先进制造技术课件第二章现代设计技术
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《先进制造技术》PPT课件
• 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。
2021/3/26
10
第二章
2.2.2 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
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逻辑维
4
第二章
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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第二章
3）优化设计的步骤
• 设计对象的分析 • 设计变量和设计约束条件的确定 • 目标函数的建立、 • 合适的优化计算方法的选择 • 优化结果分析
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33
第二章
常用优化求解方法
一维搜索法
黄金分割法 多项式逼近法
梯度法（最速下降法）
无约束 非线性 规划算
法
间接法 直接法
目标函数
使极小化函数f(x1,x2, …..,xn)
满足约束条件
不等式约束条件
gu(x1,x2,…..,xn)≤0 hv(x1,x2,…..,xn)=0
(u=1,2,…m)
(v=1,2,…p)
等式约束条件
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第二章
（1）设计变量
• 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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第二章
2.2.2 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
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第二章
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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第二章
3）优化设计的步骤
• 设计对象的分析 • 设计变量和设计约束条件的确定 • 目标函数的建立、 • 合适的优化计算方法的选择 • 优化结果分析
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第二章
常用优化求解方法
一维搜索法
黄金分割法 多项式逼近法
梯度法（最速下降法）
无约束 非线性 规划算
法
间接法 直接法
目标函数
使极小化函数f(x1,x2, …..,xn)
满足约束条件
不等式约束条件
gu(x1,x2,…..,xn)≤0 hv(x1,x2,…..,xn)=0
(u=1,2,…m)
(v=1,2,…p)
等式约束条件
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第二章
（1）设计变量
先进制造技术-现代设计方法
质的飞跃，在此基础上传统设计技术得到了延伸和发展，产生了现代设计技术。它是以网络为基
础，以电子计算为手段，建立在现代管理技术之上，运用工程设计的新理论和新方法，实现计算 结果最优化、设计过程高效化和自动化的设计技术。
现代设计技术
— 3—
2.1 现代设计技术的内涵与体系结构
2.1.2 现代设计技术的内涵和特点
程中适时地给出智能化提示，告诉设计者下一
步该做什么、当前设计存在的问题，并给出解 决问题的途径及方案建议。
现代设计技术
— 21 —
2.2 计算机辅助设计（CAD）技术
特征模型实例
现代设计技术
— 11 —
2.2 计算机辅助设计（CAD）技术
2.2.3 计算机辅助设计的关键技术
1．产品的造型建模技术
与几何建模相比较，特征建模具有以下特征：① 能够更好地表达统一、完整的产 品信息；② 能够更好地体现设计意图，使产品模型便于理解和组织生产；③ 有助于 加强产品设计和分析、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。
现代设计技术
— 12 —
2.2 计算机辅助设计（CAD）技术
2.2.3 计算机辅助设计的关键技术
2．单一数据库与相关性设计
单一数据库是指与设计相关的全部数据 信息来自同一个数据库。相关性设计是指任何 设计改动都将及时反馈到设计过程的其他相关 环节上。例如，修改二维零件工程图样的某个 尺寸后，与该零件工程图样相关联的产品装配
图、加工该零件的数控程序等也将会自动跟随
更新。建立在单一数据库基础上的产品开发， 可以实现产品的相关性设计。单一数据库和相 关性设计技术的应用可以减少设计中的差错，
先进制造技术绪论PPT49页
先进制造领域的关键技术
集成化技术； 智能化技术； 网络技术； 分布式并行处理技术； 多学科、多功能综合产品开发技术； 虚拟现实技术； 人——机——环境系统技术。
第三节 先进制造技术的现状及发展趋势
发展现状 制造科学已成为多学科交叉的学科
制造技艺→制造技术→制造科学；
制造活动的社会性、制造系统的开放性→制造科学综 合性；
制造是涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计 划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务 的一系列相关活动和工作的总称。
1、制造的概念
• 制造技术（Manufacturing Technology) 按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观物
资工具，将原材料物化为人类所需产品的工程技术。即： 使原材料成为产品而使用的一系列技术的总称
柔性制造系统、计算机集成制造系统、网络化制造、智能 制造系统、及时生产、精良生产、敏捷制造……
工业的概念
工业 由制造业、采掘业以及电力、燃气、 和水的生产供应业构成，制造指第二产业中 除采掘业、电力、燃气及其生产和供应业、 建筑业以外的所有行业。
先进制造技术定义
制造业不断吸收机械、电子、信息、能源及现代系统管 理等方面的成果，并综合应用于产品设计、制造、检测、 管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优 质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的 产品市场的适应能力和竞争能力并取得理想经济效果的 制造技术总称。
第一章 绪论
第一节 先进制造技术及其主要特点 第二节 先进制造技术的构成及分类 第三节 先进制造技术的应用及发展趋势
第一节 先进制造技术及其主要特点
1、制造的概念
1.1 概念 制造（Manufacturing): 是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文明进
先进制造技术 第2版 教学课件 ppt 作者 王隆太 第2章
段，开发出具有创新性的产品。 4）计算机化 应用计算机快捷的数值计算功能、严密的逻辑推理能力和
巨大的信息存储及处理能力，弥补了人不足。 5）并行化、最优化、虚拟化和自动化
--并行化 在产品设计阶段综合考虑产品全生命周期中的所有因素。 --最优化 对产品进行方案优选、结构优选和参数优选，实现系统整体
