计算机三维设计及虚拟装配技术
过程装备与控制工程学科前沿技术
过程装备与控制工程前沿技术一、快速原型制造(RPM)技术快速原型制造技术是三维CAD技术、数控技术、激光技术、材料工程技术等多项前沿技术的有机集成，其特点是能以最快的速度将CAD模型转换为产品原型或直接制造零件，从而使产品开发可以进行快速测试、评价和改进，以实现完成设计定型，或快速形成精密铸件和模具等的批量生产能力，因此RPM技术对于化工设备的试制以及相关零部件的制造将具有革命性的影响。
在化工装备的研究、放大、生产等诸环节均有广泛的应用前景。
RPM技术则是单件或小批量产品的理想制造系统。
以异形板式换热器为例，当换热器材料为铝、钢等时，可采用层合实体成型(LOM)、选域激光烧结(SLS)、熔融沉积造型(FDM)、三维喷涂豁接等RPM技术制作出原型。
当原型在强度、表面质量等方面不足时，可采用高温烧结、液态金属浸、涂、镀等后处理方法，不但一般可满足设计要求，而且还可以探索采用RPM技术研制以新型材料为基础的低成本、高强度或满足特殊要求的新型异形板式换热器。
如应用立体印刷成型(SLA)技术研制高分子材料、复合材料类型的异形板式换热器；利用选域激光烧结、三维喷涂粘接等技术研制陶瓷材料类型的异形板式换热器。
RPM技术不仅可应用于异形板式换热器的开发，该技术对其它单件、非标、异形或结构复杂零部件的开发与制造均具有突出的优势，并已有较多的成功经验。
以大型容器的制作为例，德国采用焊接成型(全焊缝金属零件制造)技术，制造的产品尺寸可达数米，性能可与传统方法相当。
目前，利用快速原型制造手段开发新产品的主要优势体现在快速性，一般可比传统方法缩短时间5—10倍，且可节省大量人力、物力、财力，可与其他工作并行开展，并可在正式产品投放市场前，了解用户的意见，把握市场反应，对确保新产品开发的成功率具有重要价值。
化工装备用户对产品种类、性能的要求千差万别，产品发展速度快，新产品开发的不确定性因素多，市场竞争激烈，解决这类问题正是快速原型制造(RPM)技术的优势所在。
虚拟制造及其关键技术
虚拟制造及其关键技术虚拟制造是指利用计算机技术和虚拟现实技术开展产品设计、生产制造和工艺优化等工作的一种集成虚拟化技术。
它通过模拟和仿真技术，实现了从产品设计到生产制造的全过程数字化，将设计、工艺制造和产品质量等因素纳入统一的虚拟环境进行集成，是实现智能制造的重要手段。
虚拟制造的核心技术是虚拟现实技术，在实现产品设计、工艺规划、生产过程模拟等方面发挥了重要作用。
虚拟现实技术通过利用计算机图形学、机器视觉、模型重建等技术，将现实中的物体、场景以虚拟的方式呈现出来，使用户能够与虚拟环境进行交互，获得更加直观、真实的感觉。
虚拟制造的关键技术还包括工艺规划和模拟、数字化加工和装配等。
工艺规划和模拟技术利用计算机辅助设计、虚拟现实技术等手段，模拟和优化产品的生产工艺过程，减少资源消耗和生产时间，提高生产效率和产品质量。
数字化加工技术是指利用数控机床等设备进行数字化加工，将设计数据直接转换成制造过程中所需的指令，实现高效、精确的加工。
数字化装配技术则是利用虚拟现实技术对产品进行虚拟组装，检测产品在装配过程中的合理性和可行性，提高装配效率和产品质量。
虚拟制造的应用领域非常广泛，包括航空航天、汽车制造、机器制造、电子信息等各个行业。
在航空航天领域，虚拟制造可以帮助设计师和工程师们对飞机进行全面的仿真和模拟，包括外形设计、结构强度分析、机载设备布局等方面。
在汽车制造领域，虚拟制造可以对整个汽车生产过程进行优化和模拟，包括车身焊接、喷涂、总装等方面。
在机器制造领域，虚拟制造可以模拟和优化机械设备的加工过程，提高生产效率和产品质量。
在电子信息领域，虚拟制造可以模拟和测试电子产品的制造工艺和性能，提高研发和生产效率。
虚拟制造的发展离不开计算机技术和软件技术的支持。
计算机技术的不断进步为虚拟制造提供了强大的计算能力和存储能力，使得虚拟制造可以处理更加复杂的问题和大规模的数据。
软件技术的不断创新为虚拟制造提供了各种工具和平台，包括三维建模软件、仿真软件、虚拟装配软件等，使得虚拟制造可以更加快速、准确地进行产品设计和制造过程的模拟和优化。
SolidWorks三维设计及应用教案
CAD软件大致可分为高端UNIX工作站CAD系统,中端Windows微机CAD系统和低端二维微机CAD系统等三类。 （1）高端UINX工作站CAD系统 这类系统的特点是，UNIX操作系统为支撑平台，从50年代发展至今，产生了许多著名的软件。目前，这类系统中比较流行的有：PTC公司的Pro/Engineer软件、SDRC公司的I-DEAS软件和EDS公司的UG软件。 （2）中端微机的CAD系统 随着计算机技术的发展，尤其是微机的性能和Windows技术的发展，已使微机具备了中低档UNIX工作站的竞争的实力，也使基于Windows技术的微机CAD系统迅速发展。目前，国际上最流行的有SolidWorks公司的SolidWorks软件，UG公司的SolidEdge软件和Autodesk公司的MDT软件等，国内也推出清华CAD工程中心的GEMS，浙大大天公司的GSMASD，北京巨龙腾公司的龙腾CAD，北京爱宜特公司的Micro Solid、江苏杰必克超人CAD/CAM以及华正公司的CAXA-ME。 （3）低端CAD系统——二维CAD系统 纯二维CAD系统在国外已经不多，真正有名的是Autodesk公司的AutoCAD软件。AutoCAD 提供一套丰富的设计工具，嵌入的Internet技术和具有创新性的Objict ARX、Autolisp及VBA编程语言能够帮助开发人员和用户按他们的特定需求控制软件，可对多个图形文件同时进行操作，支持多任务设计环境（MDE）。
课程介绍
本课程的性质和任务 本课程的内容和学习方法
教学内容
学时分配
概述
2学时
第1章 零件参数化设计
10学时
第2章 虚拟装配设计
8学时
第3章 工程图
10学时
第4章 虚拟样机技术
仿真技术在机械设计制造中的应用研究
仿真技术在机械设计制造中的应用研究随着科学技术的不断进步和发展，仿真技术在机械设计制造领域中的应用越来越广泛。
仿真技术可以模拟各种复杂的真实工程问题，对机械产品进行全方位的设计、分析和优化，为企业节约成本、提高效率、降低风险提供了有力的支持。
本文将探讨仿真技术在机械设计制造中的应用研究，并就其发展趋势进行分析。
1. 三维建模技术三维建模技术是一种能够将设计图纸精确地转换为三维实体模型的技术。
