浅谈机械制造技术
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浅析现代机械制造加工新技术随着现代科学技术的发展,机械制造加工技术也在不断创新和提升,新技术的应用不断拓展着机械加工的领域,不断改善着加工质量和效率。
本文将从多个方面浅析现代机械制造加工新技术。
一、数字化技术数字化技术是当今机械加工技术的主要特征之一,其应用已经广泛地出现在现代机械加工中。
其中,数控技术和CAD/CAM技术是数字化技术的两个重要组成部分。
数控技术采用计算机控制系统操控机床进行加工,比传统机械加工更加精确和高效,并且减少了操作工人的劳动强度。
CAD(计算机辅助设计)和CAM(计算机辅助制造)技术则可以帮助工程师在计算机上进行设计和模拟,然后将设计好的零件数据传输到机床上进行自动加工,使加工过程更加科学化和精确。
二、灵活加工技术灵活加工技术是指加工过程中能够适应不同工艺和工序,有更强的适应性和灵活性的机器工具和装备。
例如,在多数CNC车床和铣床上都配有自动换刀和多头夹持装置,能够实现不同工件在同一机床上进行加工,大大提高加工效率和用途。
三、先进材料加工技术随着先进材料的应用越来越广泛,机械加工技术也不断发展新的方法来应对这些材料。
如激光加工、超声波加工、水刀切割等等。
这些技术能够进行高精度的加工、不同材料的加工,使得机械加工能够适应更广泛的场景,加工更多的材料。
四、互联网技术随着互联网技术的日益普及,越来越多的机械制造企业开始采用互联网技术来实现设备的智能化与信息化,从而实现更加精细化和自动化的生产。
例如,使用物联网技术可以实现机器的实时监测和数据收集,以便进行更及时的服务和维护。
五、智能化制造技术智能化制造技术是机械加工的先进生产工艺之一,其核心是智能控制。
通过智能传感器、智能控制设备和人工智能技术,可以实现机械设备的智能化、自主化。
例如,可以在机床上安装智能控制系统,在进行制造过程中自动对加工过程进行监控、自动调整,并能实现预测性维护和自动报警处理。
机械制造技术论文机械制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。
下面是店铺整理了机械制造技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!机械制造技术论文篇一浅谈机械制造技术【摘要】机械制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。
本文对机械制造技术在我国及世界历史上的发展作了简要陈述,对先进机械制造技术的现状及技术特点进行概括介绍,并简述了未来机械制造技术的发展方向。
【关键词】机械制造简史先进机械制造技术发展现状发展趋势中国是世界上机械制造技术发展最早的国家之一。
中国的机械制造技术历史悠久,成就辉煌,不仅对中国的社会经济发展起到了重要的促进作用,而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献。
传统机械制造方面,我国在很长一段时期内都领先于世界,到了近代特别是从18世纪初到19世纪40年代,由于诸多原因,我国的机械行业发展停滞不前,这100多年的时间正是西方资产阶级政治革命和产业革命时期,机械制造技术飞速发展,远远超过了中国的水平,中国机械制造技术的水平与西方的差距急剧拉大,到十九世纪中期已经落后西方一百多年。
新中国建立后特别是近三十年来,机械制造技术发展速度很快,向机械产品大型化、精密化、自动化和成套化的趋势发展,在有些方面已经达到或超过了世界先进水平。
新中国机械制造技术的发展速度之快、水平之高是前所未有的。
而且这一时期还没有结束,只要我们能够采取正确的方针、政策,用好科技发展规律并勇于创新,我国的机械制造技术还将向更高的水平发展,重新引领世界机械工业发展潮流。
1.机械制造简史。
石器时代人类制造和使用的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单工具是后来出现的机械的先驱。
几千年前,人类创制了用于谷物脱壳和粉碎的臼和磨,用于提水的桔槔和辘轳,装有轮子的车,航行于江河的船及桨、橹、舵等。
所用的动力由人力发展到畜力、风力和水力。
所用材料由天然的石、木、土、皮革等发展到人造材料。
浅谈机械制造工艺及发展方向随着科技的不断进步和人们对生产效率的要求越来越高,机械制造工艺也在不断发展。
