90度直裁技术改造与设计方法分析

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1、90度直裁技术改造及设计方法研究第一章．绪论虚拟设计是20世纪90年代发展起来的一个新的研究领域，它是计算机图形学、人工智能、计算机网络、信息处理，机械设计与制造等技术综合发展的产物，在机械行业有广泛的应用前景，如虚拟布局、虚拟装配、产品原型快速生成、虚拟制造等。目前，虚拟设计对传统设计方法的革命性的影响已经逐渐显现出来。由于虚拟设计系统基本上不消耗资源和能量，也不生产实际产品，而是产品的设计、开发与加工过程在计算机上的本质实现，即完成产品的数字化过程。与传统的设计和芾Ⅱ造相比较，它具有高度集成、

2、快速成型、分布合作等特征。虚拟设计技术不仅在科技界。而且在企业界引起了广泛关注，成为研究的热点。虚拟设计应用到产品设计中，实现新的设计方法和理论，已经被普遍认为是下一代产品设计的主要发展方向之一。1．1虚拟设计的形成在产品设计过程中，设计人员需要将对产品的构思、设计等头脑中的思维模型反映出来，变成工程上可以理解的几何形象模型。这是一项复杂的工作，最终产品性能的好坏，在很大程度上受其设计特性所左右。在开发产品时，有关产品的结构、功能、操作性能、生产工艺、装配性能、甚至维护性能等许许多多问题都需要在开

3、发过程的前期得到解决。通常，人们借助理论分析、CAD系统和各种比例的事物模型，也可以参考先前产品的开发经验来解决有关新产品开发的各种问题。由于有关装配、操作和维修的问题往往只会在产品开发的后期或在最终产品试车过程中、甚至在投入使用一段时间后才能暴露出来，尤其是有关维修的问题往往是在产品已经售出很长时间以后才能被发现。为了解决这些问题，有时产品就不得不返回到设计构造阶段进行必要的设计变更，这样的产品开发过程即效率低、耗时、费用又高。产生这个问题的原因是产品在前期开发阶段，由于缺乏试验用样机，不可能取

4、得足够的实际经验以避免产生潜在的问题和缺陷，虽然产品本身的功能可以通过模拟的方法得以测试和检验，然而要预先测试和检验入机交互性能是非常困难的。仅借助现行的cAD系统很难断定装配过程中是否存在问题，用户在使用过程中是否遇到困难等。所以迫切需要一种更加自然的人机接口环境，特别是要求设计人员在产品的设计阶段就要考虑其生命周期内的全部因素，如功能结构、设计、可制造性、可装配性、可靠性、可维护性、经济性等。虚拟设计技术将提供解决这些问题的新方法。即便是在设计的初级阶段，计算机产生的最初模型也可以放入虚拟环境

5、进行试验，甚至可以直接在虚拟环境中创建产品模型。这样不仅可以使产品的外表形状和功能得到模拟，而且有关产品的人机交互性能得到测试和检验，使产品的缺陷和问题在设计阶段就能被及时发现并加以解决。90度直裁技术改造及设计方法研究1．2虚拟设计的概念及发展趋势虚拟设计是以产品的最优性能为目标函数的新的设计思想，在以往的研究中由于环境的限制和技术的局限，设计者在设计过程中无法对产品的最终性能进行估计和控制，而网络技术的出现，使设计者在设计过程中能够突破环境、技术和材料等因素的限制，从而来实现对所设计产品其最终

6、性能指标的估计和控制，即完成真正意义上的产品性能设计、虚拟设计既是机械设计思想的重大变革，也是对传统机械工业模式的重大突破，它更接近机械设计的本质；它的实现和发展，将在很大程度上推动机械设计的发展和机械产品性能的提高。使之更能适应当前科技发展的前沿方向，不但具有十分重要的学术价值和实际意义，同时对于未来的制造业也具有重要的指导意义，与之相关的理论和应用技术的研究，将进一步推动网络和计算机技术的发展和普及，同时，可为其他行业的网络化发展提供一定的技术和理论指导。．如果说CAD技术的发展使机械工业甩掉

7、图板的革命，那么可以说，虚拟设计系统将给机械工艺革命带来一个更深入更彻底的信息技术革命，它将使机械工业不但能摆脱繁重复杂的设计任务，彻底打破传统的产品开发模式，开创集设计、制造、试验于一体的集成产品开发模式，大类节省新产品的开发投资，而且能够打破零部件生产和材料的限制，缩短制造周期，从而实现制造行业过程控制的全面信息化。‘由于虚拟设计使一门新兴的设计计算，目前对它还没有一个统一的定义。虚拟设计是在虚拟现实技术的基础上产生的。近几年来，随着计算机技术的发展，虚拟现实技术与高速发展的CAX(cAD／C

8、AM及cAE等)系统有机结合，为产品的创意、变更以及工艺优化提供了虚拟的三维环境。设计人员借助于这样的虚拟环境可以在产品设计过程中，对产品进行虚拟的加工、装配和评价进而避免设计缺陷，有效的缩短产品的开发周期，同时降低产品开发成本和制造成本。越来越多的人已经认识到这种技术是集中可靠的，行之有效的辅助设计技术。初步的实践证明，这些技术对产品的概念设计，装配设计和人机工程学评价特别有益，因此对这三方面的应用倍受重视，这项技术成为“虚拟设计”。“虚拟设计”属于新兴的多学科交叉技术。它涉及众