产品数字化建模

《产品数字化建模》由会员分享，可在线阅读，更多相关《产品数字化建模（127页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第二章产品数字化建模Product Digital Modern幫第二章产品数字化建模内彖简介产嬴教丰化模更一产為传息的载体，包含了产為功 能信息、性能信息、结构信息、零件几何信息、裝配信 息、工艺和加工传息等。数孕化产品栈型中，产品生命周期中不同阶段的人 员都可以荻得所需的内彖。本*主要介绍了如下方面内彖：产品模型的描述与表示 A数字样机产品建模的基本方法A产品模型的显示2A产品模型数据的交换2020/3/13第一节产芫模矍的描述与表示昨夭过程序列产品规划概念设计讣细设计T产准备过程链PDM过程管理过程流PDMHiCJ数字模型产品规划概念设计详细设计生产准备/為形成过程0夭今夭明天2020/

2、3/13它存储在IDM系统中的数据集中；另一方面是产品的非几何 信息,包括产品结构树和工艺信息,它存储于APL系统中。 这两部分信息密切相关.不可分割z其相关性是通过产品图号或零件号来实现的，由统一的系统来管理。2020/3/13采用一个单一的零件模型贯穿始终是不可能的设计过程的零件模型为主模型产品模型是一组有相互关系、反映不同阶段操作的模型组。2020/3/13oico产嬴设计阶段的摸型描述与表示概念设计阶段的模型零件几何模型产品装配模型产嬴设计阶段栈型2020/3/132020/3/132020/3/13概念谡计阶段的撲矍在产品概念设计阶段，主要从功能需求分析出发，初步提出产品 的设计方案

3、，此时并不涉及产品的精确形状和几何参数设计。概念设计模型包括产品的方案构图、创新设计等。从敦合化角度看，概念设计是在一定的设计规范下，以方案报告、 草图等形式完成设计的。这个阶段产生的方案视不同的产品对象 而不同。Guidelines82、率件几何栈型几何構型是产品详细设计的核心，是将紙要设计进行详鈿化的关餐: 内欢，是所有后续工作的基础，也是最适合计算机表示的产品模型。几何模型用上厘或盏模型表示O在集成化CAD系统中，二维模型可以从三维模型投影得到，以便与三维模型保持一致性。除此之外，几何模型的非几何信息以属性表 示。属性信息的定义以丈本说明，并具有一定的结构。零件几何模型是详细设计阶段生产

4、的传息棋型，是其他各阶段设计 的偌息栽体，通常作为主模熨。所谓主模矍是指以该模型为唯一数据源，其他模型以它为基础，派 生出其他各种模型。派生的过程实现了模型的演变。93. 产為仿真棋矍功能与性能仿真是利用计算机的计算能力，采用救值计算的方出模 拟产品的功能或者性能，一般不能直挟在详细设计阶段产生的零件几 何模型上进行，必须进行一定的转换或者处理，建立符合仿真分析的 模型。例如，有限元分析必须对CAD实体模型进行前置处理，将其进 行简化，网格划分，再赋予材料和施加载荷，然后才能进行求解计算, 结果则通过后置处理显示。产品仿真模型表达了仿真分析阶段的侑息，对产品性能进行校验,阶段成果包括图形、表格

5、、数据、文本说明等各种形式。仿真分析的 充分利用，可以减少实际物理试验的次数，从而大大降低研制成本。仿真技术广泛应用在产品设计、制造阶段，如设计阶段的各种有限 元分析、运动机构分析等仿真系统，在制造阶段的铸造浇注仿真、锻 造磨具仿真、数控加工过程仿真、装配仿真等。102020/3/13Meshing几何实体模型沿线均布的压力在关键点加集中力2020/3/13有限元模型沿单元边界均布的压力在节点加集中力11-4、产醃裝配棋矍裝郭挨型需要表示产品的结构关糸、裝紀的畅料请单.裝紀的釣束 关糸.而向卖际裝紀的顺序和瘙極规划等。（町裝郭结构树：装配结构模型反映产品总体结构，初始设计可以 不涉及具体的几何

6、信息，而仅仅表示产品的功能结构、层次结构以 及设计的关键参数。裝郭结构树(2) 属性命息表：属性信息用来表示产品的非几何命息。例如，产品名称、规格、零件材料、加工方法、重量、模型设计者等。(3) 裳郭釣束模型：装配约束模型包括装配特征描述.裝紀关 糸描述裳紀操作描述以及裝配釣束参數。(4) 裝紀规划栈型：装配规划模型用于裝配顺序规划和路径规 划，前者给出一个实际可行的零件装配顺序，后者给出零件装配的 可行路径，并对装配设计进行分析和评价。132020/3/13二.产芫制建阶段的模型描述与表示工艺信息模型工装模型型数控加工模型产嬴制造阶段栈矍一壬1, 工艺信息模型工艺命息模型为CAPP提供基本卷

