前 沿 讲 座
题 目: 产品数字化设计 分析与制造技术 学 生 姓 名: 李 俊 良 学 号: 3320120191130 年级/专业/班: 12级机设（3）班 学院(直属系) : 机械工程学院
产品数字化设计、分析与制造技术
摘要：
阐述了数字化设计与制造技术内涵、发展进程和发展趋势，指出了数字化设计与制造技术的重要性：数字化设计与制造是以计算机软硬件为基础、以提高产品开发质量和效率为目标的相关技术的有机集成。与传统产品开发手段相比，它强调计算机、数字化信息、网络技术以及智能算法在产品开发中的作用。。 关键词：
数字化 设计技术 制造技术
Abstract:
It describes the digital design and manufacturing technology content, the development process and development trends, noted the importance of digital design and manufacturing technology: digital design and manufacture of computer hardware and software as the foundation is to improve the quality and efficiency of product development goals related technologies the organic integration. Compared with the traditional means of product development, which emphasizes the role of computer, digital information and network technology as well as intelligent algorithms in product development. Key words:
Digital Design Technology Digital Manufacturing Technology.
引言
近几年，世界工程机械的格局变数迭起，中国工程机械市场的高速发展，市场集中度不断提高，更成为世界瞩目的焦点。由此，我校老师针对于即将毕业的我们开设机械前沿讲座。听了专题讲座后感触比较大，同时使我的视野一下子开阔了很多。没有这些先进的加工技术就不可能生产出高质量,高精度,高难度的产品。也就不可能制造出先进的设备。
以下是我对八次讲座的概括：
第一讲，数控机床产品的创新策略，周丽平
第二讲，双腔半环面型机械复合无级变速传动理论及应用研究，讲解人，张庆功 第三讲，不确定条件下的设计
第四讲，产品数字化设计，分析与制造技术
第五讲，智能制造与设备自动化的市场机会与挑战
第六讲，机械设备状态检测和故障诊断（简介，发展概况，诊断信息的获取，诊断的基本概念）
第七讲，机械工程中的计算机模拟技术（基本介绍，机械工程中的计算机模拟，分子动力学仿真）
第八讲，基于ADAMS的机械结构动力学仿真分析 总之，这次的讲座对我来说是有收获的。不仅使我知道了当今机械工程发展状况和前景，更重要的是对我个人的鞭策，意识到我现在所学到的知识只是冰山一角。只有不断的学习，充实自己才不至于被当今这个高速发展的社会抛弃。
1. 数字化设计与制造的内涵与发展：
数字化设计与制造主要包括用于企业的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工艺设计（CAPP）、计算机辅助工程分析（CAE）、产品数据管理（PDM）等内容。其数字化设计的内涵是支持企业的产品开发全过程、支持企业的产品创新设计、支持产品相关数据管理、支持企业产品开发流程的控制与优化等，归纳起来就是产品建模是基础，优化设计是主体，数控技术是工具，数据管理是核心，它们之间的关系如图1所示。
由于通过CAM及其与CAD等集成技术与工具的研究，在产品加工方面逐渐得到解决，具体是制造状态与过程的数字化描述、非符号化制造知识的表述、制造信息的可靠获取与传递、制造信息的定量化、质量、分类与评价的确定以及生产过程的全面数字化控制等关键技术得到了解决，促使数字制造技术得以迅速发展，这些关键技术之间的具体关系如图2所示
1.1 数字化设计：
从产品形成过程（产品规划→概念设计→详细设计→生产准备）的昨天、今天和明天发展看：由昨天的过程序列到今天过程链并将发展到明天的过程流。见图3 所示。可见产品形成过程并行程度越来越高，其效率也不断提高。
从产品设计的昨天、今天和明天的发展看，它是从手绘图到CAD，发展到虚拟现实，见图4 所示。而它们在各个发展过程中其重点是不同的，过去注重的是零件，重点放在开发和制造上；今天注重的是原型，重点放在产品的形成过程；将来注重的是产品，重点放在产品全生命周期。即产品的设计由点到线再到面的发展趋势。
1.2 数字化设计与制造的历史进程：
CAD技术起步于20世纪50年代后期，60年代，随着计算机软硬件技术的发展，在计算机屏幕上绘图变为可行，CAD开始迅速发展。人们希望借助此项技术来摆脱繁琐、费时、精度低的传统手工绘图，即甩图板。此时CAD技术的出发点是用传统的三视图的方法来表达零件，以图纸为媒介进行技术交流，这就是二维计算机绘图技术。在CAD软件开发初期，CAD的含义仅仅是Computer Aided Drawing，而非现在我们经常讨论的CAD(Computer Aided Design)技术以二维绘图为主要目标的算法一直持续到70 年代末期。近10年来占据绘图市场主导地位的是AutoDesk公司的AutoCAD软件。60年代初期出现的三维CAD系统只是极为简单的线框系统。这种初期的线框造型系统只能表达基本的几何信息，不能有效表达几何数据间的拓扑关系。由于缺乏形体的表面信息，CAD及CAM均无法实现。进入70 年代，正直飞机和汽车工业的蓬勃发展时期。此间飞机及汽车制造过程中遇到大量的自由曲面问题，当时只能采用多截面视图，特征纬线的方式来近似表达所设计的自由曲面。由于三视图方法表达的不完整性，经常发生设计完成后，制作出来的样品与设计者所想象的有很大差异甚至完全不同的情况，这样大大拖延了产品研发时间。此时法国人提出了贝塞尔算法，使人们用计算机处理曲线及曲面问题变得可行，同时也使得法国达索飞机制造公司的开发者们，能在二维绘图系统CADAM的基础上，开发出以表面模型为特点的自由曲面建模方法，推出了三维曲面造型系统CATIA。它的出现标志着计算机辅助设计技术从单纯模仿工程图纸的三视图模式解放出来，首次实现计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使得CAD技术的开发有了现实的基础。曲面造型系统CATIA为人类带来了第一次CAD技术革命，改变了以往只能借助油泥模型来近似表达曲面的落后的工作方式20世纪70年代末到80年代初，由于计算机技术的大跨步前进，CAE，CAM技术也开始有了较大发展。SDRC公司在当时星球大战计划背景下，由美国宇航局支持及合作，开发出了许多专用分析模块，用以降低巨大的太空实验费用，而UG 则侧重在曲面技术的基础上发展CAM技术，用以满足麦道飞机零部件的加工需求。有了表面模型，CAM的问题可以基本解决。但由于表面模型技术只能表达形体的表面信息，难以准确表达零件的其它特征，如质量、重心、惯性矩等，对CAE十分不利，最大的问题在于分析的前处理特别困难。基于对于CAD/CAE一体化技术发展的探索，一些公司完成了基于实体造型技术的大型CAD/CAE 软件开发与研制。由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理论上有助于CAD、CAE、CAM统一的模型表达，给设计带来了惊人的方便性。可以说，实体造型技术的普及应用标志着CAD发展史上的第二次技术革命。进入80年代中期，CV公司提出了一种比无约束自由造型更新颖、更好的算法——参数化实体造型方法。它具有基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改的特征。可以认为，参数化技术的应用主导了CAD发展史上的第三次革命。此时众多CAD、CAE、CAM 软件开发公司群雄逐鹿。80年代后期到90年代，CAD