通过三维建模技术，可以更直观地观察和分析产品的结构和性能，并能够及时发现和解决设计中的问题。
三维建模技术还可以为产品的先进制造工艺提供可视化的模型，使得制造工艺更为清晰和高效。
2. 有限元分析技术有限元分析技术是一种通过数值方法对机械产品的结构、热力、流体等方面进行分析的技术。
通过有限元分析技术，可以模拟出产品在各种工况下的受力情况，进而对产品的强度和刚度进行评估，为产品的优化设计提供依据。
有限元分析技术可以帮助设计人员快速、准确地定位问题，提高产品的寿命和安全性。
3. 数值控制加工技术数值控制加工技术是一种以数字化程序来控制机床进行加工的技术。
通过数值控制加工技术，可以实现高精度、高效率的加工，同时也可以减少加工过程中的浪费和出错概率。
数值控制加工技术将设计图纸直接转换为加工程序，使得产品的制造更为精确和便捷。
1. 虚拟装配技术虚拟装配技术是一种通过计算机软件模拟产品零部件之间的装配过程的技术。
通过虚拟装配技术，可以在计算机模拟环境中进行产品的装配和拆卸，验证产品的各个零部件之间的匹配情况，并对装配过程中的冲突和干涉进行检测，以确保产品的设计和制造的顺利进行。
2. 数字孪生技术数字孪生技术是一种通过数学模型和仿真环境对实体产品进行模拟的技术。
数字孪生技术可以对产品的结构和性能进行精确模拟，分析产品在各种工况下的运行状态，为产品的设计和制造提供依据。
数字孪生技术可以大大减少实体试验的次数和成本，提高产品研发的效率和质量。
计算机辅助产品设计系统开发与实现
计算机辅助产品设计系统开发与实现近年来，随着计算机技术的发展，计算机辅助产品设计系统已经成为了现代产品设计的主要手段之一。
这些系统能够帮助设计师实现产品的快速建模、仿真分析、优化设计和制造等多个环节中的工作，从而大大提高了设计效率和产品质量。
本文将从计算机辅助产品设计系统的概念、分类、开发步骤、实现方法和相关技术等方面进行探讨。
一、概述计算机辅助产品设计系统，简称CAD，指的是利用计算机软件辅助设计和制造产品的一种技术。
它包括了从产品的初始设计到产品制造过程中所需的各种辅助手段和技术，并具有工业设计、机械制造、航空航天、建筑、电子等领域的广泛应用。
计算机辅助产品设计系统可以通过建立三维模型、快速成型、可视化仿真等方式，有效地降低产品设计和制造过程中的成本和时间，并提高了产品的质量和竞争力。
二、分类根据不同的应用领域和设计需求，计算机辅助产品设计系统可以分为以下几类：1、机械CAD：主要用于机械产品的设计和制造，如汽车、机床、船舶等。
2、建筑CAD：主要用于建筑行业中建筑设计和施工图的制作，如建筑图纸、楼房剖面图和地形图等。
3、电子CAD：主要用于电路板、集成电路、芯片等电子产品的设计和制造。
4、工业设计CAD：主要应用在家具、包装、商业广告、展览设计等领域。
5、非传统CAD：主要是应用于一些新颖或特别的设计领域，如激光切割、纤维加工、模拟仿真等。
三、开发步骤计算机辅助产品设计系统的开发通常包括以下步骤：1、需求定义：明确设计系统的目标和需求，并制定详细的技术规范和开发计划。
2、原型开发：利用计算机辅助工具设计出系统的原型，以快速验证系统的设计思路和技术可行性。
3、程序设计：根据系统的原型和技术规范，进行系统的程序设计和编码。
4、系统集成：将系统的不同部分进行集成，进行测试和调试，以确保系统的稳定性和可靠性。
5、产品发布：对系统进行全面测试和质量保证后，进行产品的发布和推广。
四、实现方法计算机辅助产品设计系统的实现方法根据其分类而有所不同。
分析对MBD的认识
分析对MBD的认识MBD，基于模型的定义(Model Based Definition)弥合了三维模型直接用于制造的间隙。
实际上，MBD是一种基于3D的产品数字化标注技术，它采用三维数字化模型对产品数字化信息的完整描述，如：●对三维空间实体模型的尺寸、几何形状、公差、注释的标注。
●对产品的非几何信息进行标注（产品物理特征、制造特征、数据管理特征、状态特征的属性）和零件表的描述。
非几何信息定义在“规范树”上。
MBD是产品设计技术的重大进步：●在三维模型上用简明直接的方式加入了产品的制造信息，进一步实现了CAD到CAM（加工、装配、测量、检测）的集成，为彻底取消二维图纸创造了可能●定义了非几何信息（包括BOM）●是数字化和结构化的。
给制造管理系统的数字化创造了条件！●为并行工程创造信息并行和共享的基础！●部分零件可以直接进入制造，成倍的减少NC编程时间目前MBD已经相对成熟。
美国制造工程师协会与2003年发布了“数字化产品定义数据实践ASME Y14.42-2003” 各个CAD软件（CATIA，SIMENS，PTC）都对ASME Y14.41标准支持。
波音等航空制造商制订自己的3D开发标准，与CATIA、Delimia 软件集成，在产品中应用，众多的二级供应商和伙伴也制订自己的3D开发标准开始应用。
工程定义为实现贯穿于飞机全生命周期的三维数字化制造技术，以集成的三维数字化模型替代二维工程图纸成为唯一制造依据的本质，建立了三维数字化设计制造一体化集成应用体系，真正达到无图纸、无纸质工作指令的三维数字化集成制造。
当前，我国航空制造业的数字化技术发展迅猛，三维数字化设计技术和数字化样机技术得到了深入应用。
同时，随着计算机和数控加工技术的发展，传统以模拟量传递的实物标工协调法被数字量传递为基础的数字化协调法代替，缩短了型号研制周期，提高了产品质量。
但是，在当前我国的三维数字化模型并没有贯穿于整个飞机数字化制造过程中，二维数字化模型依然是飞机制造过程的主要依据。
虚拟装配——精选推荐
虚拟装配1定义和分类1.1虚拟装配的定义虚拟装配一般定义为:无需产品或支撑过程的物理实现,只需通过分析、先验模型、可视化和数据表达等手段,利用计算机工具来安排或辅助与装配有关的工程决策。
虚拟装配是一种将CAD 技术、可视化技术、仿真技术、决策理论及装配和制造过程研究、虚拟现实技术等多种技术加以综合运用的技术。
虚拟装配是虚拟制造的重要组成部分，利用虚拟装配，可以验证装配设计和操作的正确与否，以便及早的发现装配中的问题，对模型进行修改，并通过可视化显示装配过程。
虚拟装配系统允许设计人员考虑可行的装配序列，自动生成装配规划，它包括数值计算、装配工艺规划、工作面布局、装配操作所模拟等。
现在产品的制造正在向着自动化、数字化的反向发展，虚拟装配是产品数字化定义中的一个重要环节。
虚拟装配技术的发展是虚拟制造技术的一个关键部分，但相对于虚拟制造的其它部分而言，它又是最薄弱的环节。