7、息，涉及工艺过程、数据繁杂、种类 多，不同企业的工艺信息模型差别大，具有不同的模型结构和内容。根据零件 加工要求和尺寸、粗糙度、公差、基准、加工方法等信息，建立工艺信息模型。 这些基本模型信息构成了编制工艺规划的基础数据。工艺设计的数据来源于详细设计阶段产生的几何栈型.裝晶楼矍，在此 基础上，还需要设备资源、工装资源等来实现工序的编制。2, 工裝濮型计包括刀具、夹具、模具、量具的设计以及产品零件在制造过程中 的不断演化产生的中间状态模矍。在工装设计过程中，依据零件在加工过程 中的变化，需要建立相应的模型之间的关系。工装模型包含了两大部分：工裝设务模熨：刀具、夹具、模具、量具的设计和制造模型。尹

8、过程棋矍：零件在制造过程演变的模型。包括几何形状和其他相型- 工艺信息。2020/3/13*工艺信息栈型加工工艺流程刀珞3,数控加工朕燮敕桂加工挨壘是指数控加工涉及的模型和产生的相应NC程序。一个复杂零件的数控加工程序生成，按照加工方张，有数控车、数控铳等加工；按照工艺要求，有粗加工、精加工、清根等各种操作；其中程序内部蕴含了工艺信息和加工方法，如粗糙度、公差选择、加 工方式、加工路线、刀具等。程序最后计算得出加工刀具轨迹，并经 过后置处理产生机床代码。这些信息构成了加工模型。复杂产品的上述各种信息模型是非常庞大的，相关关系也非常复杂， 通常在PDM平台上进行统一管理。-第二节数学样机一、杨理

9、样机与数字样机用物质材料制作的产品模型一般称为物理模型（或物理样机与实物 样机）。数字样机（Digital MockUp, DMU）的概念目前还没有统一的定义，它是相对于物理样机在计算机上表达的产品数字化模型。在计算机上与样机相关的产品数字化模型的名称有数字样机、电子 样机、虚拟样机等，这些都是直接利用了模型的表达形式（电子化、 数字化、虚拟模型）而得出的。202020/3/13VON MISESHfA今5.3?98483374.337 I63 8-1193.345428d932 3532G5711.361865202020/3/13202020/3/13二、数学样机的主要内彖一个完整的产品虚

10、拟样机应包含如下几个内容:所有零部件的三维CAD模型及各级装配体。三维模型应参数化、适合于 变形设计、适合于部件模块化。与三维CAD模型相关联的二维工程图。三维装配体适合运动结构分析、有限元分析、优化设计分析。形成基于三维CAD的PDM结构体系。从虚拟样机制作过程中摸索出定制产品的开发模式及所遵循的规律o202020/3/13oico三、建立产品数学样机的过程初期应以三维CAD （例如CATIA、UG等）为设计 平台，建立典型产品的全参数化三维实体模型, 进行干涉和碰撞检查、装配规划等。包括由三 维模型转化建立完全关联的二维工程图；建立 描述产品的物理数据，如基本属性、明细表信 息等，为PDM

11、管理提供基础数据。中期：建立基于三维模型的产品分析、加工及管理过程，进行产品的运动和动力学分析，了解运动构件工作时的运动协调关 系、运动范围、可能的运动干涉、产品动力学性能、强度和刚度 等；实现虚拟加工，对加工工艺进行模拟，以检验产品设计的合 理性、可加工性，加工方法、机床和工艺参数的选用，以及加工过程中可能出现的加工缺陷，为CAM提供数据模型。并且通过PDM系统实现产品开发过程管理，在一个设计周期内跟踪所有设计事 务和数据的活动，并为设计进程的自动管理提供必要的支持。A运期：通过虚拟样机显示产品的外观、内部结构、装配和维 修过程、使用方法、工作过程、工作性能等。有关人员可以浏览 产品的图形与

12、非图形数据，充分发挥三维模型的作用。如利用具 有真实效果的产品结果显示和效果配置功能的效果图，可来探测、 确定各类用户对产品规格、性能、外观等的需求，实现用户驱动、 用户定制；在互联网上发布需要的配套零部件，获得供应商的电 子数据，进行电子模装，验证产品的正确性。2020/3/13四、崖拟现卖CVRJ虚拟现实(Virtual Reality f VR )技术,融合了数字机图形学.多媒体技术.传感器技 术等多个信息技术分支f从而大大 推进了计算机技术的发展。虚拟现实系统就是要利用各种先进 的硬件技术及软件工具,设计出合 理的硬件.软件及交互手段，使参 与者能交互式地观察和操纵系统生 成的虚拟世界

13、。2020/3/13技术#2020/3/13#2020/3/13运动感知甚至包括味觉感知.嗅觉感知等。浸没感 ammersion) 的真实程度。扌旨用户感到作为主角存在于模拟环境中虚拟现实技术的主要特征多感知性(Multi-Sensory)所谓多感知是指除了一般计算机技 术所具有的视觉感知之外还有听觉感知.力觉感知.触觉感知.#2020/3/13构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。交互性(Interactivity)旨用户对模拟环境内物体的可操作程度和 从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。构想性(Imagination)一虽调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空 间,可拓竞人类认知范围,不仅可再现真实存在的环境,也可以随意#2020/3/13#2020/3/13#2020/3/13虚拟现卖糸统示意图#2020/3/13