性能最优化。 --虚拟化 利用虚拟现实技术，在虚拟环境下评估产品性能。 --自动化 应用CAD/CAM等工具，完成建模、分析、测试、评价任务。 6）主动性 对产品全生命周期各种性能作出准确预测，及早发现产品潜
--技术设计 将产品功能原理化为具体机械结构，决定产品最终形态 和性能。
--施工设计 指零部件和产品工程图绘制以及工艺文件和说明书编写。 2）逻辑维 设计过程中解决问题的逻辑步骤。
--分析 明确设计任务，是解决设计问题的前提； --综合 是探求解决方案的创新过程，可采用抽象、发散、逆向等思维
方法寻求尽可能多的方案解； --评价 对多种方案进行比较和评定，对方案不断进行调整和改进，直
3）支撑技术 为设计过程的信息处理、加工、推理与验证提供支撑。 --现代设计方法学：包括系统设计、功能设计、模块化设计、价值工程、 反求工程、绿色设计、模糊设计等； --可信性设计：包括可靠性设计、安全性设计、动态设计、疲劳设计、 耐腐蚀设计、耐环境设计等； --设计试验技术：包括性能试验、可靠性试验、仿真试验和虚拟试验等。
• 等式约束： hv ( X ) 0
v 1， 2， ， p n
x2
• 可行域：指设计变量所允许取值 的设计空间，即在该区域内满足 设计约束条件；
g（X）>0 非可行域
• 而非可行域：不允许设计变量取 值的空间。
g（X）<0
巨大的信息存储及处理能力，弥补了人不足。 5）并行化、最优化、虚拟化和自动化
--并行化 在产品设计阶段综合考虑产品全生命周期中的所有因素。 --最优化 对产品进行方案优选、结构优选和参数优选，实现系统整体
性能最优化。 --虚拟化 利用虚拟现实技术，在虚拟环境下评估产品性能。 --自动化 应用CAD/CAM等工具，完成建模、分析、测试、评价任务。 6）主动性 对产品全生命周期各种性能作出准确预测，及早发现产品潜
--技术设计 将产品功能原理化为具体机械结构，决定产品最终形态 和性能。
--施工设计 指零部件和产品工程图绘制以及工艺文件和说明书编写。 2）逻辑维 设计过程中解决问题的逻辑步骤。
--分析 明确设计任务，是解决设计问题的前提； --综合 是探求解决方案的创新过程，可采用抽象、发散、逆向等思维
方法寻求尽可能多的方案解； --评价 对多种方案进行比较和评定，对方案不断进行调整和改进，直
3）支撑技术 为设计过程的信息处理、加工、推理与验证提供支撑。 --现代设计方法学：包括系统设计、功能设计、模块化设计、价值工程、 反求工程、绿色设计、模糊设计等； --可信性设计：包括可靠性设计、安全性设计、动态设计、疲劳设计、 耐腐蚀设计、耐环境设计等； --设计试验技术：包括性能试验、可靠性试验、仿真试验和虚拟试验等。
• 等式约束： hv ( X ) 0
v 1， 2， ， p n
x2
• 可行域：指设计变量所允许取值 的设计空间，即在该区域内满足 设计约束条件；
g（X）>0 非可行域
• 而非可行域：不允许设计变量取 值的空间。
g（X）<0
先进制造技术-3现代设计技术
以缩短产品开发周期为主要目的设计技 术，包括模块化设计、并行设计、基于实例 设计、反求设计、虚拟设计等，一切有助于 加快产品开发速度的理论和方法都是快速设 计的组成部分，涉及多学科的交叉、多方向 发展。
2006-4-26
第十一页，共64页。
并联机床设计
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全寿命周期设计技术
• 全寿命周期设计改变了制造业的企业结构和工作方 式，能对产品生产周期、质量和成本进行有效控制， 形成生产、销售、用户服务一条龙。主要体现在缩 短产品投放市场时间、提高质量、降低生产成本、 增强市场竞争力。其特点是全寿命全系统管理、全 寿命周期费用分析，达到“优生、优育、优管”。
2006-4-26
3
第三页，共64页。
现代设计技术的内涵
现代设计技术包含了： • 绿色产品设计技术 • 优良性能设计基础技术 • 竞争优势创建技术 • 全寿命周期设计技术
2006-4-26
4
第四页，共64页。
绿色产品设计技术
• 绿色产品设计技术是在保证产品的功能、质量、 成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率， 使产品在整个生命周期（设计、制造、使用到 报废）中，符合环境保护和人类健康的需要， 对生态环境无害或危害极少，资源利用率最高， 能源消耗最低的设计技术。
• 优良性能设计基础技术是一项以提高机械产品综合性能 为目标的设计技术，是各种创新技术发展的基础，是全 寿命周期设计技术的必要条件，世界各发达国家和企业 都十分重视此技术的研究开发和应用。
• 体现在静态到动态、单项到综合、个体到系统、无限寿 命到有限寿命、设计对象向太空、深水、微观、生命等 领域发展，设计的基础理论要求更高。
2006-4-26
30
第三十页，共64页。
（1）头盔（HMD-Head Mounted Display) 两个LCD 或CRT显示器 典型分辨率 360 x 240
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第十一页，共64页。
并联机床设计
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全寿命周期设计技术
• 全寿命周期设计改变了制造业的企业结构和工作方 式，能对产品生产周期、质量和成本进行有效控制， 形成生产、销售、用户服务一条龙。主要体现在缩 短产品投放市场时间、提高质量、降低生产成本、 增强市场竞争力。其特点是全寿命全系统管理、全 寿命周期费用分析，达到“优生、优育、优管”。
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现代设计技术的内涵
现代设计技术包含了： • 绿色产品设计技术 • 优良性能设计基础技术 • 竞争优势创建技术 • 全寿命周期设计技术
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绿色产品设计技术
• 绿色产品设计技术是在保证产品的功能、质量、 成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率， 使产品在整个生命周期（设计、制造、使用到 报废）中，符合环境保护和人类健康的需要， 对生态环境无害或危害极少，资源利用率最高， 能源消耗最低的设计技术。
• 优良性能设计基础技术是一项以提高机械产品综合性能 为目标的设计技术，是各种创新技术发展的基础，是全 寿命周期设计技术的必要条件，世界各发达国家和企业 都十分重视此技术的研究开发和应用。
• 体现在静态到动态、单项到综合、个体到系统、无限寿 命到有限寿命、设计对象向太空、深水、微观、生命等 领域发展，设计的基础理论要求更高。
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第三十页，共64页。
（1）头盔（HMD-Head Mounted Display) 两个LCD 或CRT显示器 典型分辨率 360 x 240
先进制造技术课件(第二章)资料
华中科技大学武昌分校机械电子工程专业课程《先进制造技术》
离散与组合式思维
很多事物将其分解可能意味着创新。如电话 听筒与主机分离，产生了子母电话机：磨床主 轴与床身分离，产生了手动磨头。 很多事物，彼此组合会构成创新。如电视与 电话组合在一起，出现了电视电话；收割机、 脱粒机、打包机组合在一起，产生了联合收割 机：电解加工与磨削加工组合在一起，形成了 电解磨削。 在制造领域，产品的模块化设计是运用离散 (分解)与组合式思维的典型范例。
