本文介绍了速成型技术用PRO/E完成实体设计。开创了从数字模型转化到产品实体化的快速输出的新里程碑。实现了工程师对产品设计的速度化、精确度的把握与市场需求的快速对接。在正向工程中，拥有无法替代的地位与高效益。采用产品的3D模型与快速成型相结合，高效地制出设计原型，为产品的快速投入市场赢得了宝贵的时间和无限的市场价值。
引言
顺应时代发展潮流，正向工程设计已被列入工程项目中的关键一环并优化应用。产品的开发流程主要包括：概念设计M-2、市场分析及概念可行性研究M-l、综合研究分析M1、产品设计原型及生命周期测试阶段M3、产品生产及交货M6。在M3中以市场研究员、工业设计师提出的成功概念为设计方向，开发工程师、结构工程师、项目工程师、机械分析工程师等与之紧密协作，使虚拟的构思成为现实的设计原型。
1 产品设计过程
典型的产品研发过程可分为三大类：设计，评估和制造。设计和评估工作需反复进行，直至设计令人满意为止(即符合客户的需求)。如果我们对设计进行了适当的评估，就可以减少一些反复修改的过程，加快产品投入市场的进度。如果我们没有适当评估和改进设计，直接制造出产品就可能出现意想不到的产品缺陷，这样的缺陷唯有花高价改变设计才能纠正过来。因为要在产品研发晚期改变设计代价是极其昂贵的，并且很难去实施，所以我们必须在制造产品前就对设计进行充分的改良和评估。
1.1 产品成形的方式
成型是评估产品设计常用的手段。成型有实体的、虚拟的。虚拟成型包括计算机模型，模拟实验，虚拟现实等等。实体成型可分为传统成型和快速成型。传统成型是通过典型制造过程和手工建造出来的，而快速成型是使用自由实体造型技术制造的。
1.2 虚拟成形和实体成形的应用
电脑设备和软件的升级使得在许多行业中出现了一种倾向，即虚拟成型的使用增长而实体成型的使用减少。虚拟成型的优点有许多，它的成本较低，能对设计的改变进行快速的评估，是一种能有效探索产品研发空间的手段。在当今竞争激烈的行业中，这种增大使用虚拟成型的趋势很可能会一直持续下去，这可以不断缩短产品研发成本和营销时间。但是，在产品研发的许多程序中，虚拟成型并没有完全替代实体成型。实体成型在产品研发的许多方面仍然占据着举足轻重的地位，具体说明如下：
(1)实体成型通常更适用于某些形式的产品评估，如人体工学，比率和客户反馈等。
(2)实体成型能获取在虚拟成型中可能被忽视或无法获取的实体现象。一个体系越复杂，要在虚拟成型中获取所有相关的实体现象就越困难。
(3)与虚拟模型相比，实体模型能提供实际的测试数据。这是虚拟模型的检测和改良过程的一个重要方面。
虽然虚拟成型在许多方面改进了产品研发过程，但是实体成型仍然是这个过程中的一个不可分割的元素。事实上，自由实体造型给实体成型提供了全新的手段。实体成型和虚拟成型在产品的设计改进方面的卓越优势，给工程师进行项目评估提供了极好的成本参考依据与评估手段。
1.3 实验模拟法ESM技术
为了弥补成型产品与真实产品之间的缺陷，我们利用模拟技术，把成型的状态和成品的状态联系起来。我们在这里要谈的是实验模拟方法ESM。
从模型到产品的实现，ESM的研究涉及到产品的线性应力曲线和成型产品的非线性应力曲线。Ramberg-osgood方程建立和描述非线性关系(见图1)，能反映工程塑性材料的应力和应变曲线关系。
图1 工程塑性材料的应力和应变曲线关系
应变对应的屈服点，是弹性和塑料部件。ε是应变；σ是应力；k和n为常数，取决于材料。
图2 用PRO/E建立模型设计图
应用PRO/E建立模型，然后用ANSYS或Pro-Mechanica分析其应力、强度。设计原型实现，再进行设计优化即得到图2，最后成型产品(如图3)。
图3 成型产品
2 结论
传统的制造样品方式需将PRO/E的3D模型转换到图纸，依靠模型技师的个人经验和技术，制作出接近于数字化模型的实体样品一手板模。这种仅凭制造者的个人加工经验和工艺方法加工出来的样品，不仅产品所需达到的关键配合尺寸达不到要求，还很难保证需方的要样时间及质量要求、延缓项目时间的推进，增加了产品推向市场的风险及综合成本消耗。因此，快速成型顺应时代的技术发展要求，突破传统的成型模式，不仅避免了制作样品的重复性，提高了产品的模型精度，还为产品的模具设计、注塑成型提供了很好的工艺借鉴。
