三维参数化造型及设计精.ppt

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1、三维参数化造型及设计第1页，本讲稿共23页一、一、CAD发展历程发展历程n n在在在在CADCADCADCAD发展初期，其含义仅仅是图板的替代品，即：发展初期，其含义仅仅是图板的替代品，即：发展初期，其含义仅仅是图板的替代品，即：发展初期，其含义仅仅是图板的替代品，即：Computer Aided Drawing(or Drafting)Computer Aided Drawing(or Drafting)Computer Aided Drawing(or Drafting)Computer Aided Drawing(or Drafting)。而不是。而不是。而不是。而不是Computer

2、Aided DesignComputer Aided DesignComputer Aided DesignComputer Aided Design。n nCADCADCADCAD技术早期发展以二维绘图为主要目标，这一状技术早期发展以二维绘图为主要目标，这一状技术早期发展以二维绘图为主要目标，这一状技术早期发展以二维绘图为主要目标，这一状况一直持续到况一直持续到况一直持续到况一直持续到70707070年代初期，而此后二维绘图作为年代初期，而此后二维绘图作为年代初期，而此后二维绘图作为年代初期，而此后二维绘图作为CADCADCADCAD技术的一个分支而相对独立、平稳地发展，现在技术的一个分支而

3、相对独立、平稳地发展，现在技术的一个分支而相对独立、平稳地发展，现在技术的一个分支而相对独立、平稳地发展，现在我们有许多工作仍然在这些二维系统中进行，常我们有许多工作仍然在这些二维系统中进行，常我们有许多工作仍然在这些二维系统中进行，常我们有许多工作仍然在这些二维系统中进行，常见的如见的如见的如见的如AutoCADAutoCADAutoCADAutoCAD、CAXACAXACAXACAXA电子图板、开目电子图板、开目电子图板、开目电子图板、开目CADCADCADCAD等。实际等。实际等。实际等。实际上在今天上在今天上在今天上在今天CADCADCADCAD用户中，特别是入门级的用户中，特别是入门

4、级的用户中，特别是入门级的用户中，特别是入门级的CADCADCADCAD用户中，用户中，用户中，用户中，二维绘图仍然占有相当大的比重。二维绘图仍然占有相当大的比重。二维绘图仍然占有相当大的比重。二维绘图仍然占有相当大的比重。第2页，本讲稿共23页n n1 1、CADCAD技术的第一次革命技术的第一次革命技术的第一次革命技术的第一次革命 贵族化的曲面造型系统贵族化的曲面造型系统贵族化的曲面造型系统贵族化的曲面造型系统uu6060年代出现的三维年代出现的三维年代出现的三维年代出现的三维CADCAD系统只是极为简单的线系统只是极为简单的线系统只是极为简单的线系统只是极为简单的线框式系统。这种初期的线

5、框造型系统只能表达基框式系统。这种初期的线框造型系统只能表达基框式系统。这种初期的线框造型系统只能表达基框式系统。这种初期的线框造型系统只能表达基本的几何信息，不能有效表达几何数据间的拓扑本的几何信息，不能有效表达几何数据间的拓扑本的几何信息，不能有效表达几何数据间的拓扑本的几何信息，不能有效表达几何数据间的拓扑关系。由于缺乏形体的表面信息，关系。由于缺乏形体的表面信息，关系。由于缺乏形体的表面信息，关系。由于缺乏形体的表面信息，CAMCAM及及及及CAECAE均无法实现。均无法实现。均无法实现。均无法实现。uu进入进入进入进入7070年代，法国达索飞机制造公司推出了三年代，法国达索飞机制造公

