现代设计技术体系
现代设计技术
现代设计技术先进制造技术（AMT）可以理解成是一个专业，也可以理解为是一个主干课程，在社会上的应用几乎遍及制造业所有角落，因AMT本身就是内容比较广泛，涉及到先进的加工技术（精密加工等）、先进的设计方法学（有限元法、逆向工程、模块化设计等）、交叉领域的技术（绿色制造、生物制造等）、先进的制造管理技术（创新管理法、现代管理方法）等等多个方面。
具体例子如汽车行业的柔性制造技术和超精密加工技术，电脑等行业的模块化设计技术，现代制造企业内部的“零库存”管理技术，生物行业的微电子技术和生物制造技术，能源行业的绿色制造技术等等。
现代设计技术是先进制造技术的一个组成部分，是制造技术的第一个环节。
根据德国工程师协会文件VDI2225 的调查分析，产品设计成本约占产品成本的5% 7%，但却决定了产品制造成本的75%- 80%。
为此，世界各国都非常重视产品的设计问题。
而现代设计技术在机械设计技术中的地位同样重要。
机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算，并将其转化为具体的描述以人为制造依据的工作过程。
机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能的最主要的因素。
现代设计技术受产品功能需求和市场竞争的影响。
又应用现代科学技术知识．再加上设计人员的创造性思维过程。
设计出可以制造的方案。
并使这个可行的方案付诸于实践。
现代设计技术是交叉性很强的技术．具有创造性、优化性、和综合性、系统性特点。
机械产品开发的现代设计技术是对传统设计技术的革新，传统设计方法中，有人工计算速度慢，产品开发周期长，设计的形象形比较差等缺点．比如传统设计主要是在大量的经验数据的基础上使用直觉法、类比法设计。
在现代设计技术领域将设计法提升到逻辑的。
理性的高度。
机械产品开发应用现代设计技术，是市场竞争的需要，可以提高产品质量，降低成本。
常规设计技术是以经验总结为基础，运用力学和数学形成的公式、图表、手册等作为设计的依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计，是一种直觉设计、经验设计和静态设计，它目前已经远远不能满足产品的功能和市场需求。
现代几何产品精度设计与保障的体系和关键技术
置 度 ，规范 了 同组 被 测要 素 （ 孔 ） ／／ 基准体 系 ６ 在Ａ ＢＣ 约 束 ，以及在 Ｂ 准 、Ｃ 准和 ６ 实际尺 寸 条件 约束 基 基 孔 下 的相 互位 置精度 要 求 。
从上面的各项标注情况来看 ，只有⑤尺寸公差标
注 是 根据 该工 件 的功 能和 实际 应用 要 求所确 定 的 ，而 其 它几个 则完 全是 根据 ａ Ｔ过 程误 差 分离和 控 制要 求 ｎ 所 增 设 的。如 果 有必 要 ，还 可 以通 过公 差 带做 更进 一 步 的有关 误差 分离 的公 差标注 。 当误 差被 足够 分离后 ，在 批量 加 工 的情况 下 ，就
括 以下 几个 方面 。 ａ 据机 械设 计所 提 出 的功能 和性 能 ． 根
图３ 精度 设计流 程 与方 法
２１年第 期 ０２ ７
汽车Ｔ艺与材料 Ａ＆ ２ ＴＭｌ ３
．
ＡＴ ＆Ｍ 碗 界
件 的最 终要 求 ，同 时也通 过 图样 的公差 标注 ，有 效地 规范和 分离 了制 造过 程 中的相 关误 差。 精度 设计 中 的
ｄ根 据 工件 应用 工况 （ 夹、 安放 、装 配 ） ． 装 的要 求 ，为尺 寸和 几何 （ 形位 ） 公差增加相 关的约束和附加
条件，如延伸公差（ 、最大实 体⑩ 、 最小实体①、 可逆要求⑥、非刚性工件（、夹持方式等。
ｅ根据产品精度和质量保障要求 ，选择合理 ．
的测 量 方法 、 设计 合理 的测量 规 范 ，确 定 工件 质 量控 制 指标 （ 统计 过 程控 制 （ Ｐ Ｓ Ｃ）、过 程 能力 指数 （ Ｐ Ｃ Ｃ 、 等 ） ），对 测量 系统 进 行 相 应 的 评估 分 析 （ 确定 度 估算 和 管理 、测量 系统 分析 不
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
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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
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2.2 计算机辅助设计（CAD）技术
特征模型实例
现代设计技术
