柴油機數(shù)字化快速設計系統(tǒng)中實例庫的建立設計說明書

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　0 緒 論1</b></p><p>　　0.1 國內(nèi)柴油機的設計現(xiàn)狀4</p><p>　　0.2 國內(nèi)外CAD的發(fā)展及應用狀況4</p><p>　　0.3 柴油機的傳統(tǒng)設計與應用CAD技術的比較5</p&g

2、t;<p>　　0.4 選題依據(jù)及本文主要內(nèi)容5</p><p>　　1 柴油機的設計理論8</p><p>　　1.1柴油機的組成8</p><p>　　1.2柴油機的設計試制過程及總體設計8</p><p>　　1.3 柴油活塞組部件設計10</p><p>　　2 實例庫建立的關鍵技術

3、12</p><p>　　2.1建立實例庫的基本標準及方法12</p><p>　　2.2 建模技術12</p><p>　　2.3 成組技術15</p><p>　　2.4 CBR技術16</p><p>　　3 UG modeling建立模型實例19</p><p>　　3.1

4、UG modeling建模19</p><p>　　3.2 UG模型建立的方法20</p><p>　　3.3 MODELING 造型實例21</p><p>　　4 UG/OPEN GRIP建立模型實例30</p><p>　　4.1 UG/OPEN GRIP建模30</p><p>　　4.2 UG中的

5、特征建模與GRIP語言設計的比較36</p><p><b>　　5 結論38</b></p><p><b>　　致 謝39</b></p><p><b>　　參考文獻40</b></p><p><b>　　附件清單41</b></

6、p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文針對柴油機數(shù)字化快速設計系統(tǒng)中零件模型以及實例庫的建立問題，通過對柴油機組成，柴油機零件設計及CAD技術的分析，提出用UG modeling 與二次開發(fā)工具 GRIP建立兩種方案，基于UNIGRAPHICS軟件平臺，利用CBR技術，成組技術，及參數(shù)化建模技術，運用UG modeling 與二次開發(fā)工具 GRI

7、P建立了零件模型以及實例庫,其中GRIP建立了活塞，活塞銷，上下平衡軸，螺母，及止退墊片零件；UG modeling建立了活塞，齒輪，凸輪軸，活塞環(huán)，彈簧，活塞銷，連桿，連桿瓦，螺拴，箱體殼等零件。該實例庫同類形零件成組化，以及實例庫中的模型參數(shù)化。實例庫的建立對柴油機零件的開發(fā)和生產(chǎn)都有很大作用，可滿足企業(yè)的需要。</p><p>　　關鍵詞 柴油機 UGII MODELING GRIP 實例

8、庫</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Designing the model of part and setting-up question of the instance storehouse in the system fast to the digitalization of diesel engine in this t

9、ext, Through succeeding to diesel oil aircrew, diesel engine design by part and the analyses of CAD technology, Propose that sets up two kinds of schemes with developing instrument two times GRIP with UG modeling, becaus

10、e of UNIGRAPHICS software platform, Utilizing CBR technology, the technology in groups, the modeling technology and the parameter izat</p><p>　　Keywords: Diesel engine UGII MODELING GRIP the stor

11、ehouse of parts</p><p><b>　　0 緒 論</b></p><p>　　0.1 國內(nèi)柴油機的設計現(xiàn)狀</p><p>　　目前國內(nèi)柴油機的設計、制造、工藝、可靠性、性能指標與國外同類產(chǎn)品相比有較大差距，開發(fā)設計的能力也較為低下，大都是采用引進國外一些即將淘汰的圖紙、生產(chǎn)線進行二次開發(fā)，主要的關鍵零部件、毛坯還依賴進

12、口，真正能完全吸收和消化國外技術達到國外水平的還不多。還有的廠家在引進產(chǎn)品國產(chǎn)化時任意更換質(zhì)量上并不過關或不匹配的關鍵部件以降低成本，使柴油機可靠性大為降低。此外，大多數(shù)國產(chǎn)柴油機的排放、噪音等性能也不盡人意，隨著國家嚴格的環(huán)保條例逐步出臺，排放不合格的柴油機將被禁止生產(chǎn)，這無疑會給現(xiàn)有低水平國產(chǎn)柴油機帶來更大的沖擊。 </p><p>　　總之，我國現(xiàn)有的柴油機整體水平還比較低，制造水平落后于先進國家1

13、0~20年。柴油機的傳統(tǒng)設計主要是手工繪制和早期的CAD平面繪圖，是單個單個零件的設計，不容易發(fā)現(xiàn)其中的裝配等錯誤，而期早期的設計方法比較笨拙不方便，改起錯誤沒有系統(tǒng)性，因此，設計量大,設計工作復雜。在當前競爭激烈的市場經(jīng)濟中，用戶對柴油機的技術先進性、質(zhì)量可靠性以及供貨周期都要求很高，而保證這諸多因素的關鍵是設計。傳統(tǒng)的手工設計已遠遠不能滿足設計的要求，采用先進的CAD技術，已成為當前技術革命的潮流，勢在必行。</p>

14、<p>　　在柴油機的設計中只有采用CAD技術，才能加快產(chǎn)品的設計速度，提高產(chǎn)品的設計質(zhì)量，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本，從而增強企業(yè)的競爭能力。</p><p>　　0.2 國內(nèi)外CAD的發(fā)展及應用狀況</p><p>　　CAD技術開始于20世紀50年代，經(jīng)歷了50年代與60年代的形成、70年代的發(fā)展與80年代的興旺，到現(xiàn)在已在二維繪圖、三維幾何造型等方面取得了很大的成就

15、并且在某種程度上達到普遍應用的程度?；仡櫄v史，CAD系統(tǒng)軟件的發(fā)展歷程大致如下：</p><p>　　第一代CAD系統(tǒng)出現(xiàn)于60年代，這一代系統(tǒng)主要用于二維繪圖，其技術特性是利用解析幾何的方法定義有關點、直線、曲線等圖素。</p><p>　　第二代CAD系統(tǒng)始于70年代，主要是二維交互式繪圖系統(tǒng)及早期的三維幾何造型系統(tǒng)。在幾何造型方面分別采用了三維線框模型、實體模型和曲面模型。在實體造型

