第2次课计算机辅助产品设计方法
第2次课计算机辅助产品设计方法(1)
2019/11/19
计算机辅助产品设计的方法
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3.1 产品概念设计内涵
概念设计一词首先是由德国的Palh和 Beitza提出。
定义： 在确定任务之后，通过抽象化，拟
定功能结构，寻求适当的作用原理及其 组合，确定出基本求解途径，得出求解 方案。
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计算机辅助产品设计的方法
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3.1 产品概念设计内涵
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计算机辅助产品设计的方法
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参数化模型的设计步骤
通过改变D、s、m三个尺寸参数，可 驱动生成系列螺母图形。
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计算机辅助产品设计的方法
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4.2 参数化、变量化设计的实现方法
参数化设计应遵循的原则
1）注重参数序列的设计含义； 2）参数标注与工程图样标注一致； 3）参数序列与几何图形尺寸序列数
色彩渲染
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计算机辅助产品设计的方法
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4. 参数化与模块化设计
参数化与模块化设计概念 参数化、变量化设计的实现方法 模块化设计方法
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计算机辅助产品设计的方法
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4. 1参数化与模块化设计概念
尺寸驱动：
几何模型可以通过更改尺寸达到更改设计的目的的 方法。
产品创新的核心是构思创新产品概念，产 品的概念设计在产品创新中具有决定作用。
产品设计的60％～70％是由概念设计决定 的，而概念设计的花费成本和时间只占总设计 周期的20％。
产品的概念设计过程中，方案选择的自由
度大，创新的空间大，决策风险也大，它决定 着产品最终价值的80%。
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计算机辅助产品设计的方法
《计算机辅助设计2》课程教学大纲
《计算机辅助设计2》教学大纲
一、课程地位与课程目标
（一）课程地位
本课程是产品设计专业本科生必修的学科基础课程，主要讲授计算机三维辅助设计软件的应用。
通过本课程的学习，逐步培养学生的三维空间建模意识，掌握计算机这一现代化的设计工具在产品设计领域的应用理论和实践，是一项工业设计、三维设计人才的必备技能，对于表达设计创意、讨论设计结构以及渲染效果气氛都有着重要作用。
（二）课程目标
1．了解三维设计软件的相关技术知识以及各主要软件的技术特点；
2.掌握常用多媒体制作软件的使用以及三维设计制作的思路流程；
3.掌握常用产品设计产品建模、渲染软件。
二、课程目标达成的途径与方法
从三维软件的工作原理切入，逐步培养三维建模思维以及空间建构能力，理论联系实践，多种建模手段的对比研究，从而熟练掌握相关工具。
三、课程目标与相关毕业要求的对应关系
四、课程内容及基本要求
五、考核方式及成绩评定
六、推荐教材与主要参考书
（一）推荐教材：
《犀牛Rhino 3.0&3ds max6魔典》，孙伟著，北京希望电子出版社，2004年9月第一版（二）主要参考书：
1.《Rhino3高级应用技法详解》，丁峰著，兵器工业出版社，2006年10月第一版
2.《Keyshot 3D Rendering》，Packt Publishing Limited出版，2012年12月。
计算机辅助设计及制造技术
• （2）常用的数据排序算法和查找算法
•
1）数据的排序算法。
•
2）常用的查找算法。
•
3）数据的插值。
•
4）曲线拟合。
一、概 述
计算机辅助设计（CAD）利用计算机 软硬件技术辅助设计人员对产品、工程进 行分析计算、几何建模、模拟仿真、优化 设计、绘制工程图样等的管理、生成技术 文件等的方法技术。
