现代设计技术

NURBS曲面造型技术 NURBS（Non-Unifrom Rational B-Splines）可统一自由曲线/曲面和规则 曲线/曲面的数学模型，简化系统结构，有利于曲线、曲面操作和修改。
CAD与CAX集成技术 CAD与CAX集成涉及建模技术、工程数据管理、数 据交换接口等技术。包括如下集成： ① CAD/CAE/CAPP/CAM--工程设计领域集成； ② CAD/ERP--与管理系统集成； ③ 异地、异构系统企业间CAD集成，如全 球化设计、虚拟设计、虚拟制造及虚拟企业等。 标准化技术 目的：支持异构、跨平台的工作环境。如：IGES （Initial Graghical Exchange System)图形交 换标准；STEP(Standard for the Exchange of Product Model Data)产品数据模型交换标准。
精度特征可分为两类：一种是各几何元素本身
的要求，如尺寸公差、表面粗糙度等，另一种和其 他几何元素相关，即相对于基准的精度要求，如形 状及位置公差。
材料特征分为整体材料特征、表面处理特征及局
部处理特征，整体材料特征作为零件的属性，包括
材料种类代号、性能、热处理方法等，表面处理特
征作为表面的属性，包括表面淬火、渗碳、渗氮等。
只需要建立两张表就能描述任一复杂的物体，一是点（立体 的顶点）表；二是边（点的连线）表，如图所示棱锥体，表 2-1和2-2即为其全部几何信息
表2-1点表
表2-2边表
表2-3 面表
单一数据库与相关性设计
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-产品装配图-零件数控程序-二维 工程图；左视图-主视图-俯视图-三维实体模型；
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现代设计Fra Baidu bibliotek法
3.1优化设计 最优化设计是借助最优化数值计算方法和计 算机技术，求取工程问题的最优设计方案。 即：进行最优化设计时，首先必须将实际问 题加以数学描述，形成一组由数学表达式组成的 数学模型，然后选择一种最优化数值计算方法和 计算机程序，在计算机上运算求解，得到一组最 佳的设计参数。
1）优化设计的数学模型 实例1： 有一块边长为6m的正方形铝板，四角各裁去 一个小的方块，做成一个无盖的盒子。试确定裁 去的四个小方块的边长，以使做成的盒子具有最 大的容积。 解：设裁去的四个小方块的边长为x，则 盒子的容积可表示成x的函数 f(x)＝x(6-2x)2
CAD技术特征 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。
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计算机辅助设计的关键技术
产品的造型建模技术
线框模型：以顶点和棱边描述三维形体，为两表 结构； 表面模型：以表面描述形体方法，为三表结构； 实体建模：能完整表示三维的几何信息和拓扑信 息，有扫描表示法、边界表示法、构造实体几何法 等结构形式； 特征造型：以具有工程语义的各类特征来定义描 述形体的方法，便于CAD/CAM技术的集成。
3 计算机辅助设计的研究热点
计算机辅助产品的概念设计 难题：建模和推理 计算机支持的协同设计 难题：信息实时可靠交 换；异构环境下可靠运行；通讯方法与手段 海量信息处理 存储、管理和检索技术 智能CAD技术：将人工智能技术与CAD技术融为 一体，难题：解决人类思维模型建立和表达 CAD与虚拟现实（VR）技术的集成 VR向设计者提供视觉、听觉、触觉等直观、自 然、实时的感知，目前VR所需软硬件价格昂贵， 技术开发难度大 计算机安全 技术保密，防病毒感染
特征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，它既能反映零件的 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、材料特征、 装配特征等。
形状特征是特征造型的主要部分，是其他特征 的载体，形状特征定义为一组唯一确定该特征的参 数，这组参数中有形状参数及定位参数。
现代设计技术
内容
1 现代设计技术的内涵与体系结构
2 计算机辅助设计(CAD)技术
3 现代设计方法
1 现代设计技术内涵与体系结构
1.1 现代设计技术的内涵和特点 1.2 现代设计技术体系
1.1 现代设计技术的内涵与特点
设计技术 传统设计 技术 现代设计 技术 设计过程中解决具体设计问题的各 种方法和手段 静态、经验、被动、手工
市场营销学
……….
现代设计技术体系结构框图
2 计算机辅助设计技术
1 计算机辅助设计的基本概念
2 计算机辅助设计的关键技术
1 计算机辅助设计的基本概念
CAD技术主要功能
• 零件造型、产品装配
• 产品渲染、动态显示、运动仿真
• 工程分析，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)
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
1.2 现代设计技术体系
先进制造工艺 材料科学 自动化技术 系统管理技术 自然科学 政治经济 文化社会科学 相 关 学 科 与 技 术 支撑技术 应用技术 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 主体技术 基础技术 计算机辅助设计技术 传统设计理论 与方法
传统设计技术的继承和发展，多专业和多学科交叉 ，综合性技术。
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
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。