16、上采用了實體幾何構造法（CSG）和邊界表示法（B-rep），并在系統(tǒng)內(nèi)部采用了數(shù)據(jù)庫技術，這時已經(jīng)出現(xiàn)了少數(shù)商品化系統(tǒng)。</p><p>　　第三代CAD系統(tǒng)始于80年代中期，直至現(xiàn)在。這一時期可以說是CAD軟件發(fā)展的黃金時代，涌現(xiàn)出了眾多商業(yè)化、成熟度、普及率都比較高的CAD系統(tǒng)軟件。這一時期普遍開始采用基于特征的參數(shù)化建模，以及約束求解和尺寸驅(qū)動設計方法，在顯示精度和渲染效果上也有突破性的進展。由于這些系統(tǒng)在

17、二、三維模型之間以及與CAM/CAPP/PDM系統(tǒng)之間有內(nèi)部統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型與結構，因此能夠?qū)崿F(xiàn)二、三維模型之間的相互關聯(lián)，有助于CAX各系統(tǒng)之間的信息集成。</p><p>　　目前流行的CAD技術基礎理論主要是以UG為代表的參數(shù)化造型理論流派，它們都屬于基于約束的實體造型技術。只有這兩種理論是在近十年產(chǎn)生并且贏得了廣泛的認同。在這兩種理論之前，基本上是以表面及線框造型技術為代表的無約束自由造型技術。現(xiàn)在，CAD

18、技術仍在向前發(fā)展，這將是一種支持新產(chǎn)品設計的大綜合性環(huán)境支持系統(tǒng)，它能全面支持異地的、數(shù)字化的、采用不同設計哲理與方法的產(chǎn)品設計工作，有人稱之為第四代CAD系統(tǒng)。目前，這一類系統(tǒng)還處在理論探索階段，沒有真正意思上實用的商品化產(chǎn)品出現(xiàn)。</p><p>　　盡管我國在CAD技術推廣應用方面，取得了很大的成績，但與工業(yè)發(fā)達國家相比，在應用的廣度和深度上，還存在很大的差距，主要表現(xiàn)在：(1)國內(nèi)CAD技術的推廣應用還很

19、不普遍。據(jù)統(tǒng)計，在制造業(yè)領域，真正用CAD技術進行產(chǎn)品設計的，其覆蓋率還不足5%；(2)雖然引進了不少CAD軟件，但其功能都沒有充分利用。</p><p>　　0.3 柴油機的傳統(tǒng)設計與應用CAD技術的比較</p><p>　　傳統(tǒng)設計方法主要依賴于設計人員的經(jīng)驗,利用圖板進行手工繪圖設計，全憑工程人員的技術和經(jīng)驗來設計產(chǎn)品，也有少許運用二維電字圖板進行繪圖設計，它也是全二維圖形，與手工設

20、計無多大區(qū)別，只是把圖板搬到了電腦里。</p><p>　　而目前的CAD特別是現(xiàn)代的三維CAD使零件設計達到了空前的方便，例如：PR/E，UG等等，它們使的零件設計三維話，使設計更直觀，更形象。使設計更具系統(tǒng)性?？梢赃\用全周期設計，敏捷設計，并行設計等現(xiàn)代設計方法，使零件的設計合理化，簡單化，使零件的更新?lián)Q代更加容易。</p><p>　　與柴油機CAD設計相比，傳統(tǒng)的設計方法存在以下不

21、足：</p><p>　　·整個設計過程周期長、效率低；</p><p>　　·對設計人員的要求較高。設計人員不僅要有豐富的柴油機設計經(jīng)驗，而且要較強的繪圖能力，這樣才能在柴油機的設計中少出差錯。</p><p>　　·無法進行相鄰部件之間或部件內(nèi)各零件間的裝配干涉檢查；</p><p>　　·無法進行

22、運動仿真以及運動過程中的干涉檢查；</p><p>　　·設計中設計人員要查閱大量手冊和圖文檔案，并進行許多數(shù)學運算。</p><p>　　0.4 選題依據(jù)及本文主要內(nèi)容</p><p>　　現(xiàn)代的產(chǎn)品設計是面向市場，面向用戶的設計，企業(yè)制造出來的產(chǎn)品要面對激烈的市場競爭。一個企業(yè)產(chǎn)品對市場的響應速度的快慢，產(chǎn)品開發(fā)一次成功率的高低，不僅決定著企業(yè)產(chǎn)品在市

23、場上所占份額的大小，更決定著一個企業(yè)的命運。</p><p>　　江蘇江動集團在目前的柴油機的開發(fā)設計過程中，雖然采用二維CAD技術（主要軟件有CAD等）通過修改已有的工程圖來設計柴油機，較之以前手工繪圖設計提高了生產(chǎn)效率，減輕了勞動強度。但是，二維設計有它的局限性，無法進行數(shù)字模擬仿真，無法避免產(chǎn)品的出錯率，可以發(fā)覺， 二維繪圖在許多情況下， 不能 完全表述其設計意圖， 難于完全表現(xiàn)出思維中零部件的材料、形狀、

24、尺寸、相關聯(lián)零件等三維實體。由于以前手段的限制， 人們不得不通過若干個二維圖來描述一個三維設想， 而它的不唯一和完整性， 必須不斷修正和完善， 才能表達清楚。因此，要想真正提高產(chǎn)品開發(fā)能力，就必須掌握好三維CAD設計技術，充分利用三維CAD技術。</p><p>　　在三維的CAD產(chǎn)品設計中，可以調(diào)節(jié)渲染所設計產(chǎn)品的一些基本屬性，如光源設置，模型屬性(顏色、透明度、反射系數(shù)等)， 還可以設置模型的顏色、紋理、反射