虚拟装配技术发展滞后，使得虚拟制造技术的应用性大大减弱，因此对虚拟装配技术的发展也就成为目前虚拟制造技术领域内研究的主要对象，这一问题的解决将使虚拟制造技术形成一个完善的理论体系，使生产真正在高效、高质量、短时间、低成本的环境下完成，同时又具备了良好的服务。
虚拟装配从模型重新定位、分析方面来讲，它是一种零件模型按约束关系进行重新定位的过程，是有效的分析产品设计合理性的一种手段;从产品装配过程来讲，它是根据产品设计的形状特性、精度特性，真实的模拟产品三维装配过程，并允许用户以交互方式控制产品的三维真实模拟装配过程，以检验产品的可装配性。
1.2虚拟装配的分类根据虚拟装配过程中出现的不同侧重点,可以将虚拟装配归纳成三种主要的类别。
(1)以设计为中心的虚拟装配以设计为中心的虚拟装配是指在产品三维数字化定义应用于产品研制过程中,结合产品研制的具体情况,突出以设计为核心的应用思想,这表现在以下三个方面：1）面向装配设计:在设计初期把产品设计过程与制造装配过程有机结合,从设计的角度来保证产品的可装配性。
计算机仿真大作业
武汉理工大学(《计算机仿真技术》课程大作业)风力发电系统中增速器的三维建模与仿真试验研究学院（系）：物流工程学院专业班级：机械制造研1110班学生姓名：原志磊指导教师：杨艳芳目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1 增速器的三维建模与虚拟装配 (3)1.1 零件的三维设计 (3)1.2 虚拟装配 (6)1.2.1 虚拟装配的概论 (6)1.2.2 虚拟装配定义及特点 (7)1.2.3 装配信息及装配关系 (7)1.2.4 基于物理属性的虚拟装配 (9)2 增速器的静力学分析 (17)2.1 静力学分析简介 (17)2.2 接触分析理论 (19)2.3第一级行星轮系静力学分析 (21)2.3.1 建立有限元模型 (22)2.3.2 建立接触对 (23)2.3.3 施加有限元模型的约束和载荷 (24)2.3.4 选择分析类型并设置分析选项 (26)2.3.5 求解 (26)2.3.6 查看分析结果接触分析的结果 (27)3 总结与展望 (30)3.1 工作总结 (30)3.2 工作展望 (30)参考文献 (32)摘要本文首先借助SolidWorks三维建模软件对1500KW风力发电机增速器进行了三维建模并完成虚拟装配，随后借助有限元分析软件ANSYS对增速器的重要零部件进行特性分析。
通过分析结果与理论计算值进行比较，所得结果对于改进设计方法，实现提高增速器各项性能具有重要的指导意义。
论文主要研究了增速器的第一级行星轮系，通过将建立的模型导入有限元分析软件ANSYS中，计算应力。
研究结果表明：在ANSYS中计算出的最大应力值小于理论计算的最大应力值，计算结果满足材料的许用接触应力要求。
本文的特色在于：利用现有的软件对增速器的工作进行了模拟和分析。
对接触分析进行深入研究。
关键词：风力发电机；增速器；建模；虚拟装配；ANSYSAbstractThis paper first completes modeling and virtual assembly of 1500KW wind generator speeder by using SolidWorks, a three-dimensional modeling software.Then analysis the important components of the speeder by ANSYS,a finite element analysis software . The analysis results compares to the theoretical calculated. It is important to improve the design method ,and it has an important significance to achieve to improve the performance of speeder.This paper mainly studies the first grade planetary gear system. The model will be imported in ANSYS to calculate the stress and get the natural frequencies and mode shapes by modal analysis.The results show that the maximum stress calculated in ANSYS is less than the maximum stress calculated in theoretical，so it satisfies the material requirements of the contact stress allowable.In this paper the feature is that the working of speeder was simulated and analyzed by using the existing softwares. It’s in-depth study of the contact analysis.Key Words：wind generator；speeder；modeling；virtual assembly；ANSYS1 增速器的三维建模与虚拟装配1.1 零件的三维设计随着信息技术在各个领域的迅速渗透，CAD/CAM/CAE技术已经得到了广泛的应用，从根本上改变了传统的设计、生产、组织模式，对推动现有企业的技术改造、带动整个产业结构的变革、发展新兴技术、促进经济增长都具有十分重要的意义。
基于三维软件的虚拟装配技术应用
在 自上而下 的设计 中， 总体要求实现 的 析、 测试 以达到设计 目的实现 ， 整个 过程无 目标很 明确 ， 总体 划分为各个 部件 ， 从 然后 需传统的零件加工制造过程 ， 不产生实际零 再 细分成每个零件 ， 零件设计 完成后 ， 就需 件 。虚拟装配技术是虚拟设计在产品设计中 要通 过虚拟装 配检查零 件和部件 的装配特
