專利名稱：完整信息的全三維產(chǎn)品的設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維產(chǎn)品的設(shè)計方法，尤其是一種完整信息的全三維產(chǎn)品的設(shè)計 方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計方法是首先進行產(chǎn)品的三維模型設(shè)計，其后進行二維工程 圖紙的繪制，這種設(shè)計模式存在如下缺點1、三維模型與二維工程圖描述的對象存在差異，三維模型主要表達產(chǎn)品的理論幾 何結(jié)構(gòu)信息，而二維工程圖主要表達產(chǎn)品的制造、裝配、試驗等信息。2、設(shè)計人員在對設(shè)計數(shù)據(jù)進行維護時，是分別對三維模型和二維工程圖進行編 輯，所以經(jīng)常導(dǎo)致二者不一致的情況發(fā)生，給數(shù)據(jù)的一致性帶來困難。3、數(shù)據(jù)集在傳遞過程中，在下游應(yīng)用中主要是對主三維模型的應(yīng)用，所以二維工 程圖所表達的設(shè)計信息無法加以完全利用。4、設(shè)計人員在進行產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)設(shè)計時，模型建立的步驟和方法非常隨意，導(dǎo)致 模型的校對效率地下、可編輯行和重復(fù)使用性非常差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，而提供一種完整信息的全三維產(chǎn) 品的設(shè)計方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明為一種完整信息的全三維產(chǎn)品的設(shè)計方法，其 特殊之處在于該方法包括以下步驟1)對待加工零組件進行分析，利用功能相似性的原則結(jié)合面向制造的設(shè)計，提煉 總結(jié)零組件的產(chǎn)品設(shè)計特征；2)根據(jù)具體的應(yīng)用系統(tǒng)對產(chǎn)品設(shè)計特征進行二次開發(fā)和集成，通過在產(chǎn)品設(shè)計過 程中對產(chǎn)品設(shè)計特征的調(diào)用，直接生成與之相對應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)；3)運用產(chǎn)品設(shè)計特征，以產(chǎn)品功能的實現(xiàn)來建立產(chǎn)品三維設(shè)計數(shù)據(jù)模型。上述步驟1)具體包括以下步驟1. 1)把零件的幾何結(jié)構(gòu)按功能進行分類，從功能的相似性上找出規(guī)律，總結(jié)歸納 出產(chǎn)品零件功能特征；1. 2)將總結(jié)得到的產(chǎn)品零件功能特征的具體幾何結(jié)構(gòu)同加工特征的具體幾何要 素相結(jié)合，得到具體的面向制造的產(chǎn)品設(shè)計特征。上述步驟2)包括以下步驟2. 1)首先依據(jù)功能特征相應(yīng)的幾何拓撲結(jié)構(gòu)建立用戶自定義特征模板，確定該功 能特征的基本幾何形狀；2. 2)確定功能特征的設(shè)計參數(shù)，建立設(shè)計信息表，通過后臺的函數(shù)與用戶自定義 特征進行關(guān)聯(lián)；
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2. 3)建立用戶界面，通過用戶對設(shè)計信息表表單中數(shù)據(jù)項的選擇，使之驅(qū)動已經(jīng) 建立好的用戶自定義特征模板，生成與表單數(shù)據(jù)相符的幾何功能特征。上述步驟2. 3)中的用戶界面是圖形化的用戶界面。上述步驟3)具體包括以下步驟3. 1)確定設(shè)計基準以及功能部件的布置；3. 2)完成待加工產(chǎn)品內(nèi)部功能模塊的設(shè)計；3. 3)調(diào)用產(chǎn)品設(shè)計特征完成待加工產(chǎn)品的初步幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)計；3. 4)反復(fù)修正直至產(chǎn)品三維模型設(shè)計完成。上述步驟3)之后還包括步驟4)以產(chǎn)品三維模型為對象進行設(shè)計信息的表達和管理。上述步驟4)具體包括以下步驟4. 1)利用樹狀結(jié)構(gòu)進行產(chǎn)品視圖的管理；4. 2)對產(chǎn)品視圖進行規(guī)范的命名；4. 