单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,现代制造业信息化技术第三章,*,现代制造业信息化技术第三章,2024/11/16,现代制造业信息化技术第三章,现代制造业信息化技术第三章2023/10/5现代制造业信息化,1,*,3.1 数字化产品建模方法,模型,是实际对象或系统的抽象及简化表示，是抽取研究对象的本质特征，忽略或精简一些次要的非本质影响因素的对象表示法。,3.1.1,基本概念,(,1).,产品数据与产品数据模型,是指产品生命周期所有阶段有关产品的数据总和。一个完整的产品定义数据模型不仅是产品数据的集合，还应反映出各类数据的表达方式以及相互间的关系。,现代制造业信息化技术第三章,*3.1 数字化产品建模方法 模型是实际对象或,2,*,3.1 数字化产品建模方法,(2).,产品建模,将人们头脑中构思的产品模型转换成用图形、符号或算法表示的形式，然后形成计算机内部数据模型的过程。换句话说，就是在计算机内部产生、存储、处理和表达产品的过程,。,(3).,机械产品建模,根据使用需求确定产品应具备的功能，构思出产品的工作原理、运动方式、力和能量的传递，结构形状以及所使用的材料等事项，将其在计算机内部转化为具体描述或数据模型，例如图纸、文档等。,现代制造业信息化技术第三章,*3.1 数字化产品建模方法 (2).产品建模,3,*,3.1 数字化产品建模方法,(4).,数字化产品建模,定义和表达产品在全生命周期中所必需的产品数据内容，数据关系以及活动过程的数字化信息模型。换句话说，数字化产品建模是建立产品数字化信息模型的过程。,3.1.2,零件信息模型,(1).,零件信息模型的总体结构,零件信息模型,是一个层次的结构，包含有,零件层,、,特征层,和,几何层,。,零件层,主要反映零件的总体信息；,特征层,包含各类特征信息及其相互间关系；,几何层,记录了零件的点、线、面的几何/拓扑信息。,现代制造业信息化技术第三章,*3.1 数字化产品建模方法 (4).数字化,4,*,3.1 数字化产品建模方法,基于特征的零件信息模型的总体结构,现代制造业信息化技术第三章,*3.1 数字化产品建模方法基于特征的零件信息模型的总体结构,5,*,3.1 数字化产品建模方法,(2),.,零件信息模型的数据结构,1）,管理特征数据结构,管理特征,描述零件的,总体信息,和,标题栏信息,。,E-枚举数据类型 I-整形数据类型 S-字符数据类型,2,）,形状特征数据结构,形状特征,包括有,几何属性,、,精度属性,、,材料热处理属性,和,关系属性,等。,零件类型,零件名,图号,GT码,件数,材料名,设计者,设计日期,其他,E,S,S,S,1,S,S,S,现代制造业信息化技术第三章,*3.1 数字化产品建模方法 (2).零件信息模型的,6,*,3.1 数字化产品建模方法,形状特征的数据结构,现代制造业信息化技术第三章,*3.1 数字化产品建模方法形状特征的数据结构现代制造业信息,7,3）,精度特征的数据结构,。,包括：,精度规范信息,、,实体状态信息,、,基准信息,。,现代制造业信息化技术第三章,3）精度特征的数据结构。包括：精度规范信息、实体状态信息、,8,*,3.1 数字化产品建模方法,4）,材料热处理特征的数据结构,包括：,材料信息,和,热处理信息,。如下图所示：,现代制造业信息化技术第三章,*3.1 数字化产品建模方法 4）材料热处理特,9,*,3.1 数字化产品建模方法,5）,技术特征的数据结构,包括：,零件的技术要求,和,特性表,等,。,(3)基于特征的零件信息模型的应用举例,技术要求：调质处理，硬度200-250HBS。,现代制造业信息化技术第三章,*3.1 数字化产品建模方法 5）技术特征的数,10,基于特征的零件信息模型的数据结构实例,现代制造业信息化技术第三章,基于特征的零件信息模型的数据结构实例现代制造业信息化技术第三,11,*,3.1 数字化产品建模方法,3.1.3,产品信息模型,产品信息模型,是指产品从毛坯到成品的整个设计和制造过程所需要的信息总和，它是由,产品结构信息模型,和,产品工艺信息模型,组合而成的复合模型。