干涉 检查——检查 装配 体 内部各零 件 况 ， 通常 的做法要么进行尺寸链计算 ， 简单 和部件之间的尺寸及装配位置是否合理； 的还好说 ， 三维的呢？相互嵌套 的呢？可能 运动仿真——通过建立模 拟指 令 ， 让零 要花费大量 的时 间计算 ， 而且不 直观 ； 要么 件或部件按照事先定义的行程运动 ， 检查动 就是装 到产品中去试 ， 装在外 面的还好说 ， 态的干涉情况。 看 得见 ， 装在 内部 的怎么办？ 看不到影响程 动态模拟装 配—— 匿 过建 立各 零件 和 度 怎么办？ 此时 ， 采用虚拟装配技术就可 以
实现 ； 另一种是诊断制造误 差对功能实现 的 固定 约束 ， 然后才能产生其余零件 的相对装
影响。
配关系。装配时 ， 要尽量按照零件实际装 配 关 系进行 约束定义 ， 曲面的装 配需要在零 件
１ 引言
中事先 建立便 于进行装 配约束 的平 面或 直 线边。相对距离约束可以在其它约束完成后 虚拟装配技术 就是 利用三维设 计软 件 再进行添加 ，以便不影响内部零件 的装配 ， 建立设计结构模型 ， 根据设计功能在计算机 装配 的原则是 ： 先内后外 ， 先小后大。
给后期仿真提供数据模型。 部件进行功能仿真 ， 更加直观的反 映零部件 一虚 拟装配技术 按照应 用对象可 以分 为 的功 能 。 在设计 中的应用和在生产过程 中的应用 ， 其 设计 中应用的虚拟装配可 以完成 ：
基于SolidWorks的机械零部件虚拟装配体设计技术
基于SolidWorks的机械零部件虚拟装配体设计技术作者：沈袁诞来源：《科学与财富》2016年第22期摘要：在机械零部件虚拟装配体设计方面，SolidWorks软件得到了广泛的应用。
基于这种认识，本文对该软件及其在机械零部件建模中的应用进行了分析，然后对基于SolidWorks 的虚拟装配体的设计方法和步骤进行了探讨，从而为关注这一话题的人们提供参考。
关键词：SolidWorks；机械零部件；虚拟装配体；设计引言：由于拥有较多的零部件，机械产品的设计过程相对复杂。
而能否实现各个零部件的完美组装，将对机械产品的质量产生直接的影响。
为解决这一问题，SolidWorks软件得到了开发和应用。
作为一款三维造型软件，该软件能够用于完成机械零部件的虚拟装配体的设计，从而为机械产品的设计提供更多的技术支持。
因此，相关人员有必要对该种设计技术展开分析，以便更好的促进机械设计技术的发展。
1 SolidWorks软件及其在机械零部件建模中的应用所谓的SolidWorks，其实就是一种标准三维设计软件。
该软件拥有三维CAD系统，具有实体造型功能，不仅能够实现工程图纸的快速生成，同时也可以为模具制造提供辅助分析。
作为三维机械设计软件标准，SolidWorks拥有强大的功能和易学易用的特点，能够实现技术创新。
利用其强大的实体建模功能，就能为零件设计和装备设计提供支持。
而利用该软件的智能零件技术、智能装配技术等多种技术，则能够实现装配体的总体装配，并为完成整个产品的设计过程的编辑。
从软件界面操作上来看，该软件拥有“全动感”界面，能够提供动态界面，也能够使用户利用鼠标进行软件控制，所以能够使设计步骤得到减少。
此外，由于该软件是第一款基于网络的电子图板发布工具，并且拥有特征管理员和自顶向下的设计思想，因此能够实现技术创新。
在机械零部件产品设计上，应用SolidWorks能够完成产品模型的创建。
就目前来看，可以使用该软件的四种三维造型方法完成机械零部件建模。
钢结构虚拟预拼装技术的检查(两篇)2024
引言：钢结构虚拟预拼装技术的检查在现代建筑领域中扮演着重要角色。
随着建筑结构复杂性的增加，传统的物理预拼装依靠人工操作容易出现误差，而虚拟预拼装技术则在解决这一问题上发挥了关键作用。
本文将深入探讨钢结构虚拟预拼装技术的检查方法，通过详细阐述其工作原理、主要应用领域、检查流程和常见问题，旨在提供一个全面且专业的概述。
正文内容：一、工作原理1. 三维建模技术：钢结构虚拟预拼装技术基于三维建模技术，通过将实际构件的CAD设计模型导入到虚拟环境中，在计算机模拟中实现结构的组装和检查。
2. 碰撞检测与分析：该技术通过基于物理规则的模拟，检测模型中各个构件之间的碰撞情况，以便在实际施工前发现并解决潜在的冲突问题。
3. 结构分析与模拟：利用有限元分析等计算方法，预测钢结构在实际施工过程中的变形和应力情况，确保结构的安全性和稳定性。
4. 虚拟装配与调整：通过模拟实际施工过程中的操作，进行虚拟装配和调整，以验证构件间的连接方式和安装顺序，确保施工的准确性和效率。
二、主要应用领域1. 建筑结构设计：钢结构虚拟预拼装技术可以在设计阶段对结构方案进行模拟和检查，发现并解决潜在的结构问题，提高设计的准确性和质量。
2. 施工过程规划：通过虚拟预拼装，可以对施工过程进行可视化的规划和优化，减少组装时间和成本，降低施工风险。
3. 质量检查和监控：虚拟预拼装技术可以实时监测施工过程中的质量问题，提供及时的反馈和调整，保证钢结构的质量和稳定性。
4. 教育和培训：虚拟预拼装技术可以用于建筑工程教育和培训，通过实际操作的模拟，帮助学生和施工人员有效提高技术水平。
5. 维护和修复：该技术还可用于钢结构的维护和修复工作中，通过虚拟模拟来规划和演练维修方案，提高维修效率和准确性。
三、检查流程1. 数据准备：收集相关的建筑CAD模型和施工图纸，进行数据预处理和准备工作。
2. 模型导入与整合：将钢结构CAD模型导入到虚拟预拼装平台中，并进行整合和匹配。
基于Tecnomatix的三维装配工艺设计与仿真技术研究
第35卷 第8期 2013-08(上) 【11】收稿日期：2013-03-12基金项目：国防基础科研资助项目（A1120110003, A1120131044）；国防技术基础科研资助项目（Z312011B003, Z312012B001, B3120131100）作者简介：田富君（1985 -），男，工程师，博士，主要从事CAPP、制造业信息化等方面的研究。
基于Tecnomatix的三维装配工艺设计与仿真技术研究Three-dimensional assembly process planning and simulation technologybased on Tecnomatix田富君，张红旗，陈帝江，程五四Tian Fu-jun, Zhang hong-qi, chen Di-jiang, cheng Wu-si(中国电子科技集团公司第三十八研究所，合肥 230088)摘 要：针对当前装配工艺设计存在的问题，研究了三维环境下的装配工艺设计与仿真技术。
分析了三维装配工艺设计与仿真过程，建立了装配工艺信息模型。
