第二章 產(chǎn)品數(shù)字化建模(新)

第二章產(chǎn)品數(shù)字化建模ⅡProductDigitalModeling2023/2/52第二章產(chǎn)品數(shù)字化建模

產(chǎn)品模型的描述與表示數(shù)字樣機(jī)

產(chǎn)品建模的基本方法產(chǎn)品模型的顯示產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)的交換

內(nèi)容簡介

產(chǎn)品數(shù)字化模型－產(chǎn)品信息的載體，包含了產(chǎn)品功能信息、性能信息、結(jié)構(gòu)信息、零件幾何信息、裝配信息、工藝和加工信息等。數(shù)字化產(chǎn)品模型中，產(chǎn)品生命周期中不同階段的人員都可以獲得所需的內(nèi)容。

本章主要介紹了如下方面內(nèi)容：2023/2/53產(chǎn)品形成過程—昨天-今天-明天產(chǎn)品規(guī)劃概念設(shè)計生產(chǎn)準(zhǔn)備詳細(xì)設(shè)計昨天過程序列產(chǎn)品規(guī)劃概念設(shè)計詳細(xì)設(shè)計生產(chǎn)準(zhǔn)備PDM數(shù)字模型過程管理明天過程流產(chǎn)品規(guī)劃概念設(shè)計詳細(xì)設(shè)計生產(chǎn)準(zhǔn)備PDM今天過程鏈第一節(jié)

產(chǎn)品模型的描述與表示

2023/2/54產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)果體現(xiàn)在兩個方面，一方面是產(chǎn)品的幾何信息，它存儲在IDM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)集中；另一方面是產(chǎn)品的非幾何信息，包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹和工藝信息，它存儲于APL系統(tǒng)中。這兩部分信息密切相關(guān)、不可分割，其相關(guān)性是通過產(chǎn)品圖號或零件號來實現(xiàn)的，由統(tǒng)一的系統(tǒng)來管理。產(chǎn)品數(shù)字化模型幾何信息非幾何信息IDMAPL圖號、零件號2023/2/55采用一個單一的零件模型貫穿始終是不可能的

設(shè)計過程的零件模型為主模型

產(chǎn)品模型是一組有相互關(guān)系、反映不同階段操作的模型組。2023/2/56分析仿真概念設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計幾何設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計的基本過程一、產(chǎn)品設(shè)計階段的模型描述與表示2023/2/57產(chǎn)品裝配模型概念設(shè)計階段的模型零件幾何模型產(chǎn)品仿真模型產(chǎn)品設(shè)計模型產(chǎn)品設(shè)計階段模型2023/2/581、概念設(shè)計階段的模型在產(chǎn)品概念設(shè)計階段，主要從功能需求分析出發(fā)，初步提出產(chǎn)品的設(shè)計方案，此時并不涉及產(chǎn)品的精確形狀和幾何參數(shù)設(shè)計。概念設(shè)計模型包括產(chǎn)品的方案構(gòu)圖、創(chuàng)新設(shè)計等。從數(shù)字化角度看，概念設(shè)計是在一定的設(shè)計規(guī)范下，以方案報告、草圖等形式完成設(shè)計的。這個階段產(chǎn)生的方案視不同的產(chǎn)品對象而不同。Guidelines2023/2/592、零件幾何模型幾何模型是產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計的核心，是將概要設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)化的關(guān)鍵內(nèi)容，是所有后續(xù)工作的基礎(chǔ)，也是最適合計算機(jī)表示的產(chǎn)品模型。幾何模型用二維或三維模型表示。在集成化CAD系統(tǒng)中，二維模型可以從三維模型投影得到，以便與三維模型保持一致性。除此之外，幾何模型的非幾何信息以屬性表示。屬性信息的定義以文本說明，并具有一定的結(jié)構(gòu)。零件幾何模型是詳細(xì)設(shè)計階段生產(chǎn)的信息模型，是其他各階段設(shè)計的信息載體，通常作為主模型。所謂主模型是指以該模型為唯一數(shù)據(jù)源，其他模型以它為基礎(chǔ)，派生出其他各種模型。派生的過程實現(xiàn)了模型的演變。2023/2/5103、產(chǎn)品仿真模型功能與性能仿真是利用計算機(jī)的計算能力，采用數(shù)值計算的方法模擬產(chǎn)品的功能或者性能，一般不能直接在詳細(xì)設(shè)計階段產(chǎn)生的零件幾何模型上進(jìn)行，必須進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換或者處理，建立符合仿真分析的模型。例如，有限元分析必須對CAD實體模型進(jìn)行前置處理，將其進(jìn)行簡化，網(wǎng)格劃分，再賦予材料和施加載荷，然后才能進(jìn)行求解計算，結(jié)果則通過后置處理顯示。產(chǎn)品仿真模型表達(dá)了仿真分析階段的信息，對產(chǎn)品性能進(jìn)行校驗，階段成果包括圖形、表格、數(shù)據(jù)、文本說明等各種形式。仿真分析的充分利用，可以減少實際物理試驗的次數(shù)，從而大大降低研制成本。仿真技術(shù)廣泛應(yīng)用在產(chǎn)品設(shè)計、制造階段，如設(shè)計階段的各種有限元分析、運(yùn)動機(jī)構(gòu)分析等仿真系統(tǒng)，在制造階段的鑄造澆注仿真、鍛造磨具仿真、數(shù)控加工過程仿真、裝配仿真等。2023/2/511Meshing幾何實體模型有限元模型在關(guān)鍵點處約束實體模型沿線均布的壓力在關(guān)鍵點加集中力在節(jié)點處約束FEA模型沿單元邊界均布的壓力在節(jié)點加集中力2023/2/5124、產(chǎn)品裝配模型

