第三篇__计算机辅助产品设计方法(1)_(2)
CADCAM课后习题答案
第一章绪论1、什么是CAD、CAM、CAPP？什么是CAD/CAM集成？答：CAD (Computer Aided Design System)是指以计算机为辅助手段来完成整个产品的设计过程、分析和绘图等工作。
CAD的功能包括：概念设计、结构设计、装配设计、曲面设计、工程图样绘制、工程分析、真实感和渲染、产品数据接口。
CAM( Computer Aided Manufacturing System) 通过计算机与生产设备直接的或间接的联系，完成从生产准备到成品制造整个过程的活动。
狭义的CAM指NC数控程序编制，包括：刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及NC代码生成。
CAPP（Computer Aided Process Planning）借助计算机根据设计阶段的信息，人机交互的或自动完成产品加工方法的选择和工艺过程的设计，称为CAPP。
CAPP的功能包括：毛坯设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹量具设计等。
CAD产生的图纸直接被CAPP，CAM 以及以后的CIMS所利用，这就是CAD/CAM集成。
2、一般所说的CAD/CAM过程链主要包括哪些内容？答：CAD/CAM过程链是一个串行的过程链，在此过程链中包括从市场需求到产品整个的产品生产过程，具体包括：1）市场需求2）产品设计（任务规划、概念设计、结构设计、施工设计）3）工艺设计（毛坯设计、工艺路线设计、工序设计、刀夹量具设计）4）加工装配（NC编程、加工仿真、NC加工、检测、装配、调试）3、CAD/CAM集成方案有哪几种？答：1）通过专用数据接口实现集成2）利用标准格式接口文件实现集成3）基于统一产品模型和数据库4）基于产品数据管理（PDM）的系统集成4、CAD/CAM的发展趋势如何？答：1）CAD/CAM系统的集成化方向发展（CIM）2）并行工程3）智能化CAD/CAM系统4）虚拟产品开发5）网络化CAD/CAM第二章CAD/CAM系统的支撑环境1、CAD/CAM系统应具备哪些基本功能答：1）交互图形输入及输出功能。
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。
计算机辅助设计3篇
计算机辅助设计第一篇：计算机辅助设计的概念与发展计算机辅助设计（Computer-Aided Design）是利用计算机技术进行设计的过程。
它是针对传统手工绘图而言的，传统手工绘图需要人们精准的手绘图纸上的设计图，相对于计算机辅助设计而言更加麻烦和困难。
计算机辅助设计可以提高生产效率，减少失误率，并允许用户对设计进行较为精确的模拟、修改、评估和优化，从而提高其竞争优势和市场占有率。
对于计算机辅助设计的发展历程，可以追溯到1960年代的美国，当时一些计算机科学家意识到，计算机可以帮助设计师进行设计。
但当时的计算机软件和计算机硬件都不完善，使用起来非常困难。
1970年代中期，随着微型计算机的出现，计算机辅助设计开始进入实际应用阶段。
随着硬件技术的发展，软件技术的逐渐提高和制造业的快速发展，计算机辅助设计的应用得到了进一步的推广与应用。
随着数值化设计技术的快速发展，计算机辅助设计技术也得到了进一步的提高。
当前，计算机辅助设计技术已经应用到了各类工业制造、建筑设计、汽车设计、航空航天、医疗器械设计等领域。
现在，计算机辅助设计已经成为现代制造业、设计业不可或缺的一部分。
第二篇：计算机辅助设计的主要应用领域计算机辅助设计（CAD）的应用范围非常广泛。
它已经应用到了各种领域，包括产品制造、建筑设计、机械设计、电子电器、医疗器械、工艺流程、航空航天等。
在产品设计方面，计算机辅助设计可以帮助设计师更加精确地模拟设计产品，以及快速调整和修改设计，降低成本和时间，提高生产效率。
例如汽车和船舶制造业，都需要使用计算机辅助设计，以实现快速准确地制造产品。
在建筑设计方面，计算机辅助设计可以帮助建筑师更加准确地制定建筑方案，并在建筑施工时实现零误差。
例如，在高层建筑的设计和施工中，计算机辅助设计在设计阶段可以让建筑师更好地模拟建筑结构，更加准确地计算材料成本和施工成本，从而使整个施工流程更加高效。
在机械设计方面，计算机辅助设计可以帮助设计师更快地设计出准确的机械零件和组件，提高机械的制造效率。
CADCAM技术第三章算机辅助产品设计方法
•4、产品设计的可视化技术
• CAD软件提 供了曲面造型、 色彩、光照渲染 等可视化技术。
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CADCAM技术第三章算机辅助产品 设计方法
•4、产品设计的可视化技术
• CAD软件提 供了曲面造型、 色彩、光照渲染 等可视化技术。
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CADCAM技术第三章算机辅助产品 设计方法
•任务规划阶段
•需求分析 •可行性论证 •制定任务书
•概念设计阶段
•实质：功能原理 •设计
•确定设计方案
•结构设计阶段 •结构草图设计 •确定装配草图
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•定型生产阶段
•用户试用 •设计定型 •投入生产
•详细设计阶段
•零部件设计 •实验、改进 •绘制技术图样
•设计过程符合计算机系统化、程
方法
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•1、产品功能、原理、结 构等
•2、制造、成本等 •3、设计师间的协作
•研究创新技 法
CADCAM技术第三章算机辅助产品 设计方法
