第 十八 章 装配体的三维表达

2、传统设计、制造模式的缺点
(1) 设计意图难以捕捉，部门之间由于性质不同存在沟通的困难。 (2) 工程师的主要工作集中在CAD绘图上，而不是设计的思考与优化，工 程师之间的协作共享难以实现，设计意图也难以沟通 (3) 设计错误不能及时发现，修改困难。 (4) 难以建立中央数据库系统。 (5) 工艺设计直观性差，工艺设计比结构设计滞后，难以实现并行工程。 (6) 造型设计与结构设计脱节，不能实现造型与结构的一体化设计流程。
18.3 数字化装配的方式
自顶向下装配(Top-Down Assembly)：在装配体中开始设计工作。设计过程中，可以使用一 个零件的几何体来帮助定义另一个零件。（应用于装配关系复杂的零部件设计，或进行夹具 设计）
自下而上装配(Bottom-Up Assembly)：先建各零件模型，组合成子装配，再组装成装配体 （传统，应用于相互结构关系及重建行为较为简单的零部件的独立设计） 混合装配（Mixing Assembly）：混合运用以上二种方法。
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改进型Top-down 设计方法 a2.prt b1.prt
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18.4 装配体中零件的几何对象之间的配对条件
1、贴合（Mate）（UG）:两个相一致的同类几何对象位臵重合。
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1 to 1
1 to 2
8、距离（Distance）:指定两个对象在三维空间的最小距离。
18.5 装配干涉检查
凸多面体包围盒Wrap(UG)
干涉
1、自顶向下装配举例
——齿轮泵装配
垫片
螺钉
泵体
从动齿轮
从动轴 填料
主动齿轮
主动轴
泵盖
整体设计示意图
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传统的产品开发过程是“设计一样机制作——修改设计”
国外一份调查表明： 为了纠正某一 产 品设计中的错误； 需增加的花费情况 如下： 在设计阶段加 以纠正，仅需花费 35美元； 在零件加工之 前加以纠正，需花 费177美元； 在成批生产之 前加以纠正，需花 费368美元； 如等到产品投 放市场后才加以纠 正，加以则需花费 59000美元；
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柱塞泵装配 爆炸图
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Down-Top设计方法
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Top-down设计方法
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关键技术: 装配建模、 装 配规划、 装配评 估、 实时图形处 理、 干涉检验等 .
数字化装配在产品生命周期各阶段的作用 产品研究 产品规划 产品设计 产品试验 产品制造 产品销售 产品使用 产品报废 维护培训、维护过程引导 拆卸任务培训、拆卸过程引导 可装配性和可拆卸性检验,装配效率分 析、设计方案比较。 虚拟原型、干涉分析、数据测量、装配后 特性检查 装配规划制定、规划方案比较、装配任务培 训、装配过程引导。
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基于网络的虚拟产品开发技术作为一种先进的产品开发模式，其应用 范围必然会不断扩大，给更多的企业带来更大的收益。 Network-based Virtual Product Development
管理数字化
设计数字化
企业数字化
生产过程数字化
制造装备数字化
18.2 机器或部件的数字化装配
1、概念
数字化装配：无需产品或支持过程的物理实现，利用计算机工具通过分析、 先验模型、可视化和数据呈现来做出或辅助做出与装配有关的。 包括：DA : Digital Assembly. VRA : Virtual Reality based- Assembly. ADA : Augmented Reality- Based Assembly）.
纠正某产品设计错误的费用（美元）
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60000 50000 40000 30000 20000 10000 35 0 177 368
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前加 工 之
之成 前批 生 产
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美国佛杰尼亚大学并行工程研究中心应用并行工程开发新型飞机， 使机翼的开发周期缩短了60％（由以往的18个月减至7个月 美国波音公司在1994年向全世界宣布，波音777飞机采用并行工 程的方法，大量使用CAD/CAM技术，实现了无纸化生产，试飞一次 成功，并且比按传统方法生产： 节约时间近50％； 出错 返工率减少 75% ； 成本降低 25% ； 成为数字化设计制造技术在飞机研制中 应用的标志和里程碑。
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2、自底向上装配举例
——柱塞泵装配
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建装配，装入泵体
引入衬套
衬套与泵体内孔“贴合”配对，右端面“贴合”配对
引入柱塞
柱塞： “中心”、“距离”配对
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填料压盖： “中心”、“距离”配对，到位
引入垫片、阀体
阀体到位
并行工程的目标为提高质量、降低成本、缩短产品开发周期和产品上市时间
1）基于人员协同和集成的并行化:把组成与产品方面有关的针对给定设计任务的专 门的、综合性的设计团体（企业）。这要求团队（企业）成员必须是跨领域的善于 理解他人观点的能协同的人员，所有成员都能相互交流。 2）基于信息、知识协同和集成的并行化;设计机电产品各零部件的设计人员，通过 计算机网络对机电产品进行设计，并进行可制造性、经济性、可靠性、可装配性等 内容的分析，来及时的反馈信息，并按要求修改各零部件的设计模型，直至整个机 电产品完成为止。
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2、对齐（Align）:二个平面共面且法矢同方向；两个圆柱轴线对齐（不要求直径相等）。
3、现代设计、制造模式 基于网络的虚拟产品开发特点: (1)数字化: 虚拟环境下开发的产品是全数字化的产品；产品的开发过程、测试过程、 检 检验 验过程、制造过程、销售过程等将告别现在的纸制介质，并与数字化产品信息紧密 结合；数字化将是虚拟产品开发技术的重要发展方向，基于数字化虚拟产品技术的各 个分支将得到全面的发展。 (2) 集成化: 虚拟产品的集成建模技术、虚拟产品开发系统的集成化、虚拟产品设计、 测试和制造的集成化等。 (3) 智能化: 将人的知识和智能融入到虚拟产品开发技术中，使新产品开发过程实现自 动化，将智能化的知识和的数字产品结合起来，使其具有自律、分布、智能、仿生和 分形等特点。 (4)协同化:分布式异地协同虚拟开发将是CAD支撑层的重要发展趋势。 (5) 虚拟化:虚拟化包括虚拟环境的建立，还包括虚拟环境下产品的表达、虚拟产品装 配模型和虚拟产品模型分析，进而发展到产品的虚拟制造(VM)和虚拟企业(VE)等。 协 同虚拟制造（CVM，Collaborative Virtual Manufacturing）:基于网络技术、数 据 库技术和分布式计算技术，由制造商、供应商、合作伙伴和客户协同参与的，支持 供 应链管理和个性化服务的虚拟制造。
3、平行（Parallel）:
两个对象方向矢量平行。
4、正交（Perpendicular）: 两个对象方向矢量垂直。
5、角度（Angle）: 指定两个对象之间的角度。
6、相切（Tangent）:两个对象相切。
7、中心（Center）:中心对准。
四种情况：1 to 1，
1 to 2， 2 to 1， 2 to 2。
数字化装配是其中重要环节。
5、数字化装配体 将零件三维模型按照装配要求装入 三维装配体中。
装配体
子装配体集（子装配1， 子装配2……）
零件集（零件1，零件2……）
表达装配体组成零、部件，同时表达各件之间的装配关系和相 对位置。
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6、装配爆炸视图： 在装配模型中将 各组件按装配关系 偏离原位臵。 能更清楚地观察 各个零件。但没有 装配关系信息。