华中科技大学武昌分校机械电子工程专业课程《先进制造技术》
第二章 先进设计技术
本章要点 1、现代设计技术的基本内容 2、CAD的关键技术 3、模块化设计的关键技术 4、创新设计 5、逆向工程
华中技大学武昌分校机械电子工程专业课程《先进制造技术》
CAD技术的优越性 ➢大大提高设计质量 ➢提高设计生产率，缩短产品开发周期 ➢ 较大幅度地降低生产成本 ➢ 将技术人员从繁重的计算、绘图、修改 工作中解放出来
华中科技大学武昌分校机械电子工程专业课程《先进制造技术》
◆散乱数据的模型重构 。不依赖于数据的特 殊组织方式，可以对任意测量数据进行处理， 扩大了所能解决的问题域，具有更强的通用 性。因此，海量散乱数据的模型重构更为人 们所关注。
华中科技大学武昌分校机械电子工程专业课程《先进制造技术》
动连接之分：固定连接指连接后两模块之间 没有相对运动；而活动连接的两模块之间可 以相对运动(如直线运动、旋转运动等)。若连 接的两模块没有直接的装配关系，称两模块 的连接为柔性连接。例如与机床分离的液压 站，它虽然通过油管、电缆等与主机相联系 ，但非几何相关，故属于柔性连接。
华中科技大学武昌分校机械电子工程专业课程《先进制造技术》
2.5.4 逆向工程关键技术 反求对象的分析
先进制造技术课件(PPT292页)
在几何形体上，极大、极小、 极厚、极薄、极平、极柔、极圆、 极方以及奇形怪状；在物理性能 上，极高硬度、极高塑性、极大 弹性、极大脆性、极强磁性、极 强辐射性、极强腐蚀性，奇性怪 能。
极端制造（纳米技术）
美国赖斯大学的科学家2005年利用纳米 技术制造出了世界上最小汽车。
极端性能
喷墨打印时加热器在十万分之一秒内 升温至三百多度，使喷嘴内形成约100 大气压。由此从喷嘴中喷出直径为1微 米、体积为4微微升（最小墨滴量仅为 1.3微微升）的墨滴，速度每秒24000 滴 每个喷嘴的直径只有1微米，相当于一 根头发的1/70。
“智”：智能化制造
所谓智能制造系统是一种由智能机 器和人类专家共同组成的人机一体化智 能系统，它在制造过程中能进行智能活 动，诸如分析、推理、判断、构思和决 策等。
“智”：智能化制造
智能制造技术的宗旨在于通过人与 智能机器的合作共事，去扩大、延伸 和部分地取代人类专家在制造过程中 的脑力劳动，以实现制造过程的优化。 将智能技术注入先进制造技术和产品， 可使之具有智慧，能部分代替人的脑 力劳动。
将数字技术用于制造过程，可大 大提高制造过程的柔性和加工过 程的集成性，从而提高制造过程 的质量和效率。
三维扫描、CAD、CAE、CAM 等的集成。
“精”：精密化制造 精密制造技术是指零件毛坯成形后 余量小或无余量、零件毛坯加工后精 度达亚微米级的生产技术总称。
一般认为：0.1nm-100nm为纳米 尺度空间，100nm-1000nm为亚微 米体系。
4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:19
极端制造（纳米技术）
美国赖斯大学的科学家2005年利用纳米 技术制造出了世界上最小汽车。
极端性能
喷墨打印时加热器在十万分之一秒内 升温至三百多度，使喷嘴内形成约100 大气压。由此从喷嘴中喷出直径为1微 米、体积为4微微升（最小墨滴量仅为 1.3微微升）的墨滴，速度每秒24000 滴 每个喷嘴的直径只有1微米，相当于一 根头发的1/70。
“智”：智能化制造
所谓智能制造系统是一种由智能机 器和人类专家共同组成的人机一体化智 能系统，它在制造过程中能进行智能活 动，诸如分析、推理、判断、构思和决 策等。
“智”：智能化制造
智能制造技术的宗旨在于通过人与 智能机器的合作共事，去扩大、延伸 和部分地取代人类专家在制造过程中 的脑力劳动，以实现制造过程的优化。 将智能技术注入先进制造技术和产品， 可使之具有智慧，能部分代替人的脑 力劳动。
将数字技术用于制造过程，可大 大提高制造过程的柔性和加工过 程的集成性，从而提高制造过程 的质量和效率。
三维扫描、CAD、CAE、CAM 等的集成。
“精”：精密化制造 精密制造技术是指零件毛坯成形后 余量小或无余量、零件毛坯加工后精 度达亚微米级的生产技术总称。
一般认为：0.1nm-100nm为纳米 尺度空间，100nm-1000nm为亚微 米体系。
4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:19
先进制造技术完整文字ppt课件
可编辑课件
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（二）叠(分）层实体制造技术
（LOM技术，Laminated Object Manufacturing ）
工业设计依托高水平的制造技术，新技 术的涌现促进了设计风格的变化，而工业 设计也赋予了技术一种视觉形式，创造了 崭新的现代生活方式，并提供了一系列表 现现代化确切含义的符号。
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2
三、产品开发战略的演变：
60年代: “如何做得更多”。 70年代: “如何做得更便宜”。 80年代：“如何做得更好”。 90年代：“做得更快”。
可编辑课件
16
“集”：集成化制造
“集成化”是技术的集成，是管理的集成， 是技术与管理的集成。现代的制造技术就是 集成的技术，先进制造技术就是制造技术、 信息技术、管理科学与有关科学技术的集成。
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“快”：敏捷化制造
即指对市场的快速响应，对生产的快速 重组，这两个快速必然要求生产模式有高 度柔性与高度敏捷性 ．
敏捷制造、动态联盟、快速成型技术、 快速模具技术等。
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18
绿色制造 “绿”：绿色制造
又称清洁制造，其目标是使产品从设计、 生产、运输到报废处理的全过程对环境的负 面影响达到最小”.其内涵是产品生命周期的 全过程均具有绿色性。
可编辑课件
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我国改革开放取得巨大成就，保持着世界上最 快的经济发展速度，但是仍然沿袭着粗放型的经 济增长模式。例如近年我国年GDP约占全世界 GDP的4%。但各类资源消费总量约合50亿吨。 其中钢铁、煤炭、水泥分别占全世界总消费量的 30%、31%和40%。
(2)被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固 化，形成零件的一个薄层。
可编辑课件
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先进制造技术基础_第2章_现代设计技术
北 京 大 学 出 版 社 大 机 械 系 列 规 划 教 材 之
先 进 制 造 技 术 基 础
第2章 现代设计技术
用户域
用户需求
需 求 1 需 求 n
功能域
功能需求
物理域
设计参数
过程域
过程变量
北 京 大 学 出 版 社 大 机 械 系 列 规 划 教 材 之
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图2.1 产品设计过程
先 进 制 造 技 术 基 础
先 进 了解绿色设计相关内容，掌握绿色设计原则及关键技术。 制 造 了解人工神经网络的发展、应用，掌握人工神经网络的 技 基本原理及补偿模糊神经网络的应用。 术 了解反求工程技术相关内容，掌握反求工程关键技术。 基 础
第2章 现代设计技术
推荐阅读资料
1. 2. 3.
