計算機輔助工業(yè)設計

1計算機的發(fā)明無疑是人類最偉大的發(fā)明之一，它改交了你、改變了我，改變了我們身邊許許多多可以觸及的事物。計算機作為一個輔助設計的工具，它同時也改變了設計。與以往的手會圖畫設計(未曾使用計算機之前)相比，計算機輔助設計確實有許多優(yōu)點，它對設計的重要性是不言而喻的，然而和任何事物都具兩面性一樣，計算機輔助設計也暴露出許多弊端。本文將在實踐教學的基礎上來談談計算機給工業(yè)設計教學帶來的不良影響，及如何優(yōu)化計算機輔助設計類課程的教學，充分發(fā)揮計算機輔助設計的優(yōu)勢，為設計所用。2計算機輔助設計軟件所產生的現實作用及未來意義改變和沖擊了設計師和工程開發(fā)服務人員的技能方式、思維觀念以及傳統(tǒng)產品從創(chuàng)意設計到樣機試制批量生產等等的諸多模式.從我校相關專業(yè)畢業(yè)生的就職情況,計算機輔助設計軟件應用能力的確是用人單位的一個重要尺碼.通過對計算機輔助設計軟件的特點和市場對本科生相關需求的分析，本文在，(1)分析及闡述計算機輔助設計軟件的人機交互理念,引學生入門；(2)通過典型綜合性案例的強化訓練,學生打下扎實的基本功；(3)側重融會貫通、交叉滲透的教學方法,學生掌握熟能生巧、駕輕就熟的本領；(4)倡導鼓勵自學和二次開發(fā)，能力更上層次等方面，介紹了我校工業(yè)設計專業(yè)在教學工作中的特色探討和實踐收獲，為進一步開展計算機輔助設計類課程的教學改革打下基礎.3計算機輔助設計引起了工業(yè)設計行業(yè)的變革，也對工業(yè)設計教育提出了更高的要求。計算機輔助設計在工業(yè)設計的流程數據管理，產品效果表現以及計算機輔助模型制作中發(fā)揮了工具化的作用。在應用過程中，促進了其自身的發(fā)展和工業(yè)設計理念的發(fā)展。4在工業(yè)設計進行的流程中，計算機輔助設計悄然的穿插在每一個相對獨立的主題活動之中.從一個完整的設計流程審視,計算機輔助設計的作用顯而易見.它在設計流程數據管理,產品效果表現以及計算機輔助模型制作等廣泛應用,發(fā)揮了工具化的作用.在應用過程中,促進了其自身的發(fā)展和工業(yè)設計的發(fā)展.5計算機輔助工業(yè)設計(CAID)是采用計算機進行設計的CAD(ComputerAidedDesign)的一種，特別是指能夠進行包含設計的系統(tǒng)。普通的CAD工具主要是用來進行制作產品內部零部件設計圖的制圖等，而CAID工具主要著眼點開發(fā)設計全體的形狀和外觀。它裝載了面向工業(yè)設計的建模功能，以及繪制完整圖象的功能等。62什么是CAID系統(tǒng)CAID是指以計算機硬件、軟件、信息存儲、通訊協議、周邊設備和互連網等為技術手段，以信息科學為理論基礎，包括信息離散化表述、掃描、處理、存儲、傳遞、傳感、物化、支持、集成和聯網等領域的科學技術集合。CAID，即在計算機技術和工業(yè)設計相結合形成的系統(tǒng)支持下，進行工業(yè)設計領域內的各種創(chuàng)造性活動。與傳統(tǒng)的工業(yè)設計相比，CAID在設計方法、設計過程、設計質量和設計效率等各方面都發(fā)生了質的變化，它涉及了CAD技術、人工智能技術、多媒體技術、虛擬現實技術、敏捷制造、優(yōu)化技術、模糊技術、人機工程等許多信息技術領域，是一門綜合的交叉性學科。CAID以工業(yè)設計知識為主體，以計算機和網絡等信息技術為輔助工具，實現產品形態(tài)、色彩、宜人性設計和美學原則的量化描述，從而設計出更加實用、經濟、美觀、宜人和創(chuàng)新的新產品，滿足不同層次人們的需求。3caid系統(tǒng)的內容CAID主要包括數字化建模、數字化裝配、數字化評價、數字化制造以及數字化信息交換等方面內容。數字化建模是由編程者預先設置一些幾何圖形模塊，然后設計者在造型建模時可以直接使用，通過改變一個幾何圖形的相關尺寸參數可以產生其它幾何圖形，任設計者發(fā)揮創(chuàng)造力。數字化裝配是在所有零件建模完成后，可以在設計平臺上實現預裝配，可以獲得有關可靠性、可維護性、技術指標、工藝性等方面的反饋信息，便于及時修改。