现代制造技术第二章-现代设计技术.ppt

1、本章目录本章目录第一节概述第一节概述第二节计算机辅助设计第二节计算机辅助设计第三节计算机辅助工艺规程第三节计算机辅助工艺规程第四节全生命周期设计第四节全生命周期设计第五节反求工程第五节反求工程第六节虚拟设计第六节虚拟设计第七节绿色设计第七节绿色设计第一节概述第一节概述一、现代设计技术概述一、现代设计技术概述现代设计技术是根据产品功能要求及市场竞现代设计技术是根据产品功能要求及市场竞争要素如质量、成本、服务等方面的要求，争要素如质量、成本、服务等方面的要求，综合运用现代科学技术，通过设计开发人员综合运用现代科学技术，通过设计开发人员科学、规范以及创造性的工作，制作出载有科学、规范以及创造性的工作

2、，制作出载有相应的文字、数据、图形等信息的技术文件，相应的文字、数据、图形等信息的技术文件，制定用于产品制造的设计方案。制定用于产品制造的设计方案。各种产品设计领域应用技术应用技术现现代代设设计计技技术术相相关关学学科科与与技技术术基础技术基础技术传统的设计理论与方法传统的设计理论与方法支支撑撑技技术术计算机辅助技术计算机辅助技术现代设计方法学现代设计方法学可信性设计技术可信性设计技术试验设计技术试验设计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主主体体技技术术第一节概述第一节概述第一节概述第一节概述二、现代设计技术的发展二、现代设计技术的发展机械设计

3、技术的发展阶段直觉设计（远古至1500年）经验设计（1501-1849）半经验设计（1850-1949）半自动设计（1950-1989）自动设计（1990年以后）第一节概述第一节概述设计目标设计目标单一目标规划单一目标规划多目标规划多目标规划第一节概述第一节概述设计手段设计手段手工设计手工设计计算机辅助设计计算机辅助设计第一节概述第一节概述组织组织方式方式顺序设计顺序设计并行设计并行设计第一节概述第一节概述设计环节设计环节单纯的产品设计单纯的产品设计全生命周期设计全生命周期设计第一节概述第一节概述设计设计内容内容技术因素技术因素综合因素综合因素第一节概述第一节概述设计地域设计地域本本地设计地设

4、计异地设计异地设计第一节概述第一节概述设计功能设计功能产品功能设计产品功能设计绿色设计绿色设计第一节概述第一节概述经济全球化进程使世界正在变成一个统一的经济全球化进程使世界正在变成一个统一的市场，市场，Internet将世界连接成一个整体，社会将世界连接成一个整体，社会经济和科学技术的发展日新月异，对现代设经济和科学技术的发展日新月异，对现代设计技术的发展产生了深刻的影响，主要体现计技术的发展产生了深刻的影响，主要体现在以下几个方面在以下几个方面：1.社会需求呈多样化和个性化趋势社会需求呈多样化和个性化趋势2.可持续发展的理念深入人心可持续发展的理念深入人心3.人们对劳动的意义以及自身价值的要

5、求不人们对劳动的意义以及自身价值的要求不断提高断提高4.产品设计要求不断更新产品设计要求不断更新5.设计手段和设计领域不断拓展设计手段和设计领域不断拓展第一节概述第一节概述三、现代设计技术的作用三、现代设计技术的作用 a)b)产品设计对产品成本的影响a)产品成本的比重b)对产品成本的影响设计在整个生产周期中所占的比重设计开发设计开发制造制造时间百分比（%)开发设计工作的重要性开发设计生产准备与加工原材料与外购件的采购管理和销售010203040506070开发设计生产准备与加工原材料与外购件的采购管理和销售对成本的影响所需的工时成本第一节概述第一节概述四、现代设计技术的方法四、现代设计技术的方

6、法1.优化设计方法优化设计方法2.有限元分析方法有限元分析方法3.计算机辅助设计计算机辅助设计4.面向产品全生命周期的设计面向产品全生命周期的设计5.网络化异地设计网络化异地设计6.反求工程反求工程7.绿色设计绿色设计返回目录 第二节计算机辅助设计第二节计算机辅助设计一、计算机辅助设计的概念一、计算机辅助设计的概念在设计过程中，以计算机及其外围设备作在设计过程中，以计算机及其外围设备作为工具，帮助工程技术人员进行工程和产为工具，帮助工程技术人员进行工程和产品设计的一切实用技术的总和称为计算机品设计的一切实用技术的总和称为计算机辅助设计。辅助设计。第二节计算机辅助设计第二节计算机辅助设计几何建模