6、司推出了三年代，法国达索飞机制造公司推出了三年代，法国达索飞机制造公司推出了三维曲面造型系统维曲面造型系统维曲面造型系统维曲面造型系统CATIACATIA，标志着计算机辅助设，标志着计算机辅助设，标志着计算机辅助设，标志着计算机辅助设计技术从单纯模仿工程图纸的三视图模式中解计技术从单纯模仿工程图纸的三视图模式中解计技术从单纯模仿工程图纸的三视图模式中解计技术从单纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出来，首次实现以计算机完整描述产品零件放出来，首次实现以计算机完整描述产品零件放出来，首次实现以计算机完整描述产品零件放出来，首次实现以计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使得的主要信息，同时也使得的

7、主要信息，同时也使得的主要信息，同时也使得CAMCAM技术的开发有了技术的开发有了技术的开发有了技术的开发有了现实的基础。现实的基础。现实的基础。现实的基础。第3页，本讲稿共23页uu曲面造型系统曲面造型系统曲面造型系统曲面造型系统CATIACATIA为人类带来了第一次为人类带来了第一次为人类带来了第一次为人类带来了第一次CADCAD技术革命，改变了以往只能借助油泥模型来技术革命，改变了以往只能借助油泥模型来技术革命，改变了以往只能借助油泥模型来技术革命，改变了以往只能借助油泥模型来近似准确表达曲面的落后的工作方式。近似准确表达曲面的落后的工作方式。近似准确表达曲面的落后的工作方式。近似准确表

8、达曲面的落后的工作方式。uu此时的此时的此时的此时的CADCAD技术价格极其昂贵，而且软件商品化技术价格极其昂贵，而且软件商品化技术价格极其昂贵，而且软件商品化技术价格极其昂贵，而且软件商品化程度低，开发者本身就是程度低，开发者本身就是程度低，开发者本身就是程度低，开发者本身就是CADCAD大用户，彼此之间大用户，彼此之间大用户，彼此之间大用户，彼此之间技术保密。只有少数几家受到国家财政支持的技术保密。只有少数几家受到国家财政支持的技术保密。只有少数几家受到国家财政支持的技术保密。只有少数几家受到国家财政支持的军火商，在军火商，在军火商，在军火商，在7070年代冷战时期才有条件独立开发或年代冷

9、战时期才有条件独立开发或年代冷战时期才有条件独立开发或年代冷战时期才有条件独立开发或依托某厂商发展依托某厂商发展依托某厂商发展依托某厂商发展CADCAD技术。技术。技术。技术。第4页，本讲稿共23页uu曲面造型系统带来的技术革新，使汽曲面造型系统带来的技术革新，使汽车开发手段比旧的模式有了质的飞跃，车开发手段比旧的模式有了质的飞跃，新车型开发速度也大幅度提高，许多新车型开发速度也大幅度提高，许多车型的开发周期由原来的车型的开发周期由原来的6年缩短到只年缩短到只需约需约3年。年。CAD技术给使用者带来了巨技术给使用者带来了巨大的好处及颇丰的收益。大的好处及颇丰的收益。第5页，本讲稿共23页n n

10、2 2、CADCAD技术的第二次革命技术的第二次革命技术的第二次革命技术的第二次革命 生不逢时的实体造型技术生不逢时的实体造型技术生不逢时的实体造型技术生不逢时的实体造型技术uu有了表面模型，有了表面模型，有了表面模型，有了表面模型，CAMCAM的问题可以基本解决。但的问题可以基本解决。但的问题可以基本解决。但的问题可以基本解决。但由于表面模型技术只能表达形体的表面信息，难以由于表面模型技术只能表达形体的表面信息，难以由于表面模型技术只能表达形体的表面信息，难以由于表面模型技术只能表达形体的表面信息，难以准确表达零件的其它特性，如质量、重心、惯性矩准确表达零件的其它特性，如质量、重心、惯性矩准

