大装配体智能CAD系统的开发及模型轻量化技术研究

摘要

大装配体在整个国民经济中都有着广泛的应用，如飞机、船舶、生产线装备、大型模具等都是大装配体的范畴。随着CAD／CAM技术的发展，整个产品的设计、虚拟制造和数字化样机都可在计算机中完成。因此，在现代设计中，大数据容量的复杂装配体(即大装配体)的设计已成为产品设计过程中的必需元素。大装配体的设计方式和效率直接影响到产品投放市场的速度及企业效益。
　　 大装配体具有零部件数量多、结构关系复杂、数据容量大的特点，目前企业对大装配的设计还停留在纯手工设计的阶段，其主要表现在：(1)在大装配体设计过程中，模型的参数化程度不高，导致设计者需要花大量的时间来重复建模，延长了设计周期；(2)智能化程度不够，设计者在设计大装配体时，需要手动去绘制与装配三维模型。同时，还需要手动绘制工程图以及填写BOM表。这种纯手工作业方式不仅效率低，而且容易出错；(3)设计大装配体时，由于模型数量大，使得大装配模型的数据容量庞大，在计算机中处理时极为不便，也使得协同设计以及产品动态仿真无法顺利进行。此外，在协同设计过程中，为了技术保密，企业需要对其关键技术进行隐藏，所共享的CAD模型也需要经过一定的简化处理。
　　 为了解决大装配体设计过程中的一系列问题、提高设计的效率与质量，本文对大装配体的特点及其设计技术做了深入的分析，研究了参数化、模块化设计技术，根据大装配体的功能单元进行模块化划分，实现参数化设计，建立大装配体的标准模型库。在此基础上，以递归算法为理论基础，实现了装配模型的自动更新、基于模型感知的智能装配以及工程图与BOM表的自动生成，开发了大装配体智能CAD系统。
　　 同时，进一步分析了模型轻量化技术的理论基础以及现有的模型简化算法，将大装配体的轻量化分为细微零部件的抑制和替换、表面特征的处理、模型装配间隙的缝合、装配体轻量级模型的抽壳等步骤，实现了大装配模型的轻量化。并将模型的轻量化技术集成到智能cAD系统中，用轻量化模型替代原装配模型参与装配，大大降低了大装配体CAD模型的数据容量，使实时仿真成为可能。
　　 目前，该方法已经在Inventor平台上实现并成功运用到企业生产实践中，极大的提高了大装配体的设计效率，其轻量化模型也应用到模型的仿真和协同设计中，取得了很好的成效。

目录

第一章 绪 论

第二章 智能CAD系统总体框架及开发平台介绍

第三章 智能CAD系统实现的关键技术

第四章 装配模型轻量化技术研究

第五章 系统运行实例

第六章 结论与展望

参考文献

致 谢

硕士期间完成的学术论文

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