机械制造工艺是指通过各种加工方法和加工工艺,对原材料进行加工和转化,最终制造出具有一定形状和性能的零部件或成品的一种技术。
机械制造工艺的发展可以分为以下几个方面:一是数控加工技术的发展。
随着计算机技术和数控技术的不断进步,数控机床和数控加工技术得到广泛应用。
数控机床通过对加工过程进行编程和控制,可以实现高精度、高效率的加工,提高了机械制造的质量和效率。
二是柔性化制造技术的发展。
柔性化制造技术是指通过灵活的生产设备和工艺流程,实现产品生产的个性化和定制化。
柔性化机器人可以根据生产需求进行编程和操作,适应不同产品的加工要求,提高生产的灵活性和适应性。
三是先进材料和工艺的应用。
随着新材料和新工艺的不断出现,机械制造工艺也在不断更新。
高强度材料的应用可以提高产品的承载能力和使用寿命;先进的焊接和切割技术可以实现高效、高质量的制造。
四是智能制造技术的应用。
智能制造技术是指通过人工智能、物联网等技术,实现设备的智能化和自动化,提高生产的智能化水平。
智能传感器可以实时监测设备的运行状态,及时进行故障诊断和维护,提高生产线的稳定性和可靠性。
五是绿色制造技术的推广。
绿色制造技术是指通过节能、环保的生产方式,实现对环境的保护和可持续发展。
高效能源利用和废物资源利用可以降低对能源和原材料的消耗,减少对环境的影响。
机械制造工艺的发展方向是数字化、柔性化、智能化和绿色化。
数字化可以提高加工的精度和效率;柔性化可以满足不同产品的制造需求;智能化可以提高生产的自动化水平;绿色化可以保护环境和推动可持续发展。
随着技术的不断进步,相信机械制造工艺在未来会有更大的突破和发展。
现代化机械设计制造工艺技术浅析提纲:1.现代化机械设计制造工艺技术的发展历程2.现代机械制造行业的技术优势与挑战3.以机械设计为中心的现代化机械制造过程的要点及技术特点4.现代机械制造领域的未来发展趋势5.如何提高机械设计师的设计能力一、现代化机械设计制造工艺技术的发展历程在经历了几百年的发展后,现代机械设计制造和技术已经得到了非常大的发展。
现代机械设计制造的发展,是从工艺手艺、重工业向工业设计、高精度制造过渡的一个过程。
在这个过程中,现代机械设计与制造的技术不断的创新发展,这也在整个机械行业中决定了现代化机械设计制造工艺技术的质量和水平。
二、现代机械制造行业的技术优势与挑战现代机械制造行业的技术优势也同时带来了很多挑战,其中最主要有:技术和品质,智能化制造,以及成本等方面。
现代机械制造技术的快速发展,是就技术创新来讲是一个非常难以突破的问题。
机械行业非常重视技术创新,然而研究和发展新的技术往往需要耗费大量时间,精力和资金。
而成本问题也同样是机械行业中比较显著的问题。
三、以机械设计为中心的现代化机械制造过程的要点及技术特点机械设计在现代化机械制造工艺技术中有着至关重要的地位,这是由于机械设计的质量不仅决定了机械产品的品质,而且也对整个机械制造过程的效率和成本有着更高的贡献。
现代机械制造过程的核心是工业设计,这是通过根据需求进行设计、分析、模拟、测试和改进等方法来制造最终产品的一个过程。
这也是现代机械制造的技术特点所在。
为了达到更高的精度和品质要求,现代机械制造过程中的机械设计师们不断的寻求新的技术和方法。
大量的研究和实验表明,通过使用数字设计模型、模拟和三维打印技术等先进的技术工具,能够显著地提高设计师的效率和精度,同时也提高了整个机械制造过程的效率和成本。
四、现代机械制造领域的未来发展趋势在未来的机械领域中,一些新兴的技术和方法正在不断被开发,这些新技术和方法将会为整个机械行业带来更高的效率和品质。
机械制造技术概述机械制造技术是现代工业的重要组成部分,涉及到的领域广泛,包括汽车工业、航空航天工业、电子工业、机械加工等。
本文将介绍机械制造技术的概述,包括机械制造的基本原理、相关技术的发展和应用。
一、机械制造的基本原理机械制造涉及到许多基本原理,如力学、材料科学、加工工艺学等。
首先,机械制造需要考虑的力学原理包括静力学和动力学。
静力学是研究物体在静止状态下的力学性质,而动力学是研究物体在运动状态下的力学性质。
在机械制造过程中,需要考虑静力学和动力学的原理,例如,设计强度等级和确定最大承载能力,或者计算机械设备的运动轨迹和速度等。
其次,机械制造离不开材料科学。
材料科学的目的是研究材料的性质和特点,以在设计和制造机械设备时选取适当的材料。