11、确表达零件的其它特性，如质量、重心、惯性矩准确表达零件的其它特性，如质量、重心、惯性矩等，对等，对等，对等，对CAECAE十分不利，最大的问题在于分析的十分不利，最大的问题在于分析的十分不利，最大的问题在于分析的十分不利，最大的问题在于分析的前处理特别困难。基于对于前处理特别困难。基于对于前处理特别困难。基于对于前处理特别困难。基于对于CAD/CAECAD/CAE一体化一体化一体化一体化技术发展的探索，技术发展的探索，技术发展的探索，技术发展的探索，SDRCSDRC公司于公司于公司于公司于19791979年发布了世年发布了世年发布了世年发布了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型界上第一个完全

12、基于实体造型技术的大型界上第一个完全基于实体造型技术的大型界上第一个完全基于实体造型技术的大型CAD/CAECAD/CAE软件软件软件软件IDEASIDEAS。第6页，本讲稿共23页uu由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理论上有助于统一在理论上有助于统一在理论上有助于统一在理论上有助于统一CADCAD、CAECAE、CAMCAM的模型表的模型表的模型表的模型表达，给设计带来了惊人的方便性。它代表着未来达，给设计带来了惊人的方便性。它代表着未来达，给设计

13、带来了惊人的方便性。它代表着未来达，给设计带来了惊人的方便性。它代表着未来CADCAD技术的发展方向。技术的发展方向。技术的发展方向。技术的发展方向。uu可以说，实体造型技术的普及应用标志可以说，实体造型技术的普及应用标志可以说，实体造型技术的普及应用标志可以说，实体造型技术的普及应用标志CADCAD发展发展发展发展史上的第二次技术革命。史上的第二次技术革命。史上的第二次技术革命。史上的第二次技术革命。uu实体造型技术虽然带来了算法的改进和未来实体造型技术虽然带来了算法的改进和未来实体造型技术虽然带来了算法的改进和未来实体造型技术虽然带来了算法的改进和未来发展的希望，但也带来了数据计算量的极度

14、发展的希望，但也带来了数据计算量的极度发展的希望，但也带来了数据计算量的极度发展的希望，但也带来了数据计算量的极度膨胀。在当时的硬件条件下，实体造型的计膨胀。在当时的硬件条件下，实体造型的计膨胀。在当时的硬件条件下，实体造型的计膨胀。在当时的硬件条件下，实体造型的计算及显示速度很慢，在实际应用中做设计显算及显示速度很慢，在实际应用中做设计显算及显示速度很慢，在实际应用中做设计显算及显示速度很慢，在实际应用中做设计显得比较勉强。实体造型技术也就此没能迅速得比较勉强。实体造型技术也就此没能迅速得比较勉强。实体造型技术也就此没能迅速得比较勉强。实体造型技术也就此没能迅速在整个行业全面推广开。在整个行

15、业全面推广开。在整个行业全面推广开。在整个行业全面推广开。第7页，本讲稿共23页n n3 3、第三次、第三次、第三次、第三次CADCAD技术革命技术革命技术革命技术革命 一鸣惊人的参数化技术一鸣惊人的参数化技术一鸣惊人的参数化技术一鸣惊人的参数化技术uu如果说在此之前的造型技术属于无约束自由造型的如果说在此之前的造型技术属于无约束自由造型的如果说在此之前的造型技术属于无约束自由造型的如果说在此之前的造型技术属于无约束自由造型的话，进入话，进入话，进入话，进入8080年代中期，出现了比无约束自由造型更年代中期，出现了比无约束自由造型更年代中期，出现了比无约束自由造型更年代中期，出现了比无约束自由

16、造型更好的算法好的算法好的算法好的算法参数化实体造型方法。它主要的特点是：参数化实体造型方法。它主要的特点是：参数化实体造型方法。它主要的特点是：参数化实体造型方法。它主要的特点是：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。计修改。计修改。计修改。uu参数技术公司参数技术公司参数技术公司参数技术公司(Parametric Technology Corp.)(Parametric Technology Corp.)，研，研，研，研制了命名为制了命名为制了命

