计算机辅助机械产品概念设计研究综述

郭向杰

摘要：随着科学技术的飞速发展，制造业企业都面临着难以预测的市场竞争。研究表明，机械产品的概念设计阶段对机械产品的有很大的影响，机械产品的概念设计是机械产品开发工作的基础，因此开展机械产品计算机辅助概念设计研究具有极其重要的意义。本文就计算机辅助机械产品概念设计展开探讨。

关键词：计算机;辅助机械产品;关键技术

引言

计算机辅助机械产品的创新设计属于一个相对系统的设计过程。首先，作为相关技术人员需要根据以前研究人员自己的经验和想象来构造一种能够为我们的日常生活提供便利的机械产品。同时，他们使用市场调查和其他方法来塑造产品本身的基本概念。技术人员利用当前的科技支持将这种想法转化为实际产品。如果需要特殊操作，它还需要比以前更安全可靠。此外，还需要对产品的实际可用性进行适当的测试，制定相應的安全保证和维护计划，了解产品不能使用后的处理方法，并以此实现设计优化1、机械产品概念设计阶段的特点

机械产品的概念设计阶段的最大特点是创新性，这是设计的灵魂。创新这个过程不确定因素很多，约束也相对较少，也导致了概念设计阶段的不确定性、多样性和复杂性。设计初期，用户需求是不完整的，要么漏掉了某些需求，要么还隐含了别的需求，需要进一步完善和明确。需求的调整从设计的整个过程来看是贯穿始终的，不断与各个设计阶段相交互，用得到的反馈信息来调整需求信息，加入新生成的需求、删除负面需求或者修改已有的需求。这些也造成了概念设计阶段信息的残缺性和变动性。另外，概念设计阶段的创新性，既可以是对以前同类型类似设计要求选择或发明一种未使用过的实现原理，进行全新的设计，也可以是基于以往的设计进行的修改以适应变化了的要求或环境，而设计原理不变，创新还可以仅仅是产品的某个部件、组成元件的改变，或者是新技术、新材料的使用。

2、计算机辅助机械产品创新设计的相关内容

2.1、针对材料和加工成形工艺所进行的设计

计算机辅助机械产品涉及到的计算机辅助机械产品创新设计过程中，其挑选的材料需要对以下几点因素：在对产品进行设计的时候一定要对产品自身的多种材料特性给予有效的认知和了解，因为计算机辅助机械产品其本身的设计使用寿命会会材料自身的性能产生极大的影响。材料自身的加工性能可以说是限制计算机辅助机械产品设计所不能够忽视的一个核心要素，在对计算机辅助机械产品其构成部件进行加工制作的时候为了能够节省成本，需要适当的降低在实际进行加工过程里出现的副产品，或者是把副产品通过合理使用的方式去减少成本。诸如在对精度较高的零部件进行制作的时候，使用一些较为先进的冶金成型技术能够极大程度的节约成本，同时制作产生的产品还可以对于计算机辅助机械产品设计在应用上的要求给予满足。材料自身的价格性能可以说也是限制计算机辅助机械产品材料选择不可忽视的核心因素，在计算机辅助机械产品其进行计算机辅助机械产品创新设计的时候，因为需要对材料价格给予不断的比对，通过这样的方式去对比使用价格相对比较低廉的新型材料时机械其自身的使用寿命和价格较相对较高的原本设计材料机械使用寿命差距之间是不是存在较大的差异，假如其自身的寿命时间自检存在的差异并不是很大，能够完成替代化生产。因为产品设计材料所进行的选择和结构设计之间的联系十分的紧密，产品自身的使用寿命和设计使用挑选的材料之间有着非常密切的联系，所以在对其进行具体使用的时候这一材料不能够对于设计产品自身使用要求给予满足的时候，需要继续挑选能够被应用的机械材料，当前科学技术的支持对于这一问题所采取的处置方式是不可忽视的。假如当前的技术并不能够对其给予有效的解决，那么就需要完成设计的改进。

2.2、计算机辅助概念设计（CACD）技术

总结AD、GDT和UDT等设计理论和方法，可以发现设计活动范围分为需求域、功能域、技术原理域和结构域，而概念设计的实质即是实现这4个域之间的映射：用户需求对产品功能的映射，产品功能对技术原理的映射，技术原理对结构（即功能载体）的映射。本文采用概念设计过程模型，它根据产品设计任务书，对产品功能分解，获得功能目标树，再搜索匹配出实现各子功能的相应的原理解，组合成概念产品并进行评价。（1）确定设计任务书。包括明确规定设计目标和子目标，以及它们之间的关系，可采用目标树分析方法。（2）功能分解。进行功能分解，明确新设计所需要的功能和子功能，可采样“自顶向下”的设计分析方法。（3）子设计任务求解。搜索出子解决方案来实现子设计任务，人工智能方法在此可获得应用，如应用基于事例推理和基于规则推理方法，可部分实现产品的智能创新设计。（4）总体方案合成。在生成各子设计方案的基础上，合成出若干个总体方案。（5）产品概念生成。从多个总体方案中优选出一套，生成产品概念，可采样WOM方法辅助分析。6）评价概念。从技术、经济等方面对产品概念进行评价，如DFX方法，建立利益价值模型等。

2.3、安全可监测性设计

计算机辅助机械产品里的机械结构在不能够承担外部添加的大量荷载的时候会出现机械失稳的问题，假如其使用的是脆性材料那么则会突然产生破碎，这样的一种情况对于操作人员自身的人身安全和企业财产都会带去非常大的威胁，所以在对计算机辅助机械产品安全性进行设计的时候要求使用与其相对的措施处置这一问题。使用当前的技术检测手段对于可能出现危险的位置完成全天候的检测，或使用传感器去完成电信号的有关测试，安装报警装置，在出现危险的时候快速的发出预警，通过这样的方式为操作人员提供充足的逃生时间。

3、机械产品计算机辅助概念设计的发展趋势

机械产品计算机辅助概念设计的发展方向现阶段大体上分成了两大部分，一是致力于在原先计算机辅助绘图为主的辅助设计软件基础上，发展机械产品计算机辅助概念设计阶段的草图绘制辅助与自动生成三维图形等技术，而另一部分的重点放在机械产品计算机辅助概念设计的过程方面，其目标是实现机械产品计算机辅助概念设计过程自动实现，并最终形成一个完整的机械设计系统。随着计算机技术的飞速发展，以及人工智能、虚拟现实等技术的发展，机械产品计算机辅助概念设计在信息化的基础上正朝着数字化，网络化，智能化的方向高速前进。机械产品计算机辅助概念设计的理论和内涵都会上升到新的层次。从整个产品设计的发展来看，机械产品计算机辅助概念设计必将与其它的设计阶段一起，无缝地集成为一个覆盖机械产品全生命周期的的智能集成设计制造系统。随着计算机技术的飞速发展，从产品整个设计过程的发展趋势来看，机械产品计算机辅助概念设计作为产品设计的一个重要组成部分，必然与上述发展趋势相一致，因此，建立统一的设计模型也将是机械产品计算机辅助概念设计的重点内容之一。

结语

当前计算机辅助机械产品发展以及开发当的发展新趋势为：将光机电一体化作为主要特点的的高新技术不断的渗透到了计算机辅助机械产品;产品其自身的小型化和多功能化以及智能化与低成本化;产品便于制造并且生命的周期持续变短，便于更新换代。因此，进行产品的创新活动要求有较多的跨学科知识作为支撑，同时也需要有更为复杂的技术支撑以及较为完善的创新设计理论方式，和一个十分有效的计算机辅助产品创新设计的软工具对其给予适当的支持。

参考文献：

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