第十八章裝配體的三維表達

EngineeringGraphics工程圖學(xué)18.1

現(xiàn)代制造業(yè)的特征18.2機器或部件的數(shù)字化裝配18.3數(shù)字化裝配的方式18.4裝配體中零件的幾何對象之間的配對條件18.5裝配干涉檢查第十八講 裝配體的三維表達全球化、網(wǎng)絡(luò)化和虛擬化已成為制造業(yè)發(fā)展的重要特征，企業(yè)的生產(chǎn)因為有關(guān)技術(shù)的應(yīng)用而具有高度的柔性化和快速響應(yīng)市場的能力?；诰W(wǎng)絡(luò)的虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)作為一種先進的產(chǎn)品開發(fā)模式，其應(yīng)用范圍必然會不斷擴大，給更多的企業(yè)帶來更大的收益。Network-based

Virtual

Product

Development18.1

現(xiàn)代制造業(yè)的特征管理數(shù)字化設(shè)計數(shù)字化生產(chǎn)過程數(shù)字化制造裝備數(shù)字化企業(yè)數(shù)字化18.2機器或部件的數(shù)字化裝配數(shù)字化裝配：無需產(chǎn)品或支持過程的物理實現(xiàn)，利用計算機工具通過分析、先先驗驗?zāi)ＤＰ托?、、可可視視化化和和?shù)數(shù)據(jù)據(jù)呈呈現(xiàn)現(xiàn)來來做做出或輔助做出與裝配有關(guān)的。包括：DA : DigitalAssembly.VRA

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Assembly）.1、概念Helicopterengineassembly＠，VRAADR關(guān)鍵技術(shù):裝配建模、裝配規(guī)劃、裝配評估、實時圖形處理、干涉檢驗等.數(shù)字化裝配在產(chǎn)品生命周期各階段的作用可裝配性和可拆卸性檢驗,裝配效率分

析、設(shè)計方案比較。裝配規(guī)劃制定、規(guī)劃方案比較、裝配任務(wù)培

訓(xùn)、裝配過程引導(dǎo)。維護培訓(xùn)、維護過程引導(dǎo)拆卸任務(wù)培訓(xùn)、拆卸過程引導(dǎo)虛擬原型、干涉分析、數(shù)據(jù)測量、裝配后

特性檢查產(chǎn)品研究產(chǎn)品規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)品試驗產(chǎn)品制造產(chǎn)品銷售產(chǎn)品使用產(chǎn)品報廢(1)設(shè)計意圖難以捕捉，部門之間由于性質(zhì)不同存在溝通的困難。(2)工程師的主要工作集中在CAD繪圖上，而不是設(shè)計的思考與優(yōu)化，工程師之間的協(xié)作共享難以實現(xiàn)，設(shè)計意圖也難以溝通(3)設(shè)計錯誤不能及時發(fā)現(xiàn)，修改困難。(4)難以建立中央數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。(5)工藝設(shè)計直觀性差，工藝設(shè)計比結(jié)構(gòu)設(shè)計滯后，難以實現(xiàn)并行工程。(6)造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計脫節(jié)，不能實現(xiàn)造型與結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計流程。2、傳統(tǒng)設(shè)計、制造模式的缺點3、現(xiàn)代設(shè)計、制造模式基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬產(chǎn)品開發(fā)特點:(1)數(shù)字化:

虛擬環(huán)境下開發(fā)的產(chǎn)品是全數(shù)字化的產(chǎn)品；產(chǎn)品的開發(fā)過程、測試過程、檢檢驗驗過過程程、、制制造造過過程程、、銷銷售售過過程程等等將將告告別別現(xiàn)現(xiàn)在在的的紙制介質(zhì)，并與數(shù)字化產(chǎn)品信息緊密結(jié)合；數(shù)字化將是虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的重要發(fā)展方向，基于數(shù)字化虛擬產(chǎn)品技術(shù)的各個分支將得到全面的發(fā)展。(2)集成化:

虛擬產(chǎn)品的集成建模技術(shù)、虛擬產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的集成化、虛擬產(chǎn)品設(shè)計、測試和制造的集成化等。(3)智能化:

將人的知識和智能融入到虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)中，使新產(chǎn)品開發(fā)過程實現(xiàn)自動化，將智能化的知識和的數(shù)字產(chǎn)品結(jié)合起來，使其具有自律、分布、智能、仿生和分形等特點。(4)協(xié)同化:分布式異地協(xié)同虛擬開發(fā)將是CAD支撐層的重要發(fā)展趨勢。(5)虛擬化:虛擬化包括虛擬環(huán)境的建立，還包括虛擬環(huán)境下產(chǎn)品的表達、虛擬產(chǎn)品裝配模型和虛擬產(chǎn)品模型分析，進而發(fā)展到產(chǎn)品的虛擬制造(VM)和虛擬企業(yè)(VE)等。協(xié)同虛擬制造（CVM，Collaborative

Virtual

Manufacturing）:基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和分布式計算技術(shù)，由制造商、供應(yīng)商、合作伙伴和客戶協(xié)同參與的，支持供應(yīng)鏈管理和個性化服務(wù)的虛擬制造。4、并行工程（CE—Concurrent

