现代设计理论与方法.doc

现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称。数字化和协同是现代设计方法的两大特征。1） 数字化设计（DD）是以实现新产品设计为目标，以计算机硬件技术为基础，以数字化信息为辅助手段，支持产品建模、分析、修改、优化以及生成设计文档的相关技术的有积极和。因此，任何以计算机图形学（CG）为理论基础、支持产品设计的计算机软硬件系统都属于产品数字化设计技术的范畴。广义的数字化设计技术涵盖以下内容：（1）利用计算机进行产品的概念设计、几何造型、虚拟装配、工程图生成及设计相关文档。（2）利用计算机进行产品外形、结构、材质、颜色的优选及匹配，以满足顾客的个性化需求，实现最佳的产品设计效果。（3）利用计算机对产品进行有限元分析、优化设计、可靠性设计、运动学及动力学仿真验证等，以实现产品拓扑结构和性能特征优化。设计阶段数字设计技术概念设计几何建模技术；造型辅助功能；可视化操作；图形变换设计建模几何建模技术；造型辅助功能；可视化操作；图形变换；装配、爆炸图；模具设计；特定的造型软件分析、优化和评价有限元分析软件；形状结构优化软件；运动学和动力学仿真软件；定制的程序及软件设计文档工程图；装配图；尺寸、公差标注；物料单；渲染图；数控编程；其他设计文档表1 设计阶段的数字化技术以某种鼠标的开发为例，介绍产品数字化开发的基本过程。（1）建立三维数字化模型假设鼠标的概念设计已经完成、样式应经确定，以三维CAD系统为工具，建立数字化模型。（2）仿真和检验为验证方案是否合理、强度是否满足要求、可制造性如何，可以采用数字化仿真技术进行方正检验。通过对产品模型的有限元分析，可以检验鼠标上盖的强度是否满足要求。通过对塑件注射成型过程的仿真分析，可以检验熔接痕是否有缺陷，注射生产中可能出现哪些质量缺陷、确定合理的注射成型产品。（3）生成产品的设计文档在完成产品设计分析、优化和评价之后，可以根据需要生成产品的设计文档，画出产品的工程图。（4）制造过程制造阶段的任务主要包括：注射模具的结构设计、注射模具的加工制造以及鼠标上盖的注射生产等。在该阶段，可以利用注射模具仿真软件，对注射成型过程进行仿真，以确定合理的冷却系统参数和注射工艺参数。完成模具的结构设计之后，可以利用数控编程软件编制凸模、凹模等零部件的数控加工程序。2）1984年，美国麻省理工学院的Irene Grief 和 Paul Cashman 提出计算机支持的协同工作（Computer-S 即 ported Cooperative Work, CSCW）的概念，旨在研究如何利用计算机支持交叉学科的工作者共同开展某项工作。总体上CSCW包括以下基本操作功能：（1） 协同会话功能指通过语音。文字和视频等方式，支持团队成员之间的同步或异步信息交流的操作功能。（2） 协同浏览功能指团队成员利用文本、图形、图像、视频等多媒体信息进行同步或异步漫游、观察的操作功能。（3） 协同文本编辑功能指团队成员采用同步或异步方式对文本文档进行编辑的一种操作功能。（4） 协同造型指团队成员采用同步或异步方式进行二维、三维产品造型及绘图的操作功能。（5） 协同查询指团队成员采用同步或异步方式以当前信息为索引，从数据库、电子文件箱、图形库、Web网站等处获取深层信息的一种操作功能。协同设计从根本上改变了传统的单机作业的产品开发模式。在分布式的协作环境下，设计人员可以在产品开发中及时查询相关信息，方便同团队成员沟通合作，借助电子邮件、网络会议系统、电子白板等等工具进行讨论协商，共同完成产品的开发。随着网络、软件与通信技术的快速发展，协同设计技术已成为当今产品开发的重要工具，也成为先进制造技术领域的研究热点。人们从协同设计的体系结构、知识模型的表达与显示、协同设计中的冲突检测与消解策略、支持协同设计的数据库技术、多媒体数据通信等方面进行研究，为建立实用化的协同设