7、过程 第二节计算机辅助设计第二节计算机辅助设计二、计算机辅助设计的发展历程二、计算机辅助设计的发展历程19501950年类似于示波器的图形输出设备年类似于示波器的图形输出设备19581958年滚筒式绘图仪平板绘图仪年滚筒式绘图仪平板绘图仪19621962年提出了计算机图形学、交互技术、年提出了计算机图形学、交互技术、分层存储符号的数据结构等新思想，为分层存储符号的数据结构等新思想，为CADCAD技术的发展和应用打下了理论基础，许多技术的发展和应用打下了理论基础，许多商品化的商品化的CADCAD设备也应运而生。设备也应运而生。19701970年推出完整的年推出完整的CADCAD系统。此后出现系统

8、。此后出现了可产生逼真图形的光栅扫描显示器、光了可产生逼真图形的光栅扫描显示器、光笔、图形输入板等多种形式的图形输入输笔、图形输入板等多种形式的图形输入输出设备，出现了商品化出设备，出现了商品化CAD/CAMCAD/CAM系统。系统。第二节计算机辅助设计第二节计算机辅助设计2020世纪世纪8080年代以来，年代以来，CAD/CAMCAD/CAM技术从大中技术从大中企业向小企业扩展，并从产品设计发展到企业向小企业扩展，并从产品设计发展到工程设计工程设计图形接口、图形功能日趋标准化，出现了图形接口、图形功能日趋标准化，出现了由由CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE构成的计算机集成制造系统，

9、构成的计算机集成制造系统，并大量采用了人工智能和专家系统技术，并大量采用了人工智能和专家系统技术，用于提高设计的自动化程度用于提高设计的自动化程度随着计算机技术的飞速发展，随着计算机技术的飞速发展，CADCAD系统的系统的性能与功能得到了大幅度的提高，在各行性能与功能得到了大幅度的提高，在各行各业得到越来越广泛的应用各业得到越来越广泛的应用第二节计算机辅助设计第二节计算机辅助设计三、计算机辅助设计的功能三、计算机辅助设计的功能1.1.工程与产品设计工程与产品设计2.2.仿真模拟仿真模拟3.3.事务管理事务管理第二节计算机辅助设计第二节计算机辅助设计四、计算机辅助设计的发展趋势四、计算机辅助设计

10、的发展趋势1.CAD1.CAD系统的集成化系统的集成化2.CAD2.CAD系统的网络化系统的网络化3.CAD3.CAD系统的可视化系统的可视化4.CAD4.CAD系统的智能化系统的智能化返回目录 第三节计算机辅助工艺规程第三节计算机辅助工艺规程一、计算机辅助工艺规程的概念一、计算机辅助工艺规程的概念计算机辅助工艺规程是利用计算机来进行计算机辅助工艺规程是利用计算机来进行零件加工工艺的制订，把毛坯加工成工程零件加工工艺的制订，把毛坯加工成工程图纸上所要求的零件的现代设计技术。它图纸上所要求的零件的现代设计技术。它是人们向计算机输入被加工零件的几何信是人们向计算机输入被加工零件的几何信息和工艺信息

11、后，由计算机自动输出零件息和工艺信息后，由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。第三节计算机辅助工艺规程第三节计算机辅助工艺规程CAPP的系统构成 第三节计算机辅助工艺规程第三节计算机辅助工艺规程常规生产中，工艺规程的设计：工艺人员常规生产中，工艺规程的设计：工艺人员编制工艺文件编制工艺文件问题：很难做到最优化和标准化问题：很难做到最优化和标准化第三节计算机辅助工艺规程第三节计算机辅助工艺规程CAM（计算机辅助制造）（计算机辅助制造）CAD（计算机辅助设计）（计算机辅助设计）CAPP（计算机辅助工艺规程）（计算机辅助工艺规程）第三节计算机