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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
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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，
现代设计技术的发展现状与趋势
现代设计技术的发展现状与趋势现代设计技术的发展现状与趋势现代设计技术随着技术的突破和人们对美好生活要求的提高，不断地发展壮大。
从手工设计到CAD/CAM设计再到智能化设计，现代设计技术在实现产品创新和提高产品质量方面起着重要作用。
本文将围绕现代设计技术的发展现状与趋势进行探讨。
一、现代设计技术的发展现状1. CAD/CAM设计技术CAD/CAM是计算机辅助设计和计算机辅助制造的英文缩写。
它是应用计算机技术来辅助完成设计、工艺规划和加工加工的一种技术。
CAD/CAM系统在工业制造、机械加工、建筑设计等领域得到了广泛的应用，成为现代设计技术的重要组成部分。
2. 数字工厂技术数字工厂（Digital Factory）是利用计算机技术，将所有工厂资源和工艺流程组合模拟，以达到生产效率最优化的目的。
数字工厂是实现工业生产智能化的重要手段，能够以更快的速度、更高的质量、更低的成本完成产品生产。
3. 智能化设计技术智能化设计技术在现代设计技术中发挥着越来越重要的角色。
智能化设计技术能够解决传统设计中存在的一些问题，如繁琐的手工制作，低效的设计流程等。
智能化设计技术能够实现自动化设计、智能化设计等，可以有效的提高设计效率和设计质量。
二、现代设计技术的发展趋势1. 智能化设计技术趋势随着智能化技术不断发展，智能化设计技术也越来越成熟。
未来智能化设计技术将成为设计的主流趋势，例如深度学习、人工智能等技术趋势将使智能化设计技术更加智能和强大。
2. 云端协作设计随着云计算技术的发展，云端协作设计将成为未来设计的重要趋势。
设计师可以基于云服务进行设计协作，提高效率和质量，同时可以实现企业数据的集中管理和共享，提高数据的安全性和可靠性。
3. 数字孪生技术数字孪生指的是真实物理系统的数字模型。
数字孪生技术可以将产品的研发、生产、运营等各个环节录入数字孪生系统中，进行模拟、优化等处理，以达到优化产品设计、提高生产质量和降低成本的效果。
2-现代设计技术的内涵与体系结构PPT模板
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现代设计技术的内涵与体系结构
1.2 现代设计技术的内涵和特点
2．现代设计技术的特点
1
• 产品结构分析的定量化
2
• 产品工作状况分析的动态化
特点
3
• 产品质量分析的可靠化
4
•产品设计结果的最优化
5
• 产品设计过程的高效化和自动化
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现代设计技术的内涵与体系结构
1.3 现代设计技术的体系结构
现代设计技术
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现代设计技术的内涵与体系结构
1.1 机械设计发展的基本历程
传统设计技术以“静态、经验、被动和手工”为基本特征，它经历了直觉设计、经验设计、 半理论经验设计三个发展阶段，并于20世纪50年代后期形成。它以经验总结为基础，以长期设 计实践和理论计算而形成的经验、公式、图表、设计手册等为设计依据，通过经验公式、近似系 数或类比等方法进行设计。传统设计偏重于经验的概括和总结，往往会忽略一些难解的问题或非 主要的因素，这样会导致设计结果不准确，有时甚至会出现不符合实际的情况。
现代设计技术的体系及与其他学科的关系
现代设计技术
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现代设计技术的内涵与体系结构
1.3 现代设计技术的体系结构
• 基础技术：基础技术是指传统的设计理论与方法，包括运动学、静力学、
1
动力学、结构力学、强度理论、热力学、电磁学、工程数学等学科的基 本原理和方法。
• 主体技术：现代设计技术的诞生和发展与计算机辅助技术的
体技术群。
设计技术的内涵与体系结构
1.2 现代设计技术的内涵和特点
1．现代设计技术的定义
设计是人类改造自然的一种基本活动， 也是一种复杂的创造性思维过程。设计技术就 是在设计过程中解决具体设计问题的各种方法 和手段。现代设计技术是以满足市场产品的质 量、性能、周期、成本等为目的，以计算机辅 助设计技术为主体，以知识为依托，以多学科 方法及技术为手段，研究、改进、创造产品的 活动过程中所用到的技术群体的总称。
