机械CAD-CAM(第1章)-现代产品设计与CAD技术.pdf

1 现代产品现代产品现代产品现代产品设计与设计与设计与设计与CADCAD技术技术技术技术 机电工程学院机电工程学院机电工程学院机电工程学院CIMSCIMS应用研究中心应用研究中心应用研究中心应用研究中心 张张张张 宇宇宇宇 Email Email zhangyu zhangyu 机械机械机械机械CAD CAMCAD CAM 第一章第一章第一章第一章 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇2 现代产品设计与现代产品设计与现代产品设计与现代产品设计与CADCAD技术技术技术技术 现代产品设计开发是一个多学科交融的综合性学科 现代产品设计开发是一个多学科交融的综合性学科 现代产品设计开发是一个多学科交融的综合性学科 现代产品设计开发是一个多学科交融的综合性学科 什么是设计 什么是设计 什么是设计 什么是设计 设计是指根据使用要求确定产品应具备的功能 构设计是指根据使用要求确定产品应具备的功能 构设计是指根据使用要求确定产品应具备的功能 构设计是指根据使用要求确定产品应具备的功能 构 思产品的工作原理 总体布局 运动方式 力和能思产品的工作原理 总体布局 运动方式 力和能思产品的工作原理 总体布局 运动方式 力和能思产品的工作原理 总体布局 运动方式 力和能 量的传递 结构形式 产品形状 以及色彩 材质 量的传递 结构形式 产品形状 以及色彩 材质 量的传递 结构形式 产品形状 以及色彩 材质 量的传递 结构形式 产品形状 以及色彩 材质 工艺 人机工程等 并转化为工程描述 图纸 设工艺 人机工程等 并转化为工程描述 图纸 设工艺 人机工程等 并转化为工程描述 图纸 设工艺 人机工程等 并转化为工程描述 图纸 设 计文件等 以此作为制造的依据 计文件等 以此作为制造的依据 计文件等 以此作为制造的依据 计文件等 以此作为制造的依据 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇3 产品设计开发环节产品设计开发环节产品设计开发环节产品设计开发环节 需求分析和可行性研究需求分析和可行性研究需求分析和可行性研究需求分析和可行性研究 市场调研 用户需求 市场调研 用户需求 市场调研 用户需求 市场调研 用户需求 概念设计概念设计概念设计概念设计 确定产品应具备的功能 进行方案的构思 分析和确定产品应具备的功能 进行方案的构思 分析和确定产品应具备的功能 进行方案的构思 分析和确定产品应具备的功能 进行方案的构思 分析和 论证 确定可行的原理性方案 论证 确定可行的原理性方案 论证 确定可行的原理性方案 论证 确定可行的原理性方案 包括功能设计 原理设计 形状设计 布局设计和包括功能设计 原理设计 形状设计 布局设计和包括功能设计 原理设计 形状设计 布局设计和包括功能设计 原理设计 形状设计 布局设计和 人机工程设计等 人机工程设计等 人机工程设计等 人机工程设计等 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇4 产品设计开发环节产品设计开发环节产品设计开发环节产品设计开发环节 初步设计初步设计初步设计初步设计 进行初步的总体设计 确定各部件的基本结构 形进行初步的总体设计 确定各部件的基本结构 形进行初步的总体设计 确定各部件的基本结构 形进行初步的总体设计 确定各部件的基本结构 形 状及协调尺寸 建立相应的数学模型 进行主要设状及协调尺寸 建立相应的数学模型 进行主要设状及协调尺寸 建立相应的数学模型 进行主要设状及协调尺寸 建立相应的数学模型 进行主要设 计参数的分析计算与优化 计参数的分析计算与优化 计参数的分析计算与优化 计参数的分析计算与优化 详细设计详细设计详细设计详细设计 确定细节结构 进行详细的总体设计和零 部件设确定细节结构 进行详细的总体设计和零 部件设确定细节结构 进行详细的总体设计和零 部件设确定细节结构 进行详细的总体设计和零 部件设 计 完成产品的工程描述 计 完成产品的工程描述 计 完成产品的工程描述 计 完成产品的工程描述 