3)用簡單的視圖綜合表達復(fù)雜的設(shè)計信息；4. 4)幾何要素同產(chǎn)品設(shè)計信息標注的相關(guān)聯(lián)。上述步驟1)中的待加工零組件是燃油調(diào)節(jié)器的殼體，所述功能特征包括連接形 式、功能接口、密封形式、非運動功能部件分段和油路，所述連接形式包括螺紋連接和銷釘 連接；所述功能接口包括油路接口、氣路接口和電器接口 ；所述產(chǎn)品設(shè)計特征包括光孔螺 樁、AG螺紋、絲套螺紋、螺樁過孔、圓柱銷、油路直通管接頭、油路旋轉(zhuǎn)管接頭、氣路旋轉(zhuǎn)管接 頭、RDF\MKT法蘭、RDF\MKT安裝孔I、RDF\MKT安裝孔II、端面密封、徑向密封、錐形工藝堵 頭、導(dǎo)向段、層板限制器安裝孔、孔用彈性擋圈槽和雙角度油路。上述步驟3)具體包括以下步驟3. 2. 1)依據(jù)用戶給出的限制條件進行外廓設(shè)計，包括安裝形式和接口形式；3. 2. 2)殼體內(nèi)部功能模塊的設(shè)計以及定位；3. 2. 3)調(diào)用產(chǎn)品設(shè)計特征進行殼體零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計；3. 2. 4)反復(fù)優(yōu)化修正直至產(chǎn)品三維模型設(shè)計完成。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明通過面向制造的利用產(chǎn)品設(shè)計特征的建模方法的使用，規(guī)范了復(fù)雜零件 的數(shù)字化模型的建立過程，提高了模型的質(zhì)量和可編輯性，通過模板間的調(diào)用實現(xiàn)了產(chǎn)品 設(shè)計同工藝設(shè)計的并行；2、本發(fā)明通過設(shè)計特征系統(tǒng)的開發(fā)，使設(shè)計人員在產(chǎn)品設(shè)計的過程中更加專著產(chǎn) 品功能的設(shè)計而不是產(chǎn)品幾何結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)，同時使復(fù)雜零件的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計過程產(chǎn)生了改變。3、本發(fā)明通過基于三維模型的產(chǎn)品設(shè)計信息的三維表達，確保設(shè)計數(shù)據(jù)源唯一完 整，下游的應(yīng)用(工藝、計量等)通過對三維模型的調(diào)用，可以自動獲得完整的設(shè)計信息。


圖1是本發(fā)明的具體實施中燃油調(diào)節(jié)器殼體的幾何結(jié)構(gòu)示意圖以及功能相似性 的示意5
圖2是結(jié)合制造要求總結(jié)出的實現(xiàn)某一特定功能具有相似幾何結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品設(shè)計 特征；圖3是結(jié)合應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的產(chǎn)品設(shè)計特征系統(tǒng)應(yīng)用界面功能調(diào)用菜單；圖4是產(chǎn)品設(shè)計特征系統(tǒng)開發(fā)過程以及用戶使用界面示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的方法的具體步驟如下1)對待加工零組件進行分析，利用功能相似性的原則結(jié)合面向制造的設(shè)計思想， 提煉總結(jié)零組件的產(chǎn)品設(shè)計特征；1. 1)把零件的幾何結(jié)構(gòu)按功能進行分類，從功能的相似性上找出規(guī)律，總結(jié)歸納 出產(chǎn)品零件功能特征；1. 2)將總結(jié)得到的產(chǎn)品零件功能特征的具體幾何結(jié)構(gòu)同工藝特征的具體幾何要 素相結(jié)合，得到具體的面向制造的產(chǎn)品設(shè)計特征；2)根據(jù)具體的應(yīng)用系統(tǒng)對產(chǎn)品設(shè)計特征進行二次開發(fā)和集成，通過在產(chǎn)品設(shè)計過 程中對產(chǎn)品設(shè)計特征的調(diào)用，直接生成與之相對應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)；參見圖4，步驟2)的具體步驟如下2. 