在机械制造过程中,需要考虑材料的机械性能、化学性能、热性能等特点。
材料的选择和特性对机械设备的寿命、质量和性能都会产生重大的影响。
最后,机械加工是机械制造的重要组成部分。
机械加工指加工金属、木材等材料的过程,将原料加工成所需的形状和尺寸,以制造出各种机械零件。
机械加工可以通过手工、数控加工、机器加工等方式进行。
机械加工对机械制造的成功和效率有着决定性的影响。
二、相关技术的发展和应用机械制造技术的发展日新月异,不断涌现各种新技术和新应用。
以下是其中几种:1. 3D 打印技术3D 打印技术是一种通过数控制技术,以粉末金属或塑料为原料,将物体按照设计的模型分层加工而成的技术。
3D 打印技术的优势在于可以制造出形状复杂、内部结构复杂的零部件,大大提高了机械制造的生产效率和零部件的质量。
2. 机器人技术机器人技术是一种通过自主系统或遥控系统控制机器人完成各种任务的技术。
机器人技术在机械制造中有着广泛的应用,例如,自动化装配线、无人机、智能仓库等,可以大大提高机械制造的效率和生产速度。
3. 智能制造技术智能制造技术是一种利用先进的传感器、人工智能等技术,实现机械制造自动化、智能化的技术。
浅谈机械制造与自动化技术机械制造与自动化技术是现代科技不可或缺的两个方面,而机械制造技术则是自动化的基础。
机械制造技术指用机械加工方法制造各种机械零件和机械产品的科学和技术,包括钳工、铣床、车床、钻床、磨床、镗床等各种机械加工设备的操作技术。
而自动化技术,则是在机械制造基础上,实现对生产过程的自动控制,提高生产效率和生产质量,降低人工成本和提高社会经济效益。
机械制造技术是指利用各种机械设备和方法,对各种材料进行制造加工的技术,是制造业的基础和核心技术之一。
机械制造技术主要包括手工加工技术、机械手加工技术和数控加工技术三个层次。
手工加工技术是制造业历史上最基本的一种加工方法,在手工加工的初期阶段,主要是通过使用各类手工工具来加工零部件和元器件,其操作难度较大,加工速度较慢,生产效率较低。
但随着科学技术的不断发展和进步,机械化和自动化加工技术得到了广泛的应用,使加工效率大大提高,并且可以实现更高精度的加工。
机械手加工技术是在手工加工技术的基础上,引入了各种机械工具和装置,如铣床、钻床、车床、磨床等,使加工效率大大提高。
而数控加工技术则是目前机械制造技术的主流之一,它通过计算机控制各种机床和机械部件来实现对加工过程的精确控制,大幅提高了加工效率和加工精度。
自动化技术则是在机械制造技术的基础上,通过对生产过程的自动控制,实现生产线的高效运转,提高生产效率和质量,并降低生产成本,使得制造业在不断适应市场需求的同时,也不断提高自身的产能和竞争力。
自动化技术主要包括量产自动化技术、智能控制技术和机器视觉技术等。
量产自动化技术主要是通过设计、制造喷涂机械或机器人来完成生产线上的一些重复性工作,减少对人力的依赖,提高生产效率。
而智能控制技术则是基于计算机或嵌入式系统,实现机器的智能化控制,实现对生产过程精确的控制,进而提高生产效率和质量。
机器视觉技术则是通过高分辨率摄像仪和计算机图像处理技术,实现机器对物体的识别和感知,进而实现对物体自动分类、定位、计数、检测等。
浅谈我国现代化机械制造技术的发展趋势1. 引言1.1 我国现代化机械制造技术的重要性我国现代化机械制造技术的重要性,体现在多个方面。
机械制造技术是现代工业的基础,是制造业的支柱。
随着科技的不断进步和全球化竞争的加剧,我国必须不断提升机械制造技术水平,才能在全球市场中占据一席之地。
机械制造技术的发展对于提高生产效率、降低成本、改善产品质量、推动产业升级都具有重要意义。
通过引进先进技术和不断创新,我国可以实现从"Made in China"到"Created in China"的转变,从而提升国家在全球价值链中的地位。
机械制造技术的发展还可以促进科技创新、推动产业结构优化和经济发展方式转型升级。
加强我国现代化机械制造技术的研究和发展,不仅是实现经济持续增长的需要,也是实现国家现代化建设的重要支撑。
【内容长度:244字】2. 正文2.1 机械制造技术的现状1. 传统机械制造技术仍占主导地位,我国机械制造业在设备、工艺以及管理方面存在一定的滞后现象。
传统机械制造技术在一定程度上限制了企业的发展和竞争力。
2. 随着科技的快速发展,我国的机械制造技术也在不断更新和转型。
新一代机械制造技术涵盖了数字化、智能化、自动化等方面,为机械制造业带来了新的发展机遇。
