現(xiàn)家具設(shè)計產(chǎn)品的內(nèi)容，龐大的幾何形體與其彼此間的約束關(guān)聯(lián)是不可避免的，透過良好的幾何形體與其彼此間的約束關(guān)聯(lián)管理，可以使家具產(chǎn)品組成模塊間的設(shè)計關(guān)聯(lián)單純化并易于管理。

以設(shè)計師在設(shè)計構(gòu)思階段類似的草圖呈現(xiàn)方式，先不考慮家具產(chǎn)品模型中的細部幾何外形，當眾多的家具產(chǎn)品模型幾何形體被簡化到最基本的數(shù)量時，設(shè)計師可以較容易分析出家具設(shè)計模塊間的裝配關(guān)聯(lián)性，以轉(zhuǎn)移成符合模塊產(chǎn)品特性的方式[5]。

在簡化幾何形體內(nèi)容的方式上，采用將幾何形體以類似退化的方式進行，將外形簡化到最少的幾何形體數(shù)量，但仍保持必要的連接條件為止。在圖4中展示了在TopSolid系統(tǒng)中，折疊椅的幾何外形退化演變過程。

圖5(a)中折疊椅前后腿單側(cè)連接以B-rep方式表示具有60個幾何元素(23個曲面、37條邊線)，經(jīng)過簡化后得到如圖5(b)的簡化幾何形態(tài)，再經(jīng)第二階段的簡化，得到如圖5(c)的最終幾何形態(tài)(2條曲線、1個點)。

從圖5可發(fā)現(xiàn)家具幾何外形簡化的程度越高，則幾何元素數(shù)目越少，約束條件數(shù)量也同樣減少，即約束條件數(shù)量與幾何數(shù)目呈正比關(guān)系。因此，設(shè)計師可以通過簡化家具模型幾何形體的方式，減少約束條件數(shù)量，達到簡化轉(zhuǎn)移約束關(guān)聯(lián)的目的。

3.2約束關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)移

在圖5折疊椅模塊的具體設(shè)計中，使用簡化幾何與約束條件的方式后，約束關(guān)聯(lián)的分組與轉(zhuǎn)移是下一個要進行的步驟。將模塊化設(shè)計的折疊椅模型架構(gòu)分解成最基本組成狀態(tài)，可將其視為由家具裝配模型本身與各個組成模塊。折疊椅裝配模型本身是提供其組成模塊的裝配框架(見圖6)。

從圖6可以看出，家具模塊化設(shè)計使用界面關(guān)聯(lián)的方式進行設(shè)計，排除了模塊與模塊間的設(shè)計關(guān)聯(lián)，但模塊與裝配系統(tǒng)模型間的設(shè)計關(guān)聯(lián)依然存在，必須將這些關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)移至一種具有“可協(xié)同”特性的中介，才可使個別模塊與系統(tǒng)模型間的關(guān)聯(lián)解除。

具有“可協(xié)同”特性的中介必須是可以單獨存在且容易復(fù)制的電子文檔，此文檔包含了家具設(shè)計產(chǎn)品所有模塊裝配所需的基本簡化幾何元素及裝配關(guān)系(見圖7)，當個別模塊被重復(fù)使用到新的產(chǎn)品時，只須復(fù)制中介文檔，而不需使用到整個系統(tǒng)模型。

通過應(yīng)用中介文檔，除了可以轉(zhuǎn)移模塊與裝配系統(tǒng)模型間的設(shè)計關(guān)聯(lián)，還可將其作為類似家具模塊裝配產(chǎn)品的共同裝配中介，減少重復(fù)使用模塊的中介文件數(shù)量。

4家具裝配幾何界面應(yīng)用程序

在進行家具系統(tǒng)層次設(shè)計時，項目方案負責人必須先創(chuàng)建家具產(chǎn)品的模塊空間配置與簡化的裝配幾何界面中介文件，設(shè)計團隊中的其他設(shè)計人員再復(fù)制產(chǎn)品中所分配到的中介文件到所屬設(shè)計模塊，成為其設(shè)計模塊的初始內(nèi)容。

這些設(shè)計師在進行后續(xù)的細部設(shè)計時，只要依循分配到的空間配置參考設(shè)計，就能確保與其他的模塊不會有干涉的情形產(chǎn)生(見圖8)。幾何界面應(yīng)用程序是將前述的簡化幾何元素與轉(zhuǎn)移關(guān)聯(lián)到幾何界面的方式，應(yīng)用到實際家具模塊產(chǎn)品開發(fā)。此模塊化家具產(chǎn)品的設(shè)計程序如下：

(1)定義出家具產(chǎn)品裝配模型架構(gòu)。

(2)根據(jù)架構(gòu)建立模塊化家具產(chǎn)品的簡化裝配幾何界面，并保存為中介文檔。

(3)復(fù)制中介文檔中的參照幾何界面到個別模塊。

(4)在個別模塊中根據(jù)所復(fù)制參照幾何界面進行細部設(shè)計。

(5)將細部設(shè)計完成的個別模塊，裝配到中介幾何界面中，協(xié)同完成家具項目設(shè)計。

5結(jié)語

自上而下的設(shè)計是家具CAD研究中的重要領(lǐng)域。在提出模塊化自上而下設(shè)計的基礎(chǔ)上，探討了TopSolid系統(tǒng)中如何實現(xiàn)復(fù)雜家具的裝配幾何界面設(shè)計問題，解析裝配界面所具備的特性，將標準化的裝配關(guān)系與簡化的幾何元素結(jié)合，作為家具產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計人員的設(shè)計依據(jù)。具有變化性的家具模塊，只要使用相同的幾何界面定義，就能確保正確地裝配到家具產(chǎn)品模型中，如果將簡化的裝配幾何界面的命名規(guī)則建立，在TopSolid系統(tǒng)中可以進行自動裝配與替換，這使得家具裝配的程序進一步簡化。這種簡化的家具裝配幾何界面，在家具設(shè)計師執(zhí)行自上而下的設(shè)計策略時，不用再去擔心重新設(shè)計與裝配模塊的問題，可以專注于模塊設(shè)計，有效提高家具產(chǎn)品開發(fā)效率，為同步工程應(yīng)用于家具產(chǎn)品開發(fā)提供了平臺。