数字化设计制造
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==综合设计理论与方法在产品研究与开发中的应用==
综合设计理论与方法在产品研究与开发中的应用
东北大学机械工程与自动化学院闻邦椿
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基于系统工程的综合设计理论与方法在产品研究与开发中的应用
0、引言产品的设计质量及功能与性能的含义1、产品的设计质量及功能与性能的含义产品的设计理论与方法的分类2、产品的设计理论与方法的分类产品设计三个阶段及7D 7D 总体设计规划模型3、产品设计三个阶段及7D总体设计规划模型4、面向产品广义质量的1+3+X 综合设计法以非线性理论为基础的深层次综合设计法5、以非线性理论为基础的深层次综合设计法理论与方法的具体应用6、理论与方法的具体应用00、00、结语2010-12-10 2
0.引言0.引言
0.1 装备制造业在国民经济发展中的地位
是国民经济的物质基础和产业主体，装备制造业是国民经济的物质基础和产业主体装备制造业是国民经济的物质基础和产业主体，是富民强国之本，是富民强国之本，是推进信息化的主导产业, 是推进信息化的主导产业, 是科学技术的基本载体，是科学技术的基本载体，是实现技术创新的主要舞台, 是实现技术创新的主要舞台, 是国家竞争力的重要体现，是国家竞争力的重要体现，是国防建设的“装备部”是国防建设的“装备部”，它决定着我国在国际分工中的地位。它决定着我国在国际分工中的地位。我国是制造大国, 是世界工厂, 但还不是制造强国。我国是制造大国, 是世界工厂, 但还不是制造强国。
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我国GDP与制造业工业增加值( GDP与制造业工业增加值表1 我国GDP与制造业工业增加值(表2)
当年价（亿元）当年价（亿元）年份GDP 1952 1978 1985 1995 2000 2002
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制造业工业增加值679 89 1279 2840 20578 32255 36151
制造业的比重（制造业的比重（%）13.07 35.29 31.68 35.20 36.06 35.30
4
3624 8964 58478 89442 102398
1800000 1600000 1400000
美国
工业增加值（百万美元，当年价)
1200000 1000000 800000 600000 400000 200000 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001
日本
德国中国
年度
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图1
中德日美四国制造业增加值变化情况
5
0.2
我国制造业的优势、劣势、机遇、我国制造业的优势、劣势、机遇、威胁分析
劣势●技术创新能力薄弱●市场经济发育不完善●国有企业总体活力不足●缺少具有国际竞争力的大型企业包括具有总承包能力的工程公司威胁
●资源短缺、水资源危机、生态环境资源短缺、水资源危机、恶化●国际贸易保护主义加剧，技术壁垒国际贸易保护主义加剧，加重●庞大的人口带来巨大的就业压力●国内市场与国际市场接轨，竞争加剧国内市场与国际市场接轨，
6
优势●较低的劳动力成本●广阔的潜在消费市场●比较完善的制造业体系●经济持续健康协调快速增长●以改革开放为核心的政府政策支持机遇●发达国家的制造业向发展中国家转移步伐加快●以信息技术为代表的高技术与制造业的融合提供了制造业水平提升的机遇城市化建设加快，●城市化建设加快，人民生活水平和消费能力持续提高
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0.3 我国装备制造业存在的不足
新中国成立50多年来, 我国制造业得到了长足的发展, 新中国成立50多年来, 我国制造业得到了长足的发展, 50多年来已取得了重大成就,目前我国已成为制造业的大国制造业的大国、已取得了重大成就,目前我国已成为制造业的大国、世界制造工厂。但我国与制造强国相比还有较大差距。制造工厂。但我国与制造强国相比还有较大差距。原因是多方面的，以下几点应引起重视：多方面的，以下几点应引起重视：目前我国许多重大装备还大量依赖进口; (1)目前我国许多重大装备还大量依赖进口; 许多难度较大产品的质量与性能与国外的相比, (2) 许多难度较大产品的质量与性能与国外的相比, 还有较大差距; 还有较大差距; 自主开发的产品还较少, 有的还不能制造; (3)自主开发的产品还较少, 有的还不能制造; 总的来看, 产品的技术含量有待提高。(4)总的来看, 产品的技术含量有待提高。本世纪初我国正在依靠科学技术进步，本世纪初我国正在依靠科学技术进步，开拓出一条发展制造业及通向制造强国之路。展制造业及通向制造强国之路。2010-12-10 7
0.4 应该采取的措施
（1）掌握国内外需求情况和产品开发的切入点（2）把握产品国内外的发展水平及国际前沿（3）建立强有力的产品研究和开发的队伍（4）在产品研发中开展自主创新设计（5）创建试验研究的良好条件和环境（6）重视产品研究开发过程中的五大要素（7）把提高产品设计质量放到首要的地位（8）采用先进的产品设计理论与方法
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近几年, 我对产品的设计理论与方法进行了研究, 近几年, 我对产品的设计理论与方法进行了研究,提出了一种基于系统工程的产品设计理论与方法，该方法的特点是：基于系统工程的产品设计理论与方法，该方法的特点是：用户需求为前提为前提，以用户需求为前提，多科学的理论与技术的交叉融合为基础为基础，以多科学的理论与技术的交叉融合为基础，科学发展观的思想和产品自主创新思想做指导做指导，以科学发展观的思想和产品自主创新思想做指导，以提高产品广义质量五大要素）为目标，产品广义质量（以提高产品广义质量（五大要素）为目标，功能设计和结构、使用和制造性能设计的内容的内容，以功能设计和结构、使用和制造性能设计的内容，功能优化动态优化、智能优化和可视优化及数字化为方法为方法，以功能优化动态优化、智能优化和可视优化及数字化为方法，提出了一种基于系统工程的产品设计理论与方法。提出了一种基于系统工程的产品设计理论与方法。基于系统工程的产品设计理论与方法在我写的多部著作中已做了叙述: 面向产品广义质量的综合设计理论与方法，科学出版社, (1)面向产品广义质量的综合设计理论与方法，科学出版社, 2006 产品的全功能和全性能的综合设计，(2)产品的全功能和全性能的综合设计，共６本，机械工业出版社,2008, 已出版３出版社,2008,（已出版３本）
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1、产品的设计质量及功能与性能的含义
1.1 产品的主功能与辅助功能
主功能
物质输入运动输入能量输入指令输入信息采集转变加工对象（被加工物件、转变加工对象（被加工物件、物体或物质）几何形态、物体或物质）的几何形态、物理状态、化学组成、状态、化学组成、生理机能和进行信息的传输与处理等工作等工作。行信息的传输与处理等工作。物质输出运动传输能量传输指令传递信息传输
辅助功能
为实现基本功能需完成的辅助工作，例如，加工对象（物件、工作，例如，加工对象（物件、物体或物质）转运、物体或物质）的转运、装卸和固工作机构需获得所需的运定等；工作机构需获得所需的运动形式；系统需获得所需的动力动形式；系统需获得所需的动力操纵指令信号的发出及执行；指令信号的发出及执行；操纵指令信号的发出及执行；工况信息的采集、工况信息的采集、测试与系统的控制等控制等。
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图1 产品的主功能与辅助功能
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1.1 产品功能的内涵及主要特性
功能设计四项内容用1、2、3、4加以概括
1、结构布置实现主、辅功能所对应的结构实现主、
2、机构驱动、驱动、2动、工作机构
3、参数几何参数、几何参数、工艺参数运动参数、运动参数、动力参数图2.2 功能结构简图和对功能的要求及其主要特性 4.系统 4.系统物质转运系统、运动形式转换系
统、物质转运系统、运动形式转换系统、能量传输系统、指令输入系统、系统、指令输入系统、状态控制系统
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图2 产品功能要求及主要特性
11
1.2 产品的三大性能
系统可靠性
结构性能
工作可靠性人机安全性材质造应性工作耐久性结构紧凑性环境无害性造型艺术性设计经济性
机械产品设计质量
工作性能
工效实用性工作稳定性指标优越性设备动力性状态测控性故障可诊性操作宜人性使用经济性
Q C T E S
狭义质量价格生产周期环境售后服务
工艺性能
制造工艺性零件规范性容差合理性生产时间性设备维修性装运可行性废品回收性制造经济性
图3 现代机械产品的三大性能
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1.3 产品质量与设计质量的定义