3. 我国机械制造技术在高端装备制造领域取得了一些突破性进展,行业内部出现了一些具有国际竞争力的企业。
在中低端产品市场上,我国机械制造技术与发达国家还存在一定差距。
4. 机械制造技术的现状也受到市场需求、政策法规、人才储备等多方面因素的影响。
企业需要不断改进技术、强化研发能力,以满足市场需求和提升竞争力。
5. 我国机械制造技术的现状呈现出多样性和多变性。
随着科技的不断发展和政策的利好支持,我国机械制造技术有望迎来新的发展机遇和突破。
2.2 技术发展趋势随着科技的不断进步和社会的发展,我国现代化机械制造技术正呈现出一些新的发展趋势。
浅谈机械制造工艺及发展方向机械制造工艺是指利用机械设备和工具对材料进行加工和形成的过程。
它是制造业的基础,对经济社会的发展起着重要的推动作用。
随着科技的不断进步和社会的不断发展,机械制造工艺也在不断演变和发展,为实现高效、精确、灵活的生产提供了更多的可能性。
本文将从机械制造工艺的定义、分类和发展方向三个方面进行论述。
机械制造工艺的定义。
机械制造工艺是指利用机械设备和工具对材料进行加工和形成的过程。
它包括材料成型、加工、装配和检测等环节。
在材料成型方面,机械制造工艺可以通过锻造、压力加工、塑性加工、切削加工等方法将材料形成所需的形状。
在材料加工方面,机械制造工艺可以通过数控加工、电火花加工、激光加工等方法对材料进行精密加工。
在材料装配方面,机械制造工艺可以通过焊接、铆接、螺纹连接等方法将不同零部件组装成完整的产品。
在材料检测方面,机械制造工艺可以通过测量、控制和检测设备对产品的质量进行监测和评估。
机械制造工艺的分类。
根据加工方法的不同,机械制造工艺可以分为传统制造工艺和先进制造工艺两类。
传统制造工艺是指采用传统机械设备和工具进行加工和形成的工艺。
这种工艺的特点是操作简单、成本低廉、可靠性高,但是效率低、精度低、柔性差。
而先进制造工艺是指采用先进的数控机床、激光设备、机器人等新型设备进行加工和形成的工艺。
这种工艺的特点是操作复杂、成本高昂、效率高、精度高、柔性强。
其中的数字化制造技术、智能化制造技术、柔性制造技术等是目前机械制造工艺的主要发展方向。
机械制造工艺的发展方向。
随着科技的不断进步和社会的不断发展,机械制造工艺也在不断演变和发展。
目前,机械制造工艺的发展方向主要有以下几个方面。
一是数字化制造技术。
数字化制造技术包括计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助工艺规划(CAPP)等一系列技术。
它将信息技术与制造工艺相结合,实现了产品的数字化设计、数字化加工和数字化管理,能够提高生产效率、降低成本、提高产品质量。
浅谈先进的机械制造技术先进的机械制造技术,是科技迅猛发展带来的新成果。
随着先进制造技术的不断更新和应用,机械制造领域的生产效率不断提升,产品质量进一步提高。
本文将围绕机械制造领域的先进技术进行详细的谈论,以期为读者提供更全面的认知与思考。
机械制造技术是制造业的核心领域,也是现代工业发展的基础之一。
随着人们对机械制造技术的需求不断增长,制造技术的更新换代也日益加速。
如今,先进的机械制造技术已经成为了制造业的主流。
先进的机械制造技术主要分为三类:CAD/CAM、CNC和智能制造。
这些技术的应用,改变了现代机械制造的方式,提高了生产效率和产品质量。
首先,CAD/CAM技术是计算机辅助设计和计算机辅助制造技术的缩写,它将制造过程中与数字化相关的设计、工艺规划、制造等环节基于计算机软件来完成。
CAD/CAM技术最大的优势在于:它可以降低生产成本和提高设计质量。
比如,CAD/CAM技术可以通过数字化仿真实现模型验证和产品评估,这可以大大减少制造过程中不必要的误差和浪费时间。
此外,CAD/CAM技术还可以每一步工序都实现自动控制,这将大幅度提高制造生产工艺的精度和制造质量。
其次,CNC技术是计算机数控技术的缩写。
所谓数控技术,就是将工艺数据转换为数字控制信号,通过计算机指令来驱动工具完成加工操作。
CNC技术作为机械制造领域中的一项关键技术,广泛应用于各种数控机床上,其应用对机械制造领域的发展影响深远。
CNC技术的优势在于具有高加工精度、高生产效率、高稳定性、高可靠性等诸多优点。
此外,CNC技术还可以自动化监控和记录整个生产过程,让人们在生产过程中可以更好地进行数据分析和控制,从而进一步提高了生产效率和产品的质量。