裝配模型需要表示產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)關(guān)系、裝配的物料清單、裝配的約束關(guān)系、面向?qū)嶋H裝配的順序和路徑規(guī)劃等。

(1)裝配結(jié)構(gòu)樹：裝配結(jié)構(gòu)模型反映產(chǎn)品總體結(jié)構(gòu)，初始設(shè)計可以不涉及具體的幾何信息，而僅僅表示產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)、層次結(jié)構(gòu)以及設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。

裝配體子裝配體2子裝配體1子裝配體3零件1零件2零件3零件4零件5零件6零件7裝配結(jié)構(gòu)樹2023/2/513（2）屬性信息表：屬性信息用來表示產(chǎn)品的非幾何信息。例如，產(chǎn)品名稱、規(guī)格、零件材料、加工方法、重量、模型設(shè)計者等。（3）裝配約束模型：裝配約束模型包括裝配特征描述、裝配關(guān)系描述、裝配操作描述以及裝配約束參數(shù)。（4）裝配規(guī)劃模型：裝配規(guī)劃模型用于裝配順序規(guī)劃和路徑規(guī)劃，前者給出一個實際可行的零件裝配順序，后者給出零件裝配的可行路徑，并對裝配設(shè)計進(jìn)行分析和評價。

2023/2/514數(shù)控加工模型工藝信息模型工裝模型產(chǎn)品制造階段模型產(chǎn)品制造階段模型二、產(chǎn)品制造階段的模型描述與表示2023/2/5151、工藝信息模型工藝信息模型為CAPP提供基本信息，涉及工藝過程、數(shù)據(jù)繁雜、種類多，不同企業(yè)的工藝信息模型差別大，具有不同的模型結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。根據(jù)零件加工要求和尺寸、粗糙度、公差、基準(zhǔn)、加工方法等信息，建立工藝信息模型。這些基本模型信息構(gòu)成了編制工藝規(guī)劃的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。工藝設(shè)計的數(shù)據(jù)來源于詳細(xì)設(shè)計階段產(chǎn)生的幾何模型、裝配模型，在此基礎(chǔ)上，還需要設(shè)備資源、工裝資源等來實現(xiàn)工序的編制。2、工裝模型工裝設(shè)計包括刀具、夾具、模具、量具的設(shè)計以及產(chǎn)品零件在制造過程中的不斷演化產(chǎn)生的中間狀態(tài)模型。在工裝設(shè)計過程中，依據(jù)零件在加工過程中的變化，需要建立相應(yīng)的模型之間的關(guān)系。工裝模型包含了兩大部分：