17、名为制了命名为Pro/EPro/E的参数化软件。由于第一次的参数化软件。由于第一次的参数化软件。由于第一次的参数化软件。由于第一次实现了尺寸驱动零件设计修改，使人们看到实现了尺寸驱动零件设计修改，使人们看到实现了尺寸驱动零件设计修改，使人们看到实现了尺寸驱动零件设计修改，使人们看到了它今后将给设计者带来的方便性。了它今后将给设计者带来的方便性。了它今后将给设计者带来的方便性。了它今后将给设计者带来的方便性。uu可以认为，参数化技术的应用主导了可以认为，参数化技术的应用主导了可以认为，参数化技术的应用主导了可以认为，参数化技术的应用主导了CADCAD发展史发展史发展史发展史上的第三次技术革命。上

18、的第三次技术革命。上的第三次技术革命。上的第三次技术革命。第8页，本讲稿共23页n n4 4、第四次、第四次、第四次、第四次CADCAD技术革命技术革命技术革命技术革命 更上层楼的变量化技术更上层楼的变量化技术更上层楼的变量化技术更上层楼的变量化技术uuSDRCSDRC的开发人员发现了参数化技术尚有许多的开发人员发现了参数化技术尚有许多的开发人员发现了参数化技术尚有许多的开发人员发现了参数化技术尚有许多不足之处。不足之处。不足之处。不足之处。uu首先，全尺寸约束这一硬性规定就干扰和制约首先，全尺寸约束这一硬性规定就干扰和制约首先，全尺寸约束这一硬性规定就干扰和制约首先，全尺寸约束这一硬性规定就

19、干扰和制约着设计者创造力及想象力的发挥。着设计者创造力及想象力的发挥。着设计者创造力及想象力的发挥。着设计者创造力及想象力的发挥。t t全尺寸约束：即设计者在设计初期及全过程中，必须通过全尺寸约束：即设计者在设计初期及全过程中，必须通过全尺寸约束：即设计者在设计初期及全过程中，必须通过全尺寸约束：即设计者在设计初期及全过程中，必须通过尺寸约束来控制形状，通过尺寸的改变来驱动形状的改变。尺寸约束来控制形状，通过尺寸的改变来驱动形状的改变。尺寸约束来控制形状，通过尺寸的改变来驱动形状的改变。尺寸约束来控制形状，通过尺寸的改变来驱动形状的改变。当零件形状过于复杂时，改变尺寸达到所需要的形状很不当零件

20、形状过于复杂时，改变尺寸达到所需要的形状很不当零件形状过于复杂时，改变尺寸达到所需要的形状很不当零件形状过于复杂时，改变尺寸达到所需要的形状很不直观；直观；直观；直观；uu再者，如在设计中关键形体的拓扑关系发生改再者，如在设计中关键形体的拓扑关系发生改再者，如在设计中关键形体的拓扑关系发生改再者，如在设计中关键形体的拓扑关系发生改变，失去了某些约束的几何特征也会造成系统变，失去了某些约束的几何特征也会造成系统变，失去了某些约束的几何特征也会造成系统变，失去了某些约束的几何特征也会造成系统数据混乱。数据混乱。数据混乱。数据混乱。第9页，本讲稿共23页uuSDRCSDRC的开发人员以参数化技术为蓝

21、本，提出的开发人员以参数化技术为蓝本，提出的开发人员以参数化技术为蓝本，提出的开发人员以参数化技术为蓝本，提出了一种比参数化技术更为先进的实体造型技术了一种比参数化技术更为先进的实体造型技术了一种比参数化技术更为先进的实体造型技术了一种比参数化技术更为先进的实体造型技术变量化技术。变量化技术。变量化技术。变量化技术。SDRCSDRC于于于于19931993年推出全新体系结年推出全新体系结年推出全新体系结年推出全新体系结构的构的构的构的IDEAS Master SeriesIDEAS Master Series软件。软件。软件。软件。uu众所周知，已知全参数的方程组去顺序求解比较容众所周知，已知

