《數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造》第04章

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1、數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造第四章數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)1內(nèi)容提綱第一節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)第二節(jié)典型數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)第三節(jié)數(shù)字化產(chǎn)品性能仿真2第一節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)一、需求分析(1)創(chuàng)新的需求創(chuàng)新是產(chǎn)品的靈魂。創(chuàng)新包括產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)過(guò)程各階段的創(chuàng)新，要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)手段的更新。(2)協(xié)作的需求(3)集成的需求企業(yè)在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，往往有40％～70％的工作是與其他企業(yè)和合作伙伴合作完成的。設(shè)計(jì)制造的協(xié)作己成為重大的社會(huì)需求。一方面，需要實(shí)現(xiàn)CAD／CAE／CAPP／CAM／PDM／PLM的集成，以產(chǎn)品全生命周期為目標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)；另一方面，需要集成各

2、種專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序、設(shè)計(jì)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。3第一節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)一、需求分析數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足現(xiàn)代產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需求，能全面提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息能夠從設(shè)計(jì)有效地傳遞給產(chǎn)品分析、工藝設(shè)計(jì)、制造、裝配、維護(hù)等產(chǎn)品生命周期的每個(gè)階段，更好地利用生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)歷史的寶貴資料，提高設(shè)計(jì)制造效率；有效地利用管理過(guò)程和設(shè)計(jì)過(guò)程中所產(chǎn)生的設(shè)計(jì)信息，提高設(shè)計(jì)信息的再利用率。4第一節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)包含四個(gè)方面功能：數(shù)字化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能;數(shù)字化產(chǎn)品性能分析功能;數(shù)字化設(shè)計(jì)過(guò)程及數(shù)據(jù)管理功能;數(shù)字化設(shè)計(jì)支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)等

3、。二、基本功能5第一節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)數(shù)字化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能主要包含概念設(shè)計(jì)、裝配體設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)等功能。概念設(shè)計(jì)是由分析用戶(hù)需求到生成概念產(chǎn)品的一系列有序、可組織、有目標(biāo)的設(shè)計(jì)活動(dòng)，表現(xiàn)為一個(gè)由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具體，不斷進(jìn)化的過(guò)程。裝配體設(shè)計(jì)，一方面實(shí)現(xiàn)裝配單元的劃分，另一方面實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品裝配層次關(guān)系、拓?fù)潢P(guān)系和約束關(guān)系定義。零件設(shè)計(jì)功能主要完成三個(gè)方面信息的定義，即零件功能和工藝邊界條件(如裝配要求、零部件的整體特征結(jié)構(gòu)描述)、結(jié)構(gòu)幾何模型及參數(shù)、靜態(tài)工藝屬性(如公差、加工余量等)。二、基本功能1．?dāng)?shù)字化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能6第一節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)

4、系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)在數(shù)字化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能中，目前常用的設(shè)計(jì)方法是數(shù)字化產(chǎn)品定義(DigitalProductDefinition,DPD)。DPD技術(shù)最初由美國(guó)波音公司提出，并在波音777等機(jī)型的研制中得到成功應(yīng)用。利用DPD技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員使用實(shí)體建模軟件在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)零件三維模型，所設(shè)計(jì)零件三維模型可直觀地顯示在計(jì)算機(jī)上，并且設(shè)計(jì)人員可方便地進(jìn)行產(chǎn)品模型的建立、修改與組合等操作。DPD技術(shù)是工程設(shè)計(jì)方法的一個(gè)突破，從本質(zhì)上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比，DPD技術(shù)具有很大的優(yōu)越性，其直觀性、實(shí)時(shí)性、易操作性等優(yōu)點(diǎn)使得復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)

5、化。二、基本功能1．?dāng)?shù)字化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能7第一節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)數(shù)字化產(chǎn)品性能分析功能主要包括零部件性能分析和數(shù)字化樣機(jī)分析。零部件性能分析主要包括對(duì)零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、力學(xué)分析、強(qiáng)度分析、有限元分析、氣動(dòng)分析等；數(shù)字化樣機(jī)分析包括產(chǎn)品的數(shù)字化預(yù)裝配分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析、結(jié)構(gòu)／管路／系統(tǒng)綜合分析、數(shù)字協(xié)調(diào)分析等。二、基本功能2．?dāng)?shù)字化產(chǎn)品性能分析功能8第一節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)數(shù)字化設(shè)計(jì)過(guò)程及數(shù)據(jù)管理功能包括數(shù)字化設(shè)計(jì)過(guò)程管理和數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)過(guò)程中多專(zhuān)業(yè)協(xié)同工作和數(shù)據(jù)共享。數(shù)字化設(shè)計(jì)過(guò)程管理完成數(shù)字化設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

6、設(shè)計(jì)過(guò)程管理、數(shù)字化產(chǎn)品性能分析過(guò)程管理、設(shè)計(jì)過(guò)程協(xié)同工作管理等，以提高數(shù)字化設(shè)計(jì)過(guò)程的并行度和效率。數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過(guò)程，其中與產(chǎn)品相關(guān)的信息包括零部件信息、結(jié)構(gòu)配置、文件、CAD圖檔、審批信息等；與產(chǎn)品相關(guān)的過(guò)程管理包括信息的審批、分配及更改流程等。二、基本功能3．?dāng)?shù)字化設(shè)計(jì)過(guò)程及數(shù)據(jù)管理功能9第一節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)數(shù)字化設(shè)計(jì)支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)主要包括結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)、設(shè)計(jì)規(guī)范庫(kù)、材料及半成品(型材)庫(kù)、型材截面圖形庫(kù)及其參數(shù)庫(kù)、典型構(gòu)件設(shè)計(jì)參數(shù)庫(kù)、強(qiáng)度分析庫(kù)、氣動(dòng)參數(shù)庫(kù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)過(guò)程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析的支持，以提高設(shè)

7、計(jì)效率。二、基本功能4．?dāng)?shù)字化設(shè)計(jì)支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)10第一節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)為了滿(mǎn)足數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能需求，數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)以基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資源為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)人員利用數(shù)字化設(shè)計(jì)工具集實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品各個(gè)設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)工作，同時(shí)可以有效地實(shí)施、監(jiān)控與管理設(shè)計(jì)過(guò)程，有效地管理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，以保證設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)具有唯一性、完備性和可擴(kuò)展性。因此，數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)包括基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資源庫(kù)、數(shù)字化設(shè)計(jì)過(guò)程與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、數(shù)字化設(shè)計(jì)工具集和用戶(hù)等四大部分。三、數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)構(gòu)成11第一節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)三、數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)構(gòu)成12第一節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)階段，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資

8、源主要包含三大部分：設(shè)計(jì)