工裝設(shè)備模型：刀具、夾具、模具、量具的設(shè)計和制造模型。

產(chǎn)品過程模型：零件在制造過程演變的模型。包括幾何形狀和其他相關(guān)的工藝信息。2023/2/516工藝信息模型-加工工藝流程刀路2023/2/5173、數(shù)控加工模型數(shù)控加工模型是指數(shù)控加工涉及的模型和產(chǎn)生的相應(yīng)NC程序。

一個復(fù)雜零件的數(shù)控加工程序生成，

按照加工方法，有數(shù)控車、數(shù)控銑等加工；

按照工藝要求，有粗加工、精加工、清根等各種操作；

其中程序內(nèi)部蘊(yùn)含了工藝信息和加工方法，如粗糙度、公差選擇、加工方式、加工路線、刀具等。程序最后計算得出加工刀具軌跡，并經(jīng)過后置處理產(chǎn)生機(jī)床代碼。這些信息構(gòu)成了加工模型。

復(fù)雜產(chǎn)品的上述各種信息模型是非常龐大的，相關(guān)關(guān)系也非常復(fù)雜，通常在PDM平臺上進(jìn)行統(tǒng)一管理。2023/2/518第二節(jié)

數(shù)字樣機(jī)

數(shù)字樣機(jī)（DigitalMockUp，DMU）的概念目前還沒有統(tǒng)一的定義，它是相對于物理樣機(jī)在計算機(jī)上表達(dá)的產(chǎn)品數(shù)字化模型。在計算機(jī)上與樣機(jī)相關(guān)的產(chǎn)品數(shù)字化模型的名稱有數(shù)字樣機(jī)、電子樣機(jī)、虛擬樣機(jī)等，這些都是直接利用了模型的表達(dá)形式（電子化、數(shù)字化、虛擬模型）而得出的。一、物理樣機(jī)與數(shù)字樣機(jī)用物質(zhì)材料制作的產(chǎn)品模型一般稱為物理模型（或物理樣機(jī)與實物樣機(jī)）。2023/2/519管路設(shè)計強(qiáng)度分析結(jié)構(gòu)分析數(shù)字預(yù)裝配CAM裝配過程仿真裝配過程仿真2023/2/520

一個完整的產(chǎn)品虛擬樣機(jī)應(yīng)包含如下幾個內(nèi)容：

所有零部件的三維CAD模型及各級裝配體。三維模型應(yīng)參數(shù)化、適合于變形設(shè)計、適合于部件模塊化。與三維CAD模型相關(guān)聯(lián)的二維工程圖。三維裝配體適合運(yùn)動結(jié)構(gòu)分析、有限元分析、優(yōu)化設(shè)計分析。形成基于三維CAD的PDM結(jié)構(gòu)體系。從虛擬樣機(jī)制作過程中摸索出定制產(chǎn)品的開發(fā)模式及所遵循的規(guī)律。虛擬樣機(jī)的制作過程就是基于三維CAD的產(chǎn)品開發(fā)體系建立的過程。三維整機(jī)的檢測與試驗。二、數(shù)字樣機(jī)的主要內(nèi)容2023/2/521

初期應(yīng)以三維CAD（例如CATIA、UG等）為設(shè)計平臺，建立典型產(chǎn)品的全參數(shù)化三維實體模型，進(jìn)行干涉和碰撞檢查、裝配規(guī)劃等。包括由三維模型轉(zhuǎn)化建立完全關(guān)聯(lián)的二維工程圖；建立描述產(chǎn)品的物理數(shù)據(jù)，如基本屬性、明細(xì)表信息等，為PDM管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