1．计算机图形显示输出设备
计算机图形的显示与相应的显示设备 有密切的关系，显示器分辨率的高低对 图形的生成质量和真实感有直接的关系。
常见的显示设备如：阴极射线管显 示器、液晶显示器、等离子显示器等等。
输出设备通常包括：打印机、绘图 仪、头盔显示器等。
2．图形元素生成的基本原理
计算机图形学的实质就是通过计算机将数 据转换为图形，并在显示器上进行实时显示。
Oracle数据库是一种大型数据库系统，一 般应用于商业，政府部门，它的功能强大，能 够处理大批量的数据，在网络方面也用的非常 多。
第3章
计算机图形处理及建模技术
• 基本内容 • 1．计算机图形显示输出设备 • 2．图形元素生成的基本原理 • （1）图形元素生成的基本算法。 • （2）图形的几何变换。 • （3）图形真实感处理简介。 • 3．几何建模方法 • （1）线框建模。 • （2）表面建模。 • （3）实体建模。 • （4）边界表示法。 • （5）实体结构几何法（CSG法）。 • （6）特征建模。
(3) 网状结构
网状结构是多对多得结构关系，比树结构更为复 杂的一种非线性结构，它的每个节点可能有多个前趋， 也可能有多个后继，节点的联系是任意的，它的每条 边具有相应的含义及权值。
3.数据库系统及应用
(1) 数据库系统的基本概念及分类
计算机辅助设计与制造的工具和方法
计算机辅助设计与制造的工具和方法计算机辅助设计与制造（Computer-Aided Design and Manufacturing，简称CAD/CAM）是一种结合计算机技术与制造工艺的应用，旨在提高产品设计和制造过程的效率和质量。
在这一领域中，有着许多工具和方法被广泛使用，本文将探讨一些常见的CAD/CAM工具和方法。
一、三维建模与设计三维建模是计算机辅助设计的核心环节，通过建立产品的三维模型，可以更直观地进行设计、分析和优化。
在CAD/CAM领域，常用的三维建模软件包括AutoCAD、SolidWorks和CATIA等，它们提供了丰富的功能和工具，支持用户进行各种形式的产品设计和模拟。
二、虚拟样机技术虚拟样机技术是CAD/CAM中的一项重要应用，它利用计算机模拟技术，通过虚拟样机来替代传统的物理样机，以减少产品设计和制造过程中的时间和成本。
虚拟样机技术可以通过数值仿真对产品的性能进行评估和验证，从而优化设计方案。
三、数控机床与加工过程模拟数控机床可根据CAD/CAM系统生成的加工程序自动控制加工过程，提高生产效率和制造精度。
同时，结合加工过程模拟技术，可以对加工路径、工艺参数等进行合理优化，以达到最佳加工效果。
数控机床与加工过程模拟技术是现代制造业必不可少的工具和方法。
四、材料选型与工艺规划在产品设计和制造过程中，材料选型和工艺规划是至关重要的因素。
CAD/CAM系统提供了丰富的材料数据库和工艺库，能够辅助用户进行材料选型和工艺规划。
通过CAD/CAM系统的分析和模拟功能，可以对不同材料和工艺方案进行评估，以提高产品的性能和制造效率。
五、数据管理与协同设计CAD/CAM系统支持对设计数据进行管理和共享，以提高团队协作的效率和准确性。
数据管理系统可以实现设计数据的版本控制、权限管理和共享，保证设计数据的安全和一致性。
协同设计功能可以实现设计人员之间的实时交流和合作，促进不同专业人员之间的协同工作。
计算机辅助设计与制造教程课程设计 (2)
计算机辅助设计与制造教程课程设计一、课程背景计算机辅助设计与制造是现代制造业的重要组成部分，更是人工智能和信息技术的发展方向之一。
对于机械、电子、航空航天等各个领域的专业人才来说，掌握计算机辅助设计与制造技术是必不可少的。
本课程主要介绍计算机辅助设计与制造的基本原理、方法、技术和应用，旨在培养学生的计算机辅助设计和制造能力，提高其工作效率和竞争力。
二、课程目标本课程的目标是使学生掌握计算机辅助设计和制造的基本知识和技能，包括计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助工艺规划等方面的知识。
具体目标如下：1.了解计算机辅助设计和计算机辅助制造的基本原理和方法；2.掌握CAD、CAM、CAE软件的基本使用和设计方法；3.了解机械制造流程，熟悉计算机辅助制造和计算机辅助工艺规划的流程和方法；4.能够进行机械产品设计、模拟、优化、制造等工作；5.能够熟练使用计算机辅助设计和制造软件，提高工作效率。
三、教学方法本课程采用理论、实践相结合的教学方法，注重学生的实践能力培养。
具体包括如下教学方法：1.讲授CAD、CAM、CAE软件的基本知识；2.案例分析和实例操作；3.实验室实践，并结合实际工程案例；4.课程设计，包括模型设计、数控程序设计等实践操作。
