第十八章装配体的三维表达

EngineeringGraphics工程图学18.1

现代制造业的特征18.2机器或部件的数字化装配18.3数字化装配的方式18.4装配体中零件的几何对象之间的配对条件18.5装配干涉检查第十八讲 装配体的三维表达全球化、网络化和虚拟化已成为制造业发展的重要特征，企业的生产因为有关技术的应用而具有高度的柔性化和快速响应市场的能力。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

Development18.1

现代制造业的特征管理数字化设计数字化生产过程数字化制造装备数字化企业数字化18.2机器或部件的数字化装配数字化装配：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、先先验验模模型型、、可可视视化化和和数数据据呈呈现现来来做做出或辅助做出与装配有关的。包括：DA : DigitalAssembly.VRA

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Assembly）.1、概念Helicopterengineassembly＠，VRAADR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可装配性和可拆卸性检验,装配效率分

析、设计方案比较。装配规划制定、规划方案比较、装配任务培

训、装配过程引导。维护培训、维护过程引导拆卸任务培训、拆卸过程引导虚拟原型、干涉分析、数据测量、装配后

特性检查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(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。2、传统设计、制造模式的缺点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、检检验验过过程程、、制制造造过过程程、、销销售售过过程程等等将将告告别别现现在在的的纸制介质，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。4、并行工程（CE—Concurrent

Engineering）1988年美国国家防御分析研究所（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、并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）的系

统方法。这种方法要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产

品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。”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。传统的产品开发过程是“设计一样机制作——修改设计”35

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纠正某产品设计错误的费用（美元）加

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后国外一份调查表明：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；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。数字化装配是其中重要环节。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。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。.⑩

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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置。能更清楚地观察各个零件。但没有装配关系信息。自顶向下装配(Top-DownAssembly)：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-UpAssembly)：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。18.3数字化装配的方式Down-Top设计方法a1.prta2.prtb1.prtb2.prta.asmb.asmab.asmTop-down设计方法ab.asmxxx.prta.asmb.asma_skel.prtb_skel.prta1.prta2.prtb1.prtb2.prt改进型Top-down设计方法ab.asmxxx.prta.asmb.asma_skel.prtb_skel.prta1.prta2.prtb1.prtb2.prt18.4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置重合。Selee恒d

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1，to

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18、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——齿轮泵装配1、自顶向下装配举例主动齿轮主动轴泵盖整体设计示意图泵体从动齿轮从动轴螺钉填料垫片，