22、全参数的方程组去顺序求解比较容众所周知，已知全参数的方程组去顺序求解比较容众所周知，已知全参数的方程组去顺序求解比较容易。但在欠约束的情况下，其方程联立求解的数学易。但在欠约束的情况下，其方程联立求解的数学易。但在欠约束的情况下，其方程联立求解的数学易。但在欠约束的情况下，其方程联立求解的数学处理和在软件实现上的难度是可想而知的。处理和在软件实现上的难度是可想而知的。处理和在软件实现上的难度是可想而知的。处理和在软件实现上的难度是可想而知的。SDRCSDRC攻克了这些难题，并就此形成了一整套独特攻克了这些难题，并就此形成了一整套独特攻克了这些难题，并就此形成了一整套独特攻克了这些难题，并就此形

23、成了一整套独特的变量化造型理论及软件开发方法。的变量化造型理论及软件开发方法。的变量化造型理论及软件开发方法。的变量化造型理论及软件开发方法。第10页，本讲稿共23页uu变量化技术既保持了参数化技术的原有的优变量化技术既保持了参数化技术的原有的优变量化技术既保持了参数化技术的原有的优变量化技术既保持了参数化技术的原有的优点，同时又克服了它的许多不利之处。它的点，同时又克服了它的许多不利之处。它的点，同时又克服了它的许多不利之处。它的点，同时又克服了它的许多不利之处。它的成功应用，为成功应用，为成功应用，为成功应用，为CADCAD技术的发展提供了更大的空间技术的发展提供了更大的空间技术的发展提供

24、了更大的空间技术的发展提供了更大的空间和机遇。无疑，变量化技术驱动了和机遇。无疑，变量化技术驱动了和机遇。无疑，变量化技术驱动了和机遇。无疑，变量化技术驱动了CADCAD发展的第发展的第发展的第发展的第四次技术革命。四次技术革命。四次技术革命。四次技术革命。uuCADCAD技术基础理论的每次重大进展，无一不带动了技术基础理论的每次重大进展，无一不带动了技术基础理论的每次重大进展，无一不带动了技术基础理论的每次重大进展，无一不带动了CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE整体技术的提高以及制造手段的整体技术的提高以及制造手段的整体技术的提高以及制造手段的整体技术的提高以及制造手段的更新。更新

25、。更新。更新。uu实际上，实际上，实际上，实际上，“参数化参数化参数化参数化/变量化设计变量化设计变量化设计变量化设计”并不是并不是并不是并不是CADCAD软软软软件带给我们的新设计模式，仅仅是对传统设计件带给我们的新设计模式，仅仅是对传统设计件带给我们的新设计模式，仅仅是对传统设计件带给我们的新设计模式，仅仅是对传统设计过程的提炼和抽象，为的是能够将我们的设计过程的提炼和抽象，为的是能够将我们的设计过程的提炼和抽象，为的是能够将我们的设计过程的提炼和抽象，为的是能够将我们的设计过程在计算机软件中处理。过程在计算机软件中处理。过程在计算机软件中处理。过程在计算机软件中处理。第11页，本讲稿共2

26、3页二、三维造型基础技术二、三维造型基础技术n n1 1、三维建模、三维建模、三维建模、三维建模uu如下图所示，如下图所示，如下图所示，如下图所示，CADCAD系统包含有三层：数据结构、系统包含有三层：数据结构、系统包含有三层：数据结构、系统包含有三层：数据结构、模型算法、应用算法。模型算法、应用算法。模型算法、应用算法。模型算法、应用算法。应用算法应用算法模型算法模型算法数据结构数据结构数据和数据和程序调用程序调用数据数据数据数据模型模型第12页，本讲稿共23页uu其中数据结其中数据结其中数据结其中数据结构是三维造构是三维造构是三维造构是三维造型的最基础型的最基础型的最基础型的最基础的部分，