數字化評價是該系統(tǒng)中集中體現工業(yè)設計特征的部分，它將各種美學原則、風格特征、人機關系等語義性的東西通過數學建模進行量化，使工業(yè)設計的知識體系對設計過程的指導真正具有可操作性。比如生成的渲染效果圖或實體模型，可以進行機構仿真、外型、色彩、材質、工藝等方面的分析評價，更直觀且經濟實用。數字化制造是在數字化工廠中完成，它能自動生成自動識別加工特征、工藝計劃、自動生成NC刀具軌跡，并能定義、預測、測量、分析制造公差等。數字化信息交換是基于網絡，使該設計平臺能夠實現與其它平臺的信息資源共享。4CAID系統(tǒng)的模式CAID的工程思想CAID系統(tǒng)是按照系統(tǒng)工程的思想，以工業(yè)設計理論和方法為指導的智能型創(chuàng)新性的產品開發(fā)設計系統(tǒng)。首先是利用各種信息，在CAID系統(tǒng)平臺里利用真實感造型設計系統(tǒng)進行形態(tài)設計、色彩設計、材質設計和人機設計等方面的語義設計，然后在數字裝配系統(tǒng)中實現數字化裝配，在綜合評價系統(tǒng)中進行美學、語義學等方面的分析評價，提出產品造型方案。最后將最終方案輸出到加工設備，加工出產品，投放到市場，之后再收集有關信息，反饋到CAID平臺，實現再設計。這種方法利用網絡和其它平臺相連接，使設計人員從一開始就考慮到產品生命周期的所有環(huán)節(jié)，把設計、制作、使用等方面合理組織起來，及時解決不同環(huán)節(jié)之間的沖突，充分調動了所有人的積極性和創(chuàng)造性。計算機被普遍應用于工業(yè)設計之中,CAD成為工業(yè)設計不可缺少的手段。當前，世界上大型的CAD/CAM/CAE軟件系統(tǒng)如Pro/Engineer、EDSUnigraPhics、EUCLID、Autodesk、Solidworks等都提供了有關產品早期設計的系統(tǒng)模塊，它們稱之為工業(yè)設計模塊、概念設計模塊或草圖設計模塊。Pro/EngineerPro/Engineer包含一個工業(yè)設計模塊Pro/Design,用于支持自上而下的投影設計,以及在復雜產品的設計中所包含的許多復雜任務的自動設計。此模塊工具包括用于產品設計的二維非參數化裝配布局編輯器、用于概念分析的二維參數模型的布局以及用于組件的三維布局編輯器。EDSUnigraphicsEDSUnigraphics從V13版本后推出了概念設計WAVE(WhatifAlternativeValueEngineering)技術,它為協同概念設計提供了強大的技術支持，使不同部門的工程師在設計的早期階段就可以站在系統(tǒng)工程的角度，同時針對多種可選的設(AssociativeControlStructure)中去,可使設計師十分有效地控制各種設計變更。此外,WAVE也支持"概念設計到詳細設計工程"(ConcepttoDetailEngineering),即先作出設計決策，然后設計細節(jié)。研究機構InternetIntranet環(huán)境下的工業(yè)設計系統(tǒng)的研究，國內還主要在一些高校和科研院所進行。香港大學機械系在Internet上構建了一個基于Web的遠程設計系統(tǒng),用于花瓶的造型設計，西安交通大學CIMS研究所構建了一個遠程協同工作原型系統(tǒng)，解決遠程設計用戶共享設計工具的問題，它可以通過Internet讓遠程用戶使用研究所的Solidwork、ProE、MDT等專業(yè)設計平臺。四川大學CAD/CAM研究所構建了凸輪遠程協同設計系統(tǒng)，讓用戶能夠通過Internet對凸輪運動機構的輪廓面進行設計，此系統(tǒng)發(fā)布在四川大學制造學院的網站上。但這些系統(tǒng)距離實用化都還有一定的距離。信息分類CAID系統(tǒng)中的信息可以分為數字信息和非數字信息兩大類。數字信息都是可以交換的，而非數字信息是暫時不能交換。其中的數字信息有：產品造型的尺寸結構、色彩、材料、人機標準尺度、符合規(guī)范的標準化設計等，多數涉及產品或人的生理和物理屬性。而其中的非數字信息有：對美感的評價、產品的創(chuàng)意、色彩或形式帶來的心理反應等，多數涉及人的心理屬性，是復雜多變的。數字信息是非數字信息的一種表現，是容易用數據表示并用計算機來描述的