通过对数字化制造软件Tecnomatix系统进行二次开发，并以某部件为例，对三维装配工艺设计与仿真系统的应用过程进行了讨论。
关键词：三维装配工艺设计；装配工艺仿真；计算机辅助工艺设计中图分类号：TH166；TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2013)08(上)-0011-04Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2013.08(上).040 引言随着三维计算机辅助设计（Computer Aided Design, CAD）软件的广泛应用，我国大部分制造企业已经基本采用三维CAD软件进行产品的设计。
然而，在装配工艺设计方面，大部分制造企业仍然采用传统的基于二维工程图的装配工艺设计方法，这种装配工艺设计存在如下问题：首先，由于缺少直观的产品表现形式，工艺设计人员不得不根据二维工程图纸，去构想产品的装配关系，根据自己的经验规划出产品的装配方案，整个过程浪费了大量的时间；其次，传统的二维装配工艺设计缺乏仿真验证手段，导致编制出来的工艺很难指导装配，时常出现零部件错装、漏装、装不上的情况；再次，由于缺乏工装、工具等三维模型的支持，传统的二维装配工艺设计不能够对工装的合理性和工具的可达性进行验证；最后，生产现场仍然采用传统的二维装配工艺文件，经常需要工艺设计人员现场指导装配。
浅谈三维数字化设计制造技术应用与趋势
浅谈三维数字化设计制造技术应用与趋势本文在阐述了三维数字化设计制造技术的发展历程基础上，对基于三维数模的产品定义、基于三维数模的产品建模与仿真、基于MBD的数字化工艺设计、基于仿真的三维工艺验证与优化、基于MBD的数字化检测技术等三维数字化设计制造中的关键技术进行了论述,以及企业未来如何成功实施三维设计制造技术。
一、工程语言演变1、工程师的语言语言、文字和图形是人们进行交流的主要方式。
在工程界，准确表达一个物体的形状的主要工具就是图形，在工程技术中为了正确表示出机器、设备的形状、大小、规格和材料等内容，通常将物体按一定的投影方法和技术规定表达在图纸上，这种根据正投影原理、标准或有关规定，表示工程对象，并有必要的技术说明的图就称图样。
工程图样是人们表达设计的对象，生产者依据图样了解设计要求并组织、制造产品。
这种采用类似工程图样的产品定义方式常被称为工程师的语言。
2、工程语言的历史演进2.1 第一代工程语言工程定义需要明白和无歧义的表达。
中国古代工匠就有采用物理实体模型（如：故宫“样式张”）和二维绘图法表达工程思想的历史。
1795年法国科学家加斯帕尔·蒙日(Gaspard Monge，1746～1818）系统地提出了以投影几何为主线的画法几何，把工程图的表达与绘制高度规范化、唯一化，工程图便成为工程界常用的定义产品的语言—-第一代工程语言。
这种工程设计语言的缺陷是显而易见的，设计师在设计新产品时，首先涌现在脑海里的是三维的实体形象而不是平面视图。
但为了向制造它的人传递产品的信息，必须将这个活生生的实体通过严格的标准和投影关系变成为复杂的、但为工程界所共识的标准工程图。
这当中的浪费不仅是投影图的绘制，还包括了从实体形象向抽象的视图表达方式转换的思维，以及在转换过程中不可避免出现的表达不清和存在歧义.制造工程师、工人在使用这种平面图纸时，又要通过想象恢复它的立体形状，以理解设计意图。
这又是一番思维、脑力和时间的浪费。
catia虚拟装配
9.在option中的part选项中开启了关联设置，你就可以引用外部的对象，进行操作了，否则是不让选取的。开启了此功能后，关联关系其实就已经建立了。比如你想在其他层次的物体的一个面上画一个草图，当你点取这个面的时候，caita会自动吧哪个面提取到本层次中，确切的说是生成了一个和原面有关联的新面，你是在新面上做草图的，如需要打断，就只能手动了。右键选一下isolate即可。引用外部参照会增加数据量，这就是代价。。。
2.在稍大型的装配中，建议不要使用约束装配，可以用快速移动定位，因为很多装关系的是相对不动的，一旦确定，不会在改变。如有必要用约束装配，可以在定位完成后，删掉约束，然后把组件固定在一起。
3.大部分人喜欢在part下把零件一个一个画好后，再在装配模块中一个一个装入，然后再约束定位。这种方法其实是不符合设计思想的，有些零件虽然是装配关系，但他们的相对位置是固定不变的，或一个零件的位置或形状需要参考其他零件设计，这时候，最佳的方案是，直接把零件画在他需要的位置上，这样既不用定位也不用约束。这样做，就牵涉到两个问题，一个是外部参考的引用，一个是结构树的建立。
5.关于外部参考，就是引入外部的参考，他可以引入其他part的元素，作为本part的设计基准\参考等等，有一个关联\不关联的问题。如在option中的part选项中开启了关联，那么，参考的原part做修改时，，本次设计是part，也会做相应的变化，而不关联，本次的part将不会改变，这就叫关联打断。在设计中，关联与不关联，要看情况而定，关联的可以再打断，打断的就再连不上了。这个就要看设计者本人的设计意图了。
计算机三维建模技术及其应用论文
计算机三维建模技术及其应用在 20 20 世纪世纪世纪 50 50 50 年代和年代和年代和 60 60 60 年代年代年代, , , 计算机图形技术的早期计算机图形技术的早期计算机图形技术的早期, , 产生图像的计算机系统和技术是基础的产生图像的计算机系统和技术是基础的 、有限的有限的, , , 当时当时当时 , , , 很少有艺很少有艺术家和设计人员了解计算机能够生成图像术家和设计人员了解计算机能够生成图像. . . 在在 70 70 年代和年代和年代和 80 80 80 年代年代年代, , 计算机技术变得更实际计算机技术变得更实际 、更有用了、更有用了, , 70 70 年代形成了许多基本的今天年代形成了许多基本的今天仍在使用的透视技术仍在使用的透视技术, , , 到了到了到了 80 80 80 年代年代年代, , , 计算机图形技术成为被证实计算机图形技术成为被证实的艺术和商业潜力领域的艺术和商业潜力领域 . . .之后之后之后,,计算机图形技术逐渐成熟计算机图形技术逐渐成熟 . . .