企业信息化第6讲产品设计开发信息化.pdf

第6讲 产品设计开发信息化 肖田元 2009年4月 问题  产品设计开发信息化化主要内容是什么？  理解STEP、PDM在产品设计开发信息化中 的作用和地位 沿革  第一阶段：从60年代到70年代末 – 2维CAD技术，APT技术  第二阶段：从70年代末到80年代中 – 各类3维CAD、CAE、CAM、CAPP – 特征造型及参数化造型技术  第三阶段：从80年代末到90年代中 – 产品数据交换的标准如PDES、STEP – DFM/DFA、PDM，PLM  第四阶段：90年代中以来 – VPD 、VM 、CPC 内容 6.1 CAD技术 –构造实体几何模型 （CSG） –边界表示模型 （B-rep） 6.2 CAX技术 –CAPP 、CAM技术、CAE技 术、DFX技术 6.3 CAX集成技术 6.4 PDM技术 6.1 CAD技术  在设计过程中，利用计算机作为工具，帮助工程 师进行设计的一切实用技术的总和称为计算机辅 助设计 – 概念设计、计算机辅助绘图 （造型）、结构设计、优 化设计、有限元分析、计算机仿真、设计过程管理等。  CAD技术发展阶段： – 60年代线框式三维CAD – 70年代曲面造型技术——三维表面模型，达索CATIA – 80年代初实体造型技术——三维实体模型，SDRC公 司I-DEAS – 80年代中期参数化造型技术——PTC 的Pro/E – 90年代初变量化技术——SDRC公司 I-DEAS Master Series 线框模型  由空间直线、圆弧和点组合而成，以描述产品轮 廓外形，广泛用于厂房布局、管路布设、机构模 拟、干涉检查等。  优点：数据结构简单、模型数据量少、处理速度 快。  缺点： – 缺少表面数据，难以分清物体的内外 – 无法识别曲面轮廓 – 不能判断实体之间是否干涉 – 不能计算模型的物理性质与几何性质 – 不能进行着色、添加阴影等 表面模型  将线框模型中棱线包围部分定义为面成为表面模 型，其数据结构是在线框模型基础上附加指针。  广泛用于外形设计，特别是有复杂曲面的实体 – 扫描面方式：对一条线进行扫描 （Sweeping ） – 旋转面方式：对一平面绕一轴旋转 （结果仍是面） – 相交面和相贯面：用已定义的面进行相交和相贯 – 分析法生成：用数学方法定义并计算出面轮廓再生成 – 雕塑曲面：也称为自由曲面，采用经纬样条曲线在三 维空间显示 – 组合表面：通过四边形网格和纵横边界定义，横边界 构成平滑网格，用差值法定义网格内的平面 实体造型  采用体素并对体素进行集合运算的建模方法 – 体素：长方体、圆柱体、球体、锥体等 – 集合运算：并、交、差等  方法分类 – 构造实体几何方法 （Constructive Solid Geometry ） – 边界表示法 （Boundary representation） – 扫描法 （Sweeping ） – 分解表示法 （Decomposition representation）  不同的造型算法并不控制实际形体，而是控制表 示形体的数据结构 （1）构造实体几何模型（CSG ）  把复杂实体定义成一系列基本体素及它们的位置 变换矩阵通过正则布尔运算关系的组合  基本体素可以是方体、圆柱或圆锥等，是定义在 3 E 上的子集  实体构造模型可由CSG树来定义如下： – C