25、、景深、陰影等效果， 從而達到渲染產(chǎn)品外觀的效果。 只有在三維的CAD設計中， 才可能建立進行有限元分析的原始基本數(shù)據(jù)， 進而實現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)化設計。用三維模型在裝配狀態(tài)下進行零件設計， 可避免實際的干涉現(xiàn)象起到事半功倍的作用。 凡此種種， 二維的繪圖設計只能在局部勉強達到， 因此， 采用三維設計是設計理念的一種變革，是CAD的真正應用的開始。</p><p>　　在機械設計中， 設計模型， 就是各種機械零件的實際模

26、型。所有的模型均可以分解成有限品種的構成特征， 而每一種構成特征， 又可以用有限的參數(shù)完全約束， 即參數(shù)化。因而， 現(xiàn)在的產(chǎn)品設計中， 全部可以用參數(shù)化的三維模型來表述。實例庫的建立是就是參數(shù)化設計的結果。它是用戶和科技工作者所面臨的重要課題之一，對它的研究具有很大的市場價值和應用價值。</p><p>　　為了提高柴油機的設計質(zhì)量，縮短柴油機的設計周期，減輕設計人員的勞動強度，我們針對柴油機的特點基于UGII軟

27、件建立了實例庫。實例庫故名思意就是實例零件的集中，是把零件造出來放到一個庫，就行成了實例庫，運用CBR和成組技術建立了實例庫有利于企業(yè)的生產(chǎn)和開發(fā)，其中主要內(nèi)容安排如下：</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　簡述了CAD技術，對柴油機的傳統(tǒng)設計與應用CAD技術進行了比較，說明了柴油機三維設計及實例庫建立的重要性，以此來確定論文的選題依據(jù)。&l

28、t;/p><p><b>　　柴油機設計理論</b></p><p>　　介紹了柴油機的一般設計理論，設計步驟，對影響柴油機設計和各種因素進行了概括和總結</p><p>　　2 柴油機實例庫建立中的關鍵技術</p><p>　　重點探討了UG建模技術，以及設計中的關鍵技術</p><p>　　3 通

29、過UG modeling建立模型實例 </p><p>　　介紹利用UG modeling建立模型實例，并說明利用UG modeling造型的方法。</p><p>　　4 通過UG/OPEN GRIP建立實例模型</p><p>　　介紹利用UG/OPEN GRIP建立實例庫的實例，并說明利用UG/OPEN GRIP造型的方法。</p><p&

30、gt;<b>　　5 總結</b></p><p>　　總結全文的主要內(nèi)容和應用實例庫的成效。</p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1 柴油機的設計理論</p><p><b

31、>　　1.1柴油機的組成</b></p><p>　　普通柴油機的組成圖如下：</p><p>　　單缸四沖程柴油機主要由機體、運動機構、配氣機構、燃油供給系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)及照明系統(tǒng)等組成。</p><p>　　1.2柴油機的設計試制過程及總體設計</p><p>　　1.2.1柴油機的

32、設計試制過程 </p><p>　　1.2.2 計包括以下幾項工作：</p><p>　　首先進行總體方案設計，即確定內(nèi)燃機的類形和主要結構參數(shù)以及總體布局，繪制出縱橫剖面圖和外形圖。在總體方案設計時，通常要擬定幾種方案，進行分析比較，反復修改，確定一種方案，并在此方案的基礎上繪制系列產(chǎn)品和個種變形產(chǎn)品的總布圖，以便統(tǒng)一考慮產(chǎn)品的系列化和變形等問題，必要時，還要進一步修改總體方案設計。&l

33、t;/p><p>　　柴油機一般都是根據(jù)市場要求，大批大量生產(chǎn)。在設計過程中，應盡量做到采用先進的工藝方案；正確選擇柴油機通用部件及機體布局型式；要十分注意保證加工精度和生產(chǎn)效率的措施以及操作使用方便性，力爭設計出技術上先進、經(jīng)濟上合理和工作可靠的柴油機。</p><p>　　1.3 柴油活塞組部件設計</p><p><b>　　一，活塞</b>

34、</p><p>　　1）活塞工作情況幾設計要求：</p><p>　　活塞的工作情況可以概括如下：</p><p><b>　?、?很大的機械負荷</b></p><p><b>　?、?很高的熱負荷</b></p><p><b>　?、?強烈的磨損</b

35、></p><p>　　根據(jù)活塞的工作情況，在進行活塞設計時應滿足下列要求：</p><p>　?、僭诒Ｕ銐虻膹姸扰c剛度的條件下具有最小質(zhì)量</p><p><b>　?、诰哂辛己玫拿芊庑?lt;/b></p><p><b>　　③受熱少又便與散熱</b></p><p>

36、;<b>　?、茏钚〉哪p</b></p><p><b>　　2）活塞結構設計</b></p><p>　　活塞的基本結構，根據(jù)所起作用不同，可分以下幾個部分：</p><p>　?、倩钊^部 包括塞頂，頂岸及活塞環(huán)帶。</p><p>　?、诨钊共?環(huán)帶以下的部分，起導向作用并承受側壓力。&l

37、t;/p><p>　?、刍钊N座 位于裙部中央上方，銷座中安放活塞銷。</p><p>　　3）活塞主要尺寸有：</p><p>　?、倩钊叨菻 盡可能選擇較小的H。</p><p><b>　?、趬嚎s高度H1 </b></p><p>　　③頂岸高度h1 頂岸高度確定了第一環(huán)的位置。<

38、;/p><p>　?、墉h(huán)帶高度h2 環(huán)帶高度取決于活塞環(huán)數(shù)，環(huán)高及環(huán)岸高度。[17]</p><p><b>　　二，活塞銷</b></p><p>　　活塞銷設計應滿足如下要求：</p><p>　　①在保正足夠強度與剛度的條件下具有最小的質(zhì)量；</p><p>　?、谕獗砟湍?，而內(nèi)部沖擊韌性好；

39、</p><p><b>　?、圩銐虻某袎好娣e</b></p><p>　　由以上基礎內(nèi)容看出活塞組零件設計的特點是在最小重量下達到工作要求。</p><p>　　經(jīng)過對柴油機設計及活塞組設計的研究，可以掌握設計柴油機時要注意的地方，可以分析出零件中拼合模塊及其中的參數(shù)，為后面的造型打下基礎。</p><p>　　2 實