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇5 产品设计开发环节产品设计开发环节产品设计开发环节产品设计开发环节 试制与测试试制与测试试制与测试试制与测试 完成样机生产及有关的测试项目 并进行设计反馈与完成样机生产及有关的测试项目 并进行设计反馈与完成样机生产及有关的测试项目 并进行设计反馈与完成样机生产及有关的测试项目 并进行设计反馈与 修改 修改 修改 修改 设计定型设计定型设计定型设计定型 完成产品设计定型的各种技术文件 投入批量生产 完成产品设计定型的各种技术文件 投入批量生产 完成产品设计定型的各种技术文件 投入批量生产 完成产品设计定型的各种技术文件 投入批量生产 设计完善设计完善设计完善设计完善 根据市场和用户意见反馈根据市场和用户意见反馈根据市场和用户意见反馈根据市场和用户意见反馈 以及批量生产中的问题反以及批量生产中的问题反以及批量生产中的问题反以及批量生产中的问题反 馈 对产品进行完善和修改 馈 对产品进行完善和修改 馈 对产品进行完善和修改 馈 对产品进行完善和修改 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇6 现代产品设计与现代产品设计与现代产品设计与现代产品设计与CADCAD技术技术技术技术 现代产品设计强调全生命周期设计 是一个创造性思现代产品设计强调全生命周期设计 是一个创造性思现代产品设计强调全生命周期设计 是一个创造性思现代产品设计强调全生命周期设计 是一个创造性思 维和反复迭代的寻优过程 维和反复迭代的寻优过程 维和反复迭代的寻优过程 维和反复迭代的寻优过程 现代产品设计采用现代设计方法和手段 面向产品的现代产品设计采用现代设计方法和手段 面向产品的现代产品设计采用现代设计方法和手段 面向产品的现代产品设计采用现代设计方法和手段 面向产品的 开发和创新 开发和创新 开发和创新 开发和创新 产品的技术含量增加产品的技术含量增加产品的技术含量增加产品的技术含量增加 传统的机械产品向机电一体化 甚至光 机 电 传统的机械产品向机电一体化 甚至光 机 电 传统的机械产品向机电一体化 甚至光 机 电 传统的机械产品向机电一体化 甚至光 机 电 液一体化 产品 信息电子产品发展 液一体化 产品 信息电子产品发展 液一体化 产品 信息电子产品发展 液一体化 产品 信息电子产品发展 用户的个性化需求用户的个性化需求用户的个性化需求用户的个性化需求 除了产品的功能外 还包括产品的创新性 宜人除了产品的功能外 还包括产品的创新性 宜人除了产品的功能外 还包括产品的创新性 宜人除了产品的功能外 还包括产品的创新性 宜人 性 环保性 绿色设计 以及外观造型等 性 环保性 绿色设计 以及外观造型等 性 环保性 绿色设计 以及外观造型等 性 环保性 绿色设计 以及外观造型等 2 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇7 并行设计与产品优化并行设计与产品优化并行设计与产品优化并行设计与产品优化 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇8 CADCAD技术与现代产品设计技术与现代产品设计技术与现代产品设计技术与现代产品设计 什么是什么是什么是什么是CADCAD 利用计算机软件 硬件系统辅助工程技术人员 对产品或工程进行利用计算机软件 硬件系统辅助工程技术人员 对产品或工程进行利用计算机软件 硬件系统辅助工程技术人员 对产品或工程进行利用计算机软件 硬件系统辅助工程技术人员 对产品或工程进行 设计 分析 修改以及交互式显示输出的方法和手段 它是一门多设计 分析 修改以及交互式显示输出的方法和手段 它是一门多设计 分析 修改以及交互式显示输出的方法和手段 它是一门多设计 分析 修改以及交互式显示输出的方法和手段 它是一门多 学科的综合性应用技术 支持产品设计开发的一系列过程学科的综合性应用技术 支持产品设计开发的一系列过程学科的综合性应用技术 支持产品设计开发的一系列过程学科的综合性应用技术 支持产品设计开发的一系列过程 成功应用成功应用成功应用成功应用CADCAD技术的因素 