淺談機械產品的數(shù)字化設計

1、<p>　　淺談機械產品的數(shù)字化設計</p><p>　　摘要:介紹了數(shù)字化設計的基本概念和特點,闡述了在機械產品領域數(shù)字化設的一般過程和主要技術,分析了機械產品數(shù)字化設計的現(xiàn)狀和發(fā)展前景,以及智能CAD技術在機械產品設計中的應用.</p><p>　　關鍵詞:機械產品,數(shù)字,機械,設計,產品</p><p>　　中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A

2、 文章編號：1009-914X（2016）17-0350-01</p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　隨著全球經濟一體化的進程加快以及信息技術的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代制造業(yè)環(huán)境發(fā)生了重大的變化。與此同時，現(xiàn)代制造業(yè)隨之出現(xiàn)了適應這種發(fā)展的新模式和新哲理，其核心在于：在制造企業(yè)中全面推行數(shù)字設計與制造技術，通過在產品全生命周期中的各個環(huán)節(jié)普及與深化計算

3、機輔助技術，系統(tǒng)及集成技術的應用，促進傳統(tǒng)機械產業(yè)在各方面的技術革新，使企業(yè)的設計、制造、管理技術水平全面提升，在全球市場競爭環(huán)境中生存發(fā)展并不斷地擴大其競爭優(yōu)勢。</p><p>　　2？數(shù)字化設計的概念</p><p>　　“數(shù)字化”是指信息（計算機）領域的數(shù)字（二進制）技術向人類生活各個領域全面推進的過程?！皵?shù)字化設計與制造技術”是指利用計算機軟硬件及網(wǎng)絡環(huán)境，實現(xiàn)產品開發(fā)全過程的一

4、種技術，即在網(wǎng)絡和計算機輔助下通過產品數(shù)據(jù)模型，全面模擬產品的設計、分析、裝配、制造等過程。數(shù)字化設計與制造不僅貫穿企業(yè)生產的全過程，而且涉及企業(yè)的設備布置、物流物料、生產計劃、成本分析等多個方面。數(shù)字化設計與制造技術的應用可以大大提高農業(yè)機械產品開發(fā)能力、縮短產品研制周期、降低開發(fā)成本、實現(xiàn)最佳設計目標和企業(yè)間的協(xié)作，使企業(yè)能在最短時間內組織全球范圍的設計制造資源共同開發(fā)出新產品，大大提高企業(yè)的競爭能力。</p><

5、;p>　　3？機械產品領域的數(shù)字化設計</p><p>　　3.1機械產品數(shù)字化設計的一般過程</p><p>　　機械產品的數(shù)字化設計形象直觀，干涉檢查、強度分析、動態(tài)模擬、優(yōu)化設計、外觀及色彩設計等采用數(shù)字樣機實現(xiàn)，設計錯誤少，設計周期短、成本低。</p><p>　?。?）總體方案設計是根據(jù)希望達到的目的或應實現(xiàn)的功能，考慮已知約束，進行機械產品的全局設

6、計，構思形成比較完善的設計方案。</p><p>　　（2）建立參數(shù)化運動模型是指進行機械各部分的具體設計，首先確定各零件的形狀、結構、尺寸和公差等，并在計算機上進行參數(shù)化建模。</p><p>　?。?）虛擬裝配是通過裝配模塊完成各零件的組裝，形成整機。裝配是運動仿真的前提保障，裝配關系的正確與否直接影響著運動仿真的結果，裝配前首先要確定運動的各構件以及各構件之間的運動副。確定好各構件及

7、各構件之間的運動副之后，即可通過選擇構件和運動副組成機構，最后由各機構組成整機，并為仿真做準備。</p><p>　　3.2機械產品數(shù)字化設計的主要技術</p><p>　　機械產品的數(shù)字化設計與制造技術集成了現(xiàn)代設計制造過程中的多項先進技術，包括三維建模、裝配分析、優(yōu)化設計、系統(tǒng)集成、產品信息管理、虛擬設計與制造、多媒體和網(wǎng)絡通訊等，是一項多學科的綜合技術。其核心技術主要有：</p

