基于自顶向下设计方式产品CAD研究.pdfVIP

中国科学技术大学学报 AND TF虻HNOLOGY OFCHINAUNIVERSITYOFSCIENCE 第28卷 JOURNAL 1998年8月 基于自顶向下设计方式的产品CAD研究‘ 杨建国 李蓓智 邵世煌 (中国纺织大学机械工程系。上海200051) j^境． om)是一个基于自顶向下设计方式的CAD 摘要AOC^D(Assen由ly-otiented ^(b∞支持产品的概念设计。采用形式化方法进行幕配建模．实现设计功能向产品 模型的转换．文章介绍了系统的研制情况，阐述，面向装配的CAD的概念。分析了系 统的构造原摩，提出，支持面向装配的产品设计模型，讨论7来境实现的策略． 关键词oID，装配，自动化。C帱，并行工程 计等期J墒助i蕞叶 T尸弓y{、、7 I同囊的提出 ’1t坞矗～唔呶凯歌候， 产品的设计是一项高度复杂的智力活动．这种复杂性体现在产品设计的各个阶段．在并 行工程环境下，CAD系统实现了对产品设计部分阶段的支持。但遗憾的是，大多数CAD系统 是面向零件设计的，也即其基本功能是： (1)定义、描述、构造及细化零件的几何形状，生成零件模型； (2)在生成零件模型的基础上。构造装配关系； (3)通过对产品零件设计的分析，修改和补充，最终完成产品的定义，即实现产品需求 刭产品功能的映射． 这种自下而上的设计方式是与实际的设计过程相悖的．它存在的问题是： (1)脱离产品装配模型的单个零件设计，很难保证支持与维护产品设计的功能需求，这 是因为产品功能的实现很少有依靠单个零件的情况，也即：设计功能的实现往往是所有零件 相互作用的结果，只有在产品装配模型的基础上，进行零件的详细设计，才有可能绐终保证 设计与功能需求的一致． (2)过早进行零件的定义与描述容易造成零件之间关系的不一致性。过分约柬和零件 冗余．由此引起的返工及造成产品装配中问题的代价往往是巨大的． (3)不易发挥设计者的创造性，个别零件的模型约束了整个设计方案的创新与变异。人 们往往通过牺牲创造性设计来满足已有零件的设计模型． 为此，在并行工程指引下，如何建造新一代CAD系统，即面向装配的CAD系统以在更 高层次上全面支持产品设计中各个环节，以克服以往基于零件设计的CAD系统的不足，是 建立cAD系统的重要的任务之一． ·国家“863”计划资助项目(黝一51t一04—0t44) 第28卷 基于自顶向下设计方式的产品CAD研究43 2自顶向下的设计 自顶向下设计的核心是采用面向装配的CAD系统．建造面向装配的CAD系统的基本 依据是产品功能的实现是由组成产品的各个零件共同作用完成的．因此，零件的相互关系， 零件的相互约束．零件的相互作用是确定产品功能的根据．面向装配的CAD的要点是： (1)从维护产品设计功能的观点出发，建造面向装配的产品设计模型一产品装配模型； (2)支持对产品装配模型的修改，完善等操作； (3)在产品装配模型指引下的零件设计． 建造面向装配的产品设计模型的核心问题是：产品功能的形式化描述、产品功能向装配 模型的映射、装配关系的描述、可装配性分析，包括基于零件特性的分析、基于工艺特性的分 析、基于系统特性的分析． 显然，面向装配的CAD系统自然地支持设计要求向产品定义的转化，这体现在： (1)与设计语义一致的基于装配的造型工具，使设计功能方便地映射为设计概念．并且 装配模型作为表达设计功能的全局结构反映了各个零件的相互关系． (2)便于维护设计的功能要求．当进行装配分析之后，零件的修改不违反产品装配模型