•2、计算机辅助概念设计
•美学设计
➢产品除了满足人们的使用功能要求 外，还要适应使用者的美学感觉，满 足人们的心理需求。
➢产品的造型、质感、色彩等给人的 感官感受常常会起到出人意料的作用。
CADCAM技术第三章算机辅助产品 设计方法
•个人飞行 器
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• 任何由人类制造、能飞离地面、在空 间飞行并由人来控制的提供给个人使用的 飞行物。随着飞行器普及，个人飞行器必 然是未来发展方向。轻巧，灵活的低空， 低速飞行器将是个人飞行器的发展方向。
CADCAM技术第三章算机辅助产品 设计方法
CADCAM技术第三章算机辅助产品 设计方法
计算机辅助工业设计
国内的CAID起步已经有了一段时间，在许多的企业和设计机构得到了重视和广泛应用，这一点，可以从企业 对工业设计学生的素质要求中明显感受到。但总的来说，目前的CAID在众多企业、学生甚至一些院校的培养计划 中，计算机辅助绘图的成分远远大于计算机辅助设计。这种现象的现现有许多历史渊源，但是它无助于CAID基本 的存在价值：提高设计质量和效率。认为完成一张交果图就是完成了一个产品设计的观念若不及时扭转，工业设 计的价值就无法体现出来。在强调并行设计、敏捷制造的今天，这种传统的、低效率的、满足于自我欣赏的设计 观念将不再有适合的生存空间。
CAID以CAD技术为依托，随着CAD技术的发展而发展。并和数控加工、快速成型、模型制作，模具生产相。综 合设计已成为当今设计中的流行趋势，计算机辅助工业设计将向着专业化和综合化方向发展。出现了CAD/CAM一 体化的趋势。专业化类软件如服装CAD、鞋类设计软件ShoePower。
从计算机技术的发展历程中我们可以看到，计算机对工业设计的影响决定于CAD技术的发展程度。可以预见， 未来的CAD技术将向着专业化、集成化、智能化、络化、可视化、并行化和标准化的方向发展。
谢谢观看
本书着重于CAID的系统性阐述，以设计方案的三维建模、设计表达、造型设计数据与工程设计数据的接口与 转换为重点，而不是仅仅将CAID技术作为设计表达的手段，从而向工业设计师提示隐藏在造型背后的更为重要的 CAID的标准和原则，以期达到树立工业设计师系统的CAID概念的目的。
第一章概述 第一节计算机辅助设计对于工业设计的意义 第二节计算机辅助工业设计系统 第三节计算机辅助工业设计的流程 第二章计算机辅助工业设计技术基础 第一节图形与图像简介 第二节计算机色彩与材质 第三节几何造型系统 第四节参数曲线和曲面 第三章计算机辅助概念设计 第一节高度灵活的电子手绘
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。
通用技术 技术与设计1 5.3 计算机辅助设计 任务一 感知计算机辅助设计的特点及应用 教案
任务一感知计算机辅助设计的特点及应用一、教学内容1. 通过对计弹机辅助设计家例的阅读，归纳计算机辅助设计的特点和应用范南归2.使用简易绘图软件绘制三维设计图和视图。
二、学科核心素养要求计算机辅助设计，是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作的手段.三、教学重点、难点1. 通过对计弹机辅助设计家例的阅读，归纳计算机辅助设计的特点和应用范南归2. 使用简易绘图软件绘制三维设计图和视图。
四、教学准备教学课件。
五、教学过程1. 引入同学们在绘制台灯加工图样的过程中，有的小组绘制得很快，但是结构形状尺寸标注等都很粗糙，很不精确;有的小组绘制得很慢，但图纸既美观又准确;还有的小组中有“计算机达人”，利用软件又快又准确地绘制了台灯的加工图样，同学们纷纷投来美慕的目光。
2. 新课计算机辅助设计，是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作的手段，简称CAD。
在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员承担计算、信息左储和制图等工作。
马上行动日常学习生活中你接触过哪些计算机辅助设计软件?它们分别具有哪些主要功能?利用计算机进行辅助设计，能让设计者在短时间内准确地表达设计意图，提高工作效率，降低劳动强度，让设计者把主要精力集中在设计构思上，而且设计软件互通、设计资料共享，更有利于设计灵感的激发。
计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design) [1]20世纪50年代在美国诞生第一台计算机绘图系统，开始出现具有简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术。
60年代初期出现了CAD的曲面片技术，中期推出商品化的计算机绘图设备。
70年代，完整的CAD系统开始形成，后期出现了能产生逼真图形的光栅扫描显示器，推出了手动游标、图形输入板等多种形式的图形输入设备，促进了CAD技术的发展。
80 年代，随着强有力的超大规模集成电路制成的微处理器和存储器件的出现，工程工作站问世，CAD技术在中小型企业逐步普及。
浅析计算机辅助产品设计的应用
浅析计算机辅助产品设计的应用摘要：随着科技的不断发展和计算机技术的不断进步，计算机辅助产品设计已经成为了现代设计行业的重要组成部分。
本文主要从计算机辅助产品设计的应用及其现状、计算机辅助产品设计的基本原理和设计流程、计算机辅助产品设计在企业中的应用情况等几个方面进行了浅析。
关键词：计算机辅助产品设计；应用；原理；设计流程；企业中的应用情况正文：一、计算机辅助产品设计的应用及其现状计算机辅助产品设计是指利用计算机辅助设计工具进行设计的过程。
它利用计算机软件中的绘图、三维建模、渲染等功能，帮助设计师更好地完成产品设计工作。