,(1).,产品结构信息模型,1）产品结构信息模型,产品结构信息模型,是描述产品的结构组成以及各组成元素相互关系的信息总和。构成产品的组成元素包括,部件,、,组件,和,零件,。,产品结构信息,包含三类信息：,工程图形信息,、,基本属性信息,、,装配信息,。,现代制造业信息化技术第三章,*3.1 数字化产品建模方法3.1.3 产品信息模型现代制造,12,*,3.1 数字化产品建模方法,产品结构信息模型如下：,产品结构信息模型,也,可以用产品明细表BOM进行描述。,其结构为：,零部件代码 零部件基本信息(图号、材料、规格、来源等)父件代码,现代制造业信息化技术第三章,*3.1 数字化产品建模方法 产品结构信息模型也可以用产品明,13,*,3.1 数字化产品建模方法,2）,产品结构的自动编码及可视化处理,一般采用,层次数字码,来描述树形产品结构。首先要对产品结构进行编码。产品结构码编码规则如下：,现代制造业信息化技术第三章,*3.1 数字化产品建模方法 2）产品结构的自动编码及,14,*,3.1 数字化产品建模方法,图中为产品的基本信息；位代表了层次结构，且肯定不为零；#位为顺序号，如#表示00019999的顺序号。,产品结构的可视化处理,是利用计算机对产品结构码进行分析，再现产品结构树的处理过程。,现代制造业信息化技术第三章,*3.1 数字化产品建模方法 图中为产品的,15,*,3.1 数字化产品建模方法,(2).,产品工艺信息模型,产品工艺信息模型,是表示构成产品的零件从毛坯到成品的全部工艺过程信息的模型。产品工艺信息模型示意图如下：,现代制造业信息化技术第三章,*3.1 数字化产品建模方法 (2).产品工艺信息模,16,*,3.2 特征建模方法,3.2.1,特征与特征建模的概念,特征：,是一组具有特定属性且相互关联的几何形体，是零件形状、工艺和功能等特征信息集的综合描述。它能携带和传送有关设计和制造所需要的工程信息。,特征建模：,是指通过特征及其集合来定义和描述零件模型的过程。,现代制造业信息化技术第三章,*3.2 特征建模方法3.2.1 特征与特征建模的概念现代制,17,*,3.2 特征建模方法,3.2.2 特征的分类与特征间的关系,(1).,特征的分类,1）,形状特征,描述零件上有一定拓朴关系的几何形状信息。形状特征是携带其他特征信息的载体。形状特征可分为主要形状特征和辅助形状特征，其中主要形状特征用于构造零件的基本形状，辅助形状特征用于对主要形状特征的补充。,2）,精度特征,用于描述产品、零件几何形状和尺寸的误差信息。,3）,材料特征,用于描述产品、零件的材料成分、物理化学指标、热处理方法,现代制造业信息化技术第三章,*3.2 特征建模方法3.2.2 特征的分类与特征间的关系现,18,*,4）,技术特征,用于描述产品、零件的性能、工艺技术要求、功能等信息。,5）,管理特征,6）,装配特征,用于描述零件之间、特征之间的装配关系、装配方向、配合表面、装配顺序、装配工具等信息,3.2 特征建模方法,现代制造业信息化技术第三章,*4）技术特征3.2 特征建模方法现代制造业信息化技术第三章,19,*,3.2 特征建模方法,(2).,特征表达与特征联系,1）,特征的表示与约束,对形状特征的表示有三种方法，即,边界表示(B-rep),、,几何体素构造表示(CSG),和,二者的混合表示,。,特征约束,是指对特征的,形状尺寸,或,工程信息,的限制。分为,几何约束,和,工程约束,。,2）,特征联系,邻结关系：,反映主要形状特征间的空间相互位置关系。,所属关系：,反映特征对象与其所属特征类间的关系。,现代制造业信息化技术第三章,*3.2 特征建模方法(2).