产品管理-第二章产品数字化建模新 精品
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13 2021/2/25
二、产品制造阶段的模型描述与表示
工艺信息模型
工装模型
产品制造阶段模型
2021/2/25
数控加工模型
产品制造阶段模型 14
1、工艺信息模型
工艺信息模型为CAPP提供基本信息，涉及工艺过程、数据繁杂、种类
多，不同企业的工艺信息模型差别大，具有不同的模型结构和内容。根据零件 加工要求和尺寸、粗糙度、公差、基准、加工方法等信息，建立工艺信息模型。 这些基本模型信息构成了编制工艺规划的基础数据。
9 2021/2/25
3、产品仿真模型
功能与性能仿真是利用计算机的计算能力，采用数值计算的方法模 拟产品的功能或者性能，一般不能直接在详细设计阶段产生的零件几 何模型上进行，必须进行一定的转换或者处理，建立符合仿真分析的 模型。例如，有限元分析必须对CAD实体模型进行前置处理，将其进 行简化，网格划分，再赋予材料和施加载荷，然后才能进行求解计算， 结果则通过后置处理显示。
2021/2/25
Guidelines
8
2、零件几何模型
几何模型是产品详细设计的核心，是将概要设计进行详细化的关键 内容，是所有后续工作的基础，也是最适合计算机表示的产品模型。
几何模型用二维或三维模型表示。 在集成化CAD系统中，二维模型可以从三维模型投影得到，以便 与三维模型保持一致性。除此之外，几何模型的非几何信息以属性表 示。属性信息的定义以文本说明，并具有一定的结构。 零件几何模型是详细设计阶段生产的信息模型，是其他各阶段设计 的信息载体，通常作为主模型。 所谓主模型是指以该模型为唯一数据源，其他模型以它为基础，派 生出其他各种模型。派生的过程实现了模型的演变。
工装设备模型：刀具、夹具、模具、量具的设计和制造模型。
产品过程模型：零件在制造过程演变的模型。包括几何形状和其他相关的
工艺信息。
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2021/2/25
工艺信息模型-加工工艺流程刀路
16 2021/2/25
3、数控加工模型
数控加工模型是指数控加工涉及的模型和产生的相应NC程序。 一个复杂零件的数控加工程序生成， 按照加工方法，有数控车、数控铣等加工； 按照工艺要求，有粗加工、精加工、清根等各种操作； 其中程序内部蕴含了工艺信息和加工方法，如粗糙度、公差选择、加 工方式、加工路线、刀具等。程序最后计算得出加工刀具轨迹，并经 过后置处理产生机床代码。这些信息构成了加工模型。 复杂产品的上述各种信息模型是非常庞大的，相关关系也非常复杂， 通常在PDM平台上进行统一管理。
零件几何模型
产品设计模型
产品仿真模型
2021/2/25
产品装配模型
产品设计阶段模型
7
1、概念设计阶段的模型
在产品概念设计阶段，主要从功能需求分析出发，初步提出产品 的设计方案，此时并不涉及产品的精确形状和几何参数设计。
概念设计模型包括产品的方案构图、创新设计等。
从数字化角度看，概念设计是在一定的设计规范下，以方案报告、 草图等形式完成设计的。这个阶段产生的方案视不同的产品对象 而不同。
第二章 产品数字化建模
Ⅱ Product Digital Modeling
第二章 产品数字化建模
内容简介
产品数字化模型－产品信息的载体，包含了产品功 能信息、性能信息、结构信息、零件几何信息、装配信 息、工艺和加工信息等。
数字化产品模型中，产品生命周期中不同阶段的人 员都可以获得所需的内容。
本章主要介绍了如下方面内容：
零件2
2021/2/25
装配体
子装配体1
零件1
子装配体3
零件3
零件4
零件5
子装配体2
装配结构树
零件6
零件7
12
（2）属性信息表：属性信息用来表示产品的非几何信息。 例如，产品名称、规格、零件材料、加工方法、重量、模型设计 者等。 （3）装配约束模型：装配约束模型包括装配特征描述、装配关 系描述、装配操作描述以及装配约束参数。 （4）装配规划模型：装配规划模型用于装配顺序规划和路径规 划，前者给出一个实际可行的零件装配顺序，后者给出零件装配的 可行路径，并对装配设计进行分析和评价。
概念设计 详细设计
PDM 数字模型
生产准备
明 天
3 2021/2/25
几何信息
产品 数字化 模型
非几何信息
百度文库
IDM
图号、零件号
APL
产品的设计结果体现在两个方面，一方面是产品的几何信息， 它存储在IDM系统中的数据集中；另一方面是产品的非几何 信息，包括产品结构树和工艺信息，它存储于APL系统中。 这两部分信息密切相关、不可分割，其相关性是通过产品图 号或零件号来实现的，由统一的系统来管理。
工艺设计的数据来源于详细设计阶段产生的几何模型、装配模型，在此
基础上，还需要设备资源、工装资源等来实现工序的编制。
2、工装模型
工装设计包括刀具、夹具、模具、量具的设计以及产品零件在制造过程中 的不断演化产生的中间状态模型。在工装设计过程中，依据零件在加工过程
中的变化，需要建立相应的模型之间的关系。工装模型包含了两大部分：
产品仿真模型表达了仿真分析阶段的信息，对产品性能进行校验， 阶段成果包括图形、表格、数据、文本说明等各种形式。仿真分析的 充分利用，可以减少实际物理试验的次数，从而大大降低研制成本。