早期把产品质量理解为早期把产品质量理解为产品技术特征符合规定要求的程度质量理解为产品技术特征符合规定要求的程度质量的“符合性”定义) (质量的“符合性”定义). 20世纪60年代美国质量管理专家朱兰提出了“世纪60年代，20世纪60年代，美国质量管理专家朱兰提出了“质量是满足顾客需求的程度”的观点，被称为质量的“适用性”定义。顾客需求的程度”的观点，被称为质量的“适用性”定义。ISO于1986将质量定义为将质量定义为“ISO 于1986 将质量定义为“产品或服务满足规定或潜在需要的特征和特性的总和”的特征和特性的总和”。ISO于1994质量定义质量定义: ISO于1994质量定义:反映实体满足明确和隐含需求的能力的特性总和。特性总和。ISO于2000质量定义一组固有特性满足要求的程度。质量定义: ISO于2000质量定义:一组固有特性满足要求的程度。因不同的前提条件而有所区别，作者认为产品质量的定义因不同的前提条件而有所区别作者认为产品质量的定义因不同的前提条件而有所区别，产品质量分为产品的使用质量、设计质量、制造质量和包装质量等。品质量分为产品的使用质量、设计质量、制造质量和包装质量等。产品使用质量，或产品的质量Q的定义应是: 产品使用质量，或产品的质量Q的定义应是:执行或完成使用的工作要求所能表现的能力(或所能达到的水平) 的工作要求所能表现的能力(或所能达到的水平)。产品设计质量的定义应是: 产品设计质量的定义应是: 执行产品设计的工作要求所能表产品设计质量=功能+性能. 现的能力(或所
能达到的水平) 现的能力(或所能达到的水平), 产品设计质量=功能+性能. 13 2010-12-10
2 产品设计理论与方法及其分类
产品的设计方法（多数采用分析思维模式）2.1 产品的设计方法（多数采用分析思维模式）
比较著名的设计理论与方法: (1) 比较著名的设计理论与方法: 1)前苏联的TRIZ理论前苏联的TRIZ 1)前苏联的TRIZ理论2)德国普适理论物质流、能量流、信息流) 德国普适理论( 2)德国普适理论(物质流、能量流、信息流) 3)美国的四个映射域公理设计理论需求域、功能域、美国的四个映射域公理设计理论( 3)美国的四个映射域公理设计理论(需求域、功能域、物理域、过程域) 物理域、过程域) 4)日本的QFD设计法和三次设计法等日本的QFD 4)日本的QFD设计法和三次设计法等我国也进行了大量研究，取得了许多重要成果。我国也进行了大量研究，取得了许多重要成果。最近发展的主要设计理论与方法: (2) 最近发展的主要设计理论与方法: 1)创新设计创新设计, 1)创新设计,概念设计2)数字化设计数字化设计, 2)数字化设计, 虚拟设计3)全生命周期和全性能优化设计3)全生命周期和全性能优化设计2010-12-10 4)材料与结构等一体化设计材料与结构等一体化设计, 4)材料与结构等一体化设计,多学科交叉综合设计14
分析思维模式与综合思维模式的结合） 2.2 产品的设计方法的分类（分析思维模式与综合思维模式的结合）
3、产品的设计方法及其分类、
现代机械设计方法汇总表
设计思想设计环境
设计过程
设计目标
设计内容
设计方法
组合型设计
创概ＴＲ新念Ｉ设设Ｚ发计计明解决问题
基于系统工程的设计
绿色设计
和谐设计
常公规理设化计设过计程
Ｑ系Ｆ统Ｄ化设设计计过程全面向性产能品设质计量的设计
方结机传案构构动设设设设计计计计
造几型何设参计数设计
工动艺运力参动学数学设设设计计计
强度设计
可摩基监控诊容工试靠擦础测制断差艺验性学设系系系设设设设设计统统统计计计设设设计计计计计
功能设计
基于价值工程的设计
稳优智健化能设设设计计计
虚可数网并协拟视字络行同设化化设设设计设设计计计计计
相反似求性设设计计
改集柔融型成性合设设化设计计设计计
1 三全面+ 次生向3 设命产+ 计周品X 期总设优体计化质设量计的广快义模优模 C 速优块势糊 A 反化化设设Ｅ应设设计计计设计计三化综合设计
面向产品结构性能的动态优化设计
面向产品工作性能的智能优化设计15
面向产品工艺性能的可视优化设计
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图4 现代机械设计方法的分类
产品设计的三个阶段与7D 7D总体设计规划3 产品设计的三个阶段与7D总体设计规划
产品设计的三个阶段：规划、3.1 产品设计的三个阶段：规划、实施与检验阶段
一规划阶段二实施阶段主观能动效应设计思想域DI
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三检验阶段
用户信息获取功能需求实现
客观环境要求设计环境域DE
全局性态规划设计过程域DＰＰ
功能与性能的需求实现
设计内容域DC 设计方法域DM
功能性能评价质量检验域DA
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设计目标域DO
图5 产品设计的三个阶段
设计思想以科学发展观和自主创新思想作指导。贯彻绿色设计、彻绿色设计、创新设计或基于系统工程的设计思想设计过程由用户需求、由用户需求、产品功能优化、功能优化、性能优化、工艺优化及产品检验等组成的五个过程设计内容拟选用功能设计、拟选用功能设计、结构设参数设计、动态设计、计、参数设计、动态设计、强度设计、传动设计、强度设计、传动设计、造型设计、型设计、摩擦学设计或控制系统设等设计环境要充分考虑产品的设计环境对产品设计提出的要求如政治、经济、社会、人文和法律环境的要求设计目标产品广义质量（功能+ 产品广义质量（功能+ 性能）Q、C、T、E、S 拟选用全功能设计法、全性能设计法或QFD QFD设计全性能设计法或QFD 设计法等。法等。
基于系统工程的产品全功能和全性能的设计规划面向产品广义质量或全功能全性能优化
设计质量检验拟选用产品质量可靠性评估方法、模糊评估法、价值评估法或系统工程评估法等
设计方法拟选用优化设计、拟选用优化设计、可视化设计、虚拟设计、设计、虚拟设计、数字化设计、智能设计、设计、智能设计、协同设并行设计、计、并行设计、网络设计
或集成设计等
2010-12-10 总体规划模型(60多设计法都可以找到它们自己的位置) (60多设计法都可以找到它们自己的位置) 图6 产品设计的7D 总体规划模型(60多设计法都可以找到它们自己的位置17
3.2 产品设计的7D 总体规划
明确设计思想：（1）明确设计思想：在科学发展观和自主创新思想指导下完成产品设计工作；新思想指导下完成产品设计工作；考虑设计环境：如政治、经济、（2）考虑设计环境：如政治、经济、人文环境、法律环境、社会环境（指国际与人际环境）、法律环境、社会环境（指国际与人际环境）、生态环境、技术环境的要求等；生态环境、技术环境的要求等；确定设计目标：（3）确定设计目标：也就是本书所指的面向产品的广义质量和实现产品功能和性能的优化拟订设计步骤：（4）拟订设计步骤：设计过程和步骤是用户需求获取、制订设计任务书、产品概念设计、需求获取、制订设计任务书、产品概念设计、详细设计、工艺设计；细设计、工艺设计；
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规划设计内容：（5）规划设计内容：设计内容就是面向产品功能和三大性能的功能优化设计、动态优化设计、功能和三大性能的功能优化设计、动态优化设计、智能优化设计和可视优化设计等；智能优化设计和可视优化设计等；选择设计方法：如选择广义优化设计法、（6）选择设计方法：如选择广义优化设计法、可视优化设计法、数字化设计法等；可视优化设计法、数字化设计法等；检验设计质量：（7）检验设计质量：建立产品质量的可靠性评估体系，采用模糊评价法、价值工程评价法等评估体系，采用模糊评价法、对产品设计质量进行评估，对产品设计质量进行评估，克服产品设计工作中的随意性，进而可提高产品的设计质量，的随意性，进而可提高产品的设计质量，使企业产品的设计质量得到有效的保证。此外，产品的设计质量得到有效的保证。此外，还要通过试验及在产品使用过程中来检验产品质量。过试验及在产品使用过程中来检验产品质量。
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3.3 产品设计规划应是一个完整的技术系统
产品设计总体规划的7 产品设计总体规划的7个映射域与产品设计的7D总体规划模型: 明确设计思想；考虑设计环境；体规划模型:(1)明确设计思想；(2)考虑设计环境；(3) 确定设计目标；拟订设计过程；规划设计内容；确定设计目标；(4)拟订设计过程；(5)规划设计内容；选择设计方法；检验设计质量. (6)选择设计方法；(7)检验设计质量.。产品设计应是一个完整的技术系统：产品设计应是一个完整的技术系统：对产品设计工作进行全面系统的规划；(1)对产品设计工作进行全面系统的规划；对具体的设计过程制出订完整细致的计划；(2)对具体的设计过程制出订完整细致的计划；对设计结果进行评价与检验。
(3)对设计结果进行评价与检验。完整的技术系统可以保证技术工作得到全面系统、全面、完整的技术系统可以保证技术工作得到全面、系统、协调、稳定、高速、可持续地实现克服产品设计工作实现．协调、稳定、高速、可持续地实现．克服产品设计工作中常常出现的随意性片面性、主观性、盲目性等。随意性、中常常出现的随意性、片面性、主观性、盲目性等。非完整的技术系统会产生许多不良的结果，非完整的技术系统会产生许多不良的结果，如设计2010-12-10 20 目标未能实现，设计延期，反工，误工，造成浪费等。
目标未能实现，设计延期，反工，误工，造成浪费等。
完整系统与非完整系统结果的比较( 完整系统与非完整系统结果的比较(表3)
序号1 2 3 4 5 6 7
规划内容