Engineering）1988年美國國家防御分析研究所（IDA—InstituteofDefenseAnalyze）完整地提出了并行工程（CE—Concurrent

Engineering）的概念：“并行工程是集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）的系

統(tǒng)方法。這種方法要求產(chǎn)品開發(fā)人員在一開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)

品報廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度計劃和用戶要求。”并行工程的目標(biāo)為提高質(zhì)量、降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和產(chǎn)品上市時間1）基于人員協(xié)同和集成的并行化:把組成與產(chǎn)品方面有關(guān)的針對給定設(shè)計任務(wù)的專門的、綜合性的設(shè)計團體（企業(yè)）。這要求團隊（企業(yè)）成員必須是跨領(lǐng)域的善于理解他人觀點的能協(xié)同的人員，所有成員都能相互交流。2）基于信息、知識協(xié)同和集成的并行化;設(shè)計機電產(chǎn)品各零部件的設(shè)計人員，通過計算機網(wǎng)絡(luò)對機電產(chǎn)品進行設(shè)計，并進行可制造性、經(jīng)濟性、可靠性、可裝配性等內(nèi)容的分析，來及時的反饋信息，并按要求修改各零部件的設(shè)計模型，直至整個機電產(chǎn)品完成為止。傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)過程是“設(shè)計一樣機制作——修改設(shè)計”35

177

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糾正某產(chǎn)品設(shè)計錯誤的費用（美元）加

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后國外一份調(diào)查表明：為了糾正某一產(chǎn)品設(shè)計中的錯誤；需增加的花費情況如下：在設(shè)計階段加以糾正，僅需花費35美元；在零件加工之前加以糾正，需花費177美元；在成批生產(chǎn)之前加以糾正，需花費368美元；如等到產(chǎn)品投放市場后才加以糾正，加以則需花費59000美元；美國佛杰尼亞大學(xué)并行工程研究中心應(yīng)用并行工程開發(fā)新型飛機，使機翼的開發(fā)周期縮短了60％（由以往的18個月減至7個月美國波音公司在1994年向全世界宣布，波音777飛機采用并行工程的方法，大量使用CAD/CAM技術(shù)，實現(xiàn)了無紙化生產(chǎn)，試飛一次成功，并且比按傳統(tǒng)方法生產(chǎn)：節(jié)約時間近50％；出錯返工率減少

75%

；成本降低

25%

；成為數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)在飛機研制中應(yīng)用的標(biāo)志和里程碑。數(shù)字化裝配是其中重要環(huán)節(jié)。裝配體子裝配體集（子裝配1，子裝配2……）零件集（零件1，零件2……）表達裝配體組成零、部件，同時表達各件之間的裝配關(guān)系和相

對位置。5、數(shù)字化裝配體將零件三維模型按照裝配要求裝入三維裝配體中。.⑩

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＇6、裝配爆炸視圖：在裝配模型中將各組件按裝配關(guān)系偏離原位置。能更清楚地觀察各個零件。但沒有裝配關(guān)系信息。自頂向下裝配(Top-DownAssembly)：在裝配體中開始設(shè)計工作。設(shè)計過程中，可以使用一個零件的幾何體來幫助定義另一個零件。（應(yīng)用于裝配關(guān)系復(fù)雜的零部件設(shè)計，或進行夾具設(shè)計）自下而上裝配(Bottom-UpAssembly)：先建各零件模型，組合成子裝配，再組裝成裝配體（傳統(tǒng)，應(yīng)用于相互結(jié)構(gòu)關(guān)系及重建行為較為簡單的零部件的獨立設(shè)計）混合裝配（Mixing

Assembly）：混合運用以上二種方法。18.3數(shù)字化裝配的方式Down-Top設(shè)計方法a1.prta2.prtb1.prtb2.prta.asmb.asmab.asmTop-down設(shè)計方法ab.asmxxx.prta.asmb.asma_skel.prtb_skel.prta1.prta2.prtb1.prtb2.prt改進型Top-down設(shè)計方法ab.asmxxx.prta.asmb.asma_skel.prtb_skel.prta1.prta2.prtb1.prtb2.prt18.4裝配體中零件的幾何對象之間的配對條件1、貼合（Mate）（UG）:兩個相一致的同類幾何對象位置重合。Selee恒d

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j馬｜哥旦｜@主Ii...高級配合（ω...配合（g)...z.L《）2、對齊（Align）:二個平面共面且法矢同方向；兩個圓柱軸線對齊（不要求直徑相等）。3、平行（Parallel）:兩個對象方向矢量平行。4、正交（Perpendicular）:兩個對象方向矢量垂直。5、角度（Angle）:指定兩個對象之間的角度。6、相切（Tangent）:兩個對象相切。7、中心（Center）:中心對準(zhǔn)。四種情況：1to

1，to

2，to

1，2to

2。1

to

21

to

18、距離（Distance）:指定兩個對象在三維空間的最小距離。18.5裝配干涉檢查凸多面體包圍盒Wrap(UG)干涉——齒輪泵裝配1、自頂向下裝配舉例主動齒輪主動軸泵蓋整體設(shè)計示意圖泵體從動齒輪從動軸螺釘填料墊片，