仿真技术广泛应用在产品设计、制造阶段，如设计阶段的各种有限 元分析、运动机构分析等仿真系统，在制造阶段的铸造浇注仿真、锻 造磨具仿真、数控加工过程仿真、装配仿真等。
➢ 产品模型的描述与表示
➢ 数字样机
➢ 产品建模的基本方法
➢产品模型的显示
➢产品模型数据的交换
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第一节 产品模型的描述与表示
产
昨天
产品规划 概念设计 详细设计 生产准备
品
过程序列
形
成
过
今天
产品规划 概念设计 详细设计 生产准备
程
过程链
PDM
昨
天
—--
过程管理
今 天
明天 过程流
产品规划
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几何实体模型
Meshing
有限元模型
沿线均布的压力
沿单元边界均布的压力
实体模型
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在关键点加集中力
在关键点处 约束
FEA 模型 在节点加集中力
在节点处约束 11
4、产品装配模型
装配模型需要表示产品的结构关系、装配的物料清单、装配的约束 关系、面向实际装配的顺序和路径规划等。 (1) 装配结构树：装配结构模型反映产品 总体结构，初始设计可以 不涉及具体的几何信息，而仅仅表示产品的功能结构、层次结构以 及设计的关键参数。
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采用一个单一的零件模型贯穿始终是不可能的 设计过程的零件模型为主模型 产品模型是一组有相互关系、反映不同阶段操作的模型组。
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一、产品设计阶段的模型描述与表示
概念设计
结构设计
产品设计
几何设计
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分析仿真
产品设计的基本过程
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概念设计阶段的模型
二、产品制造阶段的模型描述与表示
工艺信息模型
工装模型
产品制造阶段模型
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数控加工模型
产品制造阶段模型 14
1、工艺信息模型
工艺信息模型为CAPP提供基本信息，涉及工艺过程、数据繁杂、种类
多，不同企业的工艺信息模型差别大，具有不同的模型结构和内容。根据零件 加工要求和尺寸、粗糙度、公差、基准、加工方法等信息，建立工艺信息模型。 这些基本模型信息构成了编制工艺规划的基础数据。
9 2021/2/25
3、产品仿真模型
功能与性能仿真是利用计算机的计算能力，采用数值计算的方法模 拟产品的功能或者性能，一般不能直接在详细设计阶段产生的零件几 何模型上进行，必须进行一定的转换或者处理，建立符合仿真分析的 模型。例如，有限元分析必须对CAD实体模型进行前置处理，将其进 行简化，网格划分，再赋予材料和施加载荷，然后才能进行求解计算， 结果则通过后置处理显示。
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Guidelines
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2、零件几何模型
几何模型是产品详细设计的核心，是将概要设计进行详细化的关键 内容，是所有后续工作的基础，也是最适合计算机表示的产品模型。
几何模型用二维或三维模型表示。 在集成化CAD系统中，二维模型可以从三维模型投影得到，以便 与三维模型保持一致性。除此之外，几何模型的非几何信息以属性表 示。属性信息的定义以文本说明，并具有一定的结构。 零件几何模型是详细设计阶段生产的信息模型，是其他各阶段设计 的信息载体，通常作为主模型。 所谓主模型是指以该模型为唯一数据源，其他模型以它为基础，派 生出其他各种模型。派生的过程实现了模型的演变。
工装设备模型：刀具、夹具、模具、量具的设计和制造模型。
产品过程模型：零件在制造过程演变的模型。包括几何形状和其他相关的
工艺信息。
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工艺信息模型-加工工艺流程刀路
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3、数控加工模型
数控加工模型是指数控加工涉及的模型和产生的相应NC程序。 一个复杂零件的数控加工程序生成， 按照加工方法，有数控车、数控铣等加工； 按照工艺要求，有粗加工、精加工、清根等各种操作； 其中程序内部蕴含了工艺信息和加工方法，如粗糙度、公差选择、加 工方式、加工路线、刀具等。程序最后计算得出加工刀具轨迹，并经 过后置处理产生机床代码。这些信息构成了加工模型。 复杂产品的上述各种信息模型是非常庞大的，相关关系也非常复杂， 通常在PDM平台上进行统一管理。
零件几何模型
