产品数字化设计实践

产品数字化设计实践
数字化的意义
但总体上与发达国家相比还存在较大差距，表现在：
（1）飞机设计制造仍主要采用串行模式，工装、工艺设计与产品设 计脱节，制造模式未真正实现到并行模式的转换，导致飞机装配协调 困难、返工率高； （2）尚未实现人机交互的装配仿真以及装配路径的优化； （3）仍然采用以专用工装为主的刚性定位装配方式，导致飞机制造 成本居高不下； （4）数字化装配应用规模有限，尚未实现一个完整型号真正意义上 的全面数字化。
(3) 研制周期长，返修率高。
需要解决的关键技术
探索一种自然（便于理解）、准确、高效的产品设计和制造等信 息的表达方法，以支持产品设计、工艺设计、加工、装配和维修等产 品全生命周期各阶段的数据定义和传递。
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数字化的意义
基于模型的定义（Model Based Definiton,MBD）技术
• MBE技术是在MBD技术的基础上发展而来的。其核心思想是 通过使用模型来定义、执行、控制和管理一切企业流程， 通过应用基于科学的仿真和分析工具在产品生命周期的每 个环节辅助决策，从而快速减少产品创新、开发、制造和 支持的时间和成本。
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数字化的意义
• 以波音787为代表的新型客机研制为例： 波音公司摒弃二维工程图，建立了三维数字化设计制造
一体化集成应用体系。
全面采用MBD技术，并直接使用三维模型作为制造依据 ，实现了产品设计、工艺设计、工装设计、零件加工、装 配与检测的高度信息集成、并行协同和融合，开创了飞机 三维数字化设计制造的崭新模式，从而大幅度提高了产品 研制能力，确保波音787客机的研制周期和质量。
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数字化的意义
产品数字化设计实践
数字化的意义
• 2005年,美国就在下一代制造技术计划（Next Generation Manufacturing Technologies Initiative，NGMTI）中， 将基于模型的企业MBE列为振兴美国国防制造业和美国制造 业的六大领域技术之首，并发布了ＭＢＥ的计划路线报告 。
数字化设计实践
实践对象
（1）电子产品（通讯产品、家用电器等） （2）机电产品（工业产品、家用产品等） （3）机械产品（减速器、齿轮泵、机械手等）
产品数字化设计实践
数字化设计实践
实践内容
（1）了解产品的市场需求，确定设计实践对象； （2）学习并选定软件平台，进行零、部件建模与虚 拟装配； （3）生成产品的零部件工程图样； （4）利用软件平台，进行必要的动力学分析和机构 运动仿真。
现产品数据的有效管理； ✓ 成熟阶段：在协同设计的过程中扩充电子签署、项目管理等概念，
将整个产品研发体系移植在设计平台上； ✓ 完美阶段：将数字化设计与数字化管理、数字化制造、数字化检测Hale Waihona Puke Baidu
有机结合，使各信息系统之间无缝连接，达到数据有效传递，最终 实现产品全生命周期监控和管理。
产品数字化设计实践
数字化设计的发展趋势
产品数字化设计实践
Part1: 概述
1. 数字化的意义 2. 数字化设计的发展 3. 数字化设计的软硬件系统 4. 数字化关键技术
产品数字化设计实践
数字化设计的发展
➢ 数字化设计四个主要阶段 ✓ 初始阶段：单机数字化。即技术人员除了采用三维的设计软件设计
外，其它工作习惯和旧习惯一致，即单机作业、纸质流转； ✓ 发展阶段：引入协同设计概念，利用局域网进行多人协同作业，实
ＭＢＤ技术是指将产品的所有相关设计定义、工艺描述、属 性和管理等信息都附着在产品三维模型中的数字化定义方法。
随着MBD技术的发展，相继出现了： 基于模型的制造（Model Based Manufacturing，MBM） 基于模型的维修保障（Model Based Support, MBS） 基于模型的企业（Model Based Enterprise, MBE）等概念。
产品数字化设计实践
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课程实践目标
• 结合当前数字化设计制造的发展需求，了解数字化意 义，数字化的发展历程，实现数字化的系统需求，实 现数字化的关键技术；
• 掌握1-2种软件平台下的数字化建模、装配、工程分析 的基本技能；
• 了解数字化设计制造的管理。
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Part1: 概述
1. 数字化的意义 2. 数字化设计的发展 3. 数字化设计的软硬件系统 4. 数字化关键技术
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数字化的意义
设计制造现状
1.研制过程：三维设计模型→二维图纸（设计、工艺）→三维工艺模型 2.存在的问题：
（1）设计繁杂、数据模糊、信息传递链条不连续等弊病。 （2）消耗人力、物力大（图学人才、工艺人才培养、设计人员工 作量大、牵涉的人员多）
• 我国也在积极探索三维数字化设计制造技术的应用。 复杂度越高的产品，使用数字化设计的意义愈加重
大。 近几年国内航空企业在新型飞机研制过程中大量采
用三维数字化设计制造技术，取得了令人瞩目的成绩。 设计制造数字化，实现数字化企业是一个复杂的系
统工程。
产品数字化设计实践
数字化的意义
国内数字化技术在内涵和外延两个方面离数字化企 业还有很大距离。以国内的飞机装配为例： 在局部上采用了较为先进的技术：如采用CAD技术进 行了包括建立型架标准件库和优化型架及参数设计，对 工装、工具和产品的装配过程进行了三维仿真等，开始 采用激光测量+数控驱动的定位方式，部分机型还采用 了自动钻铆技术等。
产品数字化设计实践
数字化设计管理-（选作）
学习软件自带的项目管理功能，或进行二次开发 用户界面，实现产品的可视化管理实践。
（1）设计友好的用户界面 （2）实现所实践产品的可视化管理。
产品数字化设计实践
Part1: 概述
1. 数字化的意义 2. 数字化设计的发展 3. 数字化设计的软硬件系统 4. 数字化关键技术
① 面向产品全生命周期的设计制造的集成化、全数字化
➢ CAx(CAD /CAM /CAE/CAPP) ➢ DFx: (面向制造 的设计( DFM) 、面向装配的设计 (
DFA) 、面向产品全生命周期的设计 (DFLC) 单一功能系统将逐渐取代，CAx/DFx等系统的功能逐渐融