四、教学内容本课程主要包括以下内容：1.计算机辅助设计基础知识及应用–CAD基础–绘图与造型–组态与装配–三维建模与动画–CAD应用示例2.计算机辅助制造基础知识及应用–数控加工基础–建模与切割–制造与加工–数控加工实践3.计算机辅助工艺规划基础知识及应用–工艺规划基础–切割与拼接–工艺方案和计算–工艺规划实践4.教学设计–基础操作实践设计–数控程序实践设计–整体项目实践设计五、总结本课程旨在为学生提供计算机辅助设计与制造方面的基础知识和技能，充分培养学生的综合能力，提高其工作效率和竞争力。
同时，本课程将注重实践教学，结合实际工程案例，真实模拟工业环境，为学生提供更多的实践机会和实际操作经验。
《计算机辅助工业设计(二维)》课程标准
1．课程性质计算机辅助工业设计是产品造型工业设计专业的必修课程。
通过学习，使学生具备产品设计助理工程师的设计表现技能，学生综合运用二维软件完整将设计创意表达。
开设一学期，教学时数为48学时，3学分。
2．课程定位该课程是工业设计专业的核心课程，在产品设计表现流程中，是承上启下的课程，该课程是基于手绘设计表现的学习后，将手绘草图转换成二维效果图，并衔接后续计算机辅助工业设计三维、数字化模型及手工模型课程。
根据工业设计专业人才培养方案中产品设计助理工程师的岗位及职业能力分析表中典型工作任务来设置的，培养学生熟练掌握二维、三维产品设计表达以及产品的色彩、材质、加工工艺的知识，反复训练，综合提升学生的专业认知及职业素养的养成。
前导课程：图像处理技术、产品手绘设计表现技法后续课程：计算机辅助工业设计、数字化产品设计、产品模型制作3．课程设计思路课程内容设计重在培养学生利用二维软件的设计制作能力，围绕产品造型设计表现流程、特点及能力要求，通过具体软件操作技能技能入手。
依据产品设计原则和项目课程要求，组织学生完成实际产品二维效果图的设计表达，培养学生综合的设计表现能力及掌握在产品设计过程中对象的色彩、材质、加工工艺等知识。
为充分体现任务引领、项目导向课程思想，本课程根据产品造型设计专业人才培养方案中职业岗位及职业能力分析表中的产品设计表现技能为主要的教学内容，展开以产品二维效果图塑造、产品色彩、材质、加工工艺表现选择具有代表性的产品案例进行教学。
本课程对产品造型设计专业开设48课时。
1．知识目标经过本课程的学习，学生能够系统地学习与掌握二维绘图软件进行产品设计表现的流程与方法；能够系统地学习与掌握二维绘图软件塑造三维效果的的基本原理；能够系统学习与掌握产品材质在二维设计中的表现2．能力目标经过本课程的学习学生能够熟练地使用二维设计软件完成产品基本材质表达（金属、塑料、玻璃、陶瓷等），并掌握二维软件的基本操作技能；能够熟练地使用二维设计软件完成简单产品的二维设计表现，并掌握设计表现流程及基本方法；能够熟练地使用二维设计软件综合设计表现产品二维效果图，并掌握产品在色彩、材质、加工工艺的表现方法。
计算机辅助产品设计系统开发与实现
计算机辅助产品设计系统开发与实现近年来，随着计算机技术的发展，计算机辅助产品设计系统已经成为了现代产品设计的主要手段之一。
这些系统能够帮助设计师实现产品的快速建模、仿真分析、优化设计和制造等多个环节中的工作，从而大大提高了设计效率和产品质量。
本文将从计算机辅助产品设计系统的概念、分类、开发步骤、实现方法和相关技术等方面进行探讨。
一、概述计算机辅助产品设计系统，简称CAD，指的是利用计算机软件辅助设计和制造产品的一种技术。
它包括了从产品的初始设计到产品制造过程中所需的各种辅助手段和技术，并具有工业设计、机械制造、航空航天、建筑、电子等领域的广泛应用。
计算机辅助产品设计系统可以通过建立三维模型、快速成型、可视化仿真等方式，有效地降低产品设计和制造过程中的成本和时间，并提高了产品的质量和竞争力。
二、分类根据不同的应用领域和设计需求，计算机辅助产品设计系统可以分为以下几类：1、机械CAD：主要用于机械产品的设计和制造，如汽车、机床、船舶等。
2、建筑CAD：主要用于建筑行业中建筑设计和施工图的制作，如建筑图纸、楼房剖面图和地形图等。
3、电子CAD：主要用于电路板、集成电路、芯片等电子产品的设计和制造。
4、工业设计CAD：主要应用在家具、包装、商业广告、展览设计等领域。
5、非传统CAD：主要是应用于一些新颖或特别的设计领域，如激光切割、纤维加工、模拟仿真等。
三、开发步骤计算机辅助产品设计系统的开发通常包括以下步骤：1、需求定义：明确设计系统的目标和需求，并制定详细的技术规范和开发计划。
2、原型开发：利用计算机辅助工具设计出系统的原型，以快速验证系统的设计思路和技术可行性。
3、程序设计：根据系统的原型和技术规范，进行系统的程序设计和编码。