技术的因素 技术的因素 技术的因素 软件平台软件平台软件平台软件平台 硬件平台 包括网络 硬件平台 包括网络 硬件平台 包括网络 硬件平台 包括网络 人人人人 对对对对CADCAD的几种误解 的几种误解 的几种误解 的几种误解 CAD CAD Computer Aided Computer Aided DraftingDrafting CAD CAD Computer Computer AutomationAutomation DesignDesign 正确理解正确理解正确理解正确理解CADCAD CAD CAD Computer Computer AidedAided DesignDesign 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇9 CADCAD技术的发展历程技术的发展历程技术的发展历程技术的发展历程 2020世纪世纪世纪世纪5050年代 美国麻省理工学院 年代 美国麻省理工学院 年代 美国麻省理工学院 年代 美国麻省理工学院 MITMIT 研制第一台图形显示器诞研制第一台图形显示器诞研制第一台图形显示器诞研制第一台图形显示器诞 生 交互式计算机图形处理技术的诞生和生 交互式计算机图形处理技术的诞生和生 交互式计算机图形处理技术的诞生和生 交互式计算机图形处理技术的诞生和CADCAD雏形的出现 雏形的出现 雏形的出现 雏形的出现 2020世纪世纪世纪世纪6060年代中后期开始出现具有实用功能的年代中后期开始出现具有实用功能的年代中后期开始出现具有实用功能的年代中后期开始出现具有实用功能的CADCAD系统 但其应用系统 但其应用系统 但其应用系统 但其应用 仅限于实力雄厚的大公司 后期逐渐在其他企业得到应用 并初步形仅限于实力雄厚的大公司 后期逐渐在其他企业得到应用 并初步形仅限于实力雄厚的大公司 后期逐渐在其他企业得到应用 并初步形仅限于实力雄厚的大公司 后期逐渐在其他企业得到应用 并初步形 成了成了成了成了CADCAD产业 产业 产业 产业 2020世纪世纪世纪世纪6060年代 计算机绘图技术得到应用 光栅扫描显示器出现 主年代 计算机绘图技术得到应用 光栅扫描显示器出现 主年代 计算机绘图技术得到应用 光栅扫描显示器出现 主年代 计算机绘图技术得到应用 光栅扫描显示器出现 主 要是二维绘图和三维线框造型 只能解决简单的产品设计问题 要是二维绘图和三维线框造型 只能解决简单的产品设计问题 要是二维绘图和三维线框造型 只能解决简单的产品设计问题 要是二维绘图和三维线框造型 只能解决简单的产品设计问题 二维二维CAD 二维二维CAD 三维三维CAD 三维三维CAD 三维造型 工程分析 模拟仿真 设计文档生成与管理 三维造型 工程分析 模拟仿真 设计文档生成与管理 三维造型 工程分析 模拟仿真 设计文档生成与管理 三维造型 工程分析 模拟仿真 设计文档生成与管理 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇10 CADCAD技术的发展历程技术的发展历程技术的发展历程技术的发展历程 2020世纪世纪世纪世纪7070年代到年代到年代到年代到8080年代 工程工作站和微型计算机出现 实体造年代 工程工作站和微型计算机出现 实体造年代 工程工作站和微型计算机出现 实体造年代 工程工作站和微型计算机出现 实体造 型理论及技术逐渐成熟 出现许多成熟的三维型理论及技术逐渐成熟 出现许多成熟的三维型理论及技术逐渐成熟 出现许多成熟的三维型理论及技术逐渐成熟 出现许多成熟的三维CADCAD系统 推出系统 推出系统 推出系统 推出 IGESIGES STEPSTEP等标准等标准等标准等标准 2020世纪世纪世纪世纪9090年代 特征造型 基于约束的参数化和变量化造型设计年代 特征造型 基于约束的参数化和变量化造型设计年代 特征造型 基于约束的参数化和变量化造型设计年代 特征造型 基于约束的参数化和变量化造型设计 技术 基于网络 支持协同和概念设计 技术 基于网络 支持协同和概念设计 技术 基于网络 支持协同和概念设计 技术 基于网络 支持协同和概念设计 二维二维CAD 二维二维CAD 三维造型 