设计思想
设计环境
设计过程
设计目标
设计内容
设计方法
设计质量检验
正面效应负机效应可能出现的2010-12-10 问题
全面性、全面性、协调性系统性、系统性、客观性思想性片面性盲目性主观性
计划性规范性随意性缺乏计划性
目的性
具体性
科学性有效性缺乏科学性失效性
结果清晰性
内容空洞
盲目性
抽象
模糊性
功能和性能达不到要求；1、功能和性能达不到要求；反工，误工，延期；2、反工，误工，延期；产品出厂后出现问题；3、产品出厂后出现问题；产品经济性差，造成不必要的浪费。4、产品经济性差，造成不必要的浪费。
21
完整系统与非完整系统的理论分析
设一完整的技术系统由个元素所组成，设一完整的技术系统由m 个元素所组成，其中n 为必要元完整的技术系统因此,可以写成：素,因此,可以写成：
Fm = F ( x1 , x2 ,L, xm ), Fn = F ( x1 , x2 ,L, xn )
很明显, 不必要元素对系统不会产生影响, 很明显, 不必要元素对系统不会产生影响, 所以在设计开始应该找出那些不必要的元素,并删去, 时,应该找出那些不必要的元素,并删去,这样可以简化设计系统的复杂性, 的复杂性,减少技术工作的难度。非完整的技术系统( 个必要元素) 非完整的技术系统(缺少i 个必要元素)可表示为
Fn ? i = F ( x1 , x 2 , L , x n ? i )
如果该系统是线性的话，那么，如果该系统是线性的话，那么，完整系统与非完整系统的关系是关系是
Fn = Fn ? i + Fi
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= F ( x 1 , x 2 , L , x n ? i ) + F ( x n ? i + 1, L , x n )
22
技术工作中的各元素在整个系统中所起的作用是不相同的, 技术工作中的各元素在整个系统中所起的作用是不相同的,它们有不同的权重,因此,可以用权重影响系数们有不同的权重,因此,可以用权重影响系数γj ( j = 1,2, L ,乘n) 以各元素, 使各个元素在系统中根据其作用大小实现其等价性的以各元素, 使各个元素在系统中根据其作用大小实现其等价性的完整系统与非完整系统的质量可分别表示为原则。完整系统与非完整系统的质量可分别表示为
Q n = γ 1 q x1 + γ 2 q x 2 + L + γ n ? i q xn ? i + γ n ? i + 1 q xn ? i +1 + γ n ? i + 2 q xn ? i + 2 + L + γ n q xn Q n ? i = γ 1 q x1 + γ 2 q x 2 + L + γ n ? i q xn ? i
完整系统与非完整系统质量之差为完整的技术系统可以使技术工作得到全面、系统、协调、稳完整的技术系统可以使技术工作得到全面、系统、协调、全面高速、可持续地开展定、高速、可持续地开展。非完整的技术系统会产生许多不良的结果，非完整的技术系统会产生许多不良的结果，如功能和性能达不到要求、不到要求、返工、误工、延期、产品出厂后出现问题、产品经济性差、造成不必要的浪费等(表3)。造成不必要的浪费等
2010-12-10 23
?Q = Q n ? Q n ? i = γ n ? i + 1 q xn ? i + 1 ,+ γ n ? i + 2 q xn ? i + 2 + L + γ n q xn
3.4 设计目标、设计内容与设计方法的关联性设计目标、
产品设计目标设计内容与设计方法之间的关系：产品设计目标设计内容与设计方法之间的关系F = AD F 为设计目标矩阵；D 为设计内容矩阵；A 为方法矩阵，为设计目标矩阵, A 如果产品设计含有老3个设计目标的话，则设计方法矩阵为如果产品设计含有老3个设计目标的话，设计方法矩阵为
：
? A11 ? A = ? A21 ? A31 ?
A12 A13 ? A22 。A23 ? ? A32 A33 ? ?
A A 为常数，不为常数. 对于线性系统A，为常数，对于非线性系统Ａ不为常数.，A 由前式可以求得设计内容的元素由前式可以求得设计内容的元素
D = A ?1 F
是对角矩阵，那么这个求未知元素的方程是独立的这个求未知元素的方程是独立的，如果A 是对角矩阵，那么这个求未知元素的方程是独立的，A 的关系。未知元素与已知功能或性能的关系是1 对1 的关系。2010-12-10 24
4. 面向产品广义质量的综合设计法
综合设计法：考虑单一设计方法的局限性，从宏观角度或系综合设计法：考虑单一设计方法的局限性，统工程角度，统工程角度，在现有的一些主要的方法中找出对产品总体质量有或更多种方法，在设计中加以综合。重要影响的3、4或更多种方法，在设计中加以综合。A、三种设计方法综合在一起的设计法：如动态优化设计、智三种设计方法综合在一起的设计法：如动态优化设计、三种设计方法综合在一起的设计法能化设计和可视化设计等3 种方法综合在一起的设计方法，能化设计和可视化设计等3 种方法综合在一起的设计方法，称为三化或三优综合设计法。三化或三优综合设计法。四种设计方法综合在一起的设计法：B 、四种设计方法综合在一起的设计法：如“产品质量功能化设计、动态优化设计、化设计、动态优化设计、智能化设计和可视化设计等4 种方法综合
在一起的设计方法，综合在一起的设计方法，可以称为四化综合设计法或称为1+3 综合设计法，其中1为产品的方案设计，后面的3 是三化综合设综合设计法，其中1 为产品的方案设计，计法。计法。C 、更多种设计方法的综合：如（1+3 ）+X 设计法，1+3 和更多种设计方法的综合：设计法，2010-12-10 25 前面的相同，考虑一些产品的特殊要求而采用的设计方法。前面的相同，而X 考虑一些产品的特殊要求而采用的设计方法。
产品的1+3+X 产品的1+3+X 综合设计法
机械产品深层次的（1+3）机械产品深层次的（1+3）+X 综合设计法的内容与特点以功能优化设计为先导的设计
现代机械动态优化设计动态优化设计动态可靠性设计
现代机械智能优化设计工作参数智能控制工作过程智能控制
现代机械可视优化设计产品装配可视化设计工作过程可视化
依据产品特点而应该采用的设计方法，如轿车，X：依据产品特点而应该采用的设计方法，如轿车，要考虑造型设计等
图7 现代机械产品的1+3+X 综合设计法的内容与特点
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4.1 产品的功能优化设计
功能优化设计
目标
内容
方法与步骤
设计思想
设计环境
主功能
辅助功能
机器整体结构指令信号输入
主功能部结构
辅助功能部结构
驱动机构型式
传动机构型式
工作机构型式
工艺参数
几何参数
运动学参数
动力学参数
物质输送系统
运动输入系统
能量输入系统
指令输入系统
工况控制系统
改变物质几何形态
改变物质物理状态
改变物质化学组成
改变物质生理机能
转换信息表示形式
物质输送功能
物件装夹功能
运动形式转变
系统能量输入
控制信息转换
优化设计
智能设计
可视化设计
27
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功能设计的目标、图8 功能设计的目标、内容与方法
4.2 产品的动态优化设计
动态优化设计目标
设计思想
结构性能方案设计结构设计机构设计参数设计运动学设计
内容
动力学设计驱动系统设计传动系统设计可靠性设计强度设计摩擦学设计造型设计
方法与步骤
设计环境
设备创新性
安全可靠性
工作耐久性
材质适应性
结构紧凑性
环境协调性
造型艺术性
设计经济性
优化设计
有限元设计
CA E
智能设计
可视化设计
数字化设计
图9
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动态优化设计的目标、动态优化设计的目标、内容与方法
28
4.3 产品的智能优化设计
控制系统及智能优化设计目标
设计思想设计环境
指标优越性使用性能监测系统设计故障可诊性操作宜人性使用经济性控制系统设计环境协调性诊断系统设计
内容
方案设计结构设计机构设计参数设计运动学设计动力学设计试验设计
方法与步骤
设备创新性
工效实用性
工作稳定性
设备动力性
状态测控性
智能设计
优化设计
虚C 数拟A 字化设E 设计计
控制系统及智能优化设计的目标、图10 控制系统及智能优化设计的目标、内容与方法
2010-12-10 29
4.4 产品的可视优化设计
可视优化设计内容
容差设计装配设计工装设计工艺设计方案设计机构设计结构设计参数设计运动学设计动力学设计强度设计监测系统设计控制系统设计诊断系统设计
目标
设计思想设计环境
工结使艺构用性性性能能能
方法与步骤
设备创新性
结构工艺性
机器规范性
容差合理性
生产时间性
装运可行性
设备维修性
报废回收性
制造经济性
结构性能
使用性能
环境协调性
优化设计
有C 智可数视字限A 能化化元设设设设Ｅ计计计计
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可视优化设计的目标、图11 可视优化设计的目标、内容与方法
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深层次的综合设计法5 深层次的综合设计法
深层次综合设计法的内容与特点深层次综合设计法的内容与特点产品功能优化设计
现代机械动态优化设计动态优化设计动态可靠性设计
现代机械智能优化设计
工作参数智能控制工作过程智能控制
现代机械可视优化设计
装配可视化设计工作过程可视化
非线性
高维
不确定
时变
强耦合
多变量