4、系统集成：将系统的不同部分进行集成，进行测试和调试，以确保系统的稳定性和可靠性。
5、产品发布：对系统进行全面测试和质量保证后，进行产品的发布和推广。
四、实现方法计算机辅助产品设计系统的实现方法根据其分类而有所不同。
计算机辅助设计二教案
xx学院
-- 学年第学期
教
案
课程名称计算机辅助设计二任教班级
教师名称
教学单位
教案首页
教案首页
教案首页
教案首页
教案首页
教案首页
三、单行文字的特点及应用
1、将“GB—文字”文字样式置为当前，重新写出刚才书写的内容，对比两种字体。
2、单行文字特点一：选择刚才书写的字体，每行是一个对象，便于编辑修改。
3、应用举例：
例一：绘制标题栏并书写其中的文字：
提醒：图名7号字，单位5号字，其它3.5号字。
例二：书写如下技术要求。
4、单行文字特点二：不便于绘制特殊符号，没有排版编辑功能。
教案首页。
简述现代设计方法之计算机辅助设计
简述现代设计方法之计算机辅助设计内容摘要：随着科学的发展，新材料、新工艺、新技术的不断出现，产品的更新换代周期日益缩短，促使机械设计方法和技术现代化，以适应新产品的加速开发。
在这种形势下，传统的机械设计方法已经不能完全适应需要，产生和发展了以动态、优化、计算机化为核心的现代设计方法。
我国在20世纪80年代初开始了现代设计方法的研究和推广，经过20年的努力，各种现代设计方法已在机械行业得到普遍的应用。
本篇论文，主要介绍现代设计方法之一的计算机辅助设计。
正文：计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design)指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。
在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移、复制和旋转等有关的图形数据加工工作。
CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计）诞生于二十世纪60年代，是美国麻省理工学院提出的交互式图形学的研究计划，由于当时硬件设施昂贵，只有美国通用汽车公司和美国波音航空公司使用自行开发的交互式绘图系统。
二十世纪70年代，小型计算机费用下降，美国工业界才开始广泛使用交互式绘图系统。
二十世纪80年代，由于PC机的应用，CAD（计算机辅助设计）得以迅速发展，出现了专门从事CAD系统开发的公司。
当时VersaCAD是专业的CAD制作公司，所开发的CAD软件功能强大，但由于其价格昂贵，故得不到普遍应用。
而当时的Autodesk（美国电脑软件公司）公司是一个仅有员工数人的小公司，其开发的CAD系统虽然功能有限，但因其可免费拷贝，故在社会得以广泛应用。
计算机辅助设计学习方法
计算机辅助设计学习方法借用临摹的“借鉴”和“继承”之近意，着重于讨论一种“模仿”设计学习方法，而临摹的内容也非书法和绘画，而是扩展为所有视觉形象。
计算机辅助设计包含的内容也非常广泛，笔者主要以工业设计专业为例而展开讨论，讨论的对象那么是设计绘图软件。
20世纪80年代以来，人类进入了一个信息爆炸的新时代，计算机技术的开展与工业设计的关系也越来越广泛和深刻。
一方面，计算机的应用极大地改变了工业设计的技术手段，改变了工业设计的程序与方法。
与此相适应，设计师的观念和思维方式也有了很大的转变。
另一方面，以计算机技术为代表的高新技术开辟了工业设计的崭新领域，先进的技术必须与优秀的设计结合起来，才能使技术人性化，真正效劳于人类。
由于计算机辅助设计的出现，设计创作的方式发生了根本性的变化，传统的设计运作方式受到了挑战，计算机辅助设计对于设计的重要性不言而喻，因此，学习计算机绘图就成了当今设计专业的必修课程。
当前的计算机辅助设计软件种类越来越繁多，版本不断地更新，对应的命令也越来越丰富，功能也有智能化的趋势，使用起来得心应手。
但对于初学者，面对繁多的命令，学习计算机辅助设计软件还是一项繁重的任务。
因此，计算机辅助设计的学习面临的问题主要是，如何快速入门之后能够应用软件进展设计创作。
一方面，很多时候我们看到软件的学习是为了软件而学软件。
而软件毕竟只是一种手段或者工具，软件应该是为设计效劳的，计算机辅助设计的“辅助”二字也是这样而来。
对于学设计的人来说，软件的学习应该跟设计结合起来，这样才能充分发挥软件的特色，使得学习每个命令都能够知道其实际的用途;另一方面，软件的学习缺乏“主观能动性”。
有些教材或者在以往的教学过程当中往往都是偏重于步骤和结果，而对于为什么要这样做，往往都没有明确交代。
学员大都会“按部就班”地做，以至于有些学员学完以后知其然而不知其所以然。
最终结果是学了容易忘，而且不能做到举一反三，当面对其他的任务时，就不知道该用什么命令来完成。