三、建立產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)的過程2023/2/522

中期：建立基于三維模型的產(chǎn)品分析、加工及管理過程，進(jìn)行產(chǎn)品的運(yùn)動和動力學(xué)分析，了解運(yùn)動構(gòu)件工作時的運(yùn)動協(xié)調(diào)關(guān)系、運(yùn)動范圍、可能的運(yùn)動干涉、產(chǎn)品動力學(xué)性能、強(qiáng)度和剛度等；實現(xiàn)虛擬加工，對加工工藝進(jìn)行模擬，以檢驗產(chǎn)品設(shè)計的合理性、可加工性，加工方法、機(jī)床和工藝參數(shù)的選用，以及加工過程中可能出現(xiàn)的加工缺陷，為CAM提供數(shù)據(jù)模型。并且通過PDM系統(tǒng)實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)過程管理，在一個設(shè)計周期內(nèi)跟蹤所有設(shè)計事務(wù)和數(shù)據(jù)的活動，并為設(shè)計進(jìn)程的自動管理提供必要的支持。

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遠(yuǎn)期：通過虛擬樣機(jī)顯示產(chǎn)品的外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、裝配和維修過程、使用方法、工作過程、工作性能等。有關(guān)人員可以瀏覽產(chǎn)品的圖形與非圖形數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮三維模型的作用。如利用具有真實效果的產(chǎn)品結(jié)果顯示和效果配置功能的效果圖，可來探測、確定各類用戶對產(chǎn)品規(guī)格、性能、外觀等的需求，實現(xiàn)用戶驅(qū)動、用戶定制；在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布需要的配套零部件，獲得供應(yīng)商的電子數(shù)據(jù)，進(jìn)行電子模裝，驗證產(chǎn)品的正確性。2023/2/524四、虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)虛擬現(xiàn)實（VirtualReality，VR）技術(shù)，融合了數(shù)字圖像處理、計算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)等多個信息技術(shù)分支，從而大大推進(jìn)了計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)就是要利用各種先進(jìn)的硬件技術(shù)及軟件工具，設(shè)計出合理的硬件、軟件及交互手段，使參與者能交互式地觀察和操縱系統(tǒng)生成的虛擬世界。2023/2/525多感知性(Multi-Sensory)——所謂多感知是指除了一般計算機(jī)技術(shù)所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運(yùn)動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。浸沒感(Immersion)——指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度。交互性(Interactivity)——指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實時性)。

構(gòu)想性(Imagination)——強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認(rèn)知范圍，不僅可再現(xiàn)真實存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的主要特征2023/2/526虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)示意圖2023/2/527五、虛擬現(xiàn)實應(yīng)用舉例——虛擬維修性分析系統(tǒng)框架

2023/2/528虛擬維修性分析系統(tǒng)原理2023/2/529沉浸式虛擬現(xiàn)實演示系統(tǒng)

2023/2/530簡單的虛維修實例演示

--負(fù)重輪，平衡肘的拆卸

序號工作內(nèi)容數(shù)量工具1選定負(fù)重輪

2端蓋螺母拆卸（虛擬人拆卸一個，其余示意）6套筒，扳手3卸下端蓋1

4卸下內(nèi)部花螺母1

5拆下負(fù)重輪置于地面1

6擰下支撐套上的螺栓

7卸下平衡肘

8懸掛拉臂

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圖2虛擬人的性別、身高、體重參數(shù)

首先建立虛擬維修環(huán)境如圖1所示：其中采用的虛擬人的性別、身高、體重等如圖2所示：

圖1虛擬維修環(huán)境2023/2/532根據(jù)拆卸方案，采用的維修工具為套筒、扳手，它們的體積，質(zhì)量，密度分別如圖3、圖4所示：

圖3套筒參數(shù)圖4扳手參數(shù)2023/2/5331、可視性分析：當(dāng)虛擬人的目光集中在圖5位置時，得到虛擬人的在當(dāng)前維修姿勢下可視范圍如圖6所示，可見，維修部分全在可視范圍內(nèi)：圖5視點圖圖6可視范圍