张维刚, 钟志华．现代设计方法．机械工业出版社， 2005． 芮延年．现代设计方法及其应用．苏州大学出版社，2005． 王凤岐, 张连洪, 邵宏宇．现代设计方法．天津大学出版社， 2004．
北 京 大 学 出 版 社 大 机 械 系 列 规 划 教 材 之
先 进 制 造 技 术 基 础
第2章 现代设计技术
２．共存与突破的关系。设计方法的发展，从直 觉设计到经验设计以至现代设计，都有时序性、继 承性和两种方法在一定时期内共存性的关系。 【特别提示】 就目前现代设计所涉及的理论、方法的范畴来 看，可以认为它是由现代设计方法学、计算机辅助 设计技术、可信性设计技术、试验设计技术等多种 学科的交叉与融合。是传统设计技术的继承、延伸 与发展，是随着设计实践经验的积累，由个别到一 般、具体到抽象、感性到理性，逐步归纳、演绎、 综合而发展起来的。
北 京 大 学 出 版 社 大 机 械 系 列 规 划 教 材 之
先进设计与制造技术PPT课件
②智能论方法 发挥智能载体的潜力，是现代设计的核心。如（1）计算机辅助 计算：仅借助计算机代替人的初级智能；（2）CAD；（3)CAE;(4)智能机器化方 法：即指高级人工智能，如机器人、专家系统等。
应用于能代替人的智力的一切场合。
上篇
.
9
一、现代设计技术概述 （6/21）
③信息论方法 设计信息的分析是现代设计的依据。如： (1)预测技术法：用历史性趋向及参数，预测现需与未来的动向与参数； (2）方差分析法：对一系列已知数据因素，进行参数的估计与识别检验； (3) 信息合成法：将各种不同信息合成为所需的广义系统，如人工合成细胞、图 形等。 主要用于通过历史性或试验性数据进行预测与信号分析及可行性论证。 ④系统论方法 系统分析是现代设计的前提。常用： (1)系统分析法：把任何系统、功能、元件均看做系统，加以分析，进行输入一 输出关系的描述，得到合理的系统与功能； (2)逻辑分析法：运用逻辑数学从各系统之间相互关联与制约关系，设计出优化 系统； (3)模式识别法：把已有若干模式的系统样本，进行模式的确定； 主要用于总体方案与系统设计及可行性论证。
另外，结合工业设计专业的特点，以逆向工程及快速成型为重点，设计相应实验， 培养学员理论与实践结合的综合能力。
.
2
课程教材及参考书目
上篇：先进设计技术 参考书：王国强等著，《现代设计技术》，化学工业出版社，2006年8月第一 次印刷。
下篇：先进制造技术 参考书：王润孝主编，《先进制造技术导论》，科学出版社，2006年8月第三 次印刷。
总体要求：
先进设计与制造技术课程主要向学生介绍在产品设计、加工、管理、销售、使 用、服务乃至回收的产品生命周期全过程中的前沿技术和现代管理技术的成果。同 时对实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力 和竞争能力的各种制造技术进行普及性介绍。
应用于能代替人的智力的一切场合。
上篇
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9
一、现代设计技术概述 （6/21）
③信息论方法 设计信息的分析是现代设计的依据。如： (1)预测技术法：用历史性趋向及参数，预测现需与未来的动向与参数； (2）方差分析法：对一系列已知数据因素，进行参数的估计与识别检验； (3) 信息合成法：将各种不同信息合成为所需的广义系统，如人工合成细胞、图 形等。 主要用于通过历史性或试验性数据进行预测与信号分析及可行性论证。 ④系统论方法 系统分析是现代设计的前提。常用： (1)系统分析法：把任何系统、功能、元件均看做系统，加以分析，进行输入一 输出关系的描述，得到合理的系统与功能； (2)逻辑分析法：运用逻辑数学从各系统之间相互关联与制约关系，设计出优化 系统； (3)模式识别法：把已有若干模式的系统样本，进行模式的确定； 主要用于总体方案与系统设计及可行性论证。
另外，结合工业设计专业的特点，以逆向工程及快速成型为重点，设计相应实验， 培养学员理论与实践结合的综合能力。
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2
课程教材及参考书目
上篇：先进设计技术 参考书：王国强等著，《现代设计技术》，化学工业出版社，2006年8月第一 次印刷。
下篇：先进制造技术 参考书：王润孝主编，《先进制造技术导论》，科学出版社，2006年8月第三 次印刷。
总体要求：
先进设计与制造技术课程主要向学生介绍在产品设计、加工、管理、销售、使 用、服务乃至回收的产品生命周期全过程中的前沿技术和现代管理技术的成果。同 时对实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力 和竞争能力的各种制造技术进行普及性介绍。
1先进制造技术概述02
5,系统性
随着微电子,信息技术的引入,先进制造技术能驾驭信息生成, 随着微电子,信息技术的引入,先进制造技术能驾驭信息生成,采集 传递,反馈,调整的信息流动过程. ,传递,反馈,调整的信息流动过程.先进制造技术是可以驾驭生产过程 的物质流,能量流和信息流的系统工程. 的物质流,能量流和信息流的系统工程.