产品设计模型
产品仿真模型
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产品装配模型
产品设计阶段模型
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1、概念设计阶段的模型
在产品概念设计阶段，主要从功能需求分析出发，初步提出产品 的设计方案，此时并不涉及产品的精确形状和几何参数设计。
概念设计模型包括产品的方案构图、创新设计等。
从数字化角度看，概念设计是在一定的设计规范下，以方案报告、 草图等形式完成设计的。这个阶段产生的方案视不同的产品对象 而不同。
第二章 产品数字化建模
Ⅱ Product Digital Modeling
第二章 产品数字化建模
内容简介
产品数字化模型－产品信息的载体，包含了产品功 能信息、性能信息、结构信息、零件几何信息、装配信 息、工艺和加工信息等。
数字化产品模型中，产品生命周期中不同阶段的人 员都可以获得所需的内容。
本章主要介绍了如下方面内容：
零件2
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装配体
子装配体1
零件1
子装配体3
零件3
零件4
零件5
子装配体2
装配结构树
零件6
零件7
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（2）属性信息表：属性信息用来表示产品的非几何信息。 例如，产品名称、规格、零件材料、加工方法、重量、模型设计 者等。 （3）装配约束模型：装配约束模型包括装配特征描述、装配关 系描述、装配操作描述以及装配约束参数。 （4）装配规划模型：装配规划模型用于装配顺序规划和路径规 划，前者给出一个实际可行的零件装配顺序，后者给出零件装配的 可行路径，并对装配设计进行分析和评价。
概念设计 详细设计
PDM 数字模型
生产准备
明 天
3 2021/2/25
几何信息
产品 数字化 模型
非几何信息
百度文库
IDM
图号、零件号
APL
产品的设计结果体现在两个方面，一方面是产品的几何信息， 它存储在IDM系统中的数据集中；另一方面是产品的非几何 信息，包括产品结构树和工艺信息，它存储于APL系统中。 这两部分信息密切相关、不可分割，其相关性是通过产品图 号或零件号来实现的，由统一的系统来管理。
工艺设计的数据来源于详细设计阶段产生的几何模型、装配模型，在此
基础上，还需要设备资源、工装资源等来实现工序的编制。
2、工装模型
工装设计包括刀具、夹具、模具、量具的设计以及产品零件在制造过程中 的不断演化产生的中间状态模型。在工装设计过程中，依据零件在加工过程
中的变化，需要建立相应的模型之间的关系。工装模型包含了两大部分：
产品仿真模型表达了仿真分析阶段的信息，对产品性能进行校验， 阶段成果包括图形、表格、数据、文本说明等各种形式。仿真分析的 充分利用，可以减少实际物理试验的次数，从而大大降低研制成本。
仿真技术广泛应用在产品设计、制造阶段，如设计阶段的各种有限 元分析、运动机构分析等仿真系统，在制造阶段的铸造浇注仿真、锻 造磨具仿真、数控加工过程仿真、装配仿真等。
➢ 产品模型的描述与表示
➢ 数字样机
➢ 产品建模的基本方法
➢产品模型的显示
➢产品模型数据的交换
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第一节 产品模型的描述与表示
产
昨天
产品规划 概念设计 详细设计 生产准备
品
过程序列
形
成
过
今天
产品规划 概念设计 详细设计 生产准备
程
过程链
PDM
昨
天
—--
过程管理
今 天
明天 过程流
产品规划
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几何实体模型
Meshing
有限元模型
沿线均布的压力
沿单元边界均布的压力
实体模型
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在关键点加集中力
在关键点处 约束
FEA 模型 在节点加集中力
在节点处约束 11
4、产品装配模型
装配模型需要表示产品的结构关系、装配的物料清单、装配的约束 关系、面向实际装配的顺序和路径规划等。 (1) 装配结构树：装配结构模型反映产品 总体结构，初始设计可以 不涉及具体的几何信息，而仅仅表示产品的功能结构、层次结构以 及设计的关键参数。
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采用一个单一的零件模型贯穿始终是不可能的 设计过程的零件模型为主模型 产品模型是一组有相互关系、反映不同阶段操作的模型组。
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一、产品设计阶段的模型描述与表示
概念设计
结构设计
产品设计
几何设计
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分析仿真
产品设计的基本过程
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概念设计阶段的模型