40、例庫建立的關鍵技術</p><p>　　2.1建立實例庫的基本標準及方法</p><p>　　2.1.1建立實例庫的基本標準</p><p>　　1. 每個零件都應有一個中心基準（如基準點或基準軸或基準面，主要使用三面基準），建立零件時，坐標系（相對坐標和絕對坐標）應在該零件的對稱中心位置。</p><p>　　2. 應盡量減少特征數(shù)，特征間

41、尺寸用關系表達式表示。將特征參數(shù)分為主參數(shù)和次要參數(shù)，用主參數(shù)去控制和約束次要參數(shù)。 </p><p>　　3 . 每個零件應在菜單“裝配”中設置“參考集”，調(diào)出時僅顯示特征實體。</p><p>　　4. 對于一個由幾個零件裝配在一起而組成的部件，要注意建立部件內(nèi)各個零件之間的參數(shù)值傳遞，即建立各個零件之間的尺寸鏈接關系，并用一個主要的零件去控制和約束其它的次要零件。 

42、;</p><p>　　2.1.2用UG建立實例庫的方法</p><p>　　1． 用戶自定義特征（.udf）法</p><p>　?。?） File→New輸入一個零件Part文件名，Application→Modeling生成一個Part文件。</p><p>　?。?） Toolbox→Expression對參數(shù)表達式進行用戶化命名（R

43、ename）和編輯（Edit）。 </p><p>　?。?） File→Export，生成、定義、存儲一個udf文件。</p><p>　　（4） Toolbox→Features→User Defined實現(xiàn)調(diào)用。</p><p>　　優(yōu)點：創(chuàng)建比較容易；可建立特征參數(shù)之間的關系，定義特征變量，設置缺省值，提示輸入關鍵值；易于恢復和編輯。缺點：須建立一

44、個新的part零件才能輸入用戶自定義特征。</p><p>　　2． 用程序設計（＊.grx或*.dll）：UG／Open GRIP和／或UG／Open API(UFUN)開發(fā)編程實現(xiàn)零件的生成和調(diào)用</p><p>　　優(yōu)點：使用交互調(diào)入最方便，應用層次最高。缺點：需用程序?qū)懭耄ぷ髁看蟆?#160;</p><p><b>　　2.2 建模技術<

45、/b></p><p>　　基于實例庫的設計可顯著提高設計效率和質(zhì)量，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。通過對實例庫中的約束參數(shù)的修改，方便地創(chuàng)建出一系列功能和形狀相似的設計模型。</p><p><b>　　2.2.1特征建模</b></p><p>　　在三維造型中，實體模型已經(jīng)比較完善，但它僅僅是零件的幾何形狀描述，沒能滿足產(chǎn)品開發(fā)整個生命周期內(nèi)集

46、成所需的信息，如加工特征、材料、裝配、公差和表面粗糙度等信息。此外，在幾何形狀設計中，采用點、線、面或一些簡單的體素通過布爾運算等方法進行造型，不太符合設計、制造對構型的實際要求與工程師的設計習慣。因此，產(chǎn)品信息模型不完整，設計和制造系統(tǒng)之間的共享同一數(shù)據(jù)格式和結構的問題并沒有得到根本性解決。也就是說，幾何形狀的描述和它在制造中被加工成形并沒有形成一一對應的，可為CAD/CAM所理解的數(shù)據(jù)結構和相互關系。這些導致了集成的先天困難。<

47、;/p><p>　　一個零件的形狀主要由其使用功能及加工工藝性所決定。因此，在設計零件結構時，設計者往往采用具有某些使用功能和能夠加工的形狀特征進行組合和拼接。采用這樣的構型思維方式稱之為特征建模。</p><p>　　特征建模通過計算機將工程圖紙所表達的產(chǎn)品信息抽象為特征的有機集合，它不僅構造了按一定拓撲關系組成形狀，而且反映了特定的工程語義，支持了零件從設計到制造成整個生命周期內(nèi)各種應用所

48、需的幾乎全部信息，其中包括管理信息，形狀信息與工藝信息。</p><p>　　特征建模是一種全面表示零件特征的定義方法，利用特征描述零件，不僅可以提供諸如幾何、拓撲、功能、尺寸公差及制造工藝要求等信息，而且還可以同參數(shù)設計、尺寸驅(qū)動等先進的設計思想相結合，提供全新的設計環(huán)境。</p><p>　　特征一般可以劃分成以下幾類。</p><p><b>　　⑴

49、　形狀特征</b></p><p>　　描述一定工程意義的功能幾何形狀信息。形狀特征分為主要形狀特征和輔助形狀特征。主要形狀特征用于構造零件的主要形狀，輔助形狀特征用于對主要零件形狀特征的局部修飾（如倒角、鍵、中心孔等）。</p><p><b>　?、啤【忍卣?lt;/b></p><p>　　描述產(chǎn)品、零件和特征幾何形狀和尺寸的許可

50、變動量或誤差。精度特征可分為：尺寸公差、幾何公差和表面粗糙度。尺寸公差可分為定位尺寸公差、定形尺寸公差。幾何公差可分為形狀公差與位置公差。</p><p><b>　　⑶　管理特征</b></p><p>　　用于描述零件的管理信息（如標題欄里的零件名稱、圖號、批量、設計者等）。</p><p><b>　?、取〖夹g特征</b&

51、gt;</p><p>　　用于描述產(chǎn)品、零件特征的工藝要求，如熱處理等。</p><p><b>　?、伞〔牧咸卣?lt;/b></p><p>　　用于描述零件材料的組成和條件，如性能、規(guī)劃、熱處理方式、表面處理方式和條件等。材料特征分為整體材料特征、表面處理材料特征及局部處理特征。整體材料特征作為零件的屬性，記錄在零件信息數(shù)據(jù)結點上，它包括材料