12、辅助工艺规程第三节计算机辅助工艺规程四、计算机辅助工艺规程的分类四、计算机辅助工艺规程的分类CAPPCAPP系统按其工作原理可以分为五大类：系统按其工作原理可以分为五大类：交互式交互式CAPPCAPP系统、派生式系统、派生式CAPPCAPP系统、创成系统、创成式式CAPPCAPP系统、综合式系统、综合式CAPPCAPP系统和系统和CAPPCAPP专家专家系统。系统。第三节计算机辅助工艺规程第三节计算机辅助工艺规程1.1.交互式交互式CAPPCAPP系统系统第三节计算机辅助工艺规程第三节计算机辅助工艺规程2.2.派生式派生式CAPPCAPP系统系统第三节计算机辅助工艺规程第三节计算机辅助工艺规程

13、3.3.创成式创成式CAPPCAPP系统系统第三节计算机辅助工艺规程第三节计算机辅助工艺规程4.4.综合式综合式CAPPCAPP系统系统第三节计算机辅助工艺规程第三节计算机辅助工艺规程5.CAPP5.CAPP专家系统专家系统第三节计算机辅助工艺规程第三节计算机辅助工艺规程五、计算机辅助工艺规程的发展趋势五、计算机辅助工艺规程的发展趋势1.1.面向产品全生命周期的面向产品全生命周期的CAPPCAPP系统系统2.2.基于知识的基于知识的CAPPCAPP系统系统3.3.基于三维基于三维CADCAD的的CAPPCAPP系统系统4.4.开放性的开放性的CAPPCAPP系统系统返回目录 第四节全生命周期设

14、计第四节全生命周期设计一、全生命周期设计的概念一、全生命周期设计的概念全生命周期设计强调产品设计不仅仅是进全生命周期设计强调产品设计不仅仅是进行产品的功能与结构设计，更应该是产品行产品的功能与结构设计，更应该是产品的全生命周期，也就是产品的规划、设计、的全生命周期，也就是产品的规划、设计、制造、销售、使用、维修直至报废、回收制造、销售、使用、维修直至报废、回收处理的全过程的系统设计。处理的全过程的系统设计。产品全生命周期设计 第四节全生命周期设计第四节全生命周期设计二、全生命周期设计的特点二、全生命周期设计的特点1.1.集成性集成性2.2.开放性开放性3.3.前瞻性前瞻性4.4.分布式环境分布

15、式环境5.5.标准数据管理标准数据管理第四节全生命周期设计第四节全生命周期设计三、全生命周期设计的意义三、全生命周期设计的意义1.缩短产品投放市场的时间缩短产品投放市场的时间2.提高产品的质量提高产品的质量3.降低生产成本降低生产成本4.增强市场竞争增强市场竞争第四节全生命周期设计第四节全生命周期设计目前，全生命周期设计已广泛应用于军事、目前，全生命周期设计已广泛应用于军事、民用生产。民用生产。行业：电子、计算机、飞机和机械行业：电子、计算机、飞机和机械产品：简单零件、复杂系统产品：简单零件、复杂系统生产批量：单件和小批量生产、大批生产生产批量：单件和小批量生产、大批生产返回目录 第五节反求工

16、程第五节反求工程一、反求工程的概念一、反求工程的概念反求工程又称逆向工程，是以社会方法学反求工程又称逆向工程，是以社会方法学为指导，以现代设计理论、方法、技术为为指导，以现代设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有的产品进行解剖、知识和创新思维，对已有的产品进行解剖、分析、重构和再创造的过程。分析、重构和再创造的过程。第五节反求工程第五节反求工程反求工程流程图 第五节反求工程第五节反求工程二、反求工程的过程二、反求工程的过程1.1.应用过程应用过程2.2.消化过程消化过程3.3.创新设计过程创新设计过程第五节反求工

17、程第五节反求工程三、反求设计与传统设计、仿制技术三、反求设计与传统设计、仿制技术1.反求设计与传统设计反求设计与传统设计反求设计与传统设计的比较a)传统设计过程b)反求设计过程 第五节反求工程第五节反求工程2.2.反求设计与传统设计、仿制技术的区别反求设计与传统设计、仿制技术的区别反求设计强调工程技术人员在剖析先进产品反求设计强调工程技术人员在剖析先进产品时，要吃透原设计，找出原设计中的时，要吃透原设计，找出原设计中的“绝绝招招”、“诀窍诀窍”和关键技术，尤其要找出原和关键技术，尤其要找出原设计中的缺陷，然后在再设计中突破原设计设计中的缺陷，然后在再设计中突破原设计的局限，在较高的起点上，以较

