机械CADCAE技术基础教材第一章绪论.ppt

《机械CADCAE技术基础教材第一章绪论.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械CADCAE技术基础教材第一章绪论.ppt（24页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第一章第一章 绪绪 论论 机械机械CAD/CAECAD/CAE应用技术基础应用技术基础 一一.机械机械CAD/CAE技术概述技术概述二二.机械机械CAD/CAE技术的发展技术的发展三三.机械机械CAD/CAE系统结构系统结构开发设计生产准备与加工原材料与外购件的采购管理和销售010203040506070开发设计开发设计生产准备与生产准备与加工加工原材料与外原材料与外购件的采购购件的采购管理和销售管理和销售对成本的影响对成本的影响所需的工时成本所需的工时成本1.11.1产品形成过程对成本的影响产品形成过程对成本的影响一一.机械机械CAD/CAE技术概述技术概述市市场场需需求求 CAD、CAE、

2、RE、RPMCAPPCAT、CAM产品设计产品设计任任务务规规划划概概念念设设计计结结构构设设计计工工程程分分析析工艺设计工艺设计毛毛坯坯设设计计工工序序设设计计工工装装设设计计加工、装配加工、装配NC编编程程加加工工仿仿真真NC加加工工检检 验验装装 配配产产 品品1.2 1.2 产品生产过程与产品生产过程与CAXCAX过程链过程链CAT 一一.机械机械CAD/CAE技术概述技术概述一一.机械机械CAD/CAE技术概述技术概述n通过计算机及图形输入/输出设备进行机械产品的交互设计建立产品的数字模型，并在统一的产品数字模型下进行结构的计算分析、性能仿真、优化设计、自动绘图等支持机械产品开发的计

3、算机辅助设计、分析的理论、方法与工具等各相关技术的总称。n机械CAD/CAE能使设计工作实现信息化、集成化、网络化和智能化。还可以此为基础，将产品的数字模型高效及时传送并应用到整个企业产品价值链所涉及的各个重要环节，达到产品设计质量高、成本低和周期短的目标。1.3 1.3 机械机械CAD/CAECAD/CAE概念概念一一.机械机械CAD/CAE技术概述技术概述1.4 1.4 机械机械CAD/CAECAD/CAE技术集成体系结构技术集成体系结构1)特征造型 aaa_01_fea.prt结构和运动学、动结构和运动学、动力学分析模型力学分析模型aaa_01_dwg.prt 绘图模型绘图模型aaa_0

4、1_nc.prt 数控加工模型数控加工模型aaa_01-asm.prt装配模型装配模型aaa_assm.prt主模型方法主模型方法 设计者调用特征库的特征进行产品特征建模.尽可能地将以后各种应用(如分析、加工等）所要用到的特征信息输入.实例实例2)有限元建模与分析 将设计特征转换成有限元分析特征，进行有限元分析的前处理、确定载荷和边界条件 用有限元求解算法进行计算求解，并对计算结果进行分析、解释和评价，然后根据结果优化设计。n波音波音777 777 开发周期从过去开发周期从过去8 8年时间缩短到年时间缩短到5 5年年.n欧欧洲洲空空中中客客车车试试制制周周期期从从4 4年年缩缩短短为为2.52

5、.5年年，而而且且显显著著降降低低了了研研制制费用及生产成本。费用及生产成本。n福福特特公公司司新新车车型型的的开开发发周周期期从从过过去去的的3636个个月月缩缩短短到到1818个个月月乃乃至至1212个个月月，新新车车开开发发的的后后期期设设计计修修改改减减少少50%50%，原原型型车车制制造造和和测测试试成成本本减少减少50%50%，投资收益提高，投资收益提高30%30%。n我我国国模模具具制制造造业业模模具具的的生生产产周周期期缩缩短短了了约约3/3/4 4，模模具具工工业业年年产产值值已已达达到到450 450 亿亿元元以以上上，进进出出口口总总额额达达到到17 17 亿亿美美元元，

6、进进出出口口之之比比达达到到4:1 4:1。3.3.机械机械CAD/CAECAD/CAE技术的应用技术的应用一一.机械机械CAD/CAE技术概述技术概述 CAD/CAECAD/CAE在汽车设计中的应用在汽车设计中的应用在汽车设计中的应用在汽车设计中的应用Vehicle StructureVehicle StructureSafetySafetyEnergyEnergyVehicle DynamicsVehicle DynamicsNoise&VibrationNoise&VibrationDurabilityDurabilityAerodynamicsAerodynamicsThermalTh

7、ermal提速双层客车提速双层客车车体变形车体变形提速车钢顶铝裙提速车钢顶铝裙组合活塞温度场仿真组合活塞温度场仿真铝合金车体铝合金车体有限元分析结果有限元分析结果高速动车组虚拟驾高速动车组虚拟驾驶驶噪声模态及瞬态噪声噪声模态及瞬态噪声场场高速车（高速车（200km/h）迎面）迎面驶过时的瞬时压力波驶过时的瞬时压力波高速车（高速车（200km/h）大）大变形碰撞仿真变形碰撞仿真高速车两种方案高速车两种方案车窗噪声响应对比车窗噪声响应对比高速电力机车制动盘高速电力机车制动盘热应力仿真热应力仿真CAD/CAECAD/CAE在机车设计中的应用在机车设计中的应用在机车设计中的应用在机车设计中的应用二二.