如今如今如今, , , 设设计师可以用计算机技术创造真计师可以用计算机技术创造真 实或虚幻实或虚幻 的世界的世界, , , 许多计算机程序许多计算机程序能够使设计师模拟三维环境能够使设计师模拟三维环境 , , ,在计算机内存中创建具体的在计算机内存中创建具体的在计算机内存中创建具体的 、十分逼真 的产品模型的产品模型 , , , 并在计算机上对模型进行种种测试和修改并在计算机上对模型进行种种测试和修改并在计算机上对模型进行种种测试和修改. .如美国Autodesk 公司推出的三维动画软件3D StudinMA(x 简称3DS MAx) ,3DS MAx) ,就是一套专为个人计算机就是一套专为个人计算机就是一套专为个人计算机 开发的多功能三维实体造型系统系统 . . .利用其丰富的材质编辑功能和灵活多变的着色利用其丰富的材质编辑功能和灵活多变的着色利用其丰富的材质编辑功能和灵活多变的着色 、投影设置、投影设置 , , 可产生逼真可产生逼真 、 生动的三维实体造型生动的三维实体造型, , , 并能实现动画效果并能实现动画效果并能实现动画效果, , , 表现物体表现物体的模拟运动的模拟运动, , , 替代真实模型的制作替代真实模型的制作替代真实模型的制作, , , 从而降低了成本从而降低了成本从而降低了成本 , , , 缩短了设计缩短了设计周期周期 . . .因而计算机三维建模技术是使人们获得更经济因而计算机三维建模技术是使人们获得更经济因而计算机三维建模技术是使人们获得更经济 、更快捷地表达产品三维模型的手段和方达产品三维模型的手段和方 法, , 使用这种新技术建立的模型使用这种新技术建立的模型使用这种新技术建立的模型, , , 不仅不仅制作快制作快 、成本低、成本低 、易存储、易存储 , , , 而且制成后易修改而且制成后易修改而且制成后易修改 . .在工业产在工业产 品造型设计中品造型设计中,,涉及产品造型涉及产品造型 、色彩、色彩 、美学、美学 、人机 、标志设计等方面的内容标志设计等方面的内容..在设计阶段用计算机三维建模技术建立模型比传统的设计方法建模模型比传统的设计方法建模, , , 有着显著的优越性有着显著的优越性有着显著的优越性. .l) l) 计算机聋维模型是工业造型设计表现技法的新方法计算机聋维模型是工业造型设计表现技法的新方法计算机聋维模型是工业造型设计表现技法的新方法 . . . 传传统的工业造型设计表现方法统的工业造型设计表现方法, , , 无论是素描草图无论是素描草图无论是素描草图 、三视图还是透视效果图果图, , , 都无法充分体现设计师的设计思想都无法充分体现设计师的设计思想都无法充分体现设计师的设计思想, , , 而手工制作实体模型也而手工制作实体模型也有着众多的缺陷有着众多的缺陷 . . . 因此因此因此 , , , 制作快、制作快、成本低、易存储易存储, , , 而且制成后易而且制成后易修 改的计算机三维模型成为造型设计新兴表现技法改的计算机三维模型成为造型设计新兴表现技法. .2) 2) 计算机三维建模技术使工业产品色彩设计更简化计算机三维建模技术使工业产品色彩设计更简化计算机三维建模技术使工业产品色彩设计更简化 、 更逼真. . 良好的色彩设计会使产品良好的色彩设计会使产品良好的色彩设计会使产品!!的造型更加的造型更加 完未传统的工业造型色彩设计彩设计, , , 需要设计师有较专业的色彩知识需要设计师有较专业的色彩知识需要设计师有较专业的色彩知识, , , 把握色与光把握色与光把握色与光 、对比与调和以及配色等方两的技巧和以及配色等方两的技巧 ，往往会因绘画的优劣而使设计方案遭到错误的判断错误的判断, , , 尤其是透视效果图中的色彩效果尤其是透视效果图中的色彩效果尤其是透视效果图中的色彩效果 , , , 常会受到绘画着色常会受到绘画着色特点的影响特点的影响 , , , 因而色彩的真实性因而色彩的真实性因而色彩的真实性 、 可靠性很差可靠性很差. . . 而使用计算机三而使用计算机三维建模技术维建模技术, , , 灵活多变的着色无需真实的原料就可灵活多变的着色无需真实的原料就可灵活多变的着色无需真实的原料就可 以赋予模型逼真 、 可靠的色彩可靠的色彩, , , 并且可并且可并且可 以反复试验着色方案以反复试验着色方案 , , , 直到满意为止直到满意为止直到满意为止 ·3) 3) 计算机三维建模技术能更好地协调造计算机三维建模技术能更好地协调造计算机三维建模技术能更好地协调造 型设计型设计 中功能要求 、 造型设计造型设计 、 物质条件之间的关系物质条件之间的关系 . . . 功功 能要求决定造型设计能要求决定造型设计, , 造型设计体现功能要求造型设计体现功能要求, , , 物质条件影响艺术造型物质条件影响艺术造型物质条件影响艺术造型; ; ; 利用计算机三维利用计算机三维建模技术建模技术, , , 针对产品劝能特点来设计造型针对产品劝能特点来设计造型针对产品劝能特点来设计造型, , , 在计算机上就可以方便在计算机上就可以方便的修改模型的修改模型 , , , 丰富的材质编辑功能可赋予模型不同的材质丰富的材质编辑功能可赋予模型不同的材质丰富的材质编辑功能可赋予模型不同的材质, , , 感受不感受不同种材质的效果同种材质的效果 . .4 4））计算机三维建模技术使工业产品更能达到人计算机三维建模技术使工业产品更能达到人 一 机协调机协调 . . 工业产品的造型设计除了给人外观感受的影响外工业产品的造型设计除了给人外观感受的影响外, , , 在使用过程在使用过程在使用过程 中还会对人直接产生生理和心理的作用会对人直接产生生理和心理的作用. . . 使用计算机建模技术使用计算机建模技术使用计算机建模技术 , , , 把人机把人机作为统一体来考虑和设计作为统一体来考虑和设计, , , 使机电产品与人体功能密切配合使机电产品与人体功能密切配合使机电产品与人体功能密切配合, , , 促使促使生产效率进一步提高生产效率进一步提高, , , 降低体力消耗降低体力消耗降低体力消耗, , , 改善工作条件改善工作条件改善工作条件, , , 消除事故消除事故消除事故 、 提高职业安全提高职业安全, , , 使机器得心应手地为失产者服务使机器得心应手地为失产者服务使机器得心应手地为失产者服务 。
虚拟装配技术在飞机装配中的应用
虚拟装配技术在飞机装配中的应用摘要：飞机制造是一个装配精确度要求高，结构、装配协调关系极其复杂的过程，而飞机装配是飞机制造过程中一个非常重要的环节，不但工作量大、装配技术难度大，而且协调困难。
因此在传统飞机装配基础上，采用先进制造技术对提高装配工艺质量，缩短研制周期、降低研制成本具有重要的意义。
基于此，本文主要对虚拟装配技术在飞机装配中的应用进行分析探讨。