最后,智能制造技术,是近年来兴起的一种控制、规划和协调完整制造系统的技术体系。
它以创新的制造理念和先进的技术应用为特点,可实现制造过程的智能化、自动化和柔性化研发,目的是为了实现更加高效、智能、精准和个性化的制造方式。
机械制造技术的特点及发展趋势
一、机械制造技术的特点
1.技术先进性:机械制造技术的发展受到了节能、智能、多元化、精细化等影响,使其具有较高的技术含量,其技术含量越高,越容易达到现代经济发展的要求。
2、节能性:随着现代社会的发展,绿色环保的问题日益突出,机械制造技术也应运而生,通过改进制造工艺、采用节能设备、使用新型材料等,彻底改变了传统的机械制造技术,使之节能可持续。
3、安全性:安全性是机械制造技术的重要特点,这可以避免因机械失灵而导致的各种安全事故。
机械制造技术可以通过提高机械的安全性、强化安全措施和提高自动化水平来实现安全性。
4、质量性:机械制造技术的发展伴随着质量管理体系的不断完善,使得机械制造技术的质量优越性被充分的体现出来,加上机械制造技术及其发展过程中涉及的各种材料及工艺质量的追求,从而考虑到了机械设备的质量性能,从而可以保证设备的可靠性。
二、机械制造技术的发展趋势
1、智能化制造:机械制造技术的发展趋势是向智能化方向发展,重点是对机械设备进行数字化、数据化和网络化设计、管理和控制,使机械设备具备良好的智能化水平。
2、模块化制造:另一个发。
许昌职业技术学院毕业论文姓名:徐子杰学号: 01000076 专业:机电一体化论文题目:浅谈机械制造技术指导教师:高艳强职称:2011年3 月28日目录摘要 (3)关键词 (3)1 前言 (3)2 系统设计方法 (3)2.1设计元素法 (4)2.2图形建模法 (4)2.3“构思”一“设计”法 (5)2.4矩阵设计法 (6)2.5 组合图法 (6)4 基于产品特征的设计方法 (6)4.1编码法 (6)4.2 知识的混合型表达法 (7)4.3利用基于知识的开发工具 (7)4.4设计目录法 (7)4.5 基于实例的方法 (8)5 智能化设计方法 (8)6 发展趋势 (9)结论 (12)参考文献 (13)致谢 (14)浅谈机械制造技术摘要机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。
随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。
关键词:计算机辅助产品;发展趋势;机械产品;1、前言机械制造作为一个传统的领域已经发展了很多年,积累了许多理论和实践经验,但随着当今社会的发展,人们的生活水平不断提高,各个方面的个性化需求越来越强烈。
作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。
先进制造技术这个概念的提出为机械制造业的发展指明了方向。
虽然这个名词没有确定的定义,但目前被公认的认识是:先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产,并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。
2、系统化设计方法系统化设计方法的主要特点是:将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统,每个设计要素具有独立性,各个要素间存在着有机的联系,并具有层次性,所有的设计要素结合后,即可实现设计系统所需完成的任务。
系统化设计思想于70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出,他们以系统理论为基础,制订了设计的一般模式,倡导设计工作应具备条理性。
德国工程师协会在这一设计思想的基础上,制订出标准VDI2221“技术系统和产品的开发设计方法。
制定的机械产品方案设计进程模式,基本上沿用了德国标准VDI2221的设计方式。
除此之外,我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想,其中具有代表性的是:(1)将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础,从产品开发的宏观过程出发,利用质量功能布置方法,系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。
