数字化制造

研究生专业课程考试答题册

学号 2010260942

姓名王小波

考试课程数字化设计制造技术概要

考试日期 2011年7月

西北工业大学研究生院

数字化设计与制造技术应用浅谈

王小波

(西北工业大学, 陕西西安710072)

摘要从飞机制造业对于数字化设计与制造技术的需求出发，阐述了数字化设计与制造技术的内涵及主要内容，对数字化设计与制造技术体系中的数字化造型技术、数字化装配技术、数字化仿真技术、数字化制造技术以及数字化产品开发的PDM技术做了简要分析说明，并对CAD、CAE、CAM、CAPP和PDM之间的关系做了简要分析。

关键词飞机制造业；数字化设计；数字化制造；技术体系；

A brief elucidation about the application of the

technology of digitizing design and manufacturing

Wang Xiaobo

(School of Mechatronics, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072,

China)

Abstract It sets out the requirement of the aircraft industry for the technology of digitizing design and manufacturing, expounds the connotation and the main content of the technology of digitizing design and manufacturing, and makes a brief analysis about the technology of digitizing modeling, the technology of digitizing assembly, the technology of digitizing simulation, the technology of digitizing manufacturing and the PDM technology of digitizing product exploitation which belong to the system of the technology of digitizing design and manufacturing, in the end, it makes a brief analysis about the relationship of CAD, CAE, CAM, CAPP and PDM. Key words Aircraft industry；Digitizing design；Digitizing manufacturing；Technology system；

1引言

当今，世界各国飞机制造业都面临着激烈、尖锐的市场竞争。如何缩短飞机制造周期，提高制造质量，降低生产成本，增强对市场的应变能力已成为航空界普遍关注和研究的重大课题。

飞机作为一种机械产品，与一般的机械产品有很大的差别，它具有曲面多、结构形状复杂、零件数量多、尺寸大、尺寸配合关系多、协调关系复杂、制造精度要求高等特点。这对飞机设计和制造提出了很高的要求，要求飞机设计方案在满足产品性能要求的同时，考虑到产品的可制造性和可装配性，并不断地降低产品的制造复杂性和装配复杂性，从而缩短飞机研制周期，降低生产成本。然而，目前产品开发模式不能在产品的设计阶段就对其生命周期全过程中的各种因素考虑周全，以至于在产品设计甚至制造出来后才发现存在的问题，造成设计阶段的更改、错误和返工现象，因而延长了产品开发的周期，增加了成本。

于是，人们开始寻求与探索新的理论、方法和工具，建立面向产品全生命周期的数字化设计与制造技术应运而生。通过数字化设计与制造技术的应用，使设计者在设计阶段就考虑产品可制造性、可装配性、可使用性与可回用性等产品开发的后续工作，为产品的制造、工程分析、装配等各阶段提供强有力的支持，有利的减少了设计、制造、装配等阶段由于沟通不足而造成的设计更改、错误和返工，同时该技术也为缩短研制周期，降低生产成本提供了保障。因此，数字化设计与制造技术不仅是制造业发展中的一个重要里程碑，而且是产品设计、制造技术的一次历史性飞跃。

2数字化设计与制造技术的内涵及主要内容

2.1数字化设计与制造的内涵

数字化设计与制造技术是指利用计算机软硬件及网络环境，实现产品开发

全过程的一种技术，即在网络和计算机辅助下通过产品数据模型，全面模拟产品设计、分析、装配、制造等过程。数字化设计与制造不仅贯穿企业生产的全过程，而且涉及企业的设备布局、物流物料、生产计划、成本分析等方面多个方面。数字化设计与制造技术的应用可以大大提高企业的产品开发能力、缩短产品研制周期、降低开发成本、实现最佳设计目标和企业间的协作，大大提高企业的竞争能力。如图1所示，数字化支持企业的产品开发全过程。

图1数字化支持企业的产品开发全过程

对于数字化设计与制造技术分开详细说明，它们的内涵如下：

数字化设计是以实现新产品设计为目标，以计算机软硬件技术为基础，以数字化信息为辅助手段，支持产品建模、分析、修改、优化以及生成设计文档的相关技术的有机集合。因此，任何以计算机图形学为理论基础、支持产品设计的计算机硬件系统都属于产品数字化设计技术的范畴。

数字化制造技术以产品制造过程的规划、管理、控制为对象，以计算机作为直接或间接工具，以控制生产设备，实现产品制造和生产的技术的有机集合。

2.2数字化设计与制造的主要内容

为了更清晰的理解数字化开发技术的功用及价值，以及数字化设计与制造技术本身所包含的主要内容，在这里给出产品开发的主要环节及过程，梳理出典型的产品开发周期，如图2所示：

图2产品开发周期与数字化开发技术之间的关系

上图不仅清楚地描述了典型的产品开发过程，还描述了数字化设计与数字化制造在产品开发中的地位与作用。还进一步说明了数字化设计与制造主要涵盖的内容。

1)数字化设计主要内容有：用于进行产品的概念化设计、产品的几何造型、创建虚拟模型、虚拟装配、进行优化设计等，最终实现最佳的产品设计效果。

2)数字化制造的主要内容有：用于高效、科学地编制零件的制造工艺的成