52、種類代號、性能、整體熱處理方法，如表面處理包括表面淬火、滲碳、氮化等。</p><p><b>　?、省⊙b配特征</b></p><p>　　用于表達零件裝配過程中需使用的信息。</p><p><b>　?、朔治鎏卣?lt;/b></p><p>　　描述有限元網(wǎng)格特點，類型以及力作用點和方向。<

53、/p><p><b>　?、讨圃焯卣?lt;/b></p><p>　　描述零件的特征加工方法，切削用量，機床、刀具、量具等特征描述。</p><p><b>　?、唾|(zhì)量特征：</b></p><p>　　質(zhì)量是指產(chǎn)品、零件和特征的性能、功用等指標滿足用戶要求的程序，產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)品生產(chǎn)過程中諸環(huán)節(jié)有關，主要由

54、評價結果來描述。</p><p>　　在上述特征中，形狀特征和精度特征是與零件建模直接相關的特征，而管理特征、技術特征、材料特征和裝配特征等雖不直接參與零件的建模，但它們是實現(xiàn)CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)集成必不可少的特征。</p><p>　　2.2.2參數(shù)化設計</p><p>　　通過一組參數(shù)建立有關曲線之間的對應關系,給出不同的參數(shù),即可得到不同的曲線,這就

55、是最基本的參數(shù)化原理.參數(shù)化設計就是根據(jù)這種基本原理,建立的一組參數(shù)與一組圖形基本元素或多組圖形之間的對應關系,給出不同的參數(shù),即可得到不同的結構圖形.實際上,參數(shù)化也就是現(xiàn)在所說的數(shù)字化.一個復雜的圖形可以分解成一系列簡單和易于描述的基本圖形元素,如線、圓、圓弧、曲線等，因此任何一個結構圖形都可以用一系列的控制尺寸及位置尺寸來完整、唯一地描述.基于以上原則,我們把尺寸標準看作是一種符號變量,只要改動一個尺寸,參數(shù)化系統(tǒng)便能正確、快速地

56、修改整個結構和部件；同樣,只要用戶改變結構圖形,參數(shù)化設計系統(tǒng)也能自動修改相應的尺寸.我們也可以通過改變參數(shù)來獲得不同的實體形狀,從而得到不同的設計方案.所以參數(shù)的應用可以大大提高CAD系統(tǒng)的圖形輸入和幾何建模的效率</p><p>　　結構對象的參數(shù)化一般應具有以下特征</p><p>　?、俦仨毦哂休^好的通用性,能適用于同種類型的不同結構；</p><p>　　

57、②用戶能根據(jù)自己的需要和習慣指定參數(shù)；</p><p>　?、勰芨鶕?jù)用戶指定的參數(shù),自動計算結構的幾何點坐標；</p><p>　?、懿粌H能指定結構的形狀控制參數(shù),而且能指定結構或部件的位置控制參數(shù)；</p><p>　?、菟O計的部件容易組裝；</p><p>　?、弈苁褂媒Y構形狀參數(shù)、位置參數(shù)、關系描述性參數(shù)、材料參數(shù)和施工要求參數(shù)等,并

58、建立統(tǒng)一的關系數(shù)據(jù)庫；</p><p>　　⑦對三維參數(shù)化設計系統(tǒng),還應具有平面和空間的描述性參數(shù),以便于用戶根據(jù)設計意圖，正確合理地選用參數(shù).</p><p>　　參數(shù)化設計不僅可以使ＣＡＤ系統(tǒng)具有交互式繪圖的功能,還可以使其具有自動繪圖的功能。利用參數(shù)化設計開發(fā)出來的專用的產(chǎn)品設計系統(tǒng),可以使設計人員從大量繁瑣的繪圖工作中解脫出來,可以大大提高設計速度,并減少信息的存儲量。因而進行參數(shù)

59、化設計技術,是ＣＡＤ技術應用領域內(nèi)的一個重要的任務。參數(shù)化設計經(jīng)常利用原有設計,提取一些主要的定形、定位或裝配尺寸作為自定義變量,修改這些變量的同時由一些公式計算出并變動其它相關尺寸,即可得到所需的新的設計產(chǎn)品。</p><p>　　參數(shù)化設計是通過修改尺寸而實現(xiàn)對圖紙的修改的設計方法。在參數(shù)化設計的過程中，用戶無需進行干預，由CAD系統(tǒng)對整個圖形的約束集進行分析和求解。參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等

60、，目前參數(shù)化技術大致可分為如下三種方法：（1）基于幾何約束的數(shù)學方法；（2）基于幾何原理的人工智能方法；（3）基于特征模型的造型方法。其中數(shù)學方法又分為初等方法（Primary Approach）和代數(shù)方法（Algebraic Approach）。初等方法利用預先設定的算法，求解一些特定的幾何約束。這種方法簡單、易于實現(xiàn)，但僅適用于只有水平和垂直方向約束的場合；代數(shù)法則將幾何約束轉換成代數(shù)方程，形成一個非線性方程組。該方程組求解較困難，

61、因此實際應用受到限制；人工智能方法是利用專家系統(tǒng)，對圖形中的幾何關系和約束進行理解，運用幾何原理推導出新的約束，這種方法的速度較慢，交互性不好；特征造型方法是三維實體造型技術的發(fā)展，目前正在探討之中。</p><p><b>　　2.3 成組技術</b></p><p>　　成組技術(GT-group technology)揭示和利用事物間的相似性，按照一定的準則分類

62、成組，同組事物能夠采用同一方法進行處理，以便提高效益的技術，稱為成組技術。在機械制造工程中，成組技術是計算機輔助制造的基礎，將成組哲理用于設計、制造和管理等整個生產(chǎn)系統(tǒng)，改變多品種小批量生產(chǎn)方式，以獲得最大的經(jīng)濟效益。成組技術的核心是成組工藝，它是把結構、材料、工藝相近似的零件組成一個零件族（組），按零件族制定工藝進行加工，從而擴大了批量、減少了品種、便于采用高效方法、提高了勞動生產(chǎn)率。零件的相似性是廣義的，在幾何形狀、尺寸、功能要素、