工程分析 模拟仿真 设计文档生成与管理 三维造型 工程分析 模拟仿真 设计文档生成与管理 三维造型 工程分析 模拟仿真 设计文档生成与管理 三维造型 工程分析 模拟仿真 设计文档生成与管理 三维三维CAD 三维三维CAD 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇11 CADCAD技术技术技术技术的发展趋势的发展趋势的发展趋势的发展趋势 集成化集成化集成化集成化 在数字化建模 产品数据管理 过程协调与管理 产品数据交换在数字化建模 产品数据管理 过程协调与管理 产品数据交换在数字化建模 产品数据管理 过程协调与管理 产品数据交换在数字化建模 产品数据管理 过程协调与管理 产品数据交换 及各种及各种及各种及各种CAxCAx工具的集成 工具的集成 工具的集成 工具的集成 网络化网络化网络化网络化 基于网络的基于网络的基于网络的基于网络的CADCAD技术 基于网络的完善的协同设计环境 网上多技术 基于网络的完善的协同设计环境 网上多技术 基于网络的完善的协同设计环境 网上多技术 基于网络的完善的协同设计环境 网上多 种种种种CADCAD应用服务 应用服务 应用服务 应用服务 智能化智能化智能化智能化 将人工智能 专家系统与传统的将人工智能 专家系统与传统的将人工智能 专家系统与传统的将人工智能 专家系统与传统的CADCAD技术结合 形成能完成方案技术结合 形成能完成方案技术结合 形成能完成方案技术结合 形成能完成方案 构思与拟定 设计方案评价与选择 结构设计 参数确定等设计构思与拟定 设计方案评价与选择 结构设计 参数确定等设计构思与拟定 设计方案评价与选择 结构设计 参数确定等设计构思与拟定 设计方案评价与选择 结构设计 参数确定等设计 活动的智能活动的智能活动的智能活动的智能CADCAD系统 系统 系统 系统 标准化标准化标准化标准化 标准计算机图形接口 标准计算机图形接口 标准计算机图形接口 标准计算机图形接口 CGICGI 计算机图形元文件 计算机图形元文件 计算机图形元文件 计算机图形元文件 CGMCGM 面面面面 向图形应用软件的标准向图形应用软件的标准向图形应用软件的标准向图形应用软件的标准GKSGKS和和和和PHIGSPHIGS 初始化图形交换标准初始化图形交换标准初始化图形交换标准初始化图形交换标准 IGESIGES 产品数据交换标准 产品数据交换标准 产品数据交换标准 产品数据交换标准 STEPSTEP 等 等 等 等 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇12 CADCAD技术的特点技术的特点技术的特点技术的特点 CADCAD技术是多学科综合性应用技术技术是多学科综合性应用技术技术是多学科综合性应用技术技术是多学科综合性应用技术 计算机科学 计算机图形学 计算数学 工程分析技术 数计算机科学 计算机图形学 计算数学 工程分析技术 数计算机科学 计算机图形学 计算数学 工程分析技术 数计算机科学 计算机图形学 计算数学 工程分析技术 数 据管理及数据交换技术 软件工程技术 网络技术 人机工据管理及数据交换技术 软件工程技术 网络技术 人机工据管理及数据交换技术 软件工程技术 网络技术 人机工据管理及数据交换技术 软件工程技术 网络技术 人机工 程 人工智能技术 多媒体技术 虚拟现实技术及文档处理程 人工智能技术 多媒体技术 虚拟现实技术及文档处理程 人工智能技术 多媒体技术 虚拟现实技术及文档处理程 人工智能技术 多媒体技术 虚拟现实技术及文档处理 技术等 技术等 技术等 技术等 CADCAD技术是现代设计方法和手段的综合体现技术是现代设计方法和手段的综合体现技术是现代设计方法和手段的综合体现技术是现代设计方法和手段的综合体现 CADCAD技术涵盖了现代产品设计的主要设计活动 包括传统的技术涵盖了现代产品设计的主要设计活动 包括传统的技术涵盖了现代产品设计的主要设计活动 包括传统的技术涵盖了现代产品设计的主要设计活动 包括传统的 几何造型 工程分析以及支持协同的概念设计和基于几何造型 工程分析以及支持协同的概念设计和基于几何造型 工程分析以及支持协同的概念设计和基于几何造型 