27、现的部分，现的部分，现的部分，现在一般定义在一般定义在一般定义在一般定义一个形体使一个形体使一个形体使一个形体使用如右图所用如右图所用如右图所用如右图所示的拓扑示的拓扑示的拓扑示的拓扑（topologytopology）结构。结构。结构。结构。顶点（顶点（Vertex）边（边（Edge）闭合环（闭合环（Loop）面（面（Face）壳（壳（Shell）体（体（Object）模型（模型（Model）点（点（Point）曲线（曲线（Curve）表面（表面（Surface）第13页，本讲稿共23页uu根据模型的数据结构所包含的拓扑元素的不同，可根据模型的数据结构所包含的拓扑元素的不同，可根据模型的数据

28、结构所包含的拓扑元素的不同，可根据模型的数据结构所包含的拓扑元素的不同，可以将三维模型分为线框模型、表面模型和实体模型。以将三维模型分为线框模型、表面模型和实体模型。以将三维模型分为线框模型、表面模型和实体模型。以将三维模型分为线框模型、表面模型和实体模型。uu（1 1）线框模型）线框模型）线框模型）线框模型t t线框模型中一个物体的描述是通过顶点和与线框模型中一个物体的描述是通过顶点和与线框模型中一个物体的描述是通过顶点和与线框模型中一个物体的描述是通过顶点和与之相连的边来产生的。之相连的边来产生的。之相连的边来产生的。之相连的边来产生的。t t在线框模型中，没有面和体的概念，无法区在线框模

29、型中，没有面和体的概念，无法区在线框模型中，没有面和体的概念，无法区在线框模型中，没有面和体的概念，无法区别物体的内部和外部，断面不可能被表示，别物体的内部和外部，断面不可能被表示，别物体的内部和外部，断面不可能被表示，别物体的内部和外部，断面不可能被表示，更无法采用连接许多简单的几何对象的方式更无法采用连接许多简单的几何对象的方式更无法采用连接许多简单的几何对象的方式更无法采用连接许多简单的几何对象的方式来构造复杂的零件。来构造复杂的零件。来构造复杂的零件。来构造复杂的零件。第14页，本讲稿共23页uu（2 2）表面模型（曲面模型）表面模型（曲面模型）表面模型（曲面模型）表面模型（曲面模型）

30、t t表面模型是用有向棱边围成的部分来定义表面模型是用有向棱边围成的部分来定义表面模型是用有向棱边围成的部分来定义表面模型是用有向棱边围成的部分来定义形体的表面，表面可以是平面、解析曲面形体的表面，表面可以是平面、解析曲面形体的表面，表面可以是平面、解析曲面形体的表面，表面可以是平面、解析曲面或参数曲面。表面模型在线框模型的基础或参数曲面。表面模型在线框模型的基础或参数曲面。表面模型在线框模型的基础或参数曲面。表面模型在线框模型的基础上增加了环边信息、表面特征等。上增加了环边信息、表面特征等。上增加了环边信息、表面特征等。上增加了环边信息、表面特征等。t t对表面模型，由于面与面之间没有必然的

31、关系，对表面模型，由于面与面之间没有必然的关系，对表面模型，由于面与面之间没有必然的关系，对表面模型，由于面与面之间没有必然的关系，形体在面的哪一侧无法给出明确的定义，所描述形体在面的哪一侧无法给出明确的定义，所描述形体在面的哪一侧无法给出明确的定义，所描述形体在面的哪一侧无法给出明确的定义，所描述的仅是形体的外表面，并没切开物体而展示其内的仅是形体的外表面，并没切开物体而展示其内的仅是形体的外表面，并没切开物体而展示其内的仅是形体的外表面，并没切开物体而展示其内部结构，因此也就无法表示零件的立体属性，也部结构，因此也就无法表示零件的立体属性，也部结构，因此也就无法表示零件的立体属性，也部结构