(2)将产品看作有机体层次上的生命系统,并借助于生命系统理论,把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。
同时采用了生命系统图符抽象地表达产品的功能要求,形成产品功能系统结构。
(3)将机械设计中系统科学的应用归纳为两个基本问题:一是把要设计的产品作为一个系统处理,最佳地确定其组成部分(单元)及其相互关系;二是将产品设计过程看成一个系统,根据设计目标,正确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段。
由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同,进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。
下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法。
2.1 设计元素法用五个设计元素(功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数)描述“产品解”,认为一个产品的五个设计元素值确定之后,产品的所有特征和特征值即已确定。
我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。
2.2 图形建模法研制的“设计分析和引导系统”KALEIT,用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息,实现了系统结构、功能关系的图形化建模,以及功能层之间的联接。
将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面,利用Nijssen信息分析方法可以采用图形符号、具有内容丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点,将设计方法解与信息技术进行集成,实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。
将语义设计网作为设计工具,在其开发的活性语义设计网ASK中,采用结点和线条组成的网络描述设计,结点表示元件化的单元(如设计任务、功能、构件或加工设备等),线条用以调整和定义结点间不同的语义关系,由此为设计过程中的所有活动和结果预先建立模型,使早期设计要求的定义到每一个结构的具体描述均可由关系间的定义表达,实现了计算机辅助设计过程由抽象到具体的飞跃。
2.3 “构思”—“设计”法将产品的方案设计分成“构思”和“设计”两个阶段。
“构思”阶段的任务是寻求、选择和组合满足设计任务要求的原理解。
“设计”阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解。
将方案的“构思”具体描述为:根据合适的功能结构,寻求满足设计任务要求的原理解。
即功能结构中的分功能由“结构元素”实现,并将“结构元素”间的物理联接定义为“功能载体”,“功能载体”和“结构元素”间的相互作用又形成了功能示意图(机械运动简图)。
方案的“设计”是根据功能示意图,先定性地描述所有的“功能载体”和“结构元素”,再定量地描述所有“结构元素”和联接件(“功能载体”)的形状及位置,得到结构示意图。
Roper,H.利用图论理论,借助于由他定义的“总设计单元(GE)”、“结构元素(KE)”、“功能结构元素(FKE)”、“联接结构元素(VKE)”、“结构零件(KT)”、“结构元素零件(KET)”等概念,以及描述结构元素尺寸、位置和传动参数间相互关系的若干种简图,把设计专家凭直觉设计的方法做了形式化的描述,形成了有效地应用现有知识的方法,并将其应用于“构思”和“设计”阶段。
从设计方法学的观点出发,将明确了设计任务后的设计工作分为三步:1) 获取功能和功能结构(简称为“功能”);2) 寻找效应(简称为“效应”);3) 寻找结构(简称为“构形规则”)。
并用下述四种策略描述机械产品构思阶段的工作流程:策略1:分别考虑“功能”、“效应”和“构形规则”。
因此,可以在各个工作步骤中分别创建变型方案,由此产生广泛的原理解谱。
策略2:“效应”与“构形规则”(包括设计者创建的规则)关联,单独考虑功能(通常与设计任务相关)。