1)首先依據(jù)功能特征相應(yīng)的幾何拓撲結(jié)構(gòu)建立用戶自定義特征模板，確定該功 能特征的基本幾何形狀；通過具體的應(yīng)用系統(tǒng)建立產(chǎn)品設(shè)計特征的全參數(shù)化幾何結(jié)構(gòu)模型，并以此為依據(jù) 生成用戶自定義特征，完成具體的產(chǎn)品設(shè)計特征的幾何拓撲結(jié)構(gòu)的描述；由于實現(xiàn)某一特定功能的產(chǎn)品功能特征的幾何拓撲結(jié)構(gòu)是有規(guī)律的，而具體的幾 何要素(尺寸、公差等)存在一定的差異。因此首先依據(jù)功能特征相應(yīng)的幾何拓撲結(jié)構(gòu)建 立用戶自定義特征模板，確定該功能特征的基本幾何形狀。用戶自定義特征模板的建立是 使用設(shè)計工具創(chuàng)建的一個全參數(shù)化能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字驅(qū)動的三維幾何模型。2. 2)確定功能特征的設(shè)計參數(shù)，建立設(shè)計信息表，通過后臺的函數(shù)與用戶自定義 特征模板進行關(guān)聯(lián)；功能特征的具體結(jié)構(gòu)尺寸的大小、加工精度的高低是由一系列設(shè)計參數(shù)決定的， 將這些設(shè)計參數(shù)完整地建立在一個表單中，通過后臺的函數(shù)與用戶自定義特征模板進行關(guān) 聯(lián)，完成參數(shù)的傳遞。通過產(chǎn)品設(shè)計特征設(shè)計信息表單建立，完整地計錄同一種設(shè)計特征的不同規(guī)格尺 寸和幾何要素的數(shù)據(jù)，這個表單記載了某個設(shè)計特征全系列幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求。2. 3)建立用戶界面，通過用戶對設(shè)計信息表表單中數(shù)據(jù)項的選擇，使之驅(qū)動已經(jīng) 建立好的用戶自定義特征模板，生成與表單數(shù)據(jù)相符的產(chǎn)品功能特征的幾何結(jié)構(gòu)。用戶界面的設(shè)計是幫助用戶使用產(chǎn)品設(shè)計特征，用戶在圖形界面的幫助下，完成 選用何種設(shè)計特征、調(diào)用具體的設(shè)計參數(shù)、完成設(shè)計特征的定位。應(yīng)用系統(tǒng)自動生成包含完 整信息的產(chǎn)品設(shè)計特征，完成實現(xiàn)該功能的幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程。其中步驟2. 3)中的用戶界面是圖形化的用戶界面。其是用UG/Open的開發(fā)工具， 進行用戶界面的開發(fā)和設(shè)計工作。在VC++環(huán)境下，利用UG/Open API封裝的UF函數(shù)，對前 面所作的工作，包括對話框、設(shè)計信息表單、用戶自定義特征進行連接和調(diào)用，在設(shè)計體系
6中實現(xiàn)預(yù)定的功能。3)運用產(chǎn)品設(shè)計特征，以產(chǎn)品功能的實現(xiàn)來建立產(chǎn)品三維設(shè)計數(shù)據(jù)模型。3. 1. 1)確定設(shè)計基準以及功能部件的布置；3. 1. 2)確定待加工產(chǎn)品內(nèi)部功能模塊的設(shè)計；3. 1. 3)調(diào)用產(chǎn)品設(shè)計特征完成待加工產(chǎn)品的初步幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)計；3. 1. 4)反復(fù)修正直至產(chǎn)品三維模型設(shè)計完成。參見圖1-3，本發(fā)明的一個實施例是以燃油調(diào)節(jié)器的殼體為例，進行完整信息的全 三維產(chǎn)品的設(shè)計，由于殼體零件形態(tài)各異，從相似零件分類方面很難取得實用效果，因此必 須把零件細分為結(jié)構(gòu)化的特征，從功能特征的相似性上找出規(guī)律，建立對應(yīng)殼體常用功能 部件的功能特征，此具體實施例中的功能特征包括連接形式、功能接口、密封形式、非運動 功能部件分段和油路，通過對這些功能部件的幾何結(jié)構(gòu)以及工藝部門總結(jié)的加工特征相結(jié) 合，梳理完成具有燃油調(diào)節(jié)器特點的具體產(chǎn)品設(shè)計特征18類，包括光孔螺樁、AG螺紋、絲套 螺紋、螺樁過孔、圓柱銷、油路直通管接頭、油路旋轉(zhuǎn)管接頭、氣路旋轉(zhuǎn)管接頭、RDF\MKT法 蘭、RDF\MKT安裝孔I、RDF\MKT安裝孔II、端面密封、徑向密封、錐形工藝堵頭、導(dǎo)向段、層板 限制器安裝孔、孔用彈性擋圈槽和雙角度油。