在现代设计行业中，计算机辅助产品设计已经成为了重要的设计方式。
利用计算机辅助设计工具可以快速、准确地完成设计，加快产品研发的速度，提高产品的质量。
二、计算机辅助产品设计的基本原理和设计流程计算机辅助产品设计的基本原理是利用计算机辅助设计工具完成产品的设计、展示和修改。
具体的设计流程包括以下几个步骤：1. 需求调研：调查用户的需求和市场的趋势。
2. 初步设计：利用软件绘制产品的基本模型。
3. 三维建模：利用软件对产品进行三维建模。
4. 渲染设计：利用软件对产品进行渲染设计，展示产品的细节和效果。
5. 产品修改：根据用户反馈对产品进行修改。
6. 最终产品设计：完成最终版产品的设计。
三、计算机辅助产品设计在企业中的应用情况计算机辅助产品设计在企业中的应用已经非常普及。
例如，它可以帮助汽车行业进行车型设计和碰撞测试；在建筑行业中可以利用它完成大型的建筑物设计和效果展示；在家具行业中可以利用它进行家具的三维建模和展示等等。
通过计算机辅助产品设计，企业可以快速、准确地完成产品设计工作，提高产品的质量和效率，从而取得更好的市场竞争力。
综上所述，计算机辅助产品设计是现代设计行业的重要组成部分。
通过利用计算机辅助设计工具可以快速、准确地完成产品设计工作，提高产品的质量和效率，从而带来更好的市场反馈和竞争力。
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计算机辅助产品设计的方法
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1. 概述
计算机辅助产品设计系统
以计算机硬件、软件为支持环境，用 先进的设计方法，通过各个功能模块实现 对产品的描述、计算、分析、优化、绘图、 工艺设计。以及对各类数据的存储、传递、 加工功能。在运行过程中，结合人的经验、 知识及创造性，形成人机交互、各尽所长、 紧密配合的系统。
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描述型设计过程模型（French模型）
用户需求 问题分析 问题定义 概念设计
选定的原理解 技术设计 详细设计
问题分析--对待设计的对象定义、确 定各种约束、标准及可用资源等。
概念设计--要产生多个原理解，并经 评价选定一个或几个可行的原理解。
技术设计--要完成产品的总体结构设 计。如有几个可行方案，还须最后确 定一个方案。
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。研究面向产品级 和全生命周期的概念设计建模技术。
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3.3计算机辅助概念设计的关键技术
基于UG/WAVE的产品参数化建模技术
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3.3 基于知识的产品创新设计
基于知识的产品创新设计是知识过 程与产品设计相结合的产物，它依赖于 知识系统的推广和知识的重用，解决基 于知识的产品设计等问题。
知识：手册、技能、经验、原理和规范。
计算机辅助概念设计过程本质上是一个推理与
决策的过程。
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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。
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加工好
毛坯
数控
的零件
图纸
机床
切屑
电能 数控
数控程序
装置
CNC
毛坯
机械执 行机构
加工
加工好 的零件
切屑
电能
数
数控程序
控 装
置
CNC
毛坯
伺服驱动 及位置检测
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2. 计算机辅助设计过程分析
2.1 设计过程及阶段划分
2.2 设计类型及计算机应用
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2.1 设计过程及阶段划分
设计方法学将设计过程划分为若干 个设计阶段，各设计阶段又可划分为若 干个设计步骤。完成设计从抽象到具体， 从定性到定量，从全局到局部，从系统 的上层结构到下层结构的过程。
产品功能原理的实现阶段。
系统总 分解 功能元 求解 功能元 组合 系统原
功能
的解
理解
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2.1 设计过程及阶段划分
3. 结构设计阶段
功能原 具体化 理解
产品结 分析计算 产品装
构草图
优化
配草图
4. 详细设计阶段
零件分解 模型试验 绘制技
设计优化
术图样
工艺规 程设计
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3.3 基于知识的产品创新设计
❖ 产品创新设计分类 1. 渐进性产品创新 2. 根本性产品创新
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渐进式改善 vs. IFR 跳跃式创新
『渐进式改善』
现有系统
ห้องสมุดไป่ตู้
創新程度有限，多為第一及第二級改善 易與其他單位專利衝突，必須『迴避專利』
用户 试用
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2.1 设计过程及阶段划分
5. 定型生产阶段
设计 定型
生产 规划
生产 制造
产 结束 品