此时,辨别典型的构形规则及其所属效应需要有丰富的经验,产生的方案谱远远少于策略1的方案谱。
策略3:“功能”、“效应”、“构形规则”三者密切相关。
适用于功能、效应和构形规则间没有选择余地、具有特殊要求的领域,如超小型机械、特大型机械、价值高的功能零件,以及有特殊功能要求的零部件等等。
策略4:针对设计要求进行结构化求解。
该策略从已有的零件出发,通过零件间不同的排序和连接,获得预期功能。
2.4 矩阵设计法在方案设计过程中采用“要求—功能”逻辑树(“与或”树)描述要求、功能之间的相互关系,得到满足要求的功能设计解集,形成不同的设计方案。
再根据“要求—功能”逻辑树建立“要求—功能”关联矩阵,以描述满足要求所需功能之间的复杂关系,表示出要求与功能间一一对应的关系。
Kotaetal将矩阵作为机械系统方案设计的基础,把机械系统的设计空间分解为功能子空间,每个子空间只表示方案设计的一个模块,在抽象阶段的高层,每个设计模块用运动转换矩阵和一个可进行操作的约束矢量表示;在抽象阶段的低层,每个设计模块被表示为参数矩阵和一个运动方程。
2.5 键合图法将组成系统元件的功能分成产生能量、消耗能量、转变能量形式、传递能量等各种类型,并借用键合图表达元件的功能解,希望将基于功能的模型与键合图结合,实现功能结构的自动生成和功能结构与键合图之间的自动转换,寻求由键合图产生多个设计方案的方法。
4、基于产品特征知识的设计方法基于产品特征知识设计方法的主要特点是:用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验,建立相应的知识库及推理机,再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。
机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征,以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策,完成机构的型、数综合。
欲实现这一阶段的计算机辅助设计,必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。
为此,国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化处理做了大量的研究工作,采用的方法可归纳为下述几种。
4.1 编码法根据“运动转换”功能(简称功能元)将机构进行分类,并利用代码描述功能元和机构类别,由此建立起“机构系统方案设计专家系统”知识库。
在此基础上,将二元逻辑推理与模糊综合评判原理相结合,建立了该“专家系统”的推理机制,并用于四工位专用机床的方案设计中。
利用生物进化理论,通过自然选择和有性繁殖使生物体得以演化的原理,在机构方案设计中,运用网络图论方法将机构的结构表达为拓扑图,再通过编码技术,把机构的结构和性能转化为个体染色体的二进制数串,并根据设计要求编制适应值,运用生物进化理论控制繁殖机制,通过选择、交叉、突然变异等手段,淘汰适应值低的不适应个体,以极快的进化过程得到适应性最优的个体,即最符合设计要求的机构方案。
4.2 知识的混合型表达法针对复杂机械系统的方案设计,采用混合型的知识表达方式描述设计中的各类知识尤为适合,这一点已得到我国许多设计学者的共识。
在研制复杂产品方案设计智能决策支持系统DMDSS中,将规则、框架、过程和神经网络等知识表示方法有机地结合在一起,以适应设计中不同类型知识的描述。
将多种单一的知识表达方法(规则、框架和过程),按面向对象的编程原则,用框架的槽表示对象的属性,用规则表示对象的动态特征,用过程表示知识的处理,组成一种混合型的知识表达型式,并成功地研制出“面向对象的数控龙门铣床变速箱方案设计智能系统GBCDIS”和“变速箱结构设计专家系统GBSDES”。
4.3 利用基于知识的开发工具在联轴器的CAD系统中,利用基于知识的开发工具NEXPERT-OBJECT,借助于面向对象的方法,创建了面向对象的设计方法数据库,为设计者进行联轴器的方案设计和结构设计提供了广泛且可靠的设计方法谱。
则利用NEXPERT描述直线导轨设计中需要基于知识进行设计的内容,由此寻求出基于知识的解,并开发出直线导轨设计专家系统。
4.4 设计目录法构造了“功能模块”、“功能元解”和“机构组”三级递进式设计目录,并将这三级递进式设计目录作为机械传动原理方案智能设计系统的知识库和开发设计的辅助工具。