4,20世纪80年代初期,美国一批有识之上相继发表言论,对 20世纪80年代初期,美国一批有识之上相继发表言论, 世纪80年代初期 美国制造业的衰退进行了反思, 美国制造业的衰退进行了反思,强调了制造技术与国民经济 及国力的至关重要的相依关系,强调了制造技术的重要性. 及国力的至关重要的相依关系,强调了制造技术的重要性. 在此背景下,克林顿政府制定了国家关键技术计划, 在此背景下,克林顿政府制定了国家关键技术计划,并对其 技术政策做了重大调整. 技术政策做了重大调整.先进制造技术也就是在这样一个社 会经济背景下出台了. 会经济背景下出台了. Technology, 5,先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology, 先进制造技术( AMT)最早起源于美国 美国. AMT)最早起源于美国.
先进制造技术的内涵和层次及其技术构成
(1)第一层次是优质,高效,低耗,清洁基础制造技术 第一层次是优质,高效,低耗,
优质,高效,低耗,清洁生产的基础制造技术是先进制造技术 优质,高效,低耗,清洁生产的基础制造技术是先进制造技术 的核心; 的核心; 这些基础技术主要有:经过优化的基础工艺如铸造,锻压,焊 这些基础技术主要有:经过优化的基础工艺如铸造,锻压, 这些基础技术主要有 热处理,表面保护,机械加工等. 接,热处理,表面保护,机械加工等.
第二节 先进制造技术的内涵和特点
先进制造技术(PPT 78页)
传统制造技术+信息技术+自动化技术+现代管理技术=先进制造技术
AMT特征
传统制造技术
仅驾驭生产过程 系统性 物质流和能量流
先进制造技术
能驾驭生产过程 物质流、信息流和能量流
仅指将原材料变为 贯穿从产品设计、加工制造到产品销售 广泛性 成品的加工工艺 的整个过程
集成性 动态性
学科专业单一、独 立，相互间界限分 明
尤里卡计划（EREKA）：1988年用5亿美元资助16个欧洲
国家、600家公司的165个合作性高科技研究开发项目。
信息技术研究发展战略计划（ESPRIT）：在13个成员
国向5500名研究人员提供了资助，明确设计原理、工厂自动化、 生产过程管理三大课题。
欧洲工业技术基础研究计划（BRITE）：重点资助材
1.社会经济发展背景
（1）消费需求：主题化、个性化和多样化，产品寿命周期缩短。
（2）全球性产业结构调整：制造商之间既有激烈竞争，又有基 于实力的合作。
（3）快速响应市场：满足已有和潜在顾客需求，主动适应市场， 引导市场，是赢得竞争，获取最大利润的关键。
先进制造技术产生的背景
2.科学技术发展背景
（1）制造技术在向宏观(制造系统)和微观(超精密加工)两 个方向发展
5.系统性
随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、 采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以 驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
6.动态性
不断地吸收各种高新技术成果，将其渗透到企业生产的所有领域 和产品寿命循环的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活 的生产。
先进制造技术的体系结构及分类
先进制造技术的体系结构
AMT特征
传统制造技术
仅驾驭生产过程 系统性 物质流和能量流
先进制造技术
能驾驭生产过程 物质流、信息流和能量流
仅指将原材料变为 贯穿从产品设计、加工制造到产品销售 广泛性 成品的加工工艺 的整个过程
集成性 动态性
学科专业单一、独 立，相互间界限分 明
尤里卡计划（EREKA）：1988年用5亿美元资助16个欧洲
国家、600家公司的165个合作性高科技研究开发项目。
信息技术研究发展战略计划（ESPRIT）：在13个成员
国向5500名研究人员提供了资助，明确设计原理、工厂自动化、 生产过程管理三大课题。
欧洲工业技术基础研究计划（BRITE）：重点资助材
1.社会经济发展背景
（1）消费需求：主题化、个性化和多样化，产品寿命周期缩短。
（2）全球性产业结构调整：制造商之间既有激烈竞争，又有基 于实力的合作。
（3）快速响应市场：满足已有和潜在顾客需求，主动适应市场， 引导市场，是赢得竞争，获取最大利润的关键。
先进制造技术产生的背景
2.科学技术发展背景
（1）制造技术在向宏观(制造系统)和微观(超精密加工)两 个方向发展
5.系统性
随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、 采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以 驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
6.动态性
不断地吸收各种高新技术成果，将其渗透到企业生产的所有领域 和产品寿命循环的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活 的生产。
先进制造技术的体系结构及分类
先进制造技术的体系结构
《先进制造技术》现代设计技术共102页
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
谢谢！
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2014-5-16 18
