1、,1、数字化设计定义,数字化设计技术组成,2、数字化设计组成体系,3D CAD,2.1 Brief history of CAD,（1）1st phase：technical preparation in 1950s（1）middle of 1950s MIT APTNumerical control part programming（2）later of 1950s MIT“Light pen”、CRT Screen,（2）2nd phase:technical maturation in 60s,（1）SketchpadSutherland,A man-machine graphical
2、communication system 1963.（2）Development of CAD software system earlySLT/MST form IBM，DAC-Ifrom G.M.,（3）3rd phase:application of CAD,1）Commercial CAD software in 70s.AutoCAD2）Parameterized and featured CAD modeling based on 3D CAD system based on PC,CAD/CAM in 80s UG，CATIA,and Pro/E and so on.3）Inte
3、lligent,integration,and automation is the trend of CAD technology in 90s.VD,CIMS,PDM.AutoCAD was widely applicated in our nation（甩图板）.4）Networking CAD is coming in 21st.CSCD,2.2 Design process with CAD,the Design process,Application of computers to design process,3 Modeling Technology,Geometric mode
4、ling:computer-compatible mathematical description of the geometry of an object/product.,3.1wire-frame model（1）2D wire-frame model:made up of graphic element（simple lines,circles,curves,and other 2D entities）.Graphic Element Engineering drawings AutoCAD、CAXA,CAD:Computer Aided Drawing/Drafting,（2）3D
5、wire-frame model：the object is displayed by interconnecting lines。透视图（Perspective view）轴侧图（Isometric view）等。,model may be ambiguous,3.2 Surface model,（1）swept surface（扫描曲面）（2）ruled surface（直纹面）（3）complex surface（复杂曲面）:coons曲面、Bezier曲面、B-Spline曲面、NURBS曲面等,3.3 Solid model.,CSG（Constructive solid geome
6、try）,and B-Rep（Boundary representation）,Feature-Based model.incalude geometric,topological,tolerance,material,assemble informatons.,Parametric Solid Modeling：,特点：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。美国PTC公司的Pro-E CAD/CAE/CAM软件是一种有代表性的参数化实体造型系统。,4 Airtual AssemblingTechnology,虚拟装配是根据产品设计的形状特性、精度特性，真实地模拟产品三维装配过程
7、，并允许用户以交互方式控制产品的三维真实模拟装配过程，以检验产品的可装配性。,虚拟装配,以产品设计为中心的虚拟装配,以工艺规划为中心的虚拟装配,以仿真为中心的虚拟装配,虚拟装配类型,4.1以产品设计为中心的虚拟装配DesignCentered Virtual Assembly,产品的虚拟装配设计,4.2 以工艺规划为中心的虚拟装配Process planningCentered Virtual Assembly,利用设计部门发放的产品三维数模和E B O M，在三维可视环境下进行产品的装配工艺规划及工艺设计。将三维数模数据（属性）导入产品节点，并将三维数模数图形的路径关联到每个零件上，在编制工
8、艺的任何时候都可预览零件和组件的三维图形，直观地反映装配状态。,工艺规划虚拟装配,产品,工艺,资源,EBOM、PBOM、MBOM,Process Plan、production plan,工厂、车间、工段、工位、设备、工装、工具和人,面向工艺规划的虚拟装配技术体系,工艺规划虚拟装配系统实例1,工艺规划虚拟装配系统实例2,4.3 以仿真为中心的虚拟装配SimulationCentered Virtual Assembly,是在产品装配设计模型中溶入仿真技术，并以此来评估和优化装配过程。其主要目标是评价产品可装配性、产品性能。,虚拟装配仿真,装配干涉的仿真,人机工程的仿真,装配现场三维工艺布局仿真
9、,通过对每个零件、成品和组件的移动、定位、夹紧和装配过程等进行产品与产品、产品与工装的干涉检查，当系统发现存在干涉情况时报警，并示给出干涉区域和干涉量，以帮助工艺设计人员查找和分析干涉原因。该项检查是零件沿着模拟装配的路径，在移动过程中零件的几何要素是否与周边环境有碰撞。,4.3.1 装配干涉的仿真,Interference checking.,例如：（1）波音公司在90年代初波音777飞机的研制过程中，利用基于分布式CAD/CAM系统在8台IBM大型计算机、ES/9000和IBM50805086图形终端，发现零件干涉2500处，减少工程更改50以上。（2）我国在飞机研制过程中也采用了该技术，西飞的“飞豹”、成飞的“枭龙”战机。,产品装配的过程，少不了人的参与，产品移动的过程也就是人动作的过程。在产品结构和工装结构环境中，按照工艺流程进行装配工人可视性、可达性、可操作性、舒适性以及安全性的仿真。将标准人体的三维模型放入虚拟装配环境中，针对零件的装配，对工人以下工作特性进行分析。,4.3.2 人机工程的仿真,人机工程的仿真,4.3.3 装配现场三维工艺布局仿真,生产现场指导工人对飞机进行装配，帮助工人直观了解装配全过程，实现可视化装配。也可用于维护人员的上岗前培训。,汽车装配现场,发动机装配现场,