8、><p>　?。?）CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM。CAD/CAE/CAPP/CAM分別是計算機輔助設計、計算機輔助工程、計算機輔助工藝過程設計和計算機輔助制造的英文縮寫，它們是制造業(yè)信息化中數(shù)字化設計與制造技術的核心，是實現(xiàn)計算機輔助產品開發(fā)的主要工具。PDM技術集成是管理與產品有關的信息、過程及人與組織，實現(xiàn)分布環(huán)境中的數(shù)據(jù)共享，為異構計算機環(huán)境提供了集成應用平臺，從而支持CAD/CAPP/CAM/CA

9、E系統(tǒng)過程的實現(xiàn)？。</p><p>　　（2）異地、協(xié)同設計。在因特網(wǎng)和企業(yè)內部網(wǎng)的環(huán)境中，進行產品定義與建模、產品分析與設計、產品數(shù)據(jù)管理及產品數(shù)據(jù)交換等，異地、協(xié)同設計系統(tǒng)在網(wǎng)絡設計環(huán)境下為多人、異地實施產品協(xié)同開發(fā)提供支持工具。</p><p>　　（3）基于知識的設計。將產品設計過程中需要用到的各類知識、資源和工具融到基于知識的設計系統(tǒng)之中，支持產品的設計過程，是實現(xiàn)產品創(chuàng)新開發(fā)

10、的重要工具。</p><p>　?。?）虛擬設計、虛擬制造。綜合利用建模、分析、仿真以及虛擬現(xiàn)實等技術和工具，在網(wǎng)絡支持下，采用群組協(xié)同工作，實現(xiàn)產品設計、制造的本質過程，包括產品的設計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質量檢驗，并進行過程管理與控制等。</p><p>　?。?）綠色設計。是面向環(huán)保的設計，包括支持資源和能源的優(yōu)化利用、污染的防止和處理、資源的回收再利用和廢棄物處理等諸多環(huán)

11、節(jié)的設計。</p><p>　　4機械產品數(shù)字化設計的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　機械產品門類廣，種類多，市場需求潛力巨大。目前，我國機械領域的數(shù)字化程度在具體行業(yè)中存在較大差距。如農機企業(yè)普遍采用傳統(tǒng)設計方法，在應用現(xiàn)代設計方法上遠遠落后于航天、汽車等其他行業(yè)，農機企業(yè)之間重復型設計多，企業(yè)信息資源利用率低。</p><p>　　同時，在同一行業(yè)的不同

12、企業(yè)中，產品的數(shù)字化也有一定程度差別。雖然有些企業(yè)具備一般制造業(yè)運用CAD技術的能力，且已達到一定的水平，但由于技術儲備、裝備水平以及新產品的研發(fā)能力等方面相對落后，三維CAD軟件在機械制造企業(yè)中的應用還不夠普遍。盡管有些領先的企業(yè)已經探討“數(shù)字樣機”、“并行工程”、“虛擬仿真”等前沿課題，但總體來說離大規(guī)模推廣應用還有很大距離。再次，機械產品的整體技術水平、質量、生產規(guī)模、企業(yè)素質與發(fā)達國家相比差距也很大，特別是新產品品種不多，發(fā)展滯

13、后，可靠性、使用壽命滿足不了用戶要求。</p><p><b>　　5？結語</b></p><p>　　目前，數(shù)字化設計與制造技術已經成為制造企業(yè)提高產品競爭力的重要手段。在計算機上完成產品的開發(fā)，通過對產品模型的分析，改進產品設計方案，在數(shù)字狀態(tài)下進行產品？的虛擬試驗和制造，然后再對設計進行改進或完善的數(shù)字化產品開發(fā)技術變得越來越重要。加快科技進步，提高技術創(chuàng)新能

14、力，將數(shù)字化設計技術引入機械行業(yè)是改變傳統(tǒng)機械產品生產方式，用新技術改造傳統(tǒng)制造業(yè)，支持新興技術，提高中國機械產品競爭力的重要手段。它將會對傳統(tǒng)的機械行業(yè)的設計水平、機械產品制造業(yè)的水平起到重要的推動作用，將會使傳統(tǒng)的機械設計、制造技術發(fā)生革命性的變化。</p><p><b>　　參考文獻:</b></p><p>　　李文澤,機械產品的數(shù)字化設計特點與技術進步{J