2-1 先进设计技术(概述)

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X-43B
美航空航天局日前揭开了其最新设计的极超音速飞机的 面纱，这种代号为X-43B的喷气式飞机可以在10万英尺 (约合3万米)的高空以高达每小时3750英里(约合6033公 里)的速度在不到两个小时的时间里飞往世界任何一个角 落。
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全生命周期： 确定研发任务（赋予新产品以何种新性能以竞争 全生命周期：市场分析 – 确定研发任务（赋予新产品以何种新性能以竞争 详细设计（含试验） 取胜） 取胜）和市场上可用的资源 – 概念设计 – 详细设计（含试验） – 生产过程设 加工（成形加工、切削加工、装配、检验） 分配（销售、运输、存储） 计 – 加工（成形加工、切削加工、装配、检验）– 分配（销售、运输、存储） – 使用（售后服务，状态 含环境 检测）– 报废处理。 使用（售后服务，状态-含环境 检测） 报废处理。 含环境-检测
PLM Idea to Product
Order to Cash Demand to Delivery Interest to Order
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Product cost / sphere of influence
70
20
5
5
5 design
50 material
15
30
labor overhead
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先进工程设计的体系结构 现代设计技术
应用技术 学 技术 技术 科 与 技 术 学 学 ……… 技术 技术 计 设计技术 设计 与方法 学 学 相 关 支撑技术 各产品领域知识与技术 现代设计方法学 可信性设计技术 设计试验技术
现代设计技术体系结构框图
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产品设计对于制造业的意义
需要研究现代设计理论和认识现代产品 设计的基本规律。 设计的基本规律。 有了正确的理论，才能有正确的方法和 有了正确的理论， 产生有效的工具。 产生有效的工具。
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制造业面临的问题
Validated Solutions
Manufacturing Execution Knowledge
Product Service Knowledge
Product Reuse Scripts
Product Scripts
Detailed Product Scripts
Product
Product Service &Support
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Earlier Leverage with Product Lifecycle Management
和平号第三代空间站
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卡迪拉克100 卡迪拉克
外观参考最新的战斗机“ 外观参考最新的战斗机“F22 Stealth”设计，降低了 设计， 设计 车身高度，给人敏捷的印象。 车身高度，给人敏捷的印象。 这与以往的卡迪拉克外观截 然不同。 然不同。蓝色玻璃令人联想 到运动时的太阳镜， 到运动时的太阳镜，给人以 现代、高科技的感觉。 现代、高科技的感觉。 车体与底盘通过采用碳纤维 复合材料，提高了强度， 复合材料，提高了强度，并 减轻了重量。 减轻了重量。前后悬架减震 系统均采用铝合金双叉骨式
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制造业面临的问题
制造业的竞争是设计的竞争，设计竞争的焦点： 制造业的竞争是设计的竞争，设计竞争的焦点： 率先引入最新技术，最短研发周期和 率先引入最新技术，最短研发周期和最小研发 成本。 成本。
一个有竞争力的产品必须有全生命周期设 计 — 全生命周期任何环节上引入新知识 技术）都可能提高竞争力。 （技术）都可能提高竞争力。
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制造业面临的问题
我国等当量GDP能源消耗是美国的2 我国等当量GDP能源消耗是美国的2倍，欧洲的 GDP能源消耗是美国的 日本的4 我国消耗了占世界30% 30%3倍，日本的4倍。我国消耗了占世界30%-40% 的钢，50%的水泥等 制造业的贡献有多少？ 的水泥等。 的钢，50%的水泥等。制造业的贡献有多少？ 制造业与经济增长方式转变的关系: 制造业与经济增长方式转变的关系:制造业是 依靠劳力、原料（原材料、能源、土地、设备、 依靠劳力、原料（原材料、能源、土地、设备、 环境）投入增长或者依靠自有产权知识（ 或者依靠自有产权知识 环境）投入增长或者依靠自有产权知识（含技 的转变。 投入增长的转变 术）投入增长的转变。 制造业的竞争是产品设计的竞争， 制造业的竞争是产品设计的竞争，设计是制 造业的灵魂！知识（技术）基本上是在设计阶 造业的灵魂！知识（技术）基本上是在设计阶 段进入产品的。 段进入产品的。
现代设计技术的时间维
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。
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现代设计技术的逻辑维 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
美国对新艺 术风格的最 大贡献：流 线形状、艳 丽的色彩和 蜿蜒的装饰
$224.99
吊灯
$70.99
$178.99 Company Logo
青铜 蛇灯
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霍塔公馆 （Maison Horta）
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试验卫星
通信卫星（东方红一号）
试验卫星
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The Y-Leg stool 1946
The Fan （扇）-Leg stool 1954 60号凳子：圆形木板+三只脚。 设计融入日常生活的最佳例证。
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韦伯
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பைடு நூலகம்
陶瓷设计 设计为陈设和玩赏服务， 实用性差，忙于实验新的 制陶技术。 特征：开始采用植物等 自然的有机形态。 代表：鲁克伍德陶瓷厂、科尔曼
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牛津辞典中给“设计”做出的定义是： “ ” “头脑中的计划、所采取的方案、目 的、观念、方法与目的、初步草图、 轮廓勾画、图案、艺术或文学基础、 普通意念、构造、计谋、所涉及的才 能、创新”。 ”