63、精度、材料等方面的相似性為基本相似性，以基本相似性為基礎，在制造、裝配等生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等方面所導出的相似性，稱為二次相似性或派生相似性。</p><p>　　成組工藝實施的步驟為：</p><p><b>　?、倭慵诸惓山M； </b></p><p>　?、谥朴喠慵某山M加工工藝； </p><p>　?、墼O計成組工

64、藝裝備； </p><p>　　④組織成組加工生產(chǎn)線。 </p><p>　　零件分類成的方法有：</p><p>　　①代碼分組法：利用零件分類編碼系統(tǒng)對零件進行編碼，按零件代碼，采用一定的相似性準則進行分組。各個國家或大企業(yè)均有自己的零件分類編碼系統(tǒng)，比較典型的應用比較廣泛的系統(tǒng)有捷克的VUOSO系統(tǒng)、德國的OPITZ系統(tǒng)、日本的KK-3系統(tǒng)和我國的JLBM-1

65、系統(tǒng)；分組方法有特征位法、碼域法和特征位碼域法； </p><p>　　②生產(chǎn)流程分析法(PFA-production flow analysis)：是以零件的加工工藝過程為依據(jù)，通過分析進行分類，具體方法有關鍵機床法、順序分枝法、聚類分析法、鍵合能法等。此外尚有勢函數(shù)法、模糊模式識別法等。 </p><p>　　制訂零件的成組加工工藝的方法有：</p><p>　

66、?、購秃狭慵ǎ涸谝粋€零件族中，設計一個能包含這組零件全部的幾何特征的零件，作為復合零件，其加工工藝則為該族零件的成組工藝； </p><p>　?、趶秃瞎に嚶肪€法：根據(jù)一個零件族中全部零件的工藝路線，制訂一個能包含全部零件加工工序的工藝路線，作為該族零件的成組</p><p>　　近年來，成組技術與數(shù)控技術、計算機技術相結合，水平有了很大提高，應用范圍不斷擴大，在產(chǎn)品設計、制造工藝、生產(chǎn)

67、組織與管理等方面均有顯著的應用效果，如新零件設計數(shù)可減少52%、生產(chǎn)準備時間可減少 69%、勞動生產(chǎn)率可提高33%、生產(chǎn)周期可關70%、零件成本可減少43%，并已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)和集成制造系統(tǒng)的基礎。</p><p><b>　　2.4 CBR技術</b></p><p>　　2.4.1 CBR技術主要內(nèi)容</p><p><b&g

68、t;　　1、CBR概述：</b></p><p>　　CBR的研究起源于1982年Schank的論著”Dynamic Memory”;1983年Kolodner在計算機上實現(xiàn)；CBR開始時用于法律、醫(yī)學等方面。目前已開始向工程領域滲透。</p><p>　　2、1 CBR的基本思想</p><p><b>　　圖2.4-1</b>&

69、lt;/p><p>　　2、2 CBR的特點</p><p>　　* CBR是一種類比推理，屬歸納推理，能創(chuàng)造新知識，這與演繹性不同； * CBR實現(xiàn)分“學習”與“開創(chuàng)”兩部分：</p><p>　　* CBR系統(tǒng)的實現(xiàn)效率取決于實例源的多少和實例索引方式；</p><p>　　* 實例的歸納式修正是生成新解的關鍵；</p><

70、;p><b>　　3 實例的表示</b></p><p>　　從邏輯上看，對實例的描述涉及三個方面：</p><p>　　* 問題狀態(tài)的描述：索引</p><p>　　* 解描述：用特定的數(shù)據(jù)結構（一階謂詞、框架、數(shù)據(jù)庫的紀錄項）表述實例的文本描述；</p><p>　　* 解執(zhí)行討論的描述；</p>

71、<p><b>　　4、實例的索引</b></p><p>　　* 實例的索引：對實例進行標識，建立歸納操作的前提；</p><p>　　* 實例索引的實現(xiàn)方法：</p><p>　　1）相似矩陣法：類似于GT中的特征矩陣；</p><p><b>　　2）神經(jīng)網(wǎng)絡法</b></p

72、><p>　　* 索引過程所采用的編碼模式：</p><p>　　1. 鏈式碼 2. 層次碼 3. 混合碼 </p><p><b>　　5、 實例的歸納</b></p><p>　　根據(jù)待求問題描述，并比較索引所提取的實例的問題描述，進行歸納式的解的生成。具體有以下方法：(應用歸納規(guī)則)</p><p&

73、gt;　　* Ruler-bared Reasoning</p><p>　　* Newral Netwnks</p><p>　　6、 解釋的模型的建立</p><p>　　設計成本、參數(shù)等：1）定性；2）定量 （與應用公式有關）</p><p>　　在CAPP中，工藝過程的圖形仿真：實際上是一種結合人的思維的定性方法。</p>

74、<p>　　7、CBR與Rule-based 系統(tǒng)的結合</p><p><b>　　8、特點：</b></p><p>　　屬類比歸納推理，能創(chuàng)造新知識，這與演繹不同；</p><p>　　* “求解”于“學習”能很的結合；</p><p>　　* 但要求實例豐富，否則不佳；</p><

75、;p>　　* 索引方法對推理效率、成功率等影響最大；</p><p>　　基于實例的推理(Case-Based Reasoning，CBR)是一種典型的利用以前的實例和經(jīng)驗進行推理的、新的問題求解機制.它求解問題簡單快速、效率高；實例庫的建立比較方便，不一定需要專家參與；實例庫的維護、學習比較方便.這些優(yōu)越性使得CBR在知識抽取比較困難或知識比較缺乏的工藝設計過程中非常有用.</p><

76、p>　　2.4.2 CBR技術的缺現(xiàn)</p><p>　　利用基于實例推理技術時首先要深入研究它的優(yōu)缺點。是一種以實例為知識載體的知識供應方法。當前它仍有如下不足：首先，系統(tǒng)為了達到實用通常建立龐大的實例庫，這導致管理困難，系統(tǒng)運行效率低；其次，通過檢索得到的只是一個或很少實例，而其它不符合檢索要求但含有適用知識的實例沒有利用，支持創(chuàng)新的力度不夠；最后，實例調(diào)整嚴重依賴領域知識，難度大，所以很多cbr系統(tǒng)簡