关键词：虚拟装配技术；飞机装配；应用前言飞机装配过程就是将大量的飞机零件按照设计图纸、数模及技术文件等进行组合、连接的过程，由于飞机结构复杂，零件数量巨大，协调关系繁多，因此飞机装配是一项难度大、标准高、技术要求极其严格的制造技术。
现阶段，飞机研制开始实施设计成熟度阶段工艺并行工作，飞机装配工艺人员在此过程中对于产品设计起着决定性作用，因此飞机装配工艺人员在并行工作中就要考虑如何提高飞机装配水平这一不可逾越的问题。
1、虚拟装配技术概述及其意义虚拟装配（VirtualAssembly，VA）是指利用虚拟现实技术、计算机工具、人工智能技术和仿真技术等构造虚拟环境，通过分析，预测产品模型，对产品数据进行交互分析并仿真产品装配过程和装配结果。
虚拟装配技术使得飞机装配人员能够影响产品设计，从而减少制造成本并避免由于设计问题影响飞机装配周期和成本。
仿真技术能够在设计成熟度早期阶段发现潜在问题，消除潜在的装配缺陷；飞机装配工艺可利用虚拟仿真技术进行装配过程仿真，从而对飞机的设计和工艺进行评价和优化，可提高生产效率，缩短产品装配周期，降低成本，从而大幅提高飞机装配专业水平。
在飞机装配过程中，会出现各种不协调问题，如零件制造误差、工装制造误差、铆接变形等，虚拟装配可基于实测模型进行数字化装配，通过对每个装配件的关键特征进行采集、分析，提取装配件的实际关键尺寸，根据虚拟技术进行实测值的预装配，从而提前发现干涉和不协调问题，并分析出最优协调结果，将零件最优装配姿态反映在实际装配中，从而进一步提升装配质量。
飞行器制造过程中的智能化技术应用
飞行器制造过程中的智能化技术应用在现代科技飞速发展的时代，飞行器制造领域正经历着一场深刻的变革，智能化技术的应用成为推动这一行业进步的关键力量。
从设计到生产，从检测到维护，智能化技术贯穿了飞行器制造的全过程，为提高生产效率、保证产品质量、降低成本以及增强安全性发挥着重要作用。
在飞行器的设计阶段，智能化技术的应用带来了显著的改变。
传统的设计方法往往依赖于设计师的经验和手工计算，效率低下且容易出现误差。
而如今，基于计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE）的智能化软件，能够实现快速建模、虚拟装配和性能模拟。
通过这些技术，设计师可以在计算机中构建出飞行器的三维模型，并对其结构强度、空气动力学性能、热传递等特性进行精确的分析和优化。
例如，利用有限元分析（FEA）技术，可以模拟飞行器在各种载荷条件下的应力分布，从而提前发现潜在的结构问题并进行改进。
此外，智能化的设计软件还能够根据设定的目标和约束条件，自动生成优化的设计方案，大大缩短了设计周期，提高了设计质量。
材料的选择和制造也是飞行器制造中的关键环节，智能化技术在此方面同样发挥着重要作用。
先进的材料研发和检测手段，使得飞行器能够采用更轻、更强、更耐高温的新型材料。
例如，复合材料在飞行器制造中的应用日益广泛，而智能化的制造工艺，如自动铺丝、自动铺带技术，能够精确控制材料的铺设方向和厚度，提高复合材料构件的性能和质量一致性。
同时，通过智能化的无损检测技术，如超声检测、射线检测和涡流检测等，可以对材料和构件内部的缺陷进行快速、准确的检测，确保飞行器的安全性和可靠性。
在飞行器的生产制造过程中，智能化的数控加工技术和机器人技术极大地提高了生产效率和精度。
数控机床能够根据预先编制的程序，精确地加工出复杂的零部件形状，而且可以实现多轴联动加工，满足飞行器零部件高精度、高复杂度的要求。
机器人则在装配环节发挥着重要作用，它们能够按照预定的程序进行精准的操作，完成诸如部件对接、铆钉安装等工作。
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① 结构约束：指构成图形各元素间相对位置和连接方式，其属性
值在参数化设计中保持不变。如平行，垂直，相切，对称等。 ② 尺寸约束：指图中标注的尺
寸，如距离、角度等。
③ 参数约束：指尺寸参数之 间的关系，用表达式表示。
参数化与变量化设计技术
SolidWorks是由美国SolidWorks公司开发研制的，基于Windows
平台的优秀三维设计软件，是一款中端CAD软件。采用参数化和特 征造型技术ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ方便、快捷地创建任何复杂形状的实体。主要内容包
括草图绘制、曲面设计、装配设计、工程图、渲染设计、动画设
计、模具设计、钣金和焊接设计等。它的主要功能特点： ① SolidWorks基于PARASOLID几何造型核心。用VC++编程和面向
态变化和复制等。
⑥ 拥有最为丰富的第三方支持软件。 SolidWorks作为中端CAD软件的 领先者，同时提供了方便的二次开发环境和开放数据结构，因此
三维几何造型技术
常见体素种类
三维几何造型技术
并、交、差操作结果 a.二维并、交、差 b.三维并、交、差
三维几何造型技术
三维实体表示方法 实体几何构造法：用体素拼合构成物体。 边界表示方法：物体可以表达为它的有限数量的边界表面的集合。
扫描表示法：一个集合在空
间运动就能“扫”成一体。通 常用二维物体及它的运动轨
教学工具及方法
参考教材(资料)
1.SolidWorks指导教程(软件自带)
2.SolidWorks2006基础教程 3.SolidWorks2004入门与实例祥解 学习方法 1.课堂授课(少理论,实例教学) 2.上机练习
三维产品建模
教学提示：
主要介绍以下内容：
三维几何造型技术 特征建模技术 参数化设计技术 变量化设计技术
由上述思想所形成的特征建模有以下特点： 建立的零、部件模型不仅包括了几何信息，还包括了下 游活动（计算机辅助工艺过程设计、数控编程等）所需的
信息，形成了符合STEP标准的产品信息模型，从而为
CIMS及并行工程（CE）环境下的CAx与DFx等集成打下了 良好基础。 能以工程师所熟悉的方式进行设计，比实体造型有更高的设计效 率。
特征建模技术
② 曲面特征：主要指曲面造型的各种曲面特征，包括基 本曲面、派生曲面以及自由曲面特征。 ③ 基准特征：指在造型过程中起辅助作用的非实体的几 何体，如点、线、面等基准。 ④ 修饰特征：如喷印，螺纹等。 ⑤ 用户定义的特征。
特征建模技术
基于特征的零件信息模型
基于特征的零件信息模型如图所示。
显式描述：特征形状参速 隐式描述：形状特征点、线、面的几何与拓扑数据结构。