计算机辅助设计与制造
计算机辅助设计与制造计算机辅助设计与制造（Computer-Aided Design and Manufacturing, CAD/CAM）是一种利用计算机技术辅助进行产品设计和制造的方法。
本文将探讨CAD/CAM在现代工业中的重要性，以及它对制造过程的影响和优势。
一、CAD/CAM的概念与意义CAD（Computer-Aided Design）是指利用计算机软件辅助进行产品设计的过程。
相比传统手绘设计，CAD能够提供更快速、准确的设计方案，并能够方便地修改和调整设计。
而CAM（Computer-Aided Manufacturing）则是指利用计算机技术辅助进行产品制造的过程。
CAD/CAM结合了这两者的优势，使得产品的设计与制造过程更加高效、智能化。
CAD/CAM在现代工业中的应用广泛，涵盖了机械制造、航空航天、汽车工业等各个领域。
它不仅提高了产品设计与制造的效率，还大大降低了人力和时间成本，有效地促进了工业发展。
二、CAD/CAM在产品设计中的优势1. 快速设计：CAD软件提供了丰富的工具和功能，可以快速绘制和编辑复杂的设计图纸。
设计人员可以在软件中进行多种视角的仿真展示，以便更好地理解和调整设计方案。
2. 精确度高：CAD软件可以以非常高的精度进行绘图，并能够进行精确的尺寸和距离测量。
这种精确度对于产品的质量控制和制造过程的可控性非常重要。
3. 设计变更容易：使用CAD软件设计的产品可以轻松进行修改和调整，而无需重新绘图。
这使得设计人员可以快速响应市场需求和客户反馈，提高产品的竞争力。
三、CAD/CAM在产品制造中的优势1. 数字化生产：在CAD/CAM系统中，设计图纸可以被直接转化为数控机床的指令，实现数字化生产。
这种数字化工艺使得制造过程更加自动化和精确，减少了人为因素的干预。
2. 优化加工过程：CAD/CAM系统可以对加工路径进行优化，减少切削时间和材料浪费，提高加工效率。
它还可以预测加工中的潜在问题，并提供相应的解决方案，避免了制造过程中的错误。
计算机辅助工业设计
计算机辅助工业设计计算机辅助工业设计是指将计算机技术应用于工业产品设计的过程。
随着计算机技术的发展和应用的普及，在工业设计领域也逐渐出现了计算机辅助工业设计的概念和方法。
计算机辅助工业设计主要涉及到使用计算机软件来辅助完成产品设计的各个阶段，从概念设计到制造过程的各个环节都可以借助计算机进行辅助。
这一过程通常包括产品概念的建立、3D模型的构建、材料选择、产品测试与验证、以及最终的设计文档的生成等环节。
首先，在产品设计的初期阶段，计算机辅助工业设计可以帮助设计师快速构建产品概念。
通过利用计算机软件，设计师可以通过绘制二维草图、三维模型来展示产品的外观和功能，从而帮助设计师更好地理解产品的需求和设计目标。
其次，计算机辅助工业设计还可以帮助设计师进行产品的仿真和验证。
通过使用计算机软件，设计师可以对产品进行各种测试，如结构强度、流体力学等仿真，从而预测产品在不同环境下的性能表现。
这样可以在产品设计的早期阶段就发现和解决潜在问题，减少了试错的成本和时间。
此外，计算机辅助工业设计还可以帮助设计师选择合适的材料和制造工艺。
通过计算机软件的支持，设计师可以对不同材料的机械性能、成本等进行评估和比较，从而选择最适合的材料，提高产品的性能和质量。
同时，计算机辅助工业设计还可以模拟不同的制造工艺，帮助设计师预测产品在不同制造过程中的变形、变色等问题，从而优化产品的设计和制造流程。
最后，计算机辅助工业设计还可以帮助设计师生成和管理设计文档。
通过计算机软件，设计师可以快速生成产品的设计文档，如CAD图纸、工程图等，并且可以方便地进行版本管理和共享，提高设计师之间的协作效率。
综上所述，计算机辅助工业设计通过利用计算机技术来辅助完成产品设计的各个阶段，可以提高设计的效率和质量，减少试错成本和时间，并且方便设计文档的管理和协作。
随着计算机技术的不断发展，计算机辅助工业设计将会在工业设计领域发挥越来越重要的作用。
计算机辅助工业设计 CHAPTER 2 CAID系统
1 CAID系统的基本构成
CAID 硬件平台 平台系统 平台
(2)工作站
由大中型计算机转变而来，是具有大规模、系统化的产 品开发和设计制作能力的交互式计算机系统。它以 UNIX/Windows为操作系统，配套大型CAD软件如Pro/E、IDEAS、CATIA等，从设计制图、造型设计、肌理材质表现， 再到数字输出，直至制作出高精度模具或切割成实样模型， 实现工业设计过程自动化。
Pro/Engineer, UG,
应用软件的自由CAID软件： 应用软件的自由CAID软件： CAID软件
