先进制造技术课件第2章课件

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1、第二章现代设计技术2.1现代设计技术的内涵与体系结构2.2计算机辅助设计(CAD)技术2.3现代设计方法2.1现代设计技术内涵与体系结构2.1.1现代设计技术的内涵和特点2.1.2现代设计技术体系2.1.1现代设计技术的内涵与特点传统设计技术的继承和发展，多专业和多学科交叉，综合性技术。现代设计技术静态、经验、被动、手工设计技术设计过程中解决具体设计问题的各种方法和手段传统设计技术现代设计技术的定义…方法维产品规划方案设计技术设计施工设计分析综合评价决策时间维逻辑维可靠性设计优化设计模块化设计现代设计技

2、术的时间维产品规划--需求分析、市场预测、可行性分析、总体参数、制约条件和设计要求；方案设计--功能原理设计，确定原理方案；技术设计--将产品的功能原理具体化为机器产品及其零部件的具体结构；施工设计--指工程图绘制，工艺文件编写，说明书编写等。分析--明确设计任务本质；综合--综合各种因素，探求解决方案；评价--对多种方案进行比较和评定，方案调整和改进；决策--确定最佳的设计方案现代设计技术的逻辑维主体技术基础技术支撑技术应用技术传统设计理论与方法各产品领域知识与技术计算机辅助设计技术现代设计方法学可信

3、性设计技术设计试验技术相关学科与技术先进制造工艺材料科学自动化技术系统管理技术自然科学政治经济文化社会科学市场营销学……….现代设计技术体系结构框图2.1.2现代设计技术体系2.2.1计算机辅助设计的基本概念2.2.2计算机辅助设计的关键技术2.2计算机辅助设计技术零件造型、产品装配产品渲染、动态显示、运动仿真工程分析，如有限元分析、优化设计、可靠性设计绘制工程图样、编制物料清单（BOM)2.2.1计算机辅助设计的基本概念CAD技术主要功能计算机的支持和参与利用计算机信息存储、逻辑推理、长时间重复工作、

4、快速精确的计算等能力和特长，提高产品设计效率和质量；设计者的主导作用计算机不可能完全取代人进行设计作业；主要辅助完成技术设计不可能也没有必要涉及产品设计的所有环节。CAD技术特征线框模型：以顶点和棱边描述三维形体，为两表结构；表面模型：以表面描述形体方法，为三表结构；实体建模：能完整表示三维的几何信息和拓扑信息，有扫描表示法、边界表示法、构造实体几何法等结构形式；特征造型：以具有工程语义的各类特征来定义描述形体的方法，便于CAD/CAM技术的集成。2.2.2计算机辅助设计的关键技术产品的造型建模技术特征

5、就是描述产品信息的集合，也是构成零、部件设计与制造的基本几何体，它既能反映零件的几何信息，又反映了零件的加工工艺信息。常用的零件特征包括：形状特征、精度特征、材料特征、装配特征等。形状特征是特征造型的主要部分，是其他特征的载体，形状特征定义为一组唯一确定该特征的参数，这组参数中有形状参数及定位参数。精度特征可分为两类：一种是各几何元素本身的要求，如尺寸公差、表面粗糙度等，另一种和其他几何元素相关，即相对于基准的精度要求，如形状及位置公差。材料特征分为整体材料特征、表面处理特征及局部处理特征，整体材料特征

6、作为零件的属性，包括材料种类代号、性能、热处理方法等，表面处理特征作为表面的属性，包括表面淬火、渗碳、渗氮等。只需要建立两张表就能描述任一复杂的物体，一是点（立体的顶点）表；二是边（点的连线）表，如图所示棱锥体，表2-1和2-2即为其全部几何信息表2-1点表表2-2边表表2-3面表单一数据库：与设计相关数据来自同一数据库，实现产品相关性设计，提高设计质量，缩短开发周期。相关性设计：任何设计改动，都将及时反映到其它相关环节上。如：零件图-产品装配图-零件数控程序-二维工程图；左视图-主视图-俯视图-三维实

7、体模型；单一数据库与相关性设计NURBS（Non-UnifromRationalB-Splines）可统一自由曲线/曲面和规则曲线/曲面的数学模型，简化系统结构，有利于曲线、曲面操作和修改。NURBS曲面造型技术CAD与CAX集成涉及建模技术、工程数据管理、数据交换接口等技术。包括如下集成：①CAD/CAE/CAPP/CAM--工程设计领域集成；②CAD/ERP--与管理系统集成；③异地、异构系统企业间CAD集成，如全球化设计、虚拟设计、虚拟制造及虚拟企业等。CAD与CAX集成技术目的：支持异构、跨平台

8、的工作环境。如：IGES（InitialGraghicalExchangeSystem)图形交换标准；STEP(StandardfortheExchangeofProductModelData)产品数据模型交换标准。标准化技术2.2.3计算机辅助设计的研究热点计算机辅助产品的概念设计难题：建模和推理计算机支持的协同设计难题：信息实时可靠交换；异构环境下可靠运行；通讯方法与手段海量信息处理存储、管理和检索技术智能CAD技术：将人工智能技术与C