深层次的综合设计法的特点深层次的综合设计法的特点
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深层次的综合设计法图12 深层次的综合设计法
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６理论与方法的具体应用
综合设计法在产品创新设计中的作用综合设计法在产品创新设计中的作用在产品创新设计中
原始创新和集成创新, 原始创新和集成创新,可以采用由十方面创新内容组成的创新体系：组成的创新体系：(1) 发现新原理发现新原理发明新机构(3) 发明新机构(5) 建立新模型(5) 建立新模型(7) 研发新技术(7) 研发新技术(9) 开拓新方法(9) 开拓新方法
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(2)研究新结构(2)研究新结构研究(4)拓展新系统(4)拓展新系统拓展(6)发展新理论(6)发展新理论发展(8)提出新工艺8)提出新工艺提出(10)研制新机器(10)研制新机器研制
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最终目标:在国际上研究和开发出新机器和新产品. 最终目标:在国际上研究和开发出新机器和新产品. 研究和开发出新机器和新产品
６理论与方法的具体应用
研究轿车振动与噪声消减措施
(已完成该项目的测试、分析和计算，提出了若干具体措施) 已完成该项目的测试、分析和计算，提出了若干具体措施)
图13 吉利自由舰轿车外形
图14 发动机声强测试网格分布
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图15 后备箱振动频谱随转速变化颜色索引图
图16 左B柱振动阶次谱随转速变化颜色索引图
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６理论与方法的具体应用
研究轿车振动与噪声消减措施
(已完成该项目的测试、分析和计算，提出了若干具体措施) 已完成该项目的测试、分析和计算，提出了若干具体措施)
白车身第1阶模态振型在Y 图17 白车身第1阶模态振型在Y方向投影图
白车身第3阶模态振型在Y 图18 白车身第3阶模态振型在Y方向投影图
2010-12-10
白车身第5阶模态振型在Y 图19 白车身第5阶模态振型在Y方向投影图
白车身第8阶模态振型在Z 图20 白车身第8阶模态振型在Z方向投影图
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00、00、结语
(1)我国装备制造业的薄弱环节及应采取的措施我国装备制造业的薄弱环节及应采取的措施产品的功能与性能及设计质量(2)产品的功能与性能及设计质量产品的设计理论与方法的分类(3) 产品的设计理论与方法的分类产品设计的7 (4)产品设计的7D总体设计规划模型面向产品广义质量的1 +X综合设计法(5)面向产品广义质量的1+3+X综合设计法基于非线性理论的深层次的综合设计法(6)基于非线性理论的深层次的综合设计法如何用“科学发展观”的思想和“自主创新”如何用“科学发展观”的思想和“自主创新”的理念开展产品的研发和设计工作是一个很值得的理念开展产品的研发和设计工作是一个很值得大家思考的问题，大家思考的问题，不管是企业还是高校都有应考虑．现代设计理论与方法”课程的教学中，如在“现代设计理论与方法”课程的教学中，35 2010-12-10 果采
用上述方法，果采用上述方法，将有助于学生几个能力的培养
2019 年全国职业院校技能大赛高职组 “模具数字化设计与制造工艺”赛项样卷(八)
2019年全国职业院校技能大赛高职组“模具数字化设计与制造工艺”赛项样卷（八） 1. 将姓名、参赛证号，代表队名称、代码及赛位代码准确填写在规定的密封区域内； 2. 仔细阅读赛题内容，在计算机上用电子文件按《竞赛规程》及本子项目附加的要求完 成竞赛内容； 3. 不要在文件资料上涂写、涂画，也不要删除赛卷； 4. 不允许在密封区域内填写无关的内容； 5. 在提交的文件中，不得泄露参赛队信息。 一、竞赛总体要求概述 （一）项目总体要求： 1、依据赛场提供的灯座不完整产品3D模型，产品部分结构图见附图1，将缺少部分设计一个塑料上盖，与提供的模型配合，组成一个完整的产品，该产品整体高度（不包含灯泡）不低于26.8mm，数据线插头处需在塑料零件上设计对应形状的通孔，满足实际使用需要，设计定位与固定结构，需要和现场提供模架及各机构位置相匹配，塑件尺寸公差等级为MT3，符合绿色生产要求。对设计的模型进行优化处理，并描述设计的方案； 2、应用注塑模CAE软件对模具设计方案进行分析，根据分析结果进行评价，生成分析报告； 3、根据优化的设计方案完成并细化模具3D结构设计和模具装配2D图、指定零件的2D图绘制； 4、编制产品与模具设计说明书； 5、利用ERP系统制定任务分配计划并输出任务分配计划表； 6、利用ERP系统制定模具BOM表并输出BOM表； 7、利用ERP系统完成零件工艺的编制并输出零件加工工艺卡； 8、根据现场机床刀具条件，完成型芯、型腔以及有关零件的加工制造； 9、根据检测结果（自检后输入系统）在ERP系统中录入检测报告信息并输出加工零件（型芯、型腔）检测报告；
10、根据现场提供的模具零件和模架，完成模具总装配。 （二）竞赛用时间与流程： 本项目竞赛总的时间为6小时，计算机设计和机床实操同时进行。 三人一组，完成产品设计、产品成型工艺方案的制定,模具设计与分析、成型零件的设计和CAM加工程序编制、撰写分析报告与设计说明书以及相关文件制作； 机床实操部分完成零件加工、模具装配。模具装配完成后由裁判工作人员进行制件成型试模，不记入竞赛时间。 （三）特别说明： 赛卷在竞赛平台自动下发、一场一题。竞赛结束后不得修改和删除，不允许参赛选手拷贝夹带离开赛场，也不允许参赛选手摘录有关内容。 二、竞赛项目任务书 (一)产品制件技术要求概要： 1、材料：PS； 2、材料收缩率：0.5%； 3、技术要求：表面光洁无毛刺、无缩痕；符合整个产品的功能要求。 4、原始数据：参阅产品给定部分的2D/3D图及模具装配图、模具零件图。 5、设计的产品制件高度不低于18mm。 (二)模具结构设计要求： 1、模腔数：试样模具一模一腔，企业生产模具按照年产量10万件设计型腔数量，合理布置； 2、成型零件收缩率：0.5%； 3、模具能够实现制件全自动脱模方式要求； 4、以满足塑件要求、保证质量和制件生产效率为前提条件，兼顾模具的制造工艺性及制造成本，充分考虑模具的使用寿命； 5、保证模具使用时的操作安全，确保模具修理、维护方便；
工业产品数字化设计与制造赛项
工业产品数字化设计与 制造赛项 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
附件7： 高职装备制造大类工业产品数字化设计与制造赛项技能竞赛规程、评分标准及选手须知 一、竞赛内容 竞赛总时间为5.5小时，分为两个阶段进行。第一阶段为“数据采集、建模与创新设计”，含四个竞赛任务，本阶段竞赛时间为3.5小时。第二阶段为“创新产品加工、装配验证”，含3个竞赛任务，本阶段竞赛时间为2小时，不限制每个阶段内各项任务的完成时间。第一、二阶段成绩分别占总成绩的70%和30%。 1．第一阶段：数据采集、建模与创新设计 任务1：实物三维数据采集。参赛选手使用现场提供的三维扫描设备和辅助用品等，对给定的实物进行三维数据采集，要求扫描点云数据完整，按点云完整比例评分，并使用专业软件将扫描点云数据与标准模型进行精确度自动比对，以精确度等级进行评分。该模块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力。 任务2：三维建模。参赛选手根据任务1三维扫描所采集的数据，选择合适的三维建模软件，对上述产品外观面进行三维数据建模，其中包含点云数据处理和建模。该模块主要考核选手的三维建模能力，特别是曲面建模能力。 任务3：结构创新优化设计。参赛选手在完成任务2的基础上，选择合适的三维建模软件，进行结构创新优化设计：以上结构创新优化设计要求依据零件结构工艺性等机械制造知识，很好地控制成本，并适应大批量生产的需求。该模块主要考核选手应用机械综合知识进行机械创新设计的能力。 任务4a：数控编程与加工（编程）。根据任务2和任务3建立的三维数字模型和赛场所提供的机床类型、毛坯规格和刀具清单进行工艺设计，并选择合适的软件对产品进行数控编程，生成加工程序，并编制加工工艺卡。该模块主要考核选手工艺编制和程序编制方面的能力。 2．创新产品加工、装配验证 任务4b：数控编程与加工（加工）。参赛选手根据（第一阶段）制定的加工工艺方案和数控程序，并根据赛场提供的机床、刀具、毛坯等，对该产品(零件)进行数控加工（第二阶段不再提供编程软件）。主要考核选手选用刀
计算机程序设计员(数字化设计与制造)赛项
“计算机程序设计员（数字化设计与制造）”赛项 第一阶段：“三维扫描与创新设计”阶段 (总时间：2.5小时) 任 务 书 二〇一八年九月
