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1、28506正文目录第第2 2章数字化设计与制造概述章数字化设计与制造概述2.1制造与制造业2.2现代制造业面临的挑战及其发展趋势2.3数字化设计与制造的内涵及学科体系2.4数字化设计与制造技术的特点2.5数字化设计与制造技术的发展2.6数字化设计与制造技术的应用案例2.12.1制造与制造业制造与制造业2.1.1制造与制造业的基本概念2.1.2制造系统的组成及其分类2.1.12.1.1制造与制造业的基本概念制造与制造业的基本概念(1)物料流。(2)能量流。(3)信息流。(1)(1)物料流物料流物料流指原材料、外购件、半成品、零件、组件、部件，从加工、检验、装配、试验、存储、运输直到产品出厂的全过
2、程。资金和技术在区域经济运行中，实际上起一种能量的作用，我们把它合称为能量流。（2 2）能量流）能量流信息流的广义定义是指人们采用各种方式来实现信息交流，从面对面的直接交谈直到采用各种现代化的传递媒介，包括信息的收集、传递、处理、储存、检索、分析等渠道和过程。（3 3）信息流）信息流28506正文图2-1机械制造系统中的物料流、能量流和信息流2.1.12.1.1制造与制造业的基本概念制造与制造业的基本概念2.1.22.1.2制造系统的组成及其分类制造系统的组成及其分类1)按产品的品种和批量2)按工艺类型3)按制造系统的柔性4)按自动化程度分为少品种、大批量(minor-variety and
3、mass-produce)制造系统和多品种、小批量(multiple-variety and small-order)制造系统。1)1)按产品的品种和批量按产品的品种和批量分为连续型制造系统(continuous manufacturing system)和离散型制造系统(discrete manufacturing system)。2)2)按工艺类型按工艺类型分为刚性制造系统(rigid manufacturing system)和柔性制造系统(FMS)。3)3)按制造系统的柔性按制造系统的柔性分为手工制造系统(manual manufacturing system)、半自动化制造系统(se
4、mi-automatic manufacturing system)以及自动化制造系统(automated manufacturing system)。4)4)按自动化程度按自动化程度2.22.2现代制造业面临的挑战及其发展趋势现代制造业面临的挑战及其发展趋势1 现代制造业面临的挑战2 现代制造业的发展趋势(1)适应全球竞争的观念急待形成(2)全员素质急待提高(3)观念落后1 1 现代制造业面临的挑战现代制造业面临的挑战2023/2/17许多企业运行良好，但居安思危意识不强部分困难企业面临竞争束手无策企业内部、外部信息传递迟缓(1)适应全球竞争的观念急待形成2023/2/17产品创新缺乏人才，
5、更缺机制管理革新缺乏全员意识严格管理不等于科学的管理企业文化建设没有充分重视(2)全员素质急待提高2023/2/17高投入、低效率情况仍较多高投入、低效率情况仍较多一提企业改造，就想到设备投入一提企业改造，就想到设备投入麻雀虽小，肝胆俱全麻雀虽小，肝胆俱全企业管理和生产运营模式的观念落后企业管理和生产运营模式的观念落后(3)观念落后（1）以信息化带动制造业的发展，出现了新的制造模式（2）以加工制造为主转向更加重视营销和研发，向两端延伸的趋势 （3）企业的组织结构和业务流程的重塑2.22.2现代制造业面临的挑战现代制造业面临的挑战1、用信息化带动工业化成为提高制造业竞争力的重要途径2、先进制造技
6、术的兴起和先进制造模式的出现（1）以信息化带动制造业的发展，出现了新的制造模式现代经济的发展使得加工制造技术的可获得性大为增加，加工制造环节的竞争非常激烈，利润空间呈下降趋势。（2）以加工制造为主转向更加重视营销和研发，向两端延伸的趋势1、公司组织结构从“金字塔型”向“扁平型”变化 2、业务流程再造和信息系统集成基础上的企业经营过程重组（BPR）3、企业的经营管理功能与生产过程的分离成为可能（3）企业的组织结构和业务流程的重塑图2-2产品的全生命周期模型2.22.2现代制造业面临的挑战及其发展趋势现代制造业面临的挑战及其发展趋势术语“数字化制造”代表所有基于3D模型的产品和工艺定义的、用于产品
7、生命周期各个阶段的设计、仿真和实现技术的集合。2.32.3数字化设计与制造的内涵及学科体系数字化设计与制造的内涵及学科体系2.32.3数字化设计与制造的内涵及学科体系数字化设计与制造的内涵及学科体系图2-3产品开发的基本流程图2-4产品数字化开发环境及其学科体系2.32.3数字化设计与制造的内涵及学科体系数字化设计与制造的内涵及学科体系2.42.4数字化设计与制造技术的特点数字化设计与制造技术的特点1.计算机和网络技术是数字化设计与制造技术的基础2.计算机只是产品数字化设计与制造的重要辅助工具3.数字化设计与制造能有效地提高产品质量、缩短开发周期、降低生产成本4.数字化设计与制造技术只涵盖产品
8、生命周期的某些环节表2-1人和计算机的特点比较比 较 项 目人计算机数值计算能力弱强推理及逻辑判断能力以经验、想象和直觉进行推理模拟的、系统的逻辑推理信息存储能力差，与时间有关强，与时间无关重复工作能力差强分析能力直觉分析强、数值分析差无直觉分析能力、数值分析强出错率高低2.42.4数字化设计与制造技术的特点数字化设计与制造技术的特点2.52.5数字化设计与制造技术的发展数字化设计与制造技术的发展2.5.1数字化设计与制造技术的发展史2.5.2数字化设计与制造技术的发展趋势2.5.12.5.1数字化设计与制造技术的发展史数字化设计与制造技术的发展史1.20世纪50年代：CAD/CAM技术的准备