Photoshop,CorelDRAW,Painter,Rhinoceros,3dsmax,H ypershot,Cinema4D,Cult3D,VRay
2 现代制造环境下的 CAID 系统
工业设计作为现代产品制造的一个基础， 它和先进制造技术有着密不可分的联系。随着 现代制造技术研究不断深入，出现了许多先进 的制造和管理方法理念。对现代制造环境 现代制造环境和其 现代制造环境 中相关技术 相关技术的了解有助于完整理解CAID系统的 相关技术 地位和作用。
CAID 硬件系统
CPU
主机
图像显示卡 存储设备 内存、硬盘
图形输 入设备
键盘、鼠标 数位板，即绘图板、手绘板，平板电脑 扫描仪 显示器
图形输 出设备
打印机，绘图机 快速成型机
1 CAID系统的基本构成
CAID 硬件平台 平台系统 平台
(1)大型机
以具有大容量的存储器和极强的计算功能的大型通用计 算机为主机，一台计算机可以连接几十至几百台图形终端 和字符终端及其他图形输入和输出设备。其用户一般为大 型飞机制造公司和船舶制造公司。
2 现代制造环境下的 CAID 系统
计算机辅助设计的工具与方法
计算机辅助设计的工具与方法计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）是一门应用计算机技术辅助进行产品设计和制造过程的技术。
它不仅可以提高设计效率，降低产品开发成本，还可以实现设计的精确性和一致性。
本文将介绍计算机辅助设计的工具与方法。
一、CAD的工具计算机辅助设计的工具主要包括以下几种形式：1.计算机软件计算机软件是CAD最主要的工具之一，常见的CAD软件包括AutoCAD、SketchUp、SolidWorks等。
这些软件提供了丰富的设计功能和工具，如绘图、模型建立、渲染、动画等，以满足不同设计需要。
2.计算机硬件计算机硬件是进行CAD设计的基础，包括计算机主机、显示屏、鼠标、键盘等。
其中，高性能的计算机主机可以提供更高的处理速度和更好的图形显示效果，显示屏的分辨率和色彩还原能力对于设计结果的展示也至关重要。
3.输入设备CAD设计过程中，输入设备起着承载设计师意图的作用。
常见的输入设备包括鼠标、数字板、触摸屏等。
这些设备可以通过手绘、手势等方式将设计师的观念转化为计算机可理解的信息。
4.输出设备输出设备主要用于将设计结果呈现给用户或者其他设计人员。
打印机、绘图仪、投影仪等设备可以将设计图纸打印出来或者投影展示，让其他人能够更直观地了解设计。
二、CAD的方法在进行计算机辅助设计时，有一些常用的方法可以帮助提高设计效率和准确性：1.二维绘图二维绘图是CAD中最基本的功能之一，通过绘制2D图形可以直观地表达设计构思。
在二维绘图中，设计师可以使用直线、圆弧、多边形等基本图形进行设计，并在此基础上进行修改和编辑。
2.三维建模三维建模是CAD的重要应用之一，它可以创建真实世界中的三维物体。
设计师可以使用各种建模工具创建三维物体，并应用材质、纹理、光照等效果进行装饰和渲染。
三维建模不仅可以提供更直观的设计展示，还可以进行空间分析和碰撞检测。
3.装配设计在进行机械设计等方面时，装配设计是一个重要环节。
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2.2 设计类型及计算机应用
❖设计任务划分（二）
1. 新设计——24% 2. 适应性设计——56% 3. 参数化设计——20%
•设计方法、手段的科学化、系统化、现 代化，实现CAD非常必要。
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第2次课计算机辅助产品设计方法
2.2 设计类型及计算机应用
❖计算机辅助创新设计 （Computer Aided Innovation）
•
在概念设计阶段应用计算机辅助
人类从事创新性研究能大大促进创新设
计技术。
❖ CAI 商品化软件
•TechOpitimizer，Innovation Workbench，InnovatoinTools。
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第2次课计算机辅助产品设计方法
3. 计算机辅助概念设计
¬ 3.1 产品概念设计内涵 ¬ 3.2 计算机辅助概念设计的关键技术 ¬ 3.3 基于知识的产品创新设计 ¬ 3.4 产品概念设计中的美学设计
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第2次课计算机辅助产品设计方法
3.4 产品概念设计中的美学设计
商品化的CAD软件现大多提供较强的全 面造型及色彩渲染、光照等可视化技术，可 使产品的结构设计与美学设计有机地结合起 来。体现一种设计思想和设计理念。