18、短的时间设的局限，在较高的起点上，以较短的时间设计出竞争力更强的创新产品。因此反求设计计出竞争力更强的创新产品。因此反求设计避免了避免了“侵权侵权”的法律问题，而且满足了现的法律问题，而且满足了现代社会的实际需求。代社会的实际需求。第五节反求工程第五节反求工程四、反求工程的应用四、反求工程的应用随着科学技术的高度发展，一个国家充分随着科学技术的高度发展，一个国家充分利用现有科技成果，引进国外先进技术进利用现有科技成果，引进国外先进技术进行消化、吸收，在此基础上进行创新，这行消化、吸收，在此基础上进行创新，这是其发展新技术的捷径和重要途径是其发展新技术的捷径和重要途径。技术引进在促进世界各国科技

19、与社会的进技术引进在促进世界各国科技与社会的进步，生产力与经济的高速发展方面起到很步，生产力与经济的高速发展方面起到很大的作用。但光引进还不行，还要对引进大的作用。但光引进还不行，还要对引进技术进行深入的研究、消化、吸收和创新，技术进行深入的研究、消化、吸收和创新，并在此基础上开发出新的产品，形成技术并在此基础上开发出新的产品，形成技术体系体系。返回目录 第六节虚拟设计第六节虚拟设计一、虚拟设计的概念一、虚拟设计的概念虚拟设计是工程技术人员应用计算机技术虚拟设计是工程技术人员应用计算机技术构造一种特定的人工环境，为人们创造出构造一种特定的人工环境，为人们创造出一种时域和空域可变的、与现实世界相

20、似一种时域和空域可变的、与现实世界相似的假想世界，使人们能够在这样一个世界的假想世界，使人们能够在这样一个世界里完成所需要的设计、制造和模拟试验过里完成所需要的设计、制造和模拟试验过程，最终实现实际系统优化、节约制造成程，最终实现实际系统优化、节约制造成本、缩短设计和制造周期的目标。本、缩短设计和制造周期的目标。第六节虚拟设计第六节虚拟设计二、虚拟设计的特点二、虚拟设计的特点1.1.虚拟设计是一种绿色设计虚拟设计是一种绿色设计2.2.虚拟设计大大缩短了设计时间虚拟设计大大缩短了设计时间3.3.有助于解决有助于解决TQCSETQCSE难题难题第六节虚拟设计第六节虚拟设计三、虚拟样机技术三、虚拟样

21、机技术虚拟样机技术又称虚拟模型技术，是一项综虚拟样机技术又称虚拟模型技术，是一项综合了多学科的新生的工程技术，是当前设计合了多学科的新生的工程技术，是当前设计制造领域里一种新的设计方法和技术。制造领域里一种新的设计方法和技术。第六节虚拟设计第六节虚拟设计第六节虚拟设计第六节虚拟设计第六节虚拟设计第六节虚拟设计返回目录 第七节绿色设计第七节绿色设计一、绿色设计的概念一、绿色设计的概念传统的产品设计理论与方法以人为中心，传统的产品设计理论与方法以人为中心，以满足人的需求和解决问题为出发点，而以满足人的需求和解决问题为出发点，而忽视了产品生产及使用过程中对资源和能忽视了产品生产及使用过程中对资源和能

22、源的消耗以及对生态环境产生的不良影响源的消耗以及对生态环境产生的不良影响等后续问题。绿色设计就是针对传统设计等后续问题。绿色设计就是针对传统设计的这种不足而提出的一种全新的设计理念。的这种不足而提出的一种全新的设计理念。第七节绿色设计第七节绿色设计绿色设计的体系结构绿色设计的体系结构 第七节绿色设计第七节绿色设计二、绿色设计的产生背景二、绿色设计的产生背景对于绿色设计产生直接影响的，是美国设计对于绿色设计产生直接影响的，是美国设计理论家维克多理论家维克多巴巴纳克巴巴纳克。第七节绿色设计第七节绿色设计三、绿色设计的关键技术三、绿色设计的关键技术1.1.面向材料的设计技术面向材料的设计技术2.2.面向能源的设计技术面向能源的设计技术3.3.面向拆卸的设计技术面向拆卸的设计技术4.4.面向回收的设计技术面向回收的设计技术第七节绿色设计第七节绿色设计四、绿色设计原则四、绿色设计原则1.1.生态环境友善生态环境友善2.2.节约资源节约资源3.3.延长产品使用寿命延长产品使用寿命4.4.可回收性可回收性返回目录