77、化為實例檢索系統(tǒng)。導致這三項缺點的深層原因是實例是獨立的，不同實例所蘊含的知識難以組合利用。</p><p>　　成組和CBR技術是實例庫建立過程中的關鍵技術，利用成組技術可使零件歸類，在幾何尺寸和拓撲關系方面找出它們之間的共同點和不同點，而利用CBR技術進行推理，可以從以有的零件推理新零件的構造，可以推理出新問題的解法。在此次實例庫建立過程中有很多地方用到成組和CBR技術。</p><p&g

78、t;　　3 UG modeling建立模型實例</p><p>　　3.1 UG modeling建模 </p><p>　　UGII是美國UGS公司開發(fā)的三維CAD/CAM系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以精確地描述幾乎任一幾何形狀，通過組合這些形狀，進行產(chǎn)品設計、分析和建立工程圖。</p><p>　　UG 是一套集CAD/CAM/CAE 的于一體的三維參數(shù)化軟件， 具有強大的

79、建模、分析和加工功能。 其建模技術結合了傳統(tǒng)建模和參數(shù)化建模的優(yōu)點， 采用尺寸驅(qū)動技術， 具有全相關的參數(shù)化功能， 是一種“ 復合建模” 工具。 應用UG 的建模功能，設計工程師可快速進行概念設計和詳細設計，交互建立和編輯各種復雜 的零部件模型。根據(jù)已建立的三維零件模型， UG 的各種應用功能既可對模型進行裝配操作、創(chuàng)建二維工程圖； 也可對模型進行機構運動學、動力學分析和有限元分析， 進行設計評估和 優(yōu)化； 同時， 還可根據(jù)模型設計工裝

80、夾具、進行加工處理， 直接生成數(shù)控程序， 用于產(chǎn)品的 加工。在建立三維數(shù)據(jù)模型時， 模型的性能直接影響到模型的可編輯性以及在各相關應用中的處理速度。</p><p>　　1．UGII的主要功能模塊</p><p><b>　?、?建模</b></p><p>　　UGII將基于約束的特征建模和顯式幾何模型方法無縫地結合起來，提供以當今業(yè)界最強有

81、力的“復合建?！惫ぞ?，使用戶可以充分利用集成于先進、基于特征環(huán)境中的傳統(tǒng)的實體、面、線框造型的優(yōu)勢。該模塊可使用戶能夠很方便地建立二維和三維線框模型、掃描和旋轉實體經(jīng)及進行布爾運算及參數(shù)化編輯。它還提供用于快速、有效的概念設計的變量草圖工具和更通用的建模和編輯任務的工具。</p><p><b>　　裝配建模</b></p><p>　　裝配建模模塊提供了并行的、自上

82、而下的產(chǎn)品開發(fā)方法，裝配的主模型在整個裝配過程中可以進行設計和編輯。部件可靈活地配對或定位，并且一直保持其關聯(lián)性。這樣既改進了性能，又節(jié)約了磁盤的存儲空間。它還提供了數(shù)據(jù)裝載控制功能，允許用戶對裝配結構的部件進行過濾分析。它可以管理、共享和評估數(shù)字模型，以完成一個復雜產(chǎn)品的全數(shù)字化裝配模型。用它提供的各種工具，用戶可對整個產(chǎn)品、指定的子系統(tǒng)或零件進行可視化及裝配分析。</p><p><b>　　⑶ 工

83、程圖</b></p><p>　　工程圖模塊可以使設計者、工程師和繪圖員從三維實體模型得到完全相關的二維工程圖。利用UG的復合建模技術，該模塊可以生成尺寸與實體模型相關的工程圖，并保證隨著實體模型的改變而同步更新工程圖尺寸，減少了因模型改變二維圖紙更新所需的時間。利用裝配模塊的數(shù)據(jù)可以方便地繪制裝配圖，并能快速生成裝配爆炸圖。無論繪制單頁還是多頁詳細裝配圖及零件圖，工程圖模塊都能減少時間和成本。<

84、;/p><p><b>　?、?WAVE技術</b></p><p>　　該模塊提供了一個參數(shù)化產(chǎn)品設計的平臺，它把概念設計與詳細設計的變化自始自終地貫穿到整個產(chǎn)品的設計過程。在此平臺上，WAVE技術使其高級產(chǎn)品設計的定義、控制和評估成為可能。這一被稱為“控制結構”的可重復利用的設計模板被用來表達產(chǎn)品設計的概念，這是通過定義幾何形體框架和關鍵設計變量來實現(xiàn)的。</p

85、><p><b>　?、?開發(fā)工具</b></p><p>　　圖形交互編程（GRIP）</p><p>　　GRIP是類似于FORTRAN語言的一種程序設計語言，采用類似英語句子的語法，在句法、編譯、聯(lián)接等方面與FORTRAN語言具有相同的特征，可以執(zhí)行UGII中絕大部分操作，在有些情況下，GRIP可以執(zhí)行高級的定制操作，比在交互方式下更加有效，

86、幾乎所有交互方式下執(zhí)行的操作，都可以使用GRIP程序來實現(xiàn)。 </p><p>　　用戶功能程序（UFUNC）</p><p>　　提供了與UG的直接編程接口，允話用戶使用當今流行的大多數(shù)編程語言，如C、C++建立自已的應用程序。它通過使用自定義對象，提供了一個“全擴展數(shù)據(jù)模型”。用戶可以開發(fā)應用程序擴展UG，也可以充分利用UG的構造功能建立完全獨立的實用工具。</p>

