先进制造系统.pptx
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1、方法维产品规划方案设计技术设计施工设计分析综合评价决策时间维逻辑维可靠性设计优化设计 模块化设计 现代设计技术的定义产品规划-需求分析、市场预测、可行性分析、总体参数、制约条件和设计要求;方案设计-功能原理设计,确定原理方案;技术设计-将产品的功能原理具体化为机器产品及其零部件的具体结构;施工设计-指工程图绘制,工艺文件编写,说明书编写等。现代设计技术的时间维现代设计技术的时间维分析-明确设计任务本质;综合-综合各种因素,探求解决方案;评价-对多种方案进行比较和评定,方案调整和改进;决策-确定最佳的设计方案现代设计技术的逻辑维现代设计技术的逻辑维零件造型、产品装配产品渲染、动态显示、运动仿真工
2、程分析,如有限元分析、优化设计、可靠性设计绘制工程图样、编制物料清单(BOM)2.2.1计算机辅助设计的基本概念CADCAD技术主要功能技术主要功能计算机的支持和参与 利用计算机信息存储、逻辑推理、长时间重复工作、快速精确的计算等能力和特长,提高产品设计效率和质量;设计者的主导作用 计算机不可能完全取代人进行设计作业;主要辅助完成技术设计 不可能也没有必要涉及产品设计的所有环节。CAD技术特征2.2.2计算机辅助设计的关键技术1 1、产品的造型建模技术、产品的造型建模技术 CAD的几何造型过程也就是对被设计对象进行描述,并用合适的数据结构存储在计算机内,以建立计算机内部模型的过程。被设计对象的
3、造型建模技术的发展,经历了线框模型、表面(曲面)模型、实体建模、特征造型、特征参数模型、产品数据模型的演变过程。三维几何模型类型三维几何模型类型(a)线框模型;线框模型;(b)表面模型;表面模型;(c)实体模型实体模型 1)线框模型:以顶点和棱边描述三维形体,为两表结构;这种模型曾广泛应用于工厂或车间布局、三视图生成、运动机构的模拟和有限元网络的自动生成等方面,但它无法产生剖面图、消除隐藏线以及求解两个形体间的交线,也无法根据线框模型进行物性计算和数控加工指令的编制等作业。1)表面模型:以表面描述形体方法,为三表结构;表面模型的数据结构在线框模型的基础上,增加了有关面的信息和棱边的连接方向等内
4、容。表面造型又分为“多边平面造型”和“曲面造型”两种。多边平面造型只能构建平面主体,描述能力不强,故较少采用。曲面造型可以用于构建具有复杂自由曲面和雕塑曲面的物体模型,因此广泛应用于汽车、飞机、船舶等制造工业中。常用的建模方法有贝塞尔(Beizer)曲面技术和B样条(Bspline)曲面技术。表面模型能求解两个形体的交线、消除隐藏线等,但无法定义厚度及内部几何体,故无法生成形体的剖面图以及进行物性的计算。实体建模:能完整表示三维的几何信息和拓扑信息 常用的实体造型方法有“边界表示”(Boundary Representation,B-rep)法和“构造实体几何”(Constructive So
5、lid Geometry,CSG)法。边界表示法把一个物体被看作是由有界的平面或曲面片子集构成的,每个面又由它的边界边和顶点组成,经过各种几何运算和操作,最后达到构成物体的目的。CSG法的基本思想认为任何几何形体都是由简单的“实体细胞”组成的,这种实体细胞可称为“体素”。CAD系统中常用的体素有:长方体、圆柱、圆锥、球、圆台、楔、椭圆锥等。系统通过布尔运算可以将这些几何体素组成所需要的物体。高档的CAD系统还允许用户根据需要自己定义一些参数化的几何体素。复杂的几何物体是由体素组成的,通过正实体、负实体的定义,二维多边形的扫描、移动、旋转、挖切和镜像等操作来实现物体的创建。4)特征造型所谓特征,
6、就是描述产品信息的集合,也是构成零、部件设计与制造的基本几何体,它既反映了零件的几何信息,又反映了零件的加工工艺信息。常用的零件特征包括:形状特征、精度特征、技术特征、材料特征、装配特征等。与实体模型相比较,特征造型能更好地表达统一、完整的产品信息;能更好地体现设计意图,使产品模型便于理解和组织生产;有助于加强产品设计、分析、加工制造、检验等各个部门之间的联系。因此,基于特征的建模技术更适合于CAD/CAM的集成和CIMS的建模需要。单一数据库:与设计相关数据来自同一数据库,实现产品相关性设计,提高设计质量,缩短开发周期。相关性设计:任何设计改动,都将及时反映到其它相关环节上。如:零件图-产品
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