先进制造技术 第2版 教学课件 ppt 作者 王隆太 第2章
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
现代设计方法现代设计方法前沿课件
contents
目录
• 引言 • 数字化设计 • 智能化设计 • 绿色设计 • 人性化设计 • 创新设计方法
01 引言
现代设计方法的重要性
满足市场需求
01
现代设计方法能够更好地满足消费者对产品的多元化
、个性化需求，提高市场竞争力。
提高设计效率
02 现代设计方法运用计算机辅助设计、人工智能等技术
情感反应与产品设计
研究情感反应与产品设计之间的关系，以设计 出能够引发积极情感反应的产品。
情感化设计的策略与方法
探讨情感化设计的策略和方法，如个性化、故 事性、互动性等。
情感化设计与用户体验
研究情感化设计与用户体验之间的关系，以提高产品的使用体验和用户满意度 。
体验设计
用户体验与产品价值
强调用户体验在产品价值中的重要性，以提高产品的竞争力和用 户忠诚度。
创新创业
创新创业是将创新思维应用于商业领域，通过创新的产品或服务，满足市场需求，实现商业价值。
设计思维与创新创业的结合
设计思维为创新创业提供了创新的方法和工具，帮助企业家和创业者更好地理解用户需求，发掘商业机 会，推动创新产品的商业化。
开放式创新与协作设计
01
开放式创新
开放式创新是一种创新模式，强调利用外部资源进行创新，通过与外部
利用太阳能、风能等可再生能源，降低对传统能 源的依赖。
全生命周期设计
01
产品全生命周期评 估
对产品的整个生命周期进行评估 ，包括研发、生产、使用到报废 处理等环节。
模块化设计
02
03
产品再利用与回收
通过模块化设计，使产品在全生 命周期内具有可维护性、可升级 性和可回收性。
描述现代设计技术的体系结构
描述现代设计技术的体系结构1. 设计技术的概述说到现代设计技术，大家是不是觉得脑海中闪现出五光十色的图形，或者各种令人眼花缭乱的创意？没错，现代设计技术就像一位时尚的魔法师，给我们带来了无数惊喜。
其实，设计技术可不是凭空而来的，它有一套严谨的体系结构，就像建房子得有坚固的地基，咱们今天就来聊聊这其中的奥秘。
1.1 设计的基本元素首先，我们得从基本元素说起。
设计的核心可以说是“点、线、面”，这可是设计界的“老祖宗”了。
点是设计的起点，线把点连接起来，而面则形成了更大的结构。
想象一下，你在画一幅画，点就是你心中最初的灵感，线则是你描绘想法的工具，而面则是最终呈现出来的视觉效果。
听起来简单，但实际上，这三者之间的关系就像一场复杂的舞蹈，得讲究配合和节奏。
1.2 色彩与字体的魔力再说说色彩和字体，嘿，这可不是随便选的。
色彩是设计的灵魂，不同的颜色传达出不同的情感和氛围。
比如，红色让人感觉热情洋溢，蓝色则给人一种宁静的感觉，而绿色嘛，给人一种自然清新的感觉。
字体也同样重要，选对了字体，简直就像给设计穿上了合适的衣服。
你能想象一款科技产品用了一种古典的书法字体吗？那效果，真是让人捧腹大笑。
2. 设计过程的阶段接下来，我们聊聊设计过程，这可是一个复杂而又有趣的旅程。
它通常可以分为几个阶段，像是完成一部精彩的大片，得有开场、发展、高潮和结尾。
2.1 需求分析与研究首先得做需求分析，简而言之，就是搞清楚客户想要什么。
这一步就像是在约会前打探对方的兴趣爱好，嘿嘿，重要得很！这时候，设计师得通过市场调研、用户访谈等方式，深入了解目标用户的需求和偏好。
等你把这些信息都掌握了，心里就像有了一个明确的方向，接下来就能更好地进行设计了。
2.2 概念设计与原型制作接着就是概念设计，这时候，设计师脑子里就像开了一个创意的小火花，纷纷冒出来各种点子。
然后，设计师会把这些点子画成草图，或者用一些设计软件来制作初步的原型。
就像是在厨房里做菜，得先准备好材料，才能开始烹饪。
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现代设计技术体系
现代设计技术
0引言
现代设计技术是先进制造技术中的首要关键技术,它是现代科技发展和全球市场竞争的产物。
产品设计是以社会需求为目标,在一定设计原则的约束下,利用设计方法和手段创造出产品结构的过程,如图l所示。
市场竞争的需要和各种新方法、新技术、新工艺、新材料不断涌现,推动了设计方法和技术的进步,产品设计从传统的经验设计进入现代设计。
1 现代设计的内涵
1.1现代设计的特征
现代设计是传统设计的深入、丰富和完善,而非独立于传统设计的全新设计。
