计算机辅助设计及制造(第三章).pdf

机械工程学院研究生专业课 计算机辅助设计与制造 （第三章） 重庆大学机械工程学院 郭钢教授/博导 2013年10月18 日 目 录 第1章 概论 第2章 新产品开发策划与概念设计 第3章 三维建模与产品数字化设计（CAD） 第4章 逆向工程与新产品设计 第5章 计算机辅助工程（CAE） 第6章 计算机辅助制造（CAM） 第7章 产品数据管理（PDM） 第8章 协同设计与产品生命周期管理（PLM） 第3章 三维建模与产品数字化设计 新产品数字化设计的基本概念 在概念设计结果的基础上，对组成产品的各零部件进行详细的结 构、性能与公差配合设计，一般是先完善产品或大部件的装配设计， 再由装配图（或三维装配模型）拆分出零件图（或三维零件模型）， 进行细节设计，达到最后可生产制造的工程化要求，然后输出完整的 装配图、零件图、计算书、说明书、材料分类汇总清单（BOM）等可 指导工艺设计和生产的技术文件。 产品的详细设计过程是一个不断完善、提高的优化迭代过程，通 过一系列的设计变更和协同控制，得到最后相对完善的产品及零部件 材料配置清单、几何结构、性能要求、产品使用环境和条件等具体物 化的东西。 第3章 三维建模与产品数字化设计 3.1 数字样机的基本概念与发展历史 3.1.1 新产品设计与数字样机技术 数字样机 （DMU——Digital Mockup）是在三维CAD （Computer Aided Design）技术的基础上，溶入了设计领域知识 （KBE）、性能数字仿真、三维 公差设计、工业设计、人机工程和三维设计数据管理等技术的一种面向新产品 自主开发的综合性设计技术。在新产品的详细设计阶段，它能帮助新产品设计 人员利用数字样机设计技术，在计算机上完成新产品的工程化结构设计、工艺 工装设计、数字样机的性能仿真分析、设计过程数据管理和设计文档编写等一 系列设计活动。采用DMU技术，可以用数字形式代替原来的实物原型实验，创 造产品的数字模型，在数字状态下进行仿真试验，然后再对原设计重新进行组 合或者改进。因此，这样常常只需要制作一次最终的实物原型，并且使新产品 开发一次获得成功。 第3章 三维建模与产品数字化设计 CAD技术的基本概念、发展历史和主要功能 1、CAD——计算机辅助设计：采用计算机硬软件系统进行零部件及整机的设计（可以是 二维设计，也可以是三维设计），在计算机上更有效地帮助人们完成产品的几何结构、装 配、公差、尺寸检查、机构分析、造型、包装等设计任务。 2、CAD技术的发展历史： 20世纪60年代中期——70年代中后期，CAD——计算机辅助二维绘图 20世纪70年代末期——80年代中期，三维线框、曲线、曲面设计，出现参数化 设计； 20世纪80年代中期——90年代后期，三维实体、特征、NUBRS 自由曲面、混合 健模等技术日趋成熟，并大量应用于各行业的产品设计； 20世纪90年代后期——现在，数字样机技术、KBE、专业模块和协同设计 3、主要功能： 几何建模、装配设计、绘图、公差设计、装配仿真、任意剖切、干涉检查、鈑金设计、管 路设计、线束设计、工业设计、工装/模具设计、KBE工具、数据管理、权限管理、BOM 接口、数据接口（DFX、IGES、STEP等）、二次开发工具等。 第3章 三维建模与产品数字化设计 DMU技术的实现过程 DMU系统的建立可以从概念上分为四个层次和六个分系统。 四个层次包括： （1）执行层：提供团队