数字化设计制造技术基础

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1、第一章1.1数字化设计制造是现代产品研制的基本手段。1.2先进制造技术的特征：(1)先进制造技术是制造技术的最新发展阶段；(2)先进制造技术贯穿了制造全过程以至产品的整个生命周期；(3)先进制造技术注重技术与管理的结合；(4)先进制造技术是面向工业应用的技术。1.3设计制造技术主要表现在全球化、网络化、虚拟化、智能化和绿色化等几个方面。1.4任何一种产品的研制过程从大的方面可以划分为设计与制造两部分。1.5可以将产品的制造过程的基本要素抽象为产品（product）、工艺过程（process）、制造资源（resource），即PPR模型，实际的过程是三个要素相互耦合作用的结果。1.6串行设计与

2、并行设计：(1)串行设计的组织模式是递阶结构，各个阶段的活动是按时间顺序进行的，一个阶段的活动完成后，下一个阶段的活动才开始，各个阶段依次排列，都有自己的输入和输出。(2)并行设计的工作模式是在产品设计的同时就考虑后续阶段的相关工作，包括加工工艺、装配、检验等，在并行设计中产品开发过程各个阶段的工作是交叉进行的。1.7数字化设计制造基本概念：(1)数字化是利用数字技术对传统的技术内容和体系进行改造的进程。(2)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、网络信息技术，支持产品开发与生产全过程的设计方法。数字化设计制造的内涵是支持产品开发全过程、支持产品

3、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，归纳起来就是产品建模是基础，优化设计是主体，数据管理是核心。(3)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，也使制造企业、制造系统和生产系统不断实现数字化的必然。(4)数字化设计制造本质上是产品设计制造信息的数字化，它将产品的结构特征、材料特征、制造特征和功能特征统一起来。1.8典型的CAD模型标准交换格式，DXF、DWG、JGES、STEP。1.9典型的数字化设计制造应用工具系统：(1)CAD系统，AutoCAD、CATIA、UGS

4、、Pro/E(2)CAE系统，NASTRAN、ANASYS(3)CAPP系统，CAPPFramework(4)CAM系统，在CATIA、UGS和Pro/E等CAD/CAM系统中，均包含有专门的CAM模块(5)DFx（designforx）系统，x可代表生命周期中的各种因素，如制造、装配、检测等1.10产品数据管理（productdatamanagement，PDM）是一种帮助工程技术人员管理产品数据和产品研发过程的工具。PDM系统确保跟踪设计、制造所需的大量数据和信息，并由此支持和维护产品。1.11数字化设计制造的特点：(1)过程延伸；(2)智能水平的提高；(3)集成水平的提高。1.12数字

5、化设计制造的性能要求：(1)稳定性；(2)集成性(3)敏捷性；(4)制造工程信息的主动共享能力；(5)数字仿真能力(6)支持异构分布式环境的能力；(7)扩展能力。第二章2.1产品数字化模型是产品信息的载体，包含了产品功能信息、性能信息、结构信息、零件几何信息、装配信息、工艺和加工信息等。2.2信息的表现形式主要以几何信息和非几何信息为主。2.3设计过程的零件模型为主模型，其他模型均以主模型为基础，在此基础上进行新模型的构建。2.4产品设计阶段的模型：(1)概念设计阶段模型：主要从功能需求分析出发，初步提出产品的设计方案，此时并不涉及产品的精确形状和几何参数设计。概念设计模型包括产品的方案构图

6、、创新设计等。从数字化角度看，概念设计师在一定的设计规范下，以方案报告、草图等形式完成设计的。(2)零件几何模型：几何模型是产品详细设计的核心，是将概要设计进行细化的关键内容，是所有后续工作的基础，也是最适合计算机表示的产品模型。几何模型用二维或者三维模型表示。几何模型的非几何信息以属性表示，属性信息的定义以文本说明。零件几何模型是详细设计阶段产生的信息模型，是其他各阶段设计的信息载体，通常作为主模型。(3)产品仿真模型：一般不能直接在详细设计阶段产生的零件几何模型上进行。产品仿真模型表达了仿真分析阶段的信息。(4)产品装配模型：表示产品的结构关系、装配的物料清单、装配的约束关系、面向实际的

7、装配顺序和路径规划等。①装配结构树，反映产品的总体结构；②属性信息表，用来表示产品的非几何信息；③装配约束模型，包括装配特征描述、装配关系描述、装配操作描述以及装配约束参数；④装配规划模型，用于装配顺序规划和路径规划。2.5产品制造阶段的模型：(1)工艺信息模型：为CAPP提供基本信息。根据零件加工要求和尺寸、粗糙度、公差、基准、加工方法等信息，建立工艺信息模型。工艺设计的数据源来自于详细设计阶段产生的几何模