針對具體的應(yīng)用系統(tǒng)，對這18類設(shè)計特征進 行了二次開發(fā)，首先確定功能特征的幾何結(jié)構(gòu)，建立用戶自定義特征模板，其次確定功能特 征的相關(guān)設(shè)計參數(shù)，建立設(shè)計信息表單，并通過函數(shù)與用戶自定義特征相關(guān)聯(lián)，建立用戶界 面，通過用戶的調(diào)用使用設(shè)計參數(shù)與用戶自定義特征生成需要的幾何模型。運用產(chǎn)品設(shè)計 特征建立產(chǎn)品三維模型，通過對產(chǎn)品設(shè)計特征的調(diào)用，使設(shè)計人員專注與產(chǎn)品功能的設(shè)計 而不是幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)計，通過對這些設(shè)計特征的調(diào)用自動生成與功能相應(yīng)的正確的幾何結(jié) 構(gòu)。通過產(chǎn)品設(shè)計特征在殼體類零件三維模型中的應(yīng)用，其建模總體過程如下3. 2. 1)確定發(fā)動機給出的限制條件，包括安裝形式和接口形式；3. 2. 2)確定殼體內(nèi)部功能模塊的設(shè)計及外形；3. 2. 3)調(diào)用產(chǎn)品設(shè)計特征進行殼體零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計；3. 2. 4)反復(fù)優(yōu)化修正直至產(chǎn)品三維模型設(shè)計完成。
權(quán)利要求
一種完整信息的全三維產(chǎn)品的設(shè)計方法，該方法包括以下步驟1)對待加工零組件進行分析，利用功能相似性的原則結(jié)合面向制造的設(shè)計，提煉總結(jié)零組件的產(chǎn)品設(shè)計特征；2)根據(jù)具體的應(yīng)用系統(tǒng)對產(chǎn)品設(shè)計特征進行二次開發(fā)和集成，通過在產(chǎn)品設(shè)計過程中對產(chǎn)品設(shè)計特征的調(diào)用，直接生成與之相對應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)；3)運用產(chǎn)品設(shè)計特征，以產(chǎn)品功能的實現(xiàn)為主要著眼點來建立產(chǎn)品三維設(shè)計數(shù)據(jù)模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的完整信息的全三維產(chǎn)品的設(shè)計方法，其特征在于所述步驟1)具體包括以下步驟1.1)把零件的幾何結(jié)構(gòu)按功能進行分類，從功能的相似性上找出規(guī)律，總結(jié)歸納出產(chǎn) 品零件功能特征；1.2)將總結(jié)得到的產(chǎn)品零件功能特征的具體幾何結(jié)構(gòu)同加工特征的具體幾何要素相 結(jié)合，得到具體的面向制造的產(chǎn)品設(shè)計特征。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的完整信息的全三維產(chǎn)品的設(shè)計方法，其特征在于所述步驟2)包括以下步驟2.1)首先依據(jù)功能特征相應(yīng)的幾何拓撲結(jié)構(gòu)建立用戶自定義特征模板，確定該功能特 征的基本幾何形狀；2. 2)確定功能特征的設(shè)計參數(shù)，建立設(shè)計信息表，通過后臺的函數(shù)與用戶自定義特征 進行關(guān)聯(lián)；2.3)建立用戶界面，通過用戶對設(shè)計信息表表單中數(shù)據(jù)項的選擇，使之驅(qū)動已經(jīng)建立 好的用戶自定義特征模板，生成與表單數(shù)據(jù)相符的幾何功能特征。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的完整信息的全三維產(chǎn)品的設(shè)計方法，其特征在于所述步驟 2.3)中的用戶界面是圖形化的用戶界面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的完整信息的全三維產(chǎn)品的設(shè)計方法，其特征在于所述步驟3)具體包括以下步驟3.1. 1)確定設(shè)計基準以及功能部件的布置；3. 1. 