87、<p>　　此外，UGII軟件CAD模塊還包含許多其它功能模塊，例如虛擬現(xiàn)實、逼真著色、幾何公差等功能模塊；UGII軟件CAM模塊中包含后置處理、車加工、型芯的型腔銑削、固定軸銑削、清根切削、可變軸銑削、順序銑切削、切削仿真等功能模塊；UGII軟件CAE模塊中包含：有限元分析、有限元、機構學、注塑模分析等功能模塊。</p><p>　　2．UG中的特征造型</p><p>　　U

88、G的造型模塊是基于特征的復合建模技術，它提供的尺寸驅(qū)動和基于約束功能給設計者以很大的靈活性，并大大縮短了設計時間?！疤卣鳌币鉃橹梢栽诳稍S的范圍內(nèi)進行修改，即參數(shù)化設計。UG的特征不僅包括建模特征，如形體特征，曲面特征；而且還有操作特征，順序特征，引用特征……等。復合建模是指UG的建模技術分為兩部分：零件一級的建模即特征建模和自由形狀建模；部分一級建模即裝配建模。</p><p>　　3，PART造型適用范圍：&

89、lt;/p><p>　　有些零件它們的外形一樣，或者說差不多，只是它們的尺寸大小不一樣，在尺寸大小變化時，零件的拓樸關系不變，象這類零件就可用PART模塊來建模。這時改變模型中的表達式，就可生成其它零件。</p><p>　　3.2 UG模型建立的方法</p><p>　　用UG軟件進行柴油機設計、制造時，很重要的一個問題是如何利用軟件快速正確地建立柴油機的三維模型。一

90、個詳細而又復雜的設計模型的基本建立方法類似于加工過程：首先，通過基本體素或草圖建立零件的毛坯，即模型的基本形狀；其次，通過成形特征等功能類似于粗加工一樣在毛坯上開鍵槽，挖空，打孔等操作；再其次，通過類似于精加工倒圓角、倒角等方法對模型倒圓角等操作；最后，對所建模型再做適當?shù)木庉?，這樣一個符合要求的零件模型就建立了。</p><p>　　UG 是一種復合建模工具， 它提供了多種建模方法。在建立零件模型時， 既可以用

91、基本體素建立簡單的實體， 也可以通過對曲線、草圖的拉伸、旋轉建立各種掃描實體， 還可以用系統(tǒng)提供的特征創(chuàng)建各種特征體。對于同一零件模型， 盡管可以用不同方法和不同的順序建模， 但是， 不同建模方法所建立的實體模型， 其編輯性能不同。例如： 要創(chuàng)建一根階梯軸的三維模型， 可用基本體素圓柱體來逐段建立， 也可逐段繪制圓再對其進行拉伸來建立， 還可先建一個基本體素圓柱體再用凸臺特征來建立。在這三種建模方法中， 第一種方法建立的軸編輯性不好，

92、如果縮短中間某個臺階的長度，則會出現(xiàn)更</p><p>　　新失效的提示。而第三種方法從建模的方便性和各參數(shù)的可編輯性來說都是最好的方法.</p><p>　　3.3 MODELING 造型實例</p><p><b>　　活塞</b></p><p><b>　　圖3.3-1</b></p&

93、gt;<p><b>　　一 文件操作</b></p><p>　　1）建立一個新的部件文件 選擇FILE NEW 命名為：ZH1120.4-3</p><p>　　2）打開一個部件文件 選擇FILE NEW 名為：ZH1120.4-3</p><p><b>　　二 圖層的設置</b>&l

94、t;/p><p>　　層類似與透明薄膜，每個層可以安放不同類形的對象。層用于組織部件文件的數(shù)據(jù)，在每個部件中提供256層。層的狀態(tài)分四種：可選層，使為工作層，不可見層，僅可見。</p><p><b>　　圖層一般分配如下：</b></p><p>　　在此實例中，實體在LAYER 1層，草圖在LAYER 21，22，23，24，25層，基準在LA

95、YER 2，61，62，63，64，65層。</p><p><b>　　所建草圖如下：</b></p><p><b>　　圖3.3-2</b></p><p><b>　　所建基準如下：</b></p><p><b>　　圖3.3-3</b><

96、/p><p><b>　　三 表達式</b></p><p>　　表達式有自己的語言：</p><p>　　左側：變量名 右側：表達式字符串</p><p><b>　　此零件中表達式為：</b></p><p>　　p6=60

97、 // 60</p><p>　　p7=111 // 111</p><p>　　p8=17 //

98、 17</p><p>　　p9=3 // 3</p><p>　　p10=3 // 3</p><p>　　p11=2

99、 // 2</p><p>　　p12=178 // 178</p><p>　　p13=102

100、 // 102</p><p>　　p14=21 // 21</p><p>　　p15=10 // 10</p><p>　　p16=35

101、 // 35</p><p>　　p19=68.05+62.7 // 130.75</p><p>　　p20=16

102、 // 16</p><p>　　p21=67.7 // 67.7</p><p>　　p22=0 // 0</p><p>　　p2

103、3=360 // 360</p><p>　　p24=5 // 5</p><p>　　p25=-5

104、 // -5</p><p>　　p26=0 // 0</p><p>　　p41=23 // 23</p><p>

105、　　p42=15 // 15</p><p>　　p43=33 // 33</p><p>　　p45=12

106、 // 12</p><p>　　p46=5 // 5</p><p>　　p47=28 // 28</p><p

107、>　　p48=9 // 9</p><p>　　p49=0 // 0</p><p>　　p50=360

108、 // 360</p><p>　　p51=-1 // -1</p><p>　　p52=-34.5/2 // -17.25</p>

109、;<p>　　p53=-62.7 // -62.7</p><p>　　p54=54 // 54</p><p>　　p55=0 // Used By ..

110、. // 0</p><p>　　p58=-8 // Used By ... // -8</p><p>　　p59=36 // Used By ... // 36&l

111、t;/p><p>　　p60=60 // Used By ... // 60</p><p>　　p61=0 // Used By ... // 0</p><p>　　p62=0.0

112、 // 0</p><p>　　p63=7 // 7</p><p>　　p64=180-15 // 16

113、5</p><p>　　p65=360-20 // 340</p><p>　　p66=4.75 // 4.75</p><p>　　p67=54