32、，因此也就无法表示零件的立体属性，也无法指出所描述的物体是实心还是空心。因而在无法指出所描述的物体是实心还是空心。因而在无法指出所描述的物体是实心还是空心。因而在无法指出所描述的物体是实心还是空心。因而在物性计算、有限元分析等应用中表面模型仍缺乏物性计算、有限元分析等应用中表面模型仍缺乏物性计算、有限元分析等应用中表面模型仍缺乏物性计算、有限元分析等应用中表面模型仍缺乏表示上的完整性。表示上的完整性。表示上的完整性。表示上的完整性。第15页，本讲稿共23页uu（3 3）实体模型）实体模型）实体模型）实体模型t t实体模型在数据结构中增加了体的概念，与其计实体模型在数据结构中增加了体的概念，与其

33、计实体模型在数据结构中增加了体的概念，与其计实体模型在数据结构中增加了体的概念，与其计算机内部描述（数据结构）相对应，可分成边界算机内部描述（数据结构）相对应，可分成边界算机内部描述（数据结构）相对应，可分成边界算机内部描述（数据结构）相对应，可分成边界表示法（表示法（表示法（表示法（B-RepB-Rep）和构造实体几何法（）和构造实体几何法（）和构造实体几何法（）和构造实体几何法（CSGCSG）。）。）。）。t t实体模型可以在计算机内部对几何物体进实体模型可以在计算机内部对几何物体进实体模型可以在计算机内部对几何物体进实体模型可以在计算机内部对几何物体进行唯一的、无冲突的和完整的描述。行唯

34、一的、无冲突的和完整的描述。行唯一的、无冲突的和完整的描述。行唯一的、无冲突的和完整的描述。t t实体模型可以通过接口为其他应用提供关实体模型可以通过接口为其他应用提供关实体模型可以通过接口为其他应用提供关实体模型可以通过接口为其他应用提供关于物体完整的计算机内部描述，因此计算于物体完整的计算机内部描述，因此计算于物体完整的计算机内部描述，因此计算于物体完整的计算机内部描述，因此计算机辅助设计过程可以完全自动化。从数据机辅助设计过程可以完全自动化。从数据机辅助设计过程可以完全自动化。从数据机辅助设计过程可以完全自动化。从数据的通用性来看，通过程序应用，整个产品的通用性来看，通过程序应用，整个产

35、品的通用性来看，通过程序应用，整个产品的通用性来看，通过程序应用，整个产品生产过程都可以得到辅助。生产过程都可以得到辅助。生产过程都可以得到辅助。生产过程都可以得到辅助。第16页，本讲稿共23页t t实体模型的特点是设计者可以采用实体模型的特点是设计者可以采用许多不同的生成技术，以计算机内许多不同的生成技术，以计算机内部的数据结构为条件，在较高的几部的数据结构为条件，在较高的几何层面上进行工作。何层面上进行工作。t t如面向表面的建模技术和面向实体如面向表面的建模技术和面向实体的建模技术。与其他模型相比，实的建模技术。与其他模型相比，实体体CAD系统为交互生成几何模型提系统为交互生成几何模型提

36、供了多种多样的输入方法，这些方供了多种多样的输入方法，这些方法的应用在很大程度上取决于应用法的应用在很大程度上取决于应用界面的质量。界面的质量。第17页，本讲稿共23页三、三、阀门零件的阀门零件的3D参数化建模参数化建模 三维参数化设计是指首先构造三维空间模型，然后由三维模型投影或剖切生成二维平面上的三维图或剖面图。三维参数化设计的主要优点是可很好地保持各个方向视图的一致性，对零件的二维视图安排也较灵活(因为可从各个角度，各个位置进行剖切)。该类型的难点在于如何构造三维空间模型，在目前常用的线框、表面和实体三种造型方法中，首推实体造型的优势最大。零件参数化特征建模零件参数化特征建模 参数化设计