8、机械机械CAD/CAE技术的发展技术的发展 n标准化：CAD支撑软件的ISO标准和工业标准、面向应用的标准零部件库、标准化设计方法。n参数化：改变特征的尺寸及特征之间的关系实现参数化特征造型设计。n开放性：开放式操作系统Windows/2000/XP/NT和UNIX平台、提供二次开发环境定制自己的CAD系统。n集成化：CAD/CAE/CAPP/CAM/CAQ/PDM/ERP的集成、CAD基於计算机网络环境实现异地、异构系统在企业间的集成。n智能化：利用人工智能和面向对象的知识库存储技术的智能CAD是CAD发展的必然方向 2.1 CAD2.1 CAD技术的发展趋势技术的发展趋势设计实例：参数化的

9、车身曲面输入新的全局参数或准则输入新的全局参数或准则评估评估&反馈反馈控制结构控制结构所有零部件自动所有零部件自动有序地变化有序地变化新的总布新的总布置方案置方案平台模板平台模板产品全相关设计技术产品全相关设计技术产品全相关设计技术产品全相关设计技术自动探察装拆路径自动探察装拆路径拆、拆、装序列及路径优化；装序列及路径优化；装配间隙及匹配检查装配间隙及匹配检查静、静、动动态干涉态干涉装配公差分析装配公差分析产品质量的检控产品质量的检控数字化大装配数字化大装配 路径、间隙的分析评测路径、间隙的分析评测Common technologyKFEffectivenessSet up of 1 cros

10、s-beam20 min0.5 min40Set up 10033 h1 h例例例例:SU27:SU27机身横梁采用机身横梁采用机身横梁采用机身横梁采用KDAKDA设计设计设计设计By Mr.Vladimir Sibiriakov in MoscowBy Mr.Vladimir Sibiriakov in Moscown真三维图形处理与虚拟现实：复杂的三维实体建模及自适应有限元剖分、复杂的动态物理场的虚拟现实与实时显示。n面向对象的工程数据库及其管理系统：更多的计算模型、设计方案、标准规范和知识性信息纳入CAE软件的数据库中。n面向先进装备业与产品设计和制造技术的CAE软件研发：集材料、构件及

11、产品的性能预测、仿真，计算机辅助材料设计制备，工程或产品的设计、仿真与优化於一体的CAE系统。n模态分析由线性向非线性问题方向发展：非线性建模理论与参数辨识、非线性系统物理参数的识别、载荷识别。2.2 CAE2.2 CAE技术的发展趋势技术的发展趋势 二二.机械机械CAD/CAE技术的发展技术的发展 部件动态仿真部件动态仿真多体系统多体系统多体系统多体系统动力学分析动力学分析动力学分析动力学分析n开发面向产品全生命周期的、网络环境下的数字化、智能化创新设计方法及技术，计算机辅助工程分析与工艺设计技术，设计、制造和管理的集成技术。n结合装备/产品研制和工程建设，开发以创新设计、敏捷制造和协同管理

12、为主要内容的数字化综合集成技术，突破多业务、多系统、多企业综合集成技术难点，建立数字化综合与协同能力平台。2.3 CAD/CAE2.3 CAD/CAE集成技术发展趋势集成技术发展趋势 二二.机械机械CAD/CAE技术的发展技术的发展 三三.机械机械CAD/CAE系统结构系统结构 CAD/CAECAD/CAE集集成成的的实实现现需需要要建建立立一一个个以以集集成成产产品品模模型型技技术术、多多学学科科综综合合优优化化技技术术、建建模模与与仿仿真真技技术术为为技技术术核核心心，由由一一系系列列软软件件工工具具和和软软件件子子系系统统组组成成的的软软件件套套件件和和解解决决方方案案集集成成一一体体，

13、以以高高性性能能的的计计算算机机和和网网络络数数据据库库系系统统支支撑撑，在在数数据据、过过程程、应应用用三三个层面实现集成与协同的机械产品开发平台。个层面实现集成与协同的机械产品开发平台。3.1 集成的集成的CAX工作流程工作流程 3.2 基于基于FIPER的产品开发平台体系结构图的产品开发平台体系结构图 数数字字化化设设计计工工具具集集性性能能分分析析仿仿真真工工具具集集计计算算机机辅辅助助工工业业设设计计产产品品开开发发过过程程管管理理知知识识库库管管理理模模型型库库管管理理优优化化设设计计方方法法工工具具集集3D虚拟样机虚拟样机载荷模型建立载荷模型建立虚拟样机性能仿真虚拟样机性能仿真虚

14、拟样机性能改进虚拟样机性能改进虚拟样机可靠性评估虚拟样机可靠性评估虚拟样机校验虚拟样机校验样机工程图样机工程图气动压力气动压力不平顺谱不平顺谱强度分析强度分析刚度分析刚度分析动力学分析动力学分析噪声分析噪声分析空调通风空调通风大变形碰撞大变形碰撞大变形碰撞大变形碰撞疲劳分析疲劳分析非线性器件分析非线性器件分析企业建模企业建模与企业诊断与企业诊断企业业务过程企业业务过程重组重组(BPR)客户关系管理客户关系管理(CRM)供应链管理供应链管理(SCM)企业资源规划企业资源规划(ERP)电子商务电子商务(EB)用户界面用户界面PDM客户端客户端客户客户/服务器服务器-中间件中间件DBMS数据库管理系统数据库管理系统PDM服务器服务器数据库中间件（数据库中间件（DBMS-API）Internet/Intranet/Extranet与与其其他他应应用用系系统统的的接接口口CADCAECAPPCAQDFMADFCDFE3.3 基于基于CAD/CAE集成的机械产品开发平台集成的机械产品开发平台