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第2次课计算机辅助产品设计方法
3.4 产品概念设计中的美学设计
3.2计算机辅助概念设计的关键技术
• 3. 设计创新技术
• 研究概念设计过程中需遵循的原则、规范
和创新技术。（创新设计智能模型）
•4. 并行和协同概念设计 • 现代设计的发展趋势之一。如并行环境下
的设计过程，面向并行工程的设计建模技术。
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第2次课计算机辅助产品设计方法
3.3 基于知识的产品创新设计
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第2次课计算机辅助产品设计方法
3.3 基于知识的产品创新设计
❖ TRIZ中的技术进化模式
•1：技术系统的生命周期分为出生、成长、成 • 熟、退出四个阶段，用来确定各不同子系 统
• 的相对成熟度。 •2：增加理想化水平。 •3：子系统的不均衡发展导致冲突的出现。 •4：增加动态性及可控性。( 例) •5：通过集成增加系统功能。 •6：部件的匹配与不匹配交替出现。 •7：由宏观系统向微观系统进化。 •8：增加自动化程度，减少人的介入。
• 参数化设计是规格化、系列化产品设 计的简单、高效、优质的设计方法。
•参数化设计代表性软件: Pro/E
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第2次课计算机辅助产品设计方法
4. 1参数化与模块化设计概念
•参数化设计： 优势：
利用一系列定义好的参数对模型进行 顺序计算，速度快。
缺点： 必须提供几何元素的全部尺寸、位置
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第2次课计算机辅助产品设计方法
3.3 基于知识的产品创新设计
❖ 基于功能分解与重组的创新设计方法
• 一种自顶向下、逐步分解功能元的方法。
其创新性体现在功能抽象的描述及功能与结 构的映射方法。
• 功能描述的抽象程度越高，其概念设计 的求解空间就越大，涉及结果的创新性就 越高，知识、技术含量就越高。
• TRIZ (The Theory of Invention Problem Solving ) 是俄文中发明问题解决理论的词头。该理论是前苏 联G.S.Altshuler 及其领导的一批研究人员，自1946 年开始，花费1500年/人的时间，在分析研究世界各 国近250万件高水平发明专利的分析研究，总结出人 类进行发明创造解决技术问题过程所遵循的40个原 理和法则。建立一个由解决技术问题，实现创新开 发的各种方法、算法组成的综合理论体系，简称 TRIZ。
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第2次课计算机辅助产品设计方法
3.3 基于知识的产品创新设计
❖ 基于功能分解与重组的创新设计方法 •步骤：
1. 功能分类 2. 功能分析 3. 功能综合 4. 功能评价
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第2次课计算机辅助产品设计方法
3.3 基于知识的产品创新设计
❖ 基于知识的辅助创新理论——TRIZ
•4.2 参数化、变量化设计的实现方 法
➢ 参数化模型的设计步骤
•1） 建立几何拓扑模型 •2） 进行参数化定义
•3） 推导参数表达式 •4） 编制程序
2020/11/25
第2次课计算机辅助产品设计方法
➢ 参数化模型的设计步骤
• 六角螺母主要尺寸特征有D、s、m，可将这三个
尺寸作为主要参数驱动螺母图形。偏置倒角，偏置值
• 2）参数标注与工程图样标注一致；
• 3）参数序列与几何图形尺寸序列数
•
据库结构具有映射关系；
• 4）关键尺寸应作为自变量参数；
• 5）参数定义不能出现干涉，过约束。
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•1. 概述
设计方法学
是研究产品设计规律和方法的学科， 研究的目的是为使长期处于经验设计的 设计活动变得更合理化、科学化、规律 化，是利用计算机辅助人类完成更多设 计活动的前提。
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•1. 概述
计算机辅助产品设计系统
＝(e/2-s/2），角度为30度。
