數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)基礎(chǔ)

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1、第一章1.1數(shù)字化設(shè)計(jì)制造是現(xiàn)代產(chǎn)品研制的基本手段。1.2先進(jìn)制造技術(shù)的特征：(1)先進(jìn)制造技術(shù)是制造技術(shù)的最新發(fā)展階段；(2)先進(jìn)制造技術(shù)貫穿了制造全過程以至產(chǎn)品的整個(gè)生命周期；(3)先進(jìn)制造技術(shù)注重技術(shù)與管理的結(jié)合；(4)先進(jìn)制造技術(shù)是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)。1.3設(shè)計(jì)制造技術(shù)主要表現(xiàn)在全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化和綠色化等幾個(gè)方面。1.4任何一種產(chǎn)品的研制過程從大的方面可以劃分為設(shè)計(jì)與制造兩部分。1.5可以將產(chǎn)品的制造過程的基本要素抽象為產(chǎn)品（product）、工藝過程（process）、制造資源（resource），即PPR模型，實(shí)際的過程是三個(gè)要素相互耦合作用的結(jié)果。1.6串行

2、設(shè)計(jì)與并行設(shè)計(jì)：(1)串行設(shè)計(jì)的組織模式是遞階結(jié)構(gòu)，各個(gè)階段的活動(dòng)是按時(shí)間順序進(jìn)行的，一個(gè)階段的活動(dòng)完成后，下一個(gè)階段的活動(dòng)才開始，各個(gè)階段依次排列，都有自己的輸入和輸出。(2)并行設(shè)計(jì)的工作模式是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的同時(shí)就考慮后續(xù)階段的相關(guān)工作，包括加工工藝、裝配、檢驗(yàn)等，在并行設(shè)計(jì)中產(chǎn)品開發(fā)過程各個(gè)階段的工作是交叉進(jìn)行的。1.7數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基本概念：(1)數(shù)字化是利用數(shù)字技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的技術(shù)內(nèi)容和體系進(jìn)行改造的進(jìn)程。(2)數(shù)字化設(shè)計(jì)就是通過數(shù)字化的手段來改造傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，旨在建立一套基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，支持產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)全過程的設(shè)計(jì)方法。數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的內(nèi)涵是支持產(chǎn)品開發(fā)全過

3、程、支持產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)、支持產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)管理、支持產(chǎn)品開發(fā)流程的控制與優(yōu)化等，歸納起來就是產(chǎn)品建模是基礎(chǔ)，優(yōu)化設(shè)計(jì)是主體，數(shù)據(jù)管理是核心。(3)數(shù)字化制造是指對(duì)制造過程進(jìn)行數(shù)字化描述而在數(shù)字空間中完成產(chǎn)品的制造過程是計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與制造技術(shù)不斷融合、發(fā)展和應(yīng)用的結(jié)果，也使制造企業(yè)、制造系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的必然。(4)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造本質(zhì)上是產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造信息的數(shù)字化，它將產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征、材料特征、制造特征和功能特征統(tǒng)一起來。1.8典型的CAD模型標(biāo)準(zhǔn)交換格式，DXF、DWG、JGES、STEP。1.9典型的數(shù)字化設(shè)計(jì)制造應(yīng)用工具系統(tǒng)：(1)CAD系統(tǒng)，AutoCAD、

4、CATIA、UGS、Pro/E(2)CAE系統(tǒng)，NASTRAN、ANASYS(3)CAPP系統(tǒng)，CAPPFramework(4)CAM系統(tǒng)，在CATIA、UGS和Pro/E等CAD/CAM系統(tǒng)中，均包含有專門的CAM模塊(5)DFx（designforx）系統(tǒng)，x可代表生命周期中的各種因素，如制造、裝配、檢測(cè)等1.10產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（productdatamanagement，PDM）是一種幫助工程技術(shù)人員管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)和產(chǎn)品研發(fā)過程的工具。PDM系統(tǒng)確保跟蹤設(shè)計(jì)、制造所需的大量數(shù)據(jù)和信息，并由此支持和維護(hù)產(chǎn)品。1.11數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的特點(diǎn)：(1)過程延伸；(2)智能水平的提高；(3)集成

5、水平的提高。1.12數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的性能要求：(1)穩(wěn)定性；(2)集成性(3)敏捷性；(4)制造工程信息的主動(dòng)共享能力；(5)數(shù)字仿真能力(6)支持異構(gòu)分布式環(huán)境的能力；(7)擴(kuò)展能力。第二章2.1產(chǎn)品數(shù)字化模型是產(chǎn)品信息的載體，包含了產(chǎn)品功能信息、性能信息、結(jié)構(gòu)信息、零件幾何信息、裝配信息、工藝和加工信息等。2.2信息的表現(xiàn)形式主要以幾何信息和非幾何信息為主。2.3設(shè)計(jì)過程的零件模型為主模型，其他模型均以主模型為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行新模型的構(gòu)建。2.4產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的模型：(1)概念設(shè)計(jì)階段模型：主要從功能需求分析出發(fā)，初步提出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案，此時(shí)并不涉及產(chǎn)品的精確形狀和幾何參數(shù)設(shè)計(jì)。

6、概念設(shè)計(jì)模型包括產(chǎn)品的方案構(gòu)圖、創(chuàng)新設(shè)計(jì)等。從數(shù)字化角度看，概念設(shè)計(jì)師在一定的設(shè)計(jì)規(guī)范下，以方案報(bào)告、草圖等形式完成設(shè)計(jì)的。(2)零件幾何模型：幾何模型是產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)的核心，是將概要設(shè)計(jì)進(jìn)行細(xì)化的關(guān)鍵內(nèi)容，是所有后續(xù)工作的基礎(chǔ)，也是最適合計(jì)算機(jī)表示的產(chǎn)品模型。幾何模型用二維或者三維模型表示。幾何模型的非幾何信息以屬性表示，屬性信息的定義以文本說明。零件幾何模型是詳細(xì)設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生的信息模型，是其他各階段設(shè)計(jì)的信息載體，通常作為主模型。(3)產(chǎn)品仿真模型：一般不能直接在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生的零件幾何模型上進(jìn)行。產(chǎn)品仿真模型表達(dá)了仿真分析階段的信息。(4)產(chǎn)品裝配模型：表示產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)關(guān)系、裝配的

7、物料清單、裝配的約束關(guān)系、面向?qū)嶋H的裝配順序和路徑規(guī)劃等。①裝配結(jié)構(gòu)樹，反映產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)；②屬性信息表，用來表示產(chǎn)品的非幾何信息；③裝配約束模型，包括裝配特征描述、裝配關(guān)系描述、裝配操作描述以及裝配約束參數(shù)；④裝配規(guī)劃模型，用于裝配順序規(guī)劃和路徑規(guī)劃。2.5產(chǎn)品制造階段的模型：(1)工藝信息模型：為CAPP提供基本信息。根據(jù)零件加工要求和尺寸、粗糙度、公差、基準(zhǔn)、加工方法等信息，建立工藝信息模型。工藝設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)源來自于詳細(xì)設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生的幾何模