装配建模的方法

时间：2023-10-20 百科知识版权反馈

【摘要】：不管用何种方法对产品进行设计，当设计中需要使某些部件与另一些特定部件的模型相关联时，则利用自顶向下的方法进行建模。单级圆柱齿轮减速箱的装配过程就是典型的自底向上装配建模。主模型是根据产品设计的需要而建立模型。主模型的作用是避免模型修改过程中的多次更新，提高工作效率，降低分析文件、装配文件、工程图、加工文件对计算机资源的消耗。这些配对约束是因零件与零件间具有确定的位置关系，形成的约束关系。

5．1．2　装配建模的方法

1）自顶向下的装配建模

（1）自顶向下的概念

自顶向下，即先进行总体设计、概要设计，再利用总体设计的信息控制详细设计的方法。其中总体设计是对产品或部件的组成、结构、部件间的关系进行分析、研究、综合、抽象；详细设计是利用总体设计的信息进行细化，详细设计受到总体设计、概要设计信息的控制。

（2）自顶向下的作用

自顶向下的产品设计模型构建完成后，只要在顶层进行相关参数的编辑，则其下层的信息随之更新，避免了对产品组件分别进行修改引起的冲突；同时不需要分别修改产品中的不同组件，也提高了设计工作的效率。

（3）自顶向下的应用实施方法

自顶向下的应用实施方法有两种：

对产品进行综合分析后，确定产品的组成，形成装配树，在装配树的不同层次上构建用于控制产品的装配级特征，并把这些特征关联至相关的装配树中的结点。利用关联特征细化产品设计，直至所有零件设计完成。这是一种系统性自顶向下的方法。

不管用何种方法对产品进行设计，当设计中需要使某些部件与另一些特定部件的模型相关联时，则利用自顶向下的方法进行建模。这种方法是一种较灵活的方法，称之为混合型自顶向下的方法，其中有许多组件的参数不受自顶向下的约束控制。

2）自底向上的装配建模

自底向上，就是先完成产品或部件所有零件的设计，然后把这些零件组装成部件，再利用零件、部件装配成整个产品。其装配树是在设计过程中逐步完善的。单级圆柱齿轮减速箱的装配过程就是典型的自底向上装配建模。

3）装配主模型

（1）主模型的概念

主模型是根据产品设计的需要而建立模型。这种模型只包含原始的设计信息，不包含工程图、工程分析、加工工艺信息，而这些信息的生成是基于主模型来进行的。而各种工程应用中都是引用主模型，并根据需要进行适当的简化，这样保证了各种应用模型中信息的一致性。

在UG软件中，主模型的应用有两种方式，一种方式是建立应用文件，而把主模型文件以装配的方式加入当前应用文件中；另一种方式是直接利用应用模板，例如图模板、工程分析模板等。

（2）主模型的作用

如图5－8所示，可以运用零件的主模型生成工程图、进行虚拟装配、进行运动分析、生成加工代码等。主模型的作用是避免模型修改过程中的多次更新，提高工作效率，降低分析文件、装配文件、工程图、加工文件对计算机资源的消耗。

（3）主模型的应用

主模型技术在基于三维CAD模型的工程分析、三维虚拟装配，工程图的制作、加工代码的生成中都得到应用，一个对象的多种工程分析和应用使用同一主模型避免了同一对象在不同应用中的重复建模，也使得同一对象在不同应用、分析中使用同一模型，使得各种信息得到统一。主模型对进行复杂产品的并行设计提供了强有力的技术支持。

图5－8　主模型的概念及应用

4）装配中的连接关系

在装配中，两个零件之间的位置关系分为约束和非约束关系。约束关系是实现装配级参数化，零件间有关联关系，当一个零件移动时，与之有约束关系的所有零部件随之移动，始终保持相对位置，约束的尺寸值还可以灵活修改。非约束关系仅仅是把零部件放置在某个位置，当一个零件移动时，其他零部件不随之移动。

两个零件之间存在的几何位置约束称为配对约束。这些配对约束是因零件与零件间具有确定的位置关系，形成的约束关系。配对约束方式有贴合（Mate）、对齐（Align）、角度（Angle）、平行（Parallel）、垂直（Perpendicular）、中心（Center）、距离（Distance）、相切（Tangent）等。

（1）贴合

如图5－9所示两个零件间的约束方式为贴合，通过两个零件的面贴合在一起来约束两个零件，要求这两个面形式要完全一致（都为平面或都为曲面），且对于非平面的两个面其尺寸也必须完全一致，例如两个圆柱面进行贴合时，就要求两个圆柱面的直径尺寸完全一致，否则就无法进行装配。两个平面贴合，两个平面的法线反向平行，两个柱面贴合，柱面的轴线方向一致。

图5－9　贴合约束实例

（2）对齐

如图5－10所示的零件间约束方式为对齐。如图5－10（a）所示，可以通过两个圆柱面的轴线方向一致来约束两个零件，这时两个圆柱面的直径大小可以不等；如图5－10（b）所示，可以通过两个零件的表面共面且法线方向一致来约束零件。

图5－10　对齐约束实例

选用对齐方式比贴合方式灵活得多，平面可与某指定轴线方向对齐，即平面的法线和该轴线方向平行；圆柱面可与直线类对象对齐，即圆柱的轴线方向和选定直线平行。

（3）角度

如图5－11所示的零件间约束方式为角度约束，通过两个零件的面的法线成一定的角度关系来约束两个零件。

图5－11　角度约束实例

（4）平行

如图5－12所示的零件间约束方式为平行约束，通过两个零件的面的法线平行来约束两个零件。

图5－12　平行约束实例

图5－13　垂直约束实例

（5）垂直

如图5－13所示的零件间约束方式为垂直约束，通过两个零件的面的法线垂直来约束两个零件。

（6）中心

如图5－14所示的零件间约束方式为中心约束，可以是零件的一个对象和另一个零件的一个对象的方向一致（即图5－14所示的1to 1）；也可以是零件的一个对象在另一个零件的两个对象的中心处（即图5－14所示的1to 2）；还可以是零件的两个对象和另一个零件的两个对象成对称关系（即图5－14所示的2to 2）。