虽然当前对现代设计尚无确切定义,但可从以下特征来理解。
⑴以计算机技术为核心
这是现代设计的主要特征。
计算机技术的飞速发展对设计产生了巨大影响,表现为以下几方面:
①设计手段的更新
计算机技术推动了设计手段从”手工”向”自动”的转变。
传统设计以图板、直尺、铅笔等作为工具,这种设计手段效率低、人工强度大。
CAD技术的出现和发展,甩掉图板的”无纸设计”作为现代设计的主流,显著提高了设计效率。
②产品表示的改变
计算机技术推动了产品表示从”二维”向”三维”的转变。
传统设计利用投影原理表示产品结构,这种二维表示的数据单一,数据量少,不便于产品的进一步分析和制造。
随着CAD技术的发展,三维”产品模型
(Product Model)”越来越得到广泛应用。
这种表示不但包括反映产品形状和尺寸的几何信息,还可包括分析、加工、材料、特性等数据,从而可直接用于分析和制造。
③设计方法的发展
促进了一些新的设计方法的出现,高性能的计算机硬件和先进的软件技术是这些方法实施的保证。
一些先进的设计方法如有限元分析、优化、模态分析等都涉及大量复杂计算,只有计算机技术的发展才能推动这些方法的进步和应用。
新的设计方法如并行设计、虚拟设计、计算机仿真等。
④工作方式的变化
计算机技术促进了设计方式从”串行”到”并行”的变化。
受设计手段限制,传统设计过程采用串行方式进行,即设计任务按时序从一个环节传入下一环节。
随着数据库技术和网络技术的发展,并行设计正得到广泛应用。
它要求设计小组(Team)同时地、并行地参与设计,并最大限度地交流信息,以缩短设计周期及有助于将各种新思想、新技术、新方法融入到产品设计中。
⑤设计与制造一体化
存在于计算机内的产品模型可直接进入CAPP系统进行工艺规划和NC编程,进而加工代码可直接传入NC机床、加工中心进行加工。
产品模型加强了设计与制造两个环节的连接,提高了产品开发的效率。
⑥管理水平的提高
产品设计是一个复杂的系统工程,设计过程中涉及大量设计数据和设计行为的管理。
数据库技术的发展改变了传统的手工管
理模式,各种MIS、PDM系统的广泛应用大大提高了设计的管理水平,保证了设计过程的高效、协同和安全。
⑦组织模式的开放
网络技术的发展加快了数据通讯速度,缩短了企业之间的距离。
传统的局限于企业内部的封闭设计正在变为不受行政隶属关系约束的、多企业共同参与的异地设计。
为完成一种设计任务形成的虚拟企业或动态联盟将实现优势互补和资源共享,极大地提高设计效率和水平。
⑵以设计理论为指导
受科学技术发展水平的限制,传统设计是以生产经验为基础,以运用力学和数学形成的计算公式、经验公式、图表、手册等作为依据进行的。
随着理论研究的深入,许多工程现象不断升华和总结为揭示事物内在规律和本质的理论,如摩擦学理论、模态分析理论、可靠性理论、疲劳理论、润滑理论等。
现代设计方法是基于理论形成的方法,利用这种方法指导设计可减小经验设计的盲目性和随意性,提高设计的主动性、科学性和准确性。
因此,现代设计是以理论指导为主、经验为辅的一种设计。
1.2现代设计的内涵
经
过
对
其
特
征
的分析,能够认为:”现代设计”就是以满足应市产品的质量、性能、时间、成本／价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研
究、改进、创造产品活动过程所用到的技术群体的总称。
既以市场需求为驱动,以知识获取为中心,以现代设计思想、方法为指导和现代技术手段为工具,考虑产品的整个生命周期和人、机、环境相容性因素的设计。
1．现代设计作为一个研究领域,包含范围极其广泛。
既包含指导设计进程及逻辑规律的设计方法学(属于思维方面),也包含能用来提高设计效率和设计质量的各种单项技术(如CAD技术、有限元分析、可靠性设计等),同时还包含有高产品市场竞争优势的技术(如商品化设计、工业造型技术、市场预测与分析技术等),贯穿其中很重要一点就是并行工程的应用:产品设计开始就要同时考虑制造、使用及全生命周期的各个因素,另外,对于一个任务,能够以网络技术为基础组织不同制造商(网上动态联盟)来共同完成。
因此,
2.现代设计只能综合理解为:计算机为工具,专业设计技术为基础,网络为效率,市场为导向的一种综合设计理念,其实现没有固定的模式。
简单的说,现代设计的内涵就是以市场为驱动,以知识为依托,以知识获取为中心,以产品全生命周期为对象,人、机、环境相容的设计理念。
2 现代设计的技术体系
现代设计技术的整个体系好比一棵大树,由基础技术、主体技术、支撑技术和应用技术四个层次组成。
图2
2.1基础技术
指传统的设计理论与方法,特别是运动学、静力学与动力学、材料力学、结构力学、热力学、电磁学、工程数学的基本原理与。