（1）基础技术 传统的设计理论与方法。运动学、动力学等。
（2）主体技术 计算机辅助设计技术。数值计算、对信息和知 识的独特处理能力。CAD技术、优化设计、有限元 分析、虚拟设计和工程数据库。
2014-5-16
19
（3）支撑技术 设计信息的处理、加工、推理 与验证提供多种理论、方法和手段的支撑。 现代设计方法学：系统设计、模块化设计、反求 工程、绿色设计、模糊设计和工业设计等。 可信性设计：可靠性设计、安全性设计、动态设 计、疲劳设计、耐腐蚀设计、健壮设计和人机工程设 计等。 设计试验技术：产品的性能试验、可靠性试验、 数字仿真试验和虚拟试验等。
2014-5-16
16
（6）主动性 现代设计在设计初期，就对产品全生命周期 的各种可能做出准确预测，减少故障的发生，体现 了主动性。
2014-5-16
17
二、现代设计技术体系
可靠性设计、安全性设计、动态 设计、疲劳设计、耐腐蚀设计、 系统设计、模块化设计、反求工 健壮设计和人机工程设计等。 程、绿色设计、模糊设计和工业 设计等。 应用技术 各产品领域知识与技术 产品的性能试验、可靠性试验、 数字仿真试验和虚拟试验等。
2014-5-16 5
时间维
从系统工程的 观点分析，现代设 计技术是一个由时 间维、逻辑维和方 法维共同组成的三 维系统。
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 综 评 决 析 合 价 策
逻辑维
方法维
2014-5-16
6
现代设计技术的时间维
• 是反映按时间顺序的设计 过程。 • 产品规划--需求分析、市 时间维 场预测、可行性分析、总 施工设计 技术设计 体参数、制约条件和设计 要求； 方案设计 产品规划 • 方案设计--功能原理设计， 确定原理方案； 可靠性设计 分 综 析 合 • 技术设计--将产品的功能 模块化设计 优化设计 原理具体化为机器产品及 … 其零部件的具体结构； 方法维 • 施工设计--指工程图绘制， 工艺文件编写，说明书编 写等。
2014-5-16
33
二、 反求工程设计的基本步骤
（2）再设计阶段
①根据分析结果和实物模型的几何元素拓扑关 系，制定零件的测量规划，确定测量设备、测量顺 序和精度等； ②修正测量数据，剔除测量数据中的坏点、明 显不合理的测量结果； ③按照修正后的测量数据以及反求对象的几何 元素托仆关系，利用CAD系统，重构几何模型； ④再设计，创新和改进。
2014-5-16 13
2. 现代设计技术的特点
（1）系统性 强调用系统的观点处理设计问题。整体上把握涉 及对象，考虑对象与人、环境的联系。 （2）动态性 要考虑产品的静态特性，和实际工作状态下的动 态特性，考虑与周围环境的物资、能量及信息的交互。
2014-5-16
14
2. 现代设计技术的特点 （3）创造性 是建立在先进的设计理论及工具，能充分发挥 设计者的创造性思维，运用各种手段和方法，开发出 创造性的产品。 （4）计算机化 计算机已渗透到产品设计的各个环节，充分利 用计算机的数值计算、严密的逻辑思维能力和巨大的 信息存储及处理能力：优化设计、有限元分析和系统 仿真等。
在新产品开发中，哪些是事关功败垂成的 核心因素呢 ？ 2014-5-16 12
（2）现代设计技术的核心因素
现代设计的核心因素：质量、时间和成本： 质量：满足用户功能要求，符合有关法律、标 准和生态环境要求，安全性、可靠性、合理寿命， 方便使用和维护保养，用户培训、质量保证和维修 服务； 成本：产品成本、合理利润、一次性安装费用 和经常性维修费用。 时间：设计开发的周期，供货的时间、方式等 方面的适应能力。
2014-5-16
25
2014-5-16
26
2. 反求工程分类
根据产品信息的来源不同分为： 实物反求－产品的实物模型； 软件反求－图样、数控程序、技术文件； 影像反求－图片、照片或影像等。
2014-5-16
27
3. 实物反求工程
按照现有零件的实物模型，利用各种数字化技 术及CAD技术重新构造样件CAD模型的过程。 基本过程是：测量；将所获得的特征数据借助于 计算机重构反求对象模型；对重建的模型进行创新 改进、分析；进行数控编程，快速加工出产品。 以CAD/CAM软件为基础的反求工程应用越来越广 泛。 反求工程的目的是完成反求对象的仿制和改进。
2014-5-16
可靠性设计 模块化设计 优化设计
…
逻辑维
方法维
8
现代设计技术的方法维
是指设计过程中的各种 思维方法和工作方法。 传统设计采用知觉 法、类比法等经验为主 的设计方法。 现代设计技术采用 各种先进的设计理论、 方法和工具。
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
2014-5-16 2
一、现代设计技术的内涵和特点
常规设计（Routine design）：在功能和工作原 理不变的情况下，变更现有产品的结构配臵、布臵方 式和尺寸，使之适应多方面的使用要求。20％。 革新设计（Innovation design）：在原理、方 案基本保持不变前提下，对产品作局部变更设计，使 之更能满足用户要求。55％ 创新设计（Creative design）：运用成熟的科 学技术，从工作原理和结构上设计过去没有的新型产 品。25％
相 关 学 科 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 支撑技术
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 市场营销学 ……….