注意事项 1.参赛选手在比赛过程中应该遵守相关的规章制度和安全守则，如有违反，则按照相关规定在考试的总成绩中扣除相应分值。 2.参赛选手的比赛任务书用参赛证号、场次、工位号标识，不得写有姓名或与身份有关的信息，否则视为作弊，成绩无效。 3.比赛任务书当场启封、当场有效。比赛任务书按一队一份分发，竞赛结束后当场收回，不允许参赛选手带离赛场，也不允许参赛选手摘录有关内容，否则按违纪处理。 4.各参赛队注意合理分工，选手应相互配合，在规定的比赛时间内完成全部任务，比赛结束时，各选手必须停止操作计算机。 5.请在比赛过程中注意实时保存文件，由于参赛选手操作不当而造成计算机“死机”、“重新启动”、“关闭”等一切问题，责任自负。 6.在提交的电子文档上不得出现与选手有关的任何信息或特别记号，否则将视为作弊。 7.若出现恶意破坏赛场比赛用具或影响他人比赛的情况，取消全队竞赛资格。 8.请参赛选手仔细阅读任务书内容和要求，竞赛过程中如有异议，可向现场裁判人员反映，不得扰乱赛场秩序。 9.遵守赛场纪律，尊重考评人员，服从安排。 10.所有电子文件保存在一个文件夹中，命名为“三维造型设计+工位号”，文件夹复制到赛场提供的U盘移动存储器中，装入信封封好，选手和裁判共同签字确认。
一、任务名称与时间 1.任务名称：三维扫描与创新设计。 2. 竞赛时间：2.5小时。 二、已知条件 电动剃须刀组件说明，图1是电动剃须刀实物照片。 图1 电动剃须刀组件照片(整个组件视为一整体) 图1中，1为品牌logo，2为指示灯，3为电源开关，4为剃须刀刀头部件。 三、数据采集与再设计任务、要求、评分要点和提交物 竞赛任务一：样品三维数据采集（15分） 参赛选手使用赛场提供的PowerScan型三维扫描装置和样件，选手自行将三维扫描仪重新标定，保证标定结果中的水平和垂直距离的标准偏差≤0.01mm。并将该状态截屏保存，格式采用图片jpg或bmp文件，文件命名为“工位号-biaoding”。“biaoding”是“标定”两个字的全拼。如图：
数字化设计与制造试题及答案
数字化设计与制造试题及答案 一、填空题 1.在全球化竞争时代，制造企业面临严峻挑战体现在时间产品质量成本服务水平和环保 2.从市场需求到最终产品主要经历两个过程：设计过程和制造过程。 3.设计过程包括分析和综合两个阶段。 4.数字化设计技术群包括：计算机图形学计算机辅助设计计算机辅助分析和逆向工程。 5.有限元方法是运用最广泛的数字化仿真技术。 6.数控加工是数字化制造中技术最成熟最、运用最广泛的技术。 7.实现数据交换的两种方式：点对点交换和星形交换。 8.计算机图形学主要是对矢量图形的处理。 9.笛卡尔坐标系分为：右手坐标系和左手坐标系。 10.常用坐标系的转换关系：建模坐标系-世界坐标系--观察坐标系--规格化坐标系--设备坐标系。 11.参数化造型的软件系统分为：尺寸驱动系统和变量设计系统。 12.仿真的对象是：系统。 13.CAPP的类型：派生型、创成型、智能型、综合型、交互型。 14.高速切削刀具的材料有;金刚石、立方氮化硼、陶瓷刀具、涂层刀具和硬质合金刀具。 15.逆向工程的四种类型：实物逆向、软件逆向、影像逆向和局部逆向。 16.逆向工程基本步骤：分析、再设计、制造。 17.实物逆向工程的关键技术主要有：逆向对象的坐标数据测量、测量数据的处理及模型重构技术。 18.对三坐标测量机数据修正方法：等距偏移法、编程补偿法。 19.典型的快速原型制造工艺及设备：立体光固化（SL）、熔融沉积成形(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、叠层实体制造(LOM)、三维印刷(3DP)。 20.尺寸驱动系统只考虑尺寸及拓扑约束，不考虑工程约束，变量设计系统不仅考虑尺寸及拓扑约束还考虑工程约束。 21.FMS是指柔性制造系统 二、简答题 1.CAD、CAE、CAM之间的关系？ 答：以计算机辅助设计和计算机辅助分析为基础的数字化设计和以计算机辅助制造为基础的数字化制造，是产品数字化开发的核心技术。 数字化设计与制造的特点有哪些？ 答：a.计算机和网络技术是数字化设计与制造的基础； b.计算机只是数字化设计与制造的重要辅助工具； c. 数字化设计与制造能有效地提高了产品质量、缩短产品开发周期、降低产品成本； d.数字化设计与制造技术只涵盖产品生命周期的某些环节。 2.窗口与视口的变换关系是怎样的？ 答：视口不变，窗口缩小或放大，视口显示的图形会相应的放大或缩小；窗口不
#三维建模数字化设计与制造
2014年全国职业院校技能大赛 “三维建模数字化设计和制造”赛项规程 一、赛项名称 赛项编号：G-044 赛项名称：三维建模数字化设计和制造 英语翻译：3D Modeling of Digital Design and Manufacturing 赛项组别：高职组 赛项归属产业：加工制造类 二、竞赛目的 本项竞赛旨在考核机械制造、数控技术使用等机械类相关专业的学生，组队完成三维逆向扫描、逆向建模设计、机械创新设计、数控加工技术使用等方面的任务，展现参赛队选手先进技术和设备的使用水平和创新设计等方面的能力，以及跨专业团队协作、现场问题的分析和处理、安全及文明生产等方面的职业素养。引领全国职业院校机械制造类专业将新技术、新工艺、新方法使用于教学，加快校企合作和教学改革，提升人才培养适应我国制造业更新换代快速发展的需要。 三、竞赛内容和时间 （一）竞赛内容 竞赛内容将以任务书形式公布。 针对目前批量化生产的具有鲜明自由曲面的机电类产品（或零部件）进行反求、建模，并对产品(或产品局部)外形进行数控编程和加工，对无自由曲面的结构或零件根据机械制造类专业知识按要求进行局部的创新（或改良）设计。 整个竞赛过程，分为第一阶段“数据采集和再设计”和第二阶段“数控编程和加工”这两个可以分离、前后又相互关联的部分，分别为60%和40%的权重。 1．第一阶段：数据采集和再设计 该阶段竞赛时间为3小时，竞赛队完成三项竞赛任务。
任务1：样品三维数据采集。利用给定三维扫描设备和相应辅助用品，对指定的外观较为复杂的样品进行三维数据采集。该模块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力； 任务2：三维建模。根据三维扫描所采集的数据，选择合适软件，对上述产品外观面进行三维数据建模。该模块主要考核选手的三维建模能力，特别是曲面建模能力； 任务3：产品创新设计。利用给定样品和已经完成的任务2内容，根据机械制造知识，按给定要求对样品中无自由曲面部分的结构或零件或附属物进行创新设计。该模块主要考核选手使用机械综合知识进行机械创新设计的能力。 2．第二阶段：数控编程和加工 竞赛时间为3小时，竞赛队完成两项竞赛任务。 任务4：数控编程和加工。赛场提供第一阶段被测样品的标准三维数据模型,选手根据这组三维模型数据和赛场提供的机床、毛坯，选择合适软件对该产品进行数控编程和加工。主要考核选手选用刀具，以最佳路径和方法按时高质量完成指定数控加工任务。并考核选手工艺编制、程序编制、机床操作等方面的能力。 任务5：职业素养。主要考核竞赛队在本阶段竞赛过程中的以下方面： （1）设备操作的规范性； （2）工具、量具的使用； （3）现场的安全、文明生产； （4）完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。 （二）竞赛时间和比赛日程 1.竞赛时间 各竞赛队总的竞赛时间为6小时，分成“数据采集和再设计”（3小时）和“数控编程和加工”（3小时）两个竞赛时段。 2.竞赛日程
数字化设计与制造
数字化设计与制造 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
数字化设计与制造 一、背景 在计算机技术出现之前，机械产品的设计与加工的方式一直都是图纸设计和手工加工的方式，这种传统的产品设计与制造方式，这使得产品在质量上完全依赖于产品设计人员与加工人员的专业技术水平，而数量上则完全依赖于产品加工人员的熟练程度，而随着工业社会的不断发展，人们对机械产品的质量提出了更高要求，同时数量上的需求也不断增长。为了适应社会对机械产品在质量与数量上的需求，同时也为了能进一步降低机械产品的生产成本，人们在努力寻求一种全新的机械产品设计与加工方式，而二十世纪四五十年代以来计算机技术的出现及其发展，特别是计算机图形学的出现，让人们看到了变革传统机械产品设计与生产方式的曙光。于是，数字化设计与制作方式应运而生，人们逐步将机械产品的设计与加工任务交给计算机来做，这一方面使得机械产品的设计周期大大缩短，另一方面也使得产品的质量与数量基本摆脱了对于设计与加工人员的依赖，从而大大提升了产品的质量，降低了产品的生产成本，同时也使得产品更加适合批量化生产。 二、概念 数字化设计：就是通过数字化的手段来改造传统的产品设计方法，旨在建立一套基于计算机技术和网络信息技术，支持产品开发与生产全过程的设计方法。 数字化设计的内涵：支持产品开发全过程、支持产品创新设计、支持产品相关数据管理、支持产品开发流程的控制与优化等。 其基础是产品建模，主体是优化设计，核心是数据管理。 数字化制造：是指对制造过程进行数字化描述而在数字空间中完成产品的制造过程。 数字化制造是计算机数字技术、网络信息技术与制造技术不断融合、发展和应用的结果，也是制造企业、制造系统和生产系统不断实现数字化的必然。
数字化设计制造技术基础