工程分析以及支持协同的概念设计和基于WebWeb的的的的 设计等 设计等 设计等 设计等 CADCAD技术是人的创造性思维活动同计算机系统的有机融合技术是人的创造性思维活动同计算机系统的有机融合技术是人的创造性思维活动同计算机系统的有机融合技术是人的创造性思维活动同计算机系统的有机融合 人的创造性思维能力 综合分析和逻辑判断能力与人的创造性思维能力 综合分析和逻辑判断能力与人的创造性思维能力 综合分析和逻辑判断能力与人的创造性思维能力 综合分析和逻辑判断能力与CADCAD系统系统系统系统 强大的数据 图形以及文档处理能力相结合 强大的数据 图形以及文档处理能力相结合 强大的数据 图形以及文档处理能力相结合 强大的数据 图形以及文档处理能力相结合 3 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇13 CADCAD技术的应用技术的应用技术的应用技术的应用 绘制二维 三维工程图绘制二维 三维工程图绘制二维 三维工程图绘制二维 三维工程图 取代传统的手工绘图取代传统的手工绘图取代传统的手工绘图取代传统的手工绘图 建立图形和符号库建立图形和符号库建立图形和符号库建立图形和符号库 建立企业常用的图形或符号库 提建立企业常用的图形或符号库 提建立企业常用的图形或符号库 提建立企业常用的图形或符号库 提 高设计效率高设计效率高设计效率高设计效率 参数化设计参数化设计参数化设计参数化设计 用于结构相似的标准化或系列化零用于结构相似的标准化或系列化零用于结构相似的标准化或系列化零用于结构相似的标准化或系列化零 部件设计 部件设计 部件设计 部件设计 三维造型三维造型三维造型三维造型 进行三维造型设计 进行数字化装进行三维造型设计 进行数字化装进行三维造型设计 进行数字化装进行三维造型设计 进行数字化装 配和运动分析配和运动分析配和运动分析配和运动分析 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇14 CADCAD技术的应用技术的应用技术的应用技术的应用 工程分析工程分析工程分析工程分析 有限元分析 优化设计 运动学及动力学分析 模有限元分析 优化设计 运动学及动力学分析 模有限元分析 优化设计 运动学及动力学分析 模有限元分析 优化设计 运动学及动力学分析 模 拟仿真拟仿真拟仿真拟仿真 生成设计文档或报表生成设计文档或报表生成设计文档或报表生成设计文档或报表 设计开发过程形成的各种图表及文档 设计开发过程形成的各种图表及文档 设计开发过程形成的各种图表及文档 设计开发过程形成的各种图表及文档 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇15 CADCAD技术的应用技术的应用技术的应用技术的应用 EGREGR阀的设计阀的设计阀的设计阀的设计 建 立 装 配 结 构 树 总体布局设计 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇16 CADCAD技术的应用技术的应用技术的应用技术的应用 EGREGR阀的设计阀的设计阀的设计阀的设计 阀体阀体阀体阀体 自顶向下的设计自顶向下的设计自顶向下的设计自顶向下的设计 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇17 CADCAD技术的应用技术的应用技术的应用技术的应用 EGREGR阀的设计阀的设计阀的设计阀的设计 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇18 CADCAD技术的应用技术的应用技术的应用技术的应用 EGREGR阀的设计阀的设计阀的设计阀的设计 4 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇19 CADCAD技术的应用技术的应用技术的应用技术的应用 EGREGR阀的设计阀的设计阀的设计阀的设计 2011 3 15机电工程学院CIMS应用研究中心张宇20 CADCAD技术的应用技术的应用技术的应用技术的应用 复杂箱体设计复杂箱体设计复杂箱体