计算机辅助设计技术
传统设计理论 与方法
CAD技术、优化设计、有限元分析、 虚拟设计和工程数据库。 现代设计技术体系结构框图
2014-5-16
15
（5）并行化、最优化、虚拟化和自动化
强调的是设计过程。综合考虑产品全生命周 期中的所有因素，强调并行设计。 在设计过程中，用优化的理论与技术，对产品 进行方案优选、结构优选和参数优选，达到整体优 化。 自动化主要依靠计算机辅助设计技术和自动建 模技术。
依靠强大的商品化CAD软件的支撑，实现设计 虚拟化。三维建模，能在虚拟的环境中观察和评价。
22
反求工程（反向工程、逆向工程） 一、反求工程的含义
1.新产品开发的模式
（1）正向工程 是根据零件最终所承担的功能， 从无到有，从概念设计出发，进行方案设计、技术设 计、施工设计，最终完成产品开发和制造零件。
2014-5-16
23
2014-5-16
24
（2）反向工程(反求工程、逆向工程)
是从产品的有关信息（实物、软件和影像等）寻找 这些信息的科学依据，加以消化和吸收，再现出产品， 产品的CAD模型是在这些信息的基础上建立的。
第二章
第一节
现代设计技术 本节要点
设计的概念和分类 现代设计技术的概念、特点、 体系结构
现代设计技术的内涵与体系结构
2014-5-16
1
一、现代设计技术的内涵和特点
1. 设计的概念和分类
（1）设计的概念：是人类运用已有的知识和技术， 解决问题或创造新事物，以满足社会需要的一种技术 活动。各种方法和手段。 设计是一种创造性的智力活动； 设计是一个综合、决策、迭代、寻优的过程。 （2）设计的分类：根据设计活动中创造性大小分
2014-5-16 37
3)反求对象的加工、装配工艺分析 对反求对象进行分析，怎样加工和装配来保证 其性能要求。 4)反求对象的精度分析 产品精度直接影响到产品性能。包括反求对象形 体尺寸的确定和精度分配等。进行精度分配时，需考 虑产品的精度指标，技术条件和工作原理，企业的生 产技术水平和国家技术标准等。
…
分 综 评 决 析 合 价 策
逻辑维
方法维
应用现代设计技术的目的是什么？
2014-5-16 9
新产品开发是一个技术创新和价值实现的过程， 大致可分为市场分析、产品设计、产品制造和市场 营销四个阶段
2014-5-16
10
有两个重要的特点： 1）新产品开发过程源于市场、归于市场，也就 是说，市场既是新产品开发的出发点，又是新产品开 发的归宿，新产品开发成4-5-16
20
（4）应用技术：针对实用的目的，解决各类具体 产品设计领域的技术。机床、汽车、工程机械等。
2014-5-16
21
反求工程设计技术
(Reverse Engineering,RE)
本节要点
反求工程的定义、分类、 应用 反求工程设计的基本步骤 反求工程的关键技术
2014-5-16
2014-5-16 3
设计技术:在设计过程中解决具体设计问题的
各种方法和手段。 传统设计技术是以“静态、经验、被动和手工” 为特征的。 传统技术难以满足设计的要求。 (1)市场竞争激烈，要求创新性的产品； (2)新技术、新工艺的涌现，使产品功能与结构 趋于复杂； (3)计算机技术的发展，推动了设计方法及设计 手段的现代化。 现代设计技术在传统设计技术基础上发展来的， 多学科和多专业交叉的基础科学。
2014-5-16
评 决 价 策
逻辑维
7
现代设计技术的逻辑维
时间维
施工设计 技术设计 方案设计 产品规划 分 综 评 决 析 合 价 策
是解决问题的逻辑步骤。
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
2014-5-16
11
2）新产品开发过程涉及企业内部众多部门，受 到企业内部各种因素和企业外部各种条件的影响。 内部因素包括：企业本身的人员素质、管理水平、 技术水平、经济实力等。 外部条件包括：相关技术的现实发展水平，当时 当地所能提供的技术手段（材料、元件、设备等）， 以及国家的有关政策、法律等。
（1）基础技术 传统的设计理论与方法。运动学、动力学等。
（2）主体技术 计算机辅助设计技术。数值计算、对信息和知 识的独特处理能力。CAD技术、优化设计、有限元 分析、虚拟设计和工程数据库。
2014-5-16
19
（3）支撑技术 设计信息的处理、加工、推理 与验证提供多种理论、方法和手段的支撑。 现代设计方法学：系统设计、模块化设计、反求 工程、绿色设计、模糊设计和工业设计等。 可信性设计：可靠性设计、安全性设计、动态设 计、疲劳设计、耐腐蚀设计、健壮设计和人机工程设 计等。 设计试验技术：产品的性能试验、可靠性试验、 数字仿真试验和虚拟试验等。
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16
（6）主动性 现代设计在设计初期，就对产品全生命周期 的各种可能做出准确预测，减少故障的发生，体现 了主动性。
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二、现代设计技术体系
可靠性设计、安全性设计、动态 设计、疲劳设计、耐腐蚀设计、 系统设计、模块化设计、反求工 健壮设计和人机工程设计等。 程、绿色设计、模糊设计和工业 设计等。 应用技术 各产品领域知识与技术 产品的性能试验、可靠性试验、 数字仿真试验和虚拟试验等。
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时间维
从系统工程的 观点分析，现代设 计技术是一个由时 间维、逻辑维和方 法维共同组成的三 维系统。
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 综 评 决 析 合 价 策
逻辑维
方法维
2014-5-16
6
现代设计技术的时间维
• 是反映按时间顺序的设计 过程。 • 产品规划--需求分析、市 时间维 场预测、可行性分析、总 施工设计 技术设计 体参数、制约条件和设计 要求； 方案设计 产品规划 • 方案设计--功能原理设计， 确定原理方案； 可靠性设计 分 综 析 合 • 技术设计--将产品的功能 模块化设计 优化设计 原理具体化为机器产品及 … 其零部件的具体结构； 方法维 • 施工设计--指工程图绘制， 工艺文件编写，说明书编 写等。
2014-5-16
33
二、 反求工程设计的基本步骤
（2）再设计阶段
①根据分析结果和实物模型的几何元素拓扑关 系，制定零件的测量规划，确定测量设备、测量顺 序和精度等； ②修正测量数据，剔除测量数据中的坏点、明 显不合理的测量结果； ③按照修正后的测量数据以及反求对象的几何 元素托仆关系，利用CAD系统，重构几何模型； ④再设计，创新和改进。
2014-5-16 13
2. 现代设计技术的特点
（1）系统性 强调用系统的观点处理设计问题。整体上把握涉 及对象，考虑对象与人、环境的联系。 （2）动态性 要考虑产品的静态特性，和实际工作状态下的动 态特性，考虑与周围环境的物资、能量及信息的交互。
2014-5-16
14
2. 现代设计技术的特点 （3）创造性 是建立在先进的设计理论及工具，能充分发挥 设计者的创造性思维，运用各种手段和方法，开发出 创造性的产品。 （4）计算机化 计算机已渗透到产品设计的各个环节，充分利 用计算机的数值计算、严密的逻辑思维能力和巨大的 信息存储及处理能力：优化设计、有限元分析和系统 仿真等。