9、和酝酿阶段2.20世纪60年代：CAD/CAM技术的初步应用阶段3.20世纪70年代：CAD/CAM技术开始广泛使用4.20世纪80年代：CAD/CAM技术走向成熟5.20世纪90年代：微机化、标准化、集成化发展时期1985 年，美国制造工程师协会计算机与自动化专 业学会（SME/CASA）给出了计算机集成制造企业的定义及其结构模型。2.5.12.5.1数字化设计与制造技术的发展史数字化设计与制造技术的发展史图2-5计算机集成制造企业结构2.5.12.5.1数字化设计与制造技术的发展史数字化设计与制造技术的发展史图2-6SME/CASA新的制造企业结构模型2.5.12.5.1数字化设计与制造技
10、术的发展史数字化设计与制造技术的发展史2.5.22.5.2数字化设计与制造技术的发展趋势数字化设计与制造技术的发展趋势(1)利用基于网络的CAD/CAPP/CAE/CAM/PDM/PLM集成技术，实现产品全数字化设计、制造与管理。(2)CAD/CAPP/CAE/CAM/PDM技术与企业资源计划、供应链管理、客户关系管理结合，形成企业信息化的总体构架。(3)通过Internet、Intranet及Extranet将企业的业务流程紧密地连接起来，对产品开发的所有环节(如订单、采购、库存、计划、制造、质量控制、运输、销售、服务、维护、财务、成本、人力资源等)进行高效、有序地管理。2.5.22.5.2
11、数字化设计与制造技术的发展趋势数字化设计与制造技术的发展趋势(4)虚拟工厂、虚拟制造、动态企业联盟、敏捷制造、网络制造以及制造全球化成为数字化设计与制造技术发展的重要方向。图2-7手机数字化造型基本流程2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-8手机造型设计2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-9手机按键造型设计2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-10手机上盖的曲面造型过程a)一级组件b)二级组件c)三级组件d)最终零件2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造
12、技术的应用案例图2-11按键面板的内部结构2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-12模具型腔设计流程图2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-13按键面板的主分型面2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-14按键面板模具装配体2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-15按键面板模具的爆炸图2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-16注塑成型工艺的仿真分析流程2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化
13、设计与制造技术的应用案例图2-17手机按键面板的有限元模型2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-18手机按键面板的浇口位置分析2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-19注塑压力与注塑时间关系曲线2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-20熔体剪切率与注塑时间关系曲线2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-21手机按键面板的注塑压力与时间的曲线2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-22手机按键面板的熔接
14、痕分析2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-23手机按键面板的冷却时间分析2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-24手机按键面板的冷却水管温升分析2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-25手机按键面板的翘曲变形分析2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-26手机按键面板翘曲变形的改善2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-27基于Pro/Engineer软件的NC程序编制2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-28凹模粗加工仿真2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-29凹模局部精加工仿真2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-30凸模粗加工仿真2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例图2-31凸模局部精加工仿真2.62.6数字化设计与制造技术的应用案例数字化设计与制造技术的应用案例