第一章 (4)数字化设计制造本质上是产品设计制造1.1数字化设计制造是现代产品研制的基本 信息的数字化，它将产品的结构特征、材料手段。特征、制造特征和功能特征统一起来。 1.2先进制造技术的特征：(1)先进制造技术1.8典型的CAD模型标准交换格式，DXF、DWG、 是制造技术的最新发展阶段；(2)先进制造技JGES、STEP。 术贯穿了制造全过程以至产品的整个生命周 1.9典型的数字化设计制造应用工具系统：期；(3)先进制造技术注重技术与管理的结(1)CAD系统，AutoCAD、CATIA、UGS、Pro/E 合；(4)先进制造技术是面向工业应用的技(2)CAE系统，NASTRA、NANASYS 术。 (3)CAPP系统，CAPPFramework 1.3设计制造技术主要表现在全球化、网络(4)CAM系统，在CATIA、UGS和Pro/E等 化、虚拟化、智能化和绿色化等几个方面。 CAD/CAM系统中，均包含有专门的CAM模块1.4任何一种产品的研制过程从大的方面可(5)DFx（designforx）系统，x可代表生 以划分为设计与制造两部分。命周期中的各种因素，如制造、装配、检测 1.5可以将产品的制造过程的基本要素抽象 等 为产品（product）、工艺过程（process）、1.10产品数据管理（productdata 制造资源（resource），即PPR模型，实际的management，PDM）是一种帮助工程技术人员 过程是三个要素相互耦合作用的结果。 管理产品数据和产品研发过程的工具。PDM 1.6串行设计与并行设计： 系统确保跟踪设计、制造所需的大量数据和(1)串行设计的组织模式是递阶结构，各个阶 信息，并由此支持和维护产品。 段的活动是按时间顺序进行的，一个阶段的 1.11数字化设计制造的特点：(1)过程延伸；活动完成后，下一个阶段的活动才开始，各 (2)智能水平的提高；(3)集成水平的提高。个阶段依次排列，都有自己的输入和输出。 1.12数字化设计制造的性能要求：(1)稳定 (2)并行设计的工作模式是在产品设计的同性；(2)集成性(3)敏捷性；(4)制造工程信息 时就考虑后续阶段的相关工作，包括加工工 的主动共享能力；(5)数字仿真能力(6)支持艺、装配、检验等，在并行设计中产品开发 异构分布式环境的能力；(7)扩展能力。 过程各个阶段的工作是交叉进行的。第二章 1.7数字化设计制造基本概念： 2.1产品数字化模型是产品信息的载体，包 (1)数字化是利用数字技术对传统的技术内 含了产品功能信息、性能信息、结构信息、容和体系进行改造的进程。零件几何信息、装配信息、工艺和加工信息 (2)数字化设计就是通过数字化的手段来改 等。 造传统的产品设计方法，旨在建立一套基于 2.2信息的表现形式主要以几何信息和非几计算机技术、网络信息技术，支持产品开发何信息为主。 与生产全过程的设计方法。数字化设计制造 2.3设计过程的零件模型为主模型，其他模的内涵是支持产品开发全过程、支持产品创型均以主模型为基础，在此基础上进行新模 新设计、支持产品相关数据管理、支持产品型的构建。
三维建模数字化设计与制造
附件4：山西省第九届职业院校技能大赛（高职组） “三维建模数字化设计与制造”赛项规程 一、赛项名称 赛项名称：三维建模数字化设计与制造 赛项组别：高职组 赛项归属产业：加工制造类 二、竞赛目的 本项竞赛旨在考核机械制造、数控技术应用等机械类相关专业的学生，组队完成三维逆向扫描、逆向建模设计、机械创新设计、数控加工技术应用等方面的任务，展现参赛队选手先进技术与设备的应用水平和创新设计等方面的能力，以及跨专业团队协作、现场问题的分析与处理、安全及文明生产等方面的职业素养。引领全省职业院校机械制造类专业将新技术、新工艺、新方法应用于教学，加快校企合作与教学改革，提升人才培养适应我国制造业更新换代快速发展的需要。 三、竞赛内容与方式 （一）竞赛内容 竞赛内容将以任务书形式公布。 针对目前批量化生产的具有鲜明自由曲面的机电类产品（或零部件）进行反求、建模，并对产品(或产品局部)外形进行数控编程与加工，对无自由曲面的结构或零件根据机械制造类专业知识按要求进行局部的创新（或改良）设计。 整个竞赛过程，分为第一阶段“数据采集与再设计”和第二阶段“数控编程与加工”这两个可以分离、前后又相互关联的部分，分别为60%和40%的权重。 1、第一阶段：数据采集与再设计 该阶段竞赛时间为3小时，竞赛队完成三项竞赛任务。
任务1：样品三维数据采集。利用给定三维扫描设备和相应辅助用品，对指定的外观较为复杂的样品进行三维数据采集。该模块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力； 任务2：三维建模。根据三维扫描所采集的数据，选择合适软件，对上述产品外观面进行三维数据建模。该模块主要考核选手的三维建模能力，特别是曲面建模能力； 任务3：产品创新设计。利用给定样品和已经完成的任务2内容，根据机械制造知识，按给定要求对样品中无自由曲面部分的结构或零件或附属物进行创新设计。该模块主要考核选手应用机械综合知识进行机械创新设计的能力。 2、第二阶段：数控编程与加工 竞赛时间为3小时，竞赛队完成两项竞赛任务。 任务4：数控编程与加工。赛场提供第一阶段被测样品的标准三维数据模型,选手根据这组三维模型数据和赛场提供的机床、毛坯，选择合适软件对该产品进行数控编程和加工。主要考核选手选用刀具，以最佳路径和方法按时高质量完成指定数控加工任务。并考核选手工艺编制、程序编制、机床操作等方面的能力。 任务5：职业素养。主要考核竞赛队在本阶段竞赛过程中的以下方面： （1）设备操作的规范性； （2）工具、量具的使用； （3）现场的安全、文明生产； （4）完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。 （二）竞赛方式 1、竞赛采用团体赛方式。 2、竞赛队伍组成：每支参赛队由2名正式学生比赛选手组成，其中队长1名。每队设指导教师2名。
数字化设计与制造的现状和关键技术讲解学习
数字化设计与制造的现状和关键技术 一、数字化设计与制造的发展现状 数字化设计与制造主要包括用于企业的计算机辅助设计（CAD）、制造（CAM）、工艺设计（CAPP）、工程分析（CAE）、产品数据管理（PDM）等内容。其数字化设计的内涵是支持企业的产品开发全过程、支持企业的产品创新设计、支持产品相关数据管理、支持企业产品开发流程的控制与优化等，归纳起来就是产品建模是基础，优化设计是主体，数控技术是工具，数据管理是核心。 由于通过CAM及其与CAD等集成技术与工具的研究，在产品加工方面逐渐得到解决，具体是制造状态与过程的数字化描述、非符号化制造知识的表述、制造信息的可靠获取与传递、制造信息的定量化、质量、分类与评价的确定以及生产过程的全面数字化控制等关键技术得到了解决，促使数字制造技术得以迅速发展。 作为制造业的一个分支，船舶行业要实现跨越式发展，必须以信息技术为基础。世界造船强国从CAX开始，逐步由实施CIMS、应用敏捷制造技术向组建“虚拟企业”方向发展，形成船舶产品开发、设计、建造、验收、使用、维护于一体的船舶产品全生命周期的数字化支持系统，实现船舶设计全数字化、船舶制造精益化和敏捷化、船舶管理精细化、船舶制造装备自动化和智能化、船舶制造企业虚拟化、从而大幅度提高生产效率和降低成本。所谓数字化设计就是运用虚拟现实、可视化仿真等技术，在计算机里先设计一条“完整的数字的船”。不仅可以点击鼠标进入船体内部参观一番，还可以在虚拟的大海中看它的速度、强度、抗风浪能力。这样一来船舶设计的各个阶段和船、机、舾、涂等多个专业模块在同一数据库中进行设计。 船舶是巨大而复杂的系统，由数以万计的零部件和数以千计的配套设备构成，包括数十个功能各异的子系统，通过船体平台组合成一个有机的整体。造船周期一般在10个月以上，既要加工制造大量的零部件，又要进行繁杂的逐级装配，涉及物资、经营、设计、计划、成本、制造、质量、安全等各个方面。这样的一个复杂的系统需要非常强大的信息处理能力。我国船舶行业今年来虽有很大的发展，但与国际造船强国相比，无论在产量，还是在造船技术上差距甚大，信息化水平落后是直接原因。其中，集成化设计系统与生产进程联系不紧密、船舶零部
数字化设计与制造
一、什么是数字化设计制造技术 术语性定义：在数字化技术和制造技术融合的背景下，并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。 通俗地说：数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。计算机技术的发展，使人类第一次可以利用极为简洁的“0”和“1”编码技术，来实现对一切声音、文字、图像和数据的编码、解码。各类信息的采集、处理、贮存和传输实现了标准化和高速处理。数字化制造就是指制造领域的数字化，它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融和、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然趋势，其内涵包括三个层面：以设计为中心的数字化制造技术、以控制为中心的数字化制造技术、以管理为中心的数字化制造技术。 二、数字化制造技术的未来发展方向 1.数字化设计与制造技术的发展 先进制造技术发展的总趋势可归纳为：精密化、柔性化、网络化、虚拟化、数字化、智能化、清洁化、集成化及管理创新等。而数字化设计与制造技术是先进制造技术的基础。随着计算机技术的不断提高，Internet网络技术的普及应用，以及用户的不同需求，CAD、CAE、CAPP、CAM、PDM(C4P)等技术本身也在不断发展，集成技术也在向前推进，其发展趋势主要有以下几个方向。 一是利用基于网络的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM(C4P)集成技术，实现产品全数字化设计与制造。 在CAD/CAM应用过程中，利用产品数据管理PDM技术实现并行工程，可以极大地提高产品开发的效率和质量。企业通过PDM可以进行产品功能配置，利用系列件、标准件、借用件、外购件以减少重复设计。在PDM环境下进行产品设计和制造，通过CAD/CAE/CAPP/CAM等模块的集成，实现产品无图纸设计和全数字化制造。 二是CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术与企业资源计划、供应链管理、客户关系管理相结合，形成制造企业信息化的总体构架。 CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术主要用于实现产品的设计、工艺和制造过程及其管理的数字化；企业资源计划ERP是以实现企业产、供、销、人、财、物的管理为目标；供应链管理SCM用于实现企业内部与上游企业之间的物流管理；客户关系管理CRM可以帮助企业建立、挖掘和改善与客户之间的关系。上述技术的集成，可以整合企业的管理，建立从企业的供应决策到企业内部技术、工艺、制造和管理部门，再到用户之间的信息集成，实现企业与外界的信息流、物流和资金流的顺畅传递，从而有效地提高企业的市场反应速度和产品开发速度，确保企业在竞争中取得优势。 三是虚拟设计、虚拟制造、虚拟企业、动态企业联盟、敏捷制造、网络制造以及制造全球化，将成为数字化设计与制造技术发展的重要方向。