在新产品开发中，哪些是事关功败垂成的 核心因素呢 ？ 2014-5-16 12
（2）现代设计技术的核心因素
现代设计的核心因素：质量、时间和成本： 质量：满足用户功能要求，符合有关法律、标 准和生态环境要求，安全性、可靠性、合理寿命， 方便使用和维护保养，用户培训、质量保证和维修 服务； 成本：产品成本、合理利润、一次性安装费用 和经常性维修费用。 时间：设计开发的周期，供货的时间、方式等 方面的适应能力。
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26
2. 反求工程分类
根据产品信息的来源不同分为： 实物反求－产品的实物模型； 软件反求－图样、数控程序、技术文件； 影像反求－图片、照片或影像等。
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3. 实物反求工程
按照现有零件的实物模型，利用各种数字化技 术及CAD技术重新构造样件CAD模型的过程。 基本过程是：测量；将所获得的特征数据借助于 计算机重构反求对象模型；对重建的模型进行创新 改进、分析；进行数控编程，快速加工出产品。 以CAD/CAM软件为基础的反求工程应用越来越广 泛。 反求工程的目的是完成反求对象的仿制和改进。
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可靠性设计 模块化设计 优化设计
…
逻辑维
方法维
8
现代设计技术的方法维
是指设计过程中的各种 思维方法和工作方法。 传统设计采用知觉 法、类比法等经验为主 的设计方法。 现代设计技术采用 各种先进的设计理论、 方法和工具。
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
2014-5-16 2
一、现代设计技术的内涵和特点
常规设计（Routine design）：在功能和工作原 理不变的情况下，变更现有产品的结构配臵、布臵方 式和尺寸，使之适应多方面的使用要求。20％。 革新设计（Innovation design）：在原理、方 案基本保持不变前提下，对产品作局部变更设计，使 之更能满足用户要求。55％ 创新设计（Creative design）：运用成熟的科 学技术，从工作原理和结构上设计过去没有的新型产 品。25％
相 关 学 科 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 支撑技术
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 市场营销学 ……….
计算机辅助设计技术
传统设计理论 与方法
CAD技术、优化设计、有限元分析、 虚拟设计和工程数据库。 现代设计技术体系结构框图
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（5）并行化、最优化、虚拟化和自动化
强调的是设计过程。综合考虑产品全生命周 期中的所有因素，强调并行设计。 在设计过程中，用优化的理论与技术，对产品 进行方案优选、结构优选和参数优选，达到整体优 化。 自动化主要依靠计算机辅助设计技术和自动建 模技术。
依靠强大的商品化CAD软件的支撑，实现设计 虚拟化。三维建模，能在虚拟的环境中观察和评价。
22
反求工程（反向工程、逆向工程） 一、反求工程的含义
1.新产品开发的模式
（1）正向工程 是根据零件最终所承担的功能， 从无到有，从概念设计出发，进行方案设计、技术设 计、施工设计，最终完成产品开发和制造零件。
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24
（2）反向工程(反求工程、逆向工程)
是从产品的有关信息（实物、软件和影像等）寻找 这些信息的科学依据，加以消化和吸收，再现出产品， 产品的CAD模型是在这些信息的基础上建立的。
第二章
第一节
现代设计技术 本节要点
设计的概念和分类 现代设计技术的概念、特点、 体系结构
现代设计技术的内涵与体系结构
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1
一、现代设计技术的内涵和特点
1. 设计的概念和分类
（1）设计的概念：是人类运用已有的知识和技术， 解决问题或创造新事物，以满足社会需要的一种技术 活动。各种方法和手段。 设计是一种创造性的智力活动； 设计是一个综合、决策、迭代、寻优的过程。 （2）设计的分类：根据设计活动中创造性大小分
2014-5-16 37
3)反求对象的加工、装配工艺分析 对反求对象进行分析，怎样加工和装配来保证 其性能要求。 4)反求对象的精度分析 产品精度直接影响到产品性能。包括反求对象形 体尺寸的确定和精度分配等。进行精度分配时，需考 虑产品的精度指标，技术条件和工作原理，企业的生 产技术水平和国家技术标准等。
…
分 综 评 决 析 合 价 策
逻辑维
方法维
应用现代设计技术的目的是什么？
2014-5-16 9
新产品开发是一个技术创新和价值实现的过程， 大致可分为市场分析、产品设计、产品制造和市场 营销四个阶段
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10
有两个重要的特点： 1）新产品开发过程源于市场、归于市场，也就 是说，市场既是新产品开发的出发点，又是新产品开 发的归宿，新产品开发成4-5-16
20
（4）应用技术：针对实用的目的，解决各类具体 产品设计领域的技术。机床、汽车、工程机械等。
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21
反求工程设计技术
(Reverse Engineering,RE)
本节要点
反求工程的定义、分类、 应用 反求工程设计的基本步骤 反求工程的关键技术
2014-5-16
2014-5-16 3
设计技术:在设计过程中解决具体设计问题的
各种方法和手段。 传统设计技术是以“静态、经验、被动和手工” 为特征的。 传统技术难以满足设计的要求。 (1)市场竞争激烈，要求创新性的产品； (2)新技术、新工艺的涌现，使产品功能与结构 趋于复杂； (3)计算机技术的发展，推动了设计方法及设计 手段的现代化。 现代设计技术在传统设计技术基础上发展来的， 多学科和多专业交叉的基础科学。
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评 决 价 策
逻辑维
7
现代设计技术的逻辑维
时间维
施工设计 技术设计 方案设计 产品规划 分 综 评 决 析 合 价 策
是解决问题的逻辑步骤。
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
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11
2）新产品开发过程涉及企业内部众多部门，受 到企业内部各种因素和企业外部各种条件的影响。 内部因素包括：企业本身的人员素质、管理水平、 技术水平、经济实力等。 外部条件包括：相关技术的现实发展水平，当时 当地所能提供的技术手段（材料、元件、设备等）， 以及国家的有关政策、法律等。