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2、可達(dá)性分析：虛擬人的在當(dāng)前維修姿勢下，右手拿維修工具，此時右手的可達(dá)范圍如圖7所示，可見，右臂可以到達(dá)負(fù)重輪中維修需要接觸的各個部分，但是，當(dāng)要拆卸平衡肘時，虛擬人已經(jīng)夠不到懸掛拉臂的部位，如圖8所示，因此，維修人員需要在卸下負(fù)重輪后，向前移動，才能進(jìn)行平衡肘的拆卸工作：

圖7右手可達(dá)范圍圖8右手可達(dá)范圍2023/2/5353、受力和力矩分析：在承受外載荷的情況下，人體各關(guān)節(jié)的受力（力矩）情況，對判斷能否完成維修任務(wù)至關(guān)重要。圖9、圖10為人體在該種姿態(tài)下，右臂的受力和力矩情況。

圖9虛擬人當(dāng)前狀態(tài)圖10受力和力矩

2023/2/5364、疲勞分析：在一定的工作時間內(nèi)，給出任務(wù)循環(huán)的次數(shù)，完成任務(wù)的時間以及間歇時間，分析人體是否有足夠的時間恢復(fù)疲勞，在該次任務(wù)完成過程中，結(jié)果如圖11所示，在規(guī)定時間內(nèi)維修人員能夠恢復(fù)疲勞：

圖11分析結(jié)果

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隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)可以用計算機(jī)建立全機(jī)的外形數(shù)學(xué)模型，用來精確地定義飛機(jī)的幾何形狀，在此階段可以省去制作一些標(biāo)準(zhǔn)樣件。這是建立飛機(jī)產(chǎn)品三維數(shù)字模型的第一步。今后可使飛機(jī)產(chǎn)品（包括制造工裝）全部進(jìn)行三維數(shù)字化幾何建模，加上產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹）的建模，構(gòu)成真正的電子產(chǎn)品樣件，可以方便地進(jìn)行數(shù)字化預(yù)裝配，為虛擬制造構(gòu)筑良好的環(huán)境。數(shù)字樣機(jī)在飛機(jī)方面的應(yīng)用2023/2/5382023/2/539第三節(jié)產(chǎn)品建模的基本方法一、參數(shù)化特征建模1、幾何模型類型鼠標(biāo)實體造型圖車床刀架線框造型圖鼠標(biāo)曲面模型圖二維設(shè)計線框建模曲面模型實體建模2023/2/5401）線框模型立方體的線框模型圖

立方體棱邊和頂點的關(guān)系

2023/2/541線框模型的頂點表頂點坐標(biāo)值V1V2……V7V810……0111……0000……11線框模型的棱線表棱線頂點號e1e2e3……e10e11e12123……341234……7852023/2/542

線框建模的優(yōu)點

所需信息最少，數(shù)據(jù)運(yùn)算簡單，所占存貯空間較小，硬件的要求不高，容易掌握，處理時間短。線框建模的局限性幾何意義的二義性。結(jié)構(gòu)體的空間定義缺乏嚴(yán)密性拓?fù)潢P(guān)系缺乏有效性描述的結(jié)構(gòu)體無法進(jìn)行消隱、干涉檢查、物性計算2023/2/5432）表面模型表面建模的過程

2023/2/544表面建模舉例說明面號面上線號線數(shù)I[4]、[3]、[2]、[1]4II[8]、[12]、[4]、[9]4III[8]、[7]、[6]、[5]4IV[6]、[11]、[2]、10]4V[7]、[11]、[3]、12]4VI[5]、[9]、[1]、[10]4立方體的面表2023/2/545表面建模的特點

（1）表達(dá)了零件表面和邊界定義的數(shù)據(jù)信息，有助于對零件進(jìn)行渲染等處理，有助于系統(tǒng)直接提取有關(guān)面的信息生成數(shù)控加工指令。