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2.2 设计类型及计算机应用
❖设计任务划分（一）
1. 功能设计 2. 布局设计 3. 参数设计 4. 公差设计
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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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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2.2 设计类型及计算机应用
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3.2 概念设计过程模型
需求分析
需求集 QC
功能分解
功能求解
映射
功能集 QF
映射
原理 解集
QS
映射
概念产品 评价
概念 产品 QP
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3.3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。
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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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3.4 产品概念设计中的美学设计
色彩渲染
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计算机辅助产品设计的方法
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。
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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。
在产品设计的用户域、功能域、结构域和过程域都需要创新，只是
它们创新的层次和特点是不同的，对整个产品的影响力也不同。其
中，在功能域、结构域的创新是产品设计的关键。
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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
制定设计 任务书
2. 概念设计阶段
概 念 车
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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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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。
拓扑关系：
几何模型各分量的数目及其相互间的连接关系。
❖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， Invention Tools。
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『跳跃式创新』
創新幅度大，可進行第三及第四級創新
具獨特性，有能力『創新專利』，
建立完整的『專利地圖」， 更進一步執行策略性的『專利佈局』
從IFR反推之未來系統
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计算机辅助产品设计的方法
IFR
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渐进式改善 vs. IFR 跳跃式创新
–以笔记本型电脑屏幕为例
『漸進式改善』— 創新程度有限，多為第一及第二級創新
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概念设计 CAI
详细设计
CAD: CAXA AutoCAD Solidworks PRO-E Unigraphics CATIA
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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。
•39×39矛盾矩阵
•40个创新原理
4万→50万
•发明等级及其特征 •技术系统进化法则
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迄今为止，TRIZ已分
析了15,000,000专利
有代表性的
实用专利
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3. 计算机辅助概念设计
3.1 产品概念设计内涵 3.2 概念设计过程模型 3.3 计算机辅助概念设计的关键技术 3.4 基于知识的产品创新设计 3.5 产品概念设计中的美学设计
基于WAVE的Top-Down结构示意图
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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。（基于知识的创新设计智能模型）