数字化设计与制造技术的研究现状
数字化设计与制造技术的研究现状 摘要：数字化设计与制造在先进制造技术、医疗康复器械与生物工程等众多相关领域中占有越来越重要的地位。从20世纪50年代数控机床的出现开始，经过了单元制造技术、集成制造技术和网络化制造技术的发展过程，数字化制造技术得到了迅猛的发展。本文在大量阅读相关文献的基础上，对数字化技术进行了介绍,综述了国内外数字化制造技术的研究现状,论述了数字化制造技术是先进制造技术的核心,对数字化制造技术的几个核心技术进行了较为详细的介绍,并分析数字化制造技术的发展现状、展望其未来发展趋势，最后概括总结了数字化制造经历的深刻变化与发展。 关键词：数字化；国内外研究现状；制造技术；计算机辅助工业设计。 正文：1.数字化制造技术的概念 所谓数字化制造，指的是在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品的整个制造过程。也就是说，数字制造实际上就是在对制造过程进行数字化的描述中建立数字空间，并在其中完成产品制造的过程[1]。 由于计算机的发展以及计算机图形学与机械设计技术的结合，产生了以数据库为核心，以交互图形系统为手段，以工程分析计算为主体的一体化计算机辅助设计（ C A D ）系统。 C A D系统能够在二维与三维的空间精确地描述物体，大大地提高了生产过程中描述产品的能力和效率。正如数控技术与数控机床一样，C A D的产生和发展，为制造业产品的设计过程数字化和自动化打下了基础。将C A D的产品设计信息转换为产品的制造、工艺规则等信息，使加工机械按照预定的工序组合和排序，选择刀具、夹具、量具，确定切削用量，并计算每个工序的机动时间和辅助时间，这就是计算机辅助工艺规划（C A P P）。将包括制造、检测、装配等方面的所有规划，以及面向产品设计、制造、工艺、管理、成本核算等所有信息的数字化，转换为能被计算机所理解并被制造过程的全阶段所共享，从而形成所谓的C A D/C A M/C A P P，这就是基于产品设计的数字制造观。 从数字制造的要领出发，可以清楚地看到，数字制造是计算机数字技术、网络信息技术与制造技术不断融合、发展和应用的结果，也是制造企业、制造系统和生产系统不断实现数字化的必然。对制造设备而言，其控制参数均为数字信号。对制造企业而言，各种信息（包
三维建模数字化设计与制造
附件4： 山西省第九届职业院校技能大赛（高职组） “三维建模数字化设计与制造”赛项规程 一、赛项名称 赛项名称：三维建模数字化设计与制造 赛项组别：高职组 赛项归属产业：加工制造类 二、竞赛目的 本项竞赛旨在考核机械制造、数控技术应用等机械类相关专业的学生，组队完成三维逆向扫描、逆向建模设计、机械创新设计、数控加工技术应用等方面的任务，展现参赛队选手先进技术与设备的应用水平和创新设计等方面的能力，以及跨专业团队协作、现场问题的分析与处理、安全及文明生产等方面的职业素养。引领全省职业院校机械制造类专业将新技术、新工艺、新方法应用于教学，加快校企合作与教学改革，提升人才培养适应我国制造业更新换代快速发展的需要。 三、竞赛内容与方式 （一）竞赛内容 竞赛内容将以任务书形式公布。 针对目前批量化生产的具有鲜明自由曲面的机电类产品（或零部件）进行反求、建模，并对产品(或产品局部)外形进行数控编程与加工，对无自由曲面的结构或零件根据机械制造类专业知识按要求进行
局部的创新（或改良）设计。 整个竞赛过程，分为第一阶段“数据采集与再设计”和第二阶段“数控编程与加工”这两个可以分离、前后又相互关联的部分，分别为60%和40%的权重。 1、第一阶段：数据采集与再设计 该阶段竞赛时间为3小时，竞赛队完成三项竞赛任务。 任务1：样品三维数据采集。利用给定三维扫描设备和相应辅助用品，对指定的外观较为复杂的样品进行三维数据采集。该模块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力； 任务2：三维建模。根据三维扫描所采集的数据，选择合适软件，对上述产品外观面进行三维数据建模。该模块主要考核选手的三维建模能力，特别是曲面建模能力； 任务3：产品创新设计。利用给定样品和已经完成的任务2内容，根据机械制造知识，按给定要求对样品中无自由曲面部分的结构或零件或附属物进行创新设计。该模块主要考核选手应用机械综合知识进行机械创新设计的能力。 2、第二阶段：数控编程与加工 竞赛时间为3小时，竞赛队完成两项竞赛任务。 任务4：数控编程与加工。赛场提供第一阶段被测样品的标准三维数据模型,选手根据这组三维模型数据和赛场提供的机床、毛坯，选择合适软件对该产品进行数控编程和加工。主要考核选手选用刀具，以最佳路径和方法按时高质量完成指定数控加工任务。并考核选
数字化设计与制造
江南大学现代远程教育课程考试大作业 考试科目:《数字化设计与制造技术》 一、大作业题目（内容）： 一、快速成形有哪几种主要方法？(10分) 3DP技术，快速成形技术FDM熔融层积成型技术，快速成形技术SLA立体平版印刷技术，快速成形技术SLS选区激光烧结技术，快速成形技术UV紫外线成型技术 二、产品设计包括哪几个阶段和阶段的模型？(10分) 产品开发的阶段划分具体要看开发的什么产品,如果寻求共性的总结,产品开发一般应该分为六个阶段,第一阶段是项目前期,主要是做市场调研之类的；第二个阶段是项目概念建造（项目开始节点）；第三个阶段是尺寸结构（选择主题节点）；第四个阶段是具体设计（实施工装节点）；第五个阶段是产品调整（上线节点）；第六个阶段是工业化生产. 产品开发总体分自主开发和国产化两大类. 三、何谓物理样机？何谓数字样机？(10分) 物理样机就是根据设计要求制作出来样品去检测是否符合设计要求 数字样机就是产品的数字仿真，可用于测试产品的外形、装配和功能。随着相关概念、机械和电气设计数据的集成，数字样机也变得越来越完整了。完整的数字样机是整个最终产品的真实数字仿真，可用来以虚拟方式优化和验证产品，减少制造昂贵的物理样机的必要。 四、什么是CAPP？CAPP技术的发展分为哪几个阶段？(10分) CAPP[1] 是ComputerAidedProeessPlanning(计算机辅助工艺规划或设计)的英文缩写。由于长期以来采用手工方式进行的传统工艺过程设计不可避免地存在一些缺陷:对工艺设计人员要求高;工作量大,效率低下:难以保证数据的准确性;且信息不能共享等:同时,计算机技术的发展及其在机械制造业中的广泛应用,使得计算机辅助工艺设计(以即)应运而生,广度和深度也在不断发展中 五、工艺决策方法主要有几种？分别叙述其原理。(10分) 生产工艺决策的内容包括:产品的主要制造生产技术决策，产品的基本制造流程决策两方面。 1. 产品的主要制造生产技术决策。 制造技术的决策通常要考虑自然技术上的可行性和经济方面的效益型两方面的因素。对工艺设计人员，对每一项工艺都要作仔细的分析试验，确保工艺的可靠性。但是对企业决策人员只需考虑其中几种主要的工艺，这些工艺技术将决定产品能否加工，产品的关键功能是否能够较好地实现，产品的质量能否保证，制造成本的是否适宜，以及能否大幅度地提高产品的附加值。另外，在选择技术时，还要从经济角度考虑，即从技术所具备的功能角度，选择适当的技术，避免选择过剩功能的技术。 2. 产品的基本制造流程决策。 不同的产品特点，不同生产规模，不同的品种数量，不同的工艺方法都会影响制造流程的选择。生产流程的类型有单件生产、成批生产、大量生产、连续生
数字化设计与制造技术课程论文
数字化制造技术的发展现状与发展趋势 学院：机械工程学院 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 日期： 2014年1月
摘要 从20世纪50年代数控机床的出现开始，经过了单元制造技术、集成制造技术和网络化制造技术的发展过程，数字化制造技术得到了迅猛的发展。本文在大量阅读相关文献的基础上，对数字化技术进行了介绍,综述了国内外数字化制造技术的研究现状,论述了数字化制造技术是先进制造技术的核心,对数字化制造技术的几个核心技术进行了较为详细的介绍,并分析数字化制造技术的发展现状、展望其未来发展趋势，最后概括总结了数字化制造经历的深刻变化与发展。 关键词：数字化数字化制造发展现状发展趋势