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➢ 参数化模型的设计步骤
• 通过改变D、s、m三个尺寸参数，可 驱动生成系列螺母图形。
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•4.2 参数化、变量化设计的实现方 法
➢ 参数化设计应遵循的原则
• 1）注重参数序列的设计含义；
• 变量化技术代表性软件：I—DEAS。
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4. 1 参数化与模块化设计概念
•变量化设计：
•优点：
• 它允许欠约束的几何设计—不必将模型进
行完全约束。
• 允许用户不必关心约束设置的顺序，这符合 用户的设计习惯，为设计者提供了更加灵活的 修改空间。
•变量化技术实际上是参数化技术的“超集”。
产品创新的核心是构思创新产品概念，产 品的概念设计在产品创新中具有决定作用。
• 产品设计的60％～70％是由概念设计决定 的，而概念设计的花费成本和时间只占总设计 周期的20％。
• 产品的概念设计过程中，方案选择的自由 度大，创新的空间大，决策风险也大，它决定 着产品最终价值的80%。
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设计自由度与开发成本的关系
•开 发
•设 计
成自
本
用 度
•设计自用Leabharlann 度•开发成本•概念设计 •详细设计 •设计过程时间
• 产品设计的早期重视概念设计至关重要， 将计算机技术用于概念设计阶段，可快速、高 效地响应市场需求。
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方法。
•拓扑关系：
• 几何模型各分量的数目及其相互间的连接关系。
• 如：表示点、线、面之间的连接关系、邻近关系及 边界关系的拓扑元素构成几何模型的拓扑关系。
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4. 1参数化与模块化设计概念
➢ 参数化设计：
设计图形的拓扑关系不变，图形的尺寸
形状由一组程序化的参数进行约束，绘图时， 修改不同的尺寸参数即可得到不同规格的图形。
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2.1 设计过程及阶段划分
•1. 任务规划阶段
•开始 •需 求 •分 析
•可行 性分
析
• 2. 概念设计阶段
• 产品功能原理的实现阶段。
•制定设计 任务书
•系统 总
•功 能
•分解 •功能 元
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•求解
•功能 元的
解
•组合 •系统 原理
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3.1 产品概念设计内涵
概念设计一词首先是由德国的Palh和 Beitza提出。
定义： 在确定任务之后，通过抽象化，拟
定功能结构，寻求适当的作用原理及其 组合，确定出基本求解途径，得出求解 方案。
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3.1 产品概念设计内涵
3.2计算机辅助概念设计的关键技术
1. 原理方案设计
•
产品创新的关键，体现在基于设计
目标的原理方案求解和基于知识的原理方
案设计专家系统。
• 2. 概念设计建模技术
•
计算机辅助概念设计的核心，主要
是从概念设计的方法和过程性出发，研究
面向概念设计的产品模型和过程模型的建
立方法。
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4. 1 参数化与模块化设计概念
•参数化与变量化的异同点：
•相同点： • 在约束的基础上驱动产生新的设计结果。 •不同点： 约束自由度不同。
参数化约束自由度：尺寸形状参数
变量化约束自由度： 尺寸形状参数、拓扑结构关系
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第2次课计算机辅助产品设计方法
第2次课计算机辅助产品 设计方法
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•1. 概述
•基本概念
设计
是设计者根据生产和生活的需要， 通过思维规则分析和决策过程，最终将 设想变为现实的技术方案。
设计的本质是创新，目的是寻求满足 用户需求的最佳方案。设计的结果对产 品的功能、性能、质量、价格都有着至 关重要的影响。