（2）在物體性能計算方面，表面建模中面信息的存在有助于對物性方面與面積有關(guān)的特征計算，同時對于封閉的零件來說，采用掃描等方法也可實現(xiàn)對零件進(jìn)行與體積等物理性能有關(guān)的特征計算。（3）表面建模方式生成的零部件及產(chǎn)品可分割成板、殼單元形式的有限元網(wǎng)格。（4）曲面建模事實上是以蒙面的方式構(gòu)造零件形體，因此容易在零件建模中漏掉某個甚至某些面的處理，這就是常說的“丟面”。同時依靠蒙面的方法把零件的各個面貼上去，往往會在兩個面相交處出現(xiàn)缺陷，如重疊或間隙，不能保證零件的建模精度。

所以表面建模不具備零件的實體特征,不能進(jìn)行物理特性計算。2023/2/5463）實體模型（1）定義

實體建模是定義一些基本體素，通過基本體素的集合運(yùn)算或變形操作生成復(fù)雜形體的一種建模技術(shù)，其特點在于三維立體的表面與其實體同時生成。

由于實體建模能夠定義三維物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀，因此能完整地描述物體的所有幾何信息和拓?fù)湫畔?，包括物體的體、面、邊和頂點的信息。（2）實體建模的優(yōu)點

1.可以提供實體完整的信息；

2.可以實現(xiàn)對可見邊的判斷，具有消隱的功能；

3.能順利實現(xiàn)剖切、有限元網(wǎng)格劃分、直到NC刀具軌跡的生成。（3）

實體建模的方法

按照物體生成的方法不同可分為

體素法

掃描法2023/2/547（4）實體模型的表示方法

與表面建模不同，三維實體建模在計算機(jī)內(nèi)部存貯的信息不是簡單的邊線或頂點的信息，而是準(zhǔn)確、完整、統(tǒng)一地記錄了生成物體的各個方面的數(shù)據(jù)。（5）常見的實體建模表示方法邊界表示法構(gòu)造立體幾何法混合表示法空間單元表示法2023/2/548

（1）特征建模定義特征建模是一種建立在實體建模的基礎(chǔ)上，利用特征的概念面向整個產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)制造過程進(jìn)行設(shè)計的建模方法，它不僅包含與生產(chǎn)有關(guān)的信息，而且還能描述這些信息之間的關(guān)系。

（2）特征的圖例

2、特征建模2023/2/549（3）特征建模中特征分類形狀特征材料特征裝配特征精度特征

Ａ、尺寸公差特征Ｂ、形狀公差特征Ｃ、位置公差特征Ｄ、表面粗糙度特征2023/2/550（4）特征建模系統(tǒng)2023/2/5513、特征建模舉例

所謂“基于特征”是指，在Pro/E中，用戶是通過按順序定義若干特征來創(chuàng)建零件模型的，這些特征包括拉伸（Protrusion）、掃描（Sweep）、孔（Hole）、圓角（Round）等。下面圖片所示的零件即由3個特征構(gòu)成，它們分別是旋轉(zhuǎn)特征、圓角特征和孔特征。2023/2/552根據(jù)零件的基本形狀繪制截面圖2023/2/553利用旋轉(zhuǎn)特征創(chuàng)建零件主體2023/2/554為零件的選定邊緣增加圓角特征2023/2/555通過陣列孔特征為零件增加孔2023/2/5564、參數(shù)化設(shè)計

1985年，德國的DornierGmbH公司與CADAM公司成功開發(fā)了CADAM系統(tǒng)。其中，IPD軟件系統(tǒng)是最初的二維參數(shù)化CAM系統(tǒng)，它的應(yīng)用使設(shè)計效率大為提高；而后將參數(shù)化真正應(yīng)用于生產(chǎn)實際的則是美國PTC公司的Pro/E軟件。

Pro/E是第一款引入?yún)?shù)化設(shè)計的模型設(shè)計軟件。

參數(shù)化設(shè)計一般是指設(shè)計對象的結(jié)構(gòu)形狀基本不變，而用一組參數(shù)來約定尺寸關(guān)系。參數(shù)與設(shè)計對象的控制尺寸有顯式對應(yīng)關(guān)系，設(shè)計結(jié)果的修改受尺寸驅(qū)動，因此參數(shù)的求解較簡單。參數(shù)化設(shè)計的主要特點如下：（?。┗谔卣?。（ⅱ）全尺寸約束。（ⅲ）尺寸驅(qū)動實現(xiàn)設(shè)計修改。（ⅳ）全數(shù)據(jù)相關(guān)。2023/2/557最初的截面形狀與尺寸此時創(chuàng)建的零件2023/2/558修改截面形狀與尺寸2023/2/559零件的形狀被自動修改2023/2/5605、變量化設(shè)計