37、中，一个零件应该确定哪些参数，是由设计要求、国家标准等因素综合决定的，因不同零件而异。工程设计中很多零件是标准件，这些零件在设计中经常用到，但并不需要用户自行设计，对于这些标准件的参数，国家标准都有严格的规定。所以对标准件而言，参数的确定与国家标准保持一致即可。第18页，本讲稿共23页参数赋值和尺寸关系参数赋值和尺寸关系 参数赋值中分为定量赋值与变量赋值，定量赋值是将固定的数值作为尺寸的驱动值，变量赋值是由各相关尺寸的换算关系来赋值，是以有限个固定数值为基础，只要其中的任意数值发生变化，则驱动被赋值参数也随之发生变化。为了减少赋值参数的数量，充分使用约束条件是一个非常有效的方法，而且使用约束条

38、件可以保证被约束图元的稳定性，使其在参数驱动时，在受约束的范围内不会发生畸变。第19页，本讲稿共23页u阀门装配体参数化设计阀门装配体参数化设计l 基于约束的装配模型描述基于约束的装配模型描述 对于结构复杂的模型进行参数化建模，应考虑结构特征分析、空间约束、成型顺序的合理性。参数化的装配造型根据实际的装配过程建立不同部件之间的相对位置。一般通过装配约束、装配尺寸和装配关系式三种手段将部件组织到装配中。在实际建模过程中，自底向上和自顶向下的装配方法往往混合使用。对于任何一个装配体，无论其组成多么复杂，有一个规律总是存在的，即其中任何一个零件在装配体中的定位总要通过与它发生直接装配关系的零件来实现

39、。根据这一规律，只要在装配体中定义一个核心基准零件，即可以通过各零件间的具体装配关系，建立起有层次的各零件间的联系，从而使各零件在装配体中的定位信息不再是孤立的描述。对于装配核心基准零件，可以参考实际装配过程顺序加以确定，或者根据各零件在装配体(部件)中功能来实现。第20页，本讲稿共23页u阀门装配体参数的联动和主次阀门装配体参数的联动和主次l参数联动参数联动 所谓参数联动，是对部件中与装配有关的零件参数的要求，即在部件参数化设计中，对于有相互装配关系的零件参数，要求其变化应该相互关联，当相互配合的参数中任一个参数发生变化时，能引起其它的参数自动发生相应变化，以满足装配关系。l主次参数主次参数

40、 关键参数和次要参数的关系，是决定次要参数取值的直接因素。通常这种关系来自于以下几方面：(l)国家标准和工程设计准则；(2)企业内部标准和设计经验；(3)设计中分析和计算的结果。通用CAD软件一般都提供建立关系的功能，可以利用该功能按上述准则建立关键参数和次要参数之间的关系，有些关系无法用简单的代数式表示，只能在应用程序中实现。第21页，本讲稿共23页u装配参数关系装配参数关系 对装配尺寸进行参数化时，应尽量使用其它零件的几何尺寸换算得出，这样可以减少参数赋值的数量。其关系可由下式得出：Mn为零件n在模型主坐标下的参数值；Nn为零件n在其装配坐标上的绝对参数；n为零件n的结构尺寸相对于模型主坐标的空间坐标转换因子，每一个在空间组装的零件模型，由于它的装配坐标的变化，都有各自的值与其对应；i为与零件n在装配结构上相关的i个零部件的，以模型主坐标为基准的坐标转换因子；Gi为与零件n在装配结构上相关的i个零部件在其各自装配坐标上的、与零件n装配相关的绝对参数。第22页，本讲稿共23页uDM下参数出错原因下参数出错原因系统提示运行状况的符号表示：参数驱动发生错误的原因 1、设计参数变量重复使用相同的变量名。2、参数运算错误。3、参数关系之间发生干涉。第23页，本讲稿共23页