参数化与变量化设计技术
3. 参数化与变量化设计技术
引言
早期的CAD系统存在两个主要缺点： ① 所构造的几何模型只是点、线、面等几何因素的堆积，仅给出
了模型的可视化形状，而不包含几何图素间的约束关系，不具
备模型间的尺寸驱动功能。如有改动，图形必须重绘。 ② 几何模型不能与工程计算建立联系。例如，传动轴的直径和长
Pro/E，UG等。
三维几何造型技术
三维几何造型的发展
线框模型（20世纪60年代末）
研究用线框和多边形构造三维物体。用户需要逐点、逐线、逐曲线 的构建模型，目的是用计算机代替手工绘图。 优点： 由于有了物体的三维数据，可以产生任意视图，视图间能保持正
确的投影关系，还能生成任意视点或视向的透视图及轴测图，二
的数字化产品模型。
后定义方式：即在原实体造型系统获得的几何模型上进行特 征识别与提取，有交互和自动识别两种方式，但复杂零件的特
征识别非常困难。
因此，采用特征直接进行设计已成为当前主流。
特征建模技术
形状特征的分类
零部件可以用以下几种特征类型来描述：形状特征、装配特征、精
度特征、性能分析特征、补充特征（如成组编码） 等。其中，形状特征是最基本的特征。
对象的数据库来开发。 SolidWorks具有基于特征的参数化实体造
型、NURBS复杂曲面造型、实体与曲面融合、基于约束的装配 造型以及IGES、STEP、VDA-FS、DWG数据交换及世界独有的
特征识别器(feature works)等一系列先进的三维设计功能及工具，
将二维绘图与三维造型技术融为一体。
维绘图系统中是做不到的。 构造模型时操作简便，在CPU时间及存储方便开销低。
用户容易掌握，系统就像是人工绘图的自然延伸。
三维几何造型技术
缺点：
因为所棱线全部都显示出来，物体的真实形状需要由人脑解释才
能理解，容易出现二义性理解。此外，当形状复杂时，棱线过多， 也会引起模糊理解。
缺少曲面轮廓线，如图，这是因为线框模型中不包含这样的信息。
迹来表示扫描生成的物体。
a.平移扫描
b.旋转扫描
特征建模技术
2. 特征建模技术（80年代以后）
引言
实体造型缺点：只存储了形体的几何形状信息，缺乏产品开发全 命周期所需的信息，诸如材料、加工特征信息、尺寸公差、形位公
差、表面粗造度、装配要求等信息，不能构成STEP标准的产品模型，
导致CAD/CAPP/CAM集成的困难。此外实体造型系统在零、部件造型 设计时，只能提供无工程语义的简单体素的拼合，不能满足设计、制
计算机三维设计及虚拟装配技术 (SolidWorks)
谢华龙
东北大学机械工程与自动化学院
2007.5.1
主要内容
基本知识
草图绘制与尺寸标注
特征建模(拉伸/旋转/扫描/放样/抽壳/筋/复制) 曲线曲面造型及应用
参考平面
工程图 装配体
钣金、模具与焊接
文件输入与输出 渲染与动画 机械仿真设计 综合演练
顺序求解
最常用的方式：随作图过程顺序记录约束，每一次作图操作
都对应着一类约束，所记录的约束顺序反映了完整的作图过程，参 数改变后，只需对这个顺序进行再扫描，求解新参数值，就可以改
变整个图形或者局部图形的大小。
变量化设计 变量化设计是一种设计方法，采用约束驱动方式改变由几何约
束和工程约束混合构成的几何模型，在求解几何约束时，常采用图
三维几何造型技术
实体模型的数据结构不仅记录了全部几何信息，而且记录了全 部点、线、面、体的拓扑信息，这是实体模型与线框模型或表面模型 的根本区别。 实体模型的缺点是尚不能与线框模型及表面模型间进行双向转 化。 实体模型的构型方法常用计算机内存储的体素，经集合论中的
交、并、差运算构成复杂形体。
所谓体素是一些简单的基本几何体，如长方体、圆柱、圆锥和 球等。
从信息角度来说，特征做为产品开发过程中各种信息的载体，不
仅包含了几何、拓扑信息，还包含了设计制造所需要的一些非几何 信息，如材料信息、尺寸、形状公差信息、热处理及表面粗糙度信 息、刀具信息、管理信息等，这样的特征就包含了丰富的工程语义， 可以在更高的层次上形成零、部件完整的信息模型。
特征建模技术
度尺寸是由轴的强度和刚度计算公式所决定的，即这些尺寸是
由强度和刚度所表示的工程约束所驱动。在传统几何建模中， 设计者必须反复计算，直到几何建模中的各尺寸参数满足工程
约束为止。
80年代开始，基于约束的参数化与变量化的CAD系统产生。
参数化与变量化设计技术
参数化设计
参数化设计是一种设计方法，采用尺寸驱动的方式改变几何约束构
要求，加上上面所说的优点，因此在实际中使用很广泛，而且许多 CAD/CAM系统中仍将这种模型作为表面模型与实体模型的基础。线框
模型系统一般具有丰富的交互功能，用于构图的图素是大家所熟知的
点、线、圆、圆弧、二次曲线、样条曲线、Bezier曲线等。
三维几何造型技术
表面模型（20世纪70年代以后）
与线框模型相比，多了一个面表，记录了边与面之间的拓扑关系，
特征建模技术
特征的定义
由于从不同的应用领域来认识特征和提取特征，因此出现了特征的
不同定义。 从设计角度：“具有一定形状的实体，与一个或多个设计功能相关，
可以作为基本单元进行设计和处理”。
从制造角度：“对应一定基本加工操作的几何形状”。 在实践中，应尽可能的将设计特征和制造特征统一起来。因此，关
由于在数据结构中缺少边与面、面与体之间关系的信息，即拓扑 信息，因此不能构成实体，无法识别面与体，更谈不少区别体内
与体外。
三维几何造型技术
线框模型的数据结构 a.立方体 b.顶点表c.棱线表
三维几何造型技术
有二义性的线框图
缺少轮廓信息的线框图
三维几何造型技术
尽管这种模型有许多缺点，但由于它仍能满足许多设计与制造
理论和稳定的数值求解技术。 将尺寸约束扩展为包括工程约束在内的范围更加广泛的约束驱 动方式，给设计增加了更大的自由度。例如可以根据功率或扭矩来 驱动轴直径的修改。
SolidWorks基础
教学提示：
主要介绍以下内容：
功能特点 用户界面 主要特征 基本操作
SolidWorks基础
1. 功能特点
功能特点
② 基于特征的参数化实体建模。SolidWorks的特点是基于特征的参数化
实体造型，不仅在产品设计开发效率上远远强于二维 CAD软件，更
为重要的是， SolidWorks的数据可以和高端CAD软件进行转换与共 享。
③ 装配设计和工程分析。 SolidWorks的装配设计工具能够采用“自顶
向下”或是“自低而上”的方法创建和管理包含成百上千个零部件 的装配和子装配，利用 SolidWorks分析工具能进行动态 /静态干涉检