變量化技術(shù)是在參數(shù)化技術(shù)的基礎(chǔ)上作了進(jìn)一步改進(jìn)后提出的設(shè)計思想，它保留了參數(shù)化技術(shù)基于特征、全數(shù)據(jù)相關(guān)和尺寸驅(qū)動的優(yōu)點，但在約束定義上做了根本改變，變量化技術(shù)將參數(shù)化技術(shù)中所需定義的尺寸參數(shù)進(jìn)一步區(qū)分為形狀約束和尺寸約束，在設(shè)計的初始階段，允許欠尺寸約束項。參數(shù)化和變量化造型方法都是使用約束來定義和修改模型，所不同的是參數(shù)化造型使用“全約束”方法構(gòu)造模型，而變量化造型使用“欠約束”方法構(gòu)造模型。2023/2/561二、數(shù)字化定義數(shù)字化定義是對產(chǎn)品模型進(jìn)行詳細(xì)定義，甚至包括數(shù)字化流程的定義。不同階段的模型定義內(nèi)容不同，所提供的功能和定義工具亦不同。在詳細(xì)設(shè)計階段的定義工具比較容易用計算機(jī)實現(xiàn)，而有些定義必須用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的形式確定。2023/2/562產(chǎn)品數(shù)字化定義流程圖2023/2/563三、裝配建模（1）自底向上設(shè)計（Bottom-up）該方法是模仿產(chǎn)品的實際生產(chǎn)過程的裝配方法，即先制造零件，后進(jìn)行裝配。自底向上設(shè)計1）裝配建模方法2023/2/5642．自頂向下設(shè)計（Top-down）該方法是模仿產(chǎn)品的開發(fā)過程，先定義產(chǎn)品的功能要求與整體外形，再逐層劃分組成產(chǎn)品的部件，并勾畫出這些部件的大致結(jié)構(gòu)與尺寸，直到最下層的零件。

自頂向下設(shè)計過程

2023/2/5652）裝配模式1．多組件裝配（Multi-Pares）多組件裝配將參與裝配零件的所有數(shù)據(jù)復(fù)制到裝配中，裝配模型中的零件與被復(fù)制的零件沒有關(guān)聯(lián)性。同時，由于裝配模型要復(fù)制所有零件的數(shù)據(jù)，需占用較大的內(nèi)存空間，當(dāng)組件較多時，會影響裝配速度。2．虛擬裝配（VirtualAssembly）虛擬裝配是利用零部件之間的引用和鏈接關(guān)系形成的裝配。具有如下優(yōu)點：（1）由于是鏈接零件而不是復(fù)制零件到裝配，裝配時需要的內(nèi)存空間??；（2）裝配中不需要編輯的下層零件可簡化顯示，提高了顯示速度；（3）當(dāng)組成裝配的零件修改時，裝配會自動更新。2023/2/5663）裝配結(jié)構(gòu)關(guān)系表達(dá)在裝配造型過程中，各個零部件之間的關(guān)系通過裝配結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行反映。裝配體中的層次和約束等結(jié)構(gòu)關(guān)系可以用裝配樹來表達(dá)。

裝配樹2023/2/567第四節(jié)

產(chǎn)品模型的顯示一、圖形顯示在數(shù)字化產(chǎn)品中的作用圖形顯示技術(shù)是數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)的重要方法，它將產(chǎn)品以不同的形式顯示呈現(xiàn)給用戶。1、產(chǎn)品可視化根據(jù)工程需要，產(chǎn)品模型的可視化可以采用不同的顯示方法，這些方法都是利用圖形學(xué)原理將幾何模型變換成圖像信息。2023/2/56