2)完成待加工產(chǎn)品內(nèi)部功能模塊的設(shè)計；3. 1. 3)調(diào)用產(chǎn)品設(shè)計特征完成待加工產(chǎn)品的初步幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)計；3.1.4)反復(fù)修正直至產(chǎn)品三維模型設(shè)計完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的完整信息的全三維產(chǎn)品的設(shè)計方法，其 特征在于所述步驟3)之后還包括步驟4)以產(chǎn)品三維模型為對象進行設(shè)計信息的表達和管理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的完整信息的全三維產(chǎn)品的設(shè)計方法，其特征在于所述步驟4)具體包括以下步驟4.1)利用樹狀結(jié)構(gòu)進行產(chǎn)品視圖的管理； 4. 2)對產(chǎn)品視圖進行規(guī)范的命名；4. 3)用簡單的視圖綜合表達復(fù)雜的設(shè)計信息； 4. 4)幾何要素同產(chǎn)品設(shè)計信息標注的相關(guān)聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的完整信息的全三維產(chǎn)品的設(shè)計方法，其特征在于所述步驟.1中的待加工零組件是燃油調(diào)節(jié)器的殼體，所述功能特征包括連接形式、功能接口、密封形 式、非運動功能部件分段和油路，所述連接形式包括螺紋連接和銷釘連接；所述功能接口 包括油路接口、氣路接口和電器接口 ；所述產(chǎn)品設(shè)計特征包括光孔螺樁、AG螺紋、絲套螺 紋、螺樁過孔、圓柱銷、油路直通管接頭、油路旋轉(zhuǎn)管接頭、氣路旋轉(zhuǎn)管接頭、RDF\MKT法蘭、 RDF\MKT安裝孔I、RDF\MKT安裝孔II、端面密封、徑向密封、錐形工藝堵頭、導(dǎo)向段、層板限 制器安裝孔、孔用彈性擋圈槽和雙角度油路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的完整信息的全三維產(chǎn)品的設(shè)計方法，其特征在于所述步驟 3)具體包括以下步驟.3.2.1)確定發(fā)動機給出的限制條件，包括安裝形式和接口形式； 3. 2. 2)確定殼體內(nèi)部功能模塊的設(shè)計及外形； 3. 2. 3)調(diào)用產(chǎn)品設(shè)計特征進行殼體零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計； 3. 2.4)反復(fù)優(yōu)化修正直至產(chǎn)品三維模型設(shè)計完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種完整信息的全三維產(chǎn)品的設(shè)計方法，包括步驟1)對待加工零組件進行分析，利用功能相似性的原則結(jié)合面向制造的設(shè)計，提煉總結(jié)零組件的產(chǎn)品設(shè)計特征；2)根據(jù)具體的應(yīng)用系統(tǒng)對產(chǎn)品設(shè)計特征進行二次開發(fā)和集成，通過在產(chǎn)品設(shè)計過程中對產(chǎn)品設(shè)計特征的調(diào)用，直接生成與之相對應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)；3)運用產(chǎn)品設(shè)計特征，以產(chǎn)品功能的實現(xiàn)為主要著眼點來建立產(chǎn)品三維設(shè)計數(shù)據(jù)模型。本發(fā)明規(guī)范了復(fù)雜零件的數(shù)字化模型的建立過程，提高了模型的質(zhì)量和可編輯性，實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計同工藝設(shè)計的并行；同時使復(fù)雜零件的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計過程產(chǎn)生了改變，下游的應(yīng)用(工藝、計量等)通過對三維模型的調(diào)用，可以自動獲得完整的設(shè)計信息。
文檔編號G06F17/50GK101908079SQ20091002287
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者劉軍, 朱煜忻, 王建禮, 趙小龍 申請人:西安航空動力控制有限責任公司