特征表达与特征联系现代制造业,20,*,3.2 特征建模方法,引用关系：,描述特征类间作为关联属性而相互引用的关系。,附属关系：,辅助形状特征从属于一个主要特征或另一个辅助形状特征构成的关系。,3.2.3,制造特征的层次结构,制造特征之间可以形成树状的层次结构。特征之间是否形成父子关系，取决于加工时是否相互影响。零件特征对象的层次结构如下图所示。,现代制造业信息化技术第三章,*3.2 特征建模方法 引用关系：描述特征类间作为关联属性,21,零件特征的对象层次结构图,现代制造业信息化技术第三章,零件特征的对象层次结构图现代制造业信息化技术第三章,22,*,3.2 特征建模方法,3.2.4,特征建模,(,1).,特征模型,零件特征的组成可用如下特征集,F,表示：,式中：,i,表示特征数；,j,表示特征分类；,形状特征集；,精度特征集；,材料特征集；,装配特征集；,1,）,零件特征模型,可以用数据结构表示，如下图所示：,现代制造业信息化技术第三章,*3.2 特征建模方法3.2.4 特征建模现代制造业信息化技,23,现代制造业信息化技术第三章,现代制造业信息化技术第三章,24,*,2,）,零件相关性特征模型,也可用,特征关系树,表示，关系树的建立过程如下图所示：,a,）,零件特征构成模型,b,）,零件特征关系分析,c,）,零件特征关系树,现代制造业信息化技术第三章,*2）零件相关性特征模型也可用特征关系树表示,25,*,3.2 特征建模方法,(,2).,特征的层次结构,特征的层次结构可以定义为三层(如下图所示)，即,应用特征层,、,形状特征层,和,几何表达层,。应用特征描述生产活动的过程属性。,应用特征层,描述生产活动的过程属性。,形状特征层,描述特征的基本形状构成。,几何表达层,是表达特征形素构成信息(点、线、面、体)的数学模型和数据结构。,现代制造业信息化技术第三章,*3.2 特征建模方法 (2).特征的层次结构现,26,*,特征层次结构,现代制造业信息化技术第三章,*特征层次结构现代制造业信息化技术第三章,27,面向设计过程的特征分类层次细化结构,现代制造业信息化技术第三章,面向设计过程的特征分类层次细化结构现代制造业信息化技术第三章,28,(,3).,基于特征的零件信息模型的层次结构,用,零件总体信息层,、,特征信息层,、,形状几何层,三层来描述，如下图所示：,现代制造业信息化技术第三章,(3).基于特征的零件信息模型的层次结构现代制,29,*,3.3 功能模型建模方法,功能建模,常用的方法是,IDEF0方法,。该模型由一系列图形组成。图形元素主要是简单的,盒子,及,箭头,。,IDEF0方法,把描述功能活动的图形称为活动图形，,其中，盒子表示活动，箭头表示由系统处理的事件。,3.3.1,活动图形,IDEF0,模型,按照结构化方法自顶向下，逐步分解细化。一个系统的功能模型用一组递阶分解的活动图形来表示，其递阶关系可以表示成树状结构，底层的详细图是顶层较抽象图的一个分解，顶层较抽象的图称为,父图,，底层详细图称为,子图,。,现代制造业信息化技术第三章,*3.3 功能模型建模方法 功能建模常用的方法是I,30,*,3.3 功能模型建模方法,3.3.2,盒子,盒子,代表活动，用主动的动词短语来描述，盒子的内部写上描述盒子的短语，盒子的右下角写上编号，从1编到6。,盒子的四边表示,输入,、,控制,、,输出,与,机制,。,3.3.3,箭头,在活动图形上，箭头代表,资料约束,，而不代表流或顺序。,IDEF0,递阶层次分解图,箭头有两类：一类称,内部箭头,，它的两端分别连在图形的盒子上。另一类称,边界箭头,，它两端中的一端是开的，表示由图形以外的活动所产生，或供图形以外的活动所使用。盒子底部的机制箭头指出活动是依靠什么来完成的。,现代制造业信息化技术第三章,*3.3 功能模型建模方法3.3.2 盒子IDEF0递阶层次,31,*,3.3 功能模型建模方法,3.3.4,功能建模的基本原则及应用实例,IDEF0,图展开的基本原则是：,1）一次分解的子功能数不