数字化技术指的是运用0和1两位数字编码，通过电子计算机、光缆、通信卫星等设备，来表达、传输和处理所有信息的技术。数字化技术一般包括数字编码、数字压缩、数字传输、数字调制与解调等技术。当今世界已经进入了数字化时代，数字化技术在生产、生活、经济、社会、科技、文化、教育和国防等各个领域不断扩大应用并取得显著成效。数字化技术与各种专业技术相融合形成了各种数字化专业技术，如数字化制造技术、数字化设计技术、数字化测量技术、数字化视听技术等。 数字化制造技术是一项融合数字化技术和制造技术、以制造工程科学为理论基础的重大制造技术革新[1]，并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融合、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然趋势。 数字化制造技术的发展现状 目前在工业技术先进国家，数字化制造技术已经成为提高企业和产品竞争力的重要手段[5]。特别是近30年来,数字化制造技术发展日益加快，在发达国家的大型企业中，已开始实现无图纸生产，全面使用CAD/CAM，实现100%数字化设计。数字化制造技术在数字化设计、数字化制造、数字化产品、信息传递与协作、数字化管理等方面都有不同程度的发展。
数字化设计与制造
数字化设计与制造 一、背景 在计算机技术出现之前，机械产品的设计与加工的方式一直都是图纸设计和手工加工的方式，这种传统的产品设计与制造方式，这使得产品在质量上完全依赖于产品设计人员与加工人员的专业技术水平，而数量上则完全依赖于产品加工人员的熟练程度，而随着工业社会的不断发展，人们对机械产品的质量提出了更高要求，同时数量上的需求也不断增长。为了适应社会对机械产品在质量与数量上的需求，同时也为了能进一步降低机械产品的生产成本，人们在努力寻求一种全新的机械产品设计与加工方式，而二十世纪四五十年代以来计算机技术的出现及其发展，特别是计算机图形学的出现，让人们看到了变革传统机械产品设计与生产方式的曙光。于是，数字化设计与制作方式应运而生，人们逐步将机械产品的设计与加工任务交给计算机来做，这一方面使得机械产品的设计周期大大缩短，另一方面也使得产品的质量与数量基本摆脱了对于设计与加工人员的依赖，从而大大提升了产品的质量，降低了产品的生产成本，同时也使得产品更加适合批量化生产。 二、概念 数字化设计：就是通过数字化的手段来改造传统的产品设计方法，旨在建立一套基于计算机技术和网络信息技术，支持产品开发与生产全过程的设计方法。 数字化设计的内涵：支持产品开发全过程、支持产品创新设计、支持产品相关数据管理、支持产品开发流程的控制与优化等。 其基础是产品建模，主体是优化设计，核心是数据管理。 数字化制造：是指对制造过程进行数字化描述而在数字空间中完成产品的制造过程。 数字化制造是计算机数字技术、网络信息技术与制造技术不断融合、发展和应用的结果，也是制造企业、制造系统和生产系统不断实现数字化的必然。 三、工具 1、CAD---计算机辅助设计 CAD在早期是英文Computer Aided Drawing (计算机辅助绘图)的缩写，随着计算机软、硬件技术的发展，人们逐步的认识到单纯使用计算机绘图还不能称之为计算机辅助设计。真正的设计是整个产品的设计，它包括产品的构思、功能设计、结构分析、加工制造等，二维工程图设计只是产品设计中的一小部分。于是CAD的缩写由Computer Aided Drawing改为Computer Aided Design，CAD也不再仅仅是辅助绘图，而是协助创建、修改、分析和优化的设计技术。 2、CAE---计算机辅助工程分析
数字化设计与制造技术大作业
数字化设计与制造技术大作业 1.数字化设计与制造技术的定义和内涵、意义？它的流程是？ 定义---通俗地说：数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。计算机技术的发展，使人类第一次可以利用极为简洁的“0”和“1”编码技术，来实现对一切声音、文字、图像和数据的编码、解码。各类信息的采集、处理、贮存和传输实现了标准化和高速处理。数字化制造就是指制造领域的数字化，它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融和、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然趋势，其内涵包括三个层面：以设计为中心的数字化制造技术、以控制为中心的数字化制造技术、以管理为中心的数字化制造技术。 其数字化设计的内涵是支持企业的产品开发全过程、支持企业的产品创新设计、支持产品相关数据管理、支持企业产品开发流程的控制与优化等，归纳起来就是产品建模是基础，优化设计是主体，数控技术是工具，数据管理是核心。 订单确认->概念设计/总体设计->零件设计、部件设计、关键件设计->二维工程图->工艺编制、工装设计->工艺汇总与生产准备->采购清单和生产加工->产品装配->安装维护 2.请简述CAD、CAE、CAPP、CAM的定义、功能、发展趋势，并举例说明它们中几个常用的软件？ 1. CAD---计算机辅助设计 CAD在早期是英文Computer Aided Drawing (计算机辅助绘图)的缩写，随着计算机软、硬件技术的发展，人们逐步的认识到单纯使用计算机绘图还不能称之为计算机辅助设计。真正的设计是整个产品的设计，它包括产品的构思、功能设计、结构分析、加工制造等，二维工程图设计只是产品设计中的一小部分。于是CAD的缩写由Computer Aided Drawing改为 Computer Aided Design，CAD也不再仅仅是辅助绘图，而是协助创建、修改、分析和优化的设计技术。 2. CAE---计算机辅助工程分析 CAE (Computer Aided Engineering)通常指有限元分析和机构的运动学及动力学分析。有限元分析可完成力学分析(线性.非线性.静态.动态)；场分析(热场、电场、磁场等)；频率响应和结构优化等。机构分析能完成机构内零部件的位移、速度、加速度和力的计算，机构的运动模拟及机构参数的优化。 3. CAM---计算机辅助制造 CAM（Computer Aided Manufacture）是计算机辅助制造的缩写，能根据CAD模型自动生成零件加工的数控代码，对加工过程进行动态模拟、同时完成在实现加工时的干涉和碰撞检查。CAM系统和数字化装备结合可以实现无纸化生产，为CIMS（计算机集成制造系统）的实现奠定基础。CAM中最核心的技术是数控技术。通常零件结构采用空间直角坐标系中的点、线、面的数字量表示，CAM就是用数控机床按数字量控制刀具运动，完成零件加工。 4. CAPP---计算机辅助工艺规划 世界上最早研究CAPP的国家是挪威，始于1966年，并于1969年正式推出世界上第一个CAPP系统AutoPros，并于1973年正式推出商品化AutoPros 系统。美国是60年代末开始研究CAPP的，并于1976年由CAM-I公司推出颇具影响力的CAP-I's Automated Process Planning系统。 5. PDM---产品数据库管理 随着CAD技术的推广，原有技术管理系统难以满足要求。在采用计算机辅助设计以前，产品的设计、工艺和经营管理过程中涉及到的各类图纸、技术文档、工艺卡片、生产单、更改单、采购单、成本核算单和材料清单等均由人工编写、审批、归类、分发和存档，所有的资料均通过技术资料室进行统一管理。自从采用计算机技术之后，上述与产品有关的信息都变成了电子信息。简单地采用计算机技术模拟原来人工管理资料的方法往往不能从根本上解决先进的设计制造手段与落后的资料管理之间的矛盾。要解决这个矛盾，必须采用PDM技术。 PDM（产品数据管理）是从管理CAD/CAM系统的高度上诞生的先进的计算机管理系统软件。它管理的是产品整个生命周期内的全部数据。工程技术人员根据市场需求设计的产品图纸和编写的工艺文档仅仅是产品数据中的一部分。PDM系统除了要管理上述数据外，还要对相关的市场需求、分析、设计与制造过程中的全部更改历程、用户使用说明及售后服务等数据进行统一有效的管理。 PDM关注的是研发设计环节。 6. ERP---企业资源计划
江苏大学数字化设计与制造
《数字化设计与制造》读书报告 班级：机械卓越1001 姓名：魏延宾 学号：3100301095 任课老师：王霄 2013年10月
摘要：阐述了发展进程和发展趋势，指出了数字化设计与制造技术的重要性，列举了一些用于数字化，设计与制造技术方面的有关情况。从制造业的信息化的要求出发，提出实现数字化设计与制造的三个方面的关键问题，即：数据集成、企业间的产品数据交换、过程集成。关键词：数字化; 设计技术; 制造技术、关键技术 前言： 制造业信息化的内涵是将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合应用，带动产品设计方法和工具的创新、企业管理模式的创新、企业协作关系的创新，实现产品设计制造和企业管理的信息化：产过程控制的智能化、制造装备的数控化、查询服务的网络化，从而推动产业结构调整和产品结构升级，建造现代化的新兴制造业，全面提升我国制造业的国际竞争力。 1数字化设计与制造的内涵与发展 数字化设计与制造主要包括用于企业的计算机辅助设计（CAD）、制造（CAM）、工艺设计（CAPP）、工程分析（CAE）、产品数据管理（PDM）等内容。其数字化设计的内涵是支持企业的产品开发全过程、支持企业的产品创新设计、支持产品相关数据管理、支持企业产品开发流程的控制与优化等，归纳起来就是产品建模是基础，优化设计是主体，数控技术是工具，数据管理是核心。它们之间的关系见图l 所示。由于通过CAM 及其与CAD 等集成技术与工具的研究，在产品加工方面逐渐得到解决，具体是制造状态与过程的数字化描述、非符号化制造知识的表述、制造信息的可靠获取与传递、制造信息的定量化、质量、分类与评价的确定以及生产过程的全面数字化控制等关键技术得到了解决，促使数字制造技术得以迅速发展，这些关键技术之间具体关系见图2 所示。