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J. F. Blumrich给出了一个较为正式的定义：
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先进工程设计技术的内涵
产品设计
以社会需求为目标，在一定设计原则的约束下，利用设 计方法和手段创造出产品结构的过程。
设计技术
指在设计过程中解决具体设计问题的各种方法和手段。 相继经历了直觉设计阶段—经验设计阶段— 相继经历了直觉设计阶段—经验设计阶段—半理论半经验 设计（传统设计）阶段。
先进工程设计技术
以满足应市产品的质量、性能、时间、成本／价格综合 效益最优为目的，以计算机辅助设计技术为主体，以知识 为依托，以多种科学方法及技术为手段，研究、改进、创 造产品活动过程所用到的技术群体的总称。
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“设计”的含义很容易理解，但要对其做准 ” 确的定义却很困难。
从字面上理解，“设计”包含“设想”与 “ ” “ ” “计划”的含义，即人类对自己所从事的实 ” 践活动的预期目的与结果的认识和假想，以 及为达到一定目的而打算采取的方法和步骤。
实验卫星
海洋卫星
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探测器
航天飞机
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第二代战斗机
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第四代战斗机
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超音速客机 : Ty-114、协和号
应用技术
针对实用目的解决各类具体产品设计领域的技术，如机 床、汽车、工程机械等设计的知识和技术。
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先进工程设计技术的特征 是传统设计理论与方法的继承、 是传统设计理论与方法的继承、延伸与扩展
静态的设计原理向动态的延伸，经验、类比的设计方法向 精确的、优化的方法延伸，而且设计范畴也在不断扩大。
“设计是对以前从未解决的问题建
立和定义解决方法与相关结构，或 者对以前已经解决的问题建立和定 义新的解决方法”。 ”
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现代设计技术的定义
时间维
施工设计 技术设计 方案设计 产品规划 可靠性设计 模块化设计 优化设计
…
分 析
综 合
评 价
决 策
逻辑维
方法维
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多种设计技术、 多种设计技术、理论与方法的交叉与综合
现代的机械产品，如数控机床、加工中心、工业机器人 等，正朝着机电一体化，物质、能量、信息一体化，集成 化，模块化方向发展，从而对产品的质量、可靠性、稳定 性、稳健性及效益等均提出更为严格的要求。
设计手段的计算机化
已从计算机辅助计算和绘图发展到优化设计、并行设计、 三维特征建模、面向制造与装配的设计制造一体化，形成 了CAD、CAPP、CAM的集成化、网络化和可视化。 CAD、CAPP、CAM的集成化、网络化和可视化。
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设计结果的精确化
采用可靠性设计描述载荷等随机因素的分布规律，通过 有限元法、动态分析等分析工具和建模手段，从而得到比 较符合实际工况的真实解，提高了设计的精确化程度。
设计过程的并行化 、智能化
并行设计的核心是在产品设计阶段就考虑产品生命周期 中的所有因素，强调对产品设计及其相关过程进行并行的、 集成的一体化设计，使产品开发一次成功，缩短产品开发 周期。 智能CAD系统是模拟人脑对知识处理，并拓展了人在设 智能CAD系统是模拟人脑对知识处理，并拓展了人在设 计过程中的智能活动。原来由人完成的设计过程，已转变 为由人和计算机友好结合共同完成的智能设计活动。
居然还有这种车？ 居然还有这种车？
Pod的英语意为“豆荚”， 喻意给予乘坐人员一种温 馨的感觉。这款车将车拟 人化，车也能流露表达自 身的感觉。 可用眼(头灯)、眉(车底架)、 手脚(轮胎)、尾巴(天线柱) 等来表达喜怒哀乐等十多 种感情。 例如，驾驶员靠近时它会 表现“欢迎”的表情对在 十字路口突然冲出的车会 表示惊讶，有时也会“生 气”。爆轮胎或者没有燃 油时会显示“伤心”等等。
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先进制造技术
Introduction to Advanced Manufacturing Technology
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1941年自动调温器
1959年拖拉机
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The L-Leg stool 1932
家 具 设 计
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酷不酷！ 酷不酷！
“自主魔力”体现了 通用汽车面向二十一世 纪的革命性的设计理念： “自主魔力”具有 的灵活结构使得生产商 可以将车身和底盘制造 分开。规模性的底盘生 产可以降低燃料电池系 统的成本。而简化的制 造过程更进一步降低了 制造的时间和成本
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研究制造业在经济增长方式转变中的贡献 不能仅仅看产品、看产量， 不能仅仅看产品、看产量，更重要的是看 其中自有产权知识所占比例的变化。 其中自有产权知识所占比例的变化。 自有产权知识所占比例的变化 政府和企业在规划制造业的发展时,要研究 政府和企业在规划制造业的发展时, 如何增加产品中的自有产权知识的比重。 如何增加产品中的自有产权知识的比重。 抓住产品设计！ 抓住产品设计！
基础技术
包括运动学、静力学、动力学、材料力学、热力学、电 磁学、工程数学等。
主体技术
指计算机支持的设计技术，包括：计算机辅助X 指计算机支持的设计技术，包括：计算机辅助X 。优化 设计，有限元分析，模拟仿真，虚拟设计，工程数据库， 快速响应设计等。
支撑技术
主要包括：①现代设计理论与方法。包括模块化设计、 价值工程、反求工程、绿色设计、面向对象设计、可靠性 设计等。②设计试验技术。
鲁克伍德陶瓷厂
科尔曼作品
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玻 璃 花 瓶 设 计
材料：加入砂金石的吹制玻璃 年代：1896 Peacock Vase
1915年
1900年
$9,000-12,000
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郁 金 香 台 灯
$296.99
树 枝 型 吊 灯
$233.99
$288.99
彩 色 玻 璃 灯 设 计