吸尘器设计说明书.docx
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吸尘器设计说明书
摘要
针对现在阶段我国机械行业发展的现状，系统地分析我国机械行业发展趋势及计算机辅助技术（CAD/CAM）的要求，对国内外各种CAD/CAM设计软件的特点及其应用进行了分析和使用，指出了CAD/CAM系统应用在生产中的重要性。
阐述了数字化设计制造技术的发展及应用对我国机械制造业的意义所在。
数字化设计制造打破了传统的生产模式，步入无图纸化的设计生产模式的新时代。
在模具设计方面，很多结构复杂的模具只有在设计制造一体化的系统中才能高效率、高质量地生产，在大批量生产中降低了成本。
关键词：
机械行业，数字化，无图化，新时代
Abstract
Inviewofthesituationofstagemachineryindustrydevelopmentinourcountrynow,systematicallyanalyzesthemachineryindustrydevelopmenttrendandcomputer-aidedtechnology（CAD/CAM）,requirements,bothathomeandabroadofvariousCAD/CAMdesignsoftwareanditsapplicationareanalyzedandthecharacteristicsofuse,pointsouttheimportanceofCAD/CAMsystemsusedinproduction.ExpoundedthedevelopmentandapplicationofCAD/CAMtechnologytothemeaningofmachinerymanufacturingindustryinourcountry.Digitaldesignandmanufacturinghasbrokenthetraditionalmodeofproduction,intonodrawingsofthedesignmodeofproductionofthenewage.Intermsofmolddesign,manycomplexmouldonlyindesignandmanufactureofintegratedsystemsfortheirhighefficiency,highqualityproduction,reducethecostinmassproduction.
Keywords:
mechanicalindustry,digital,noPIC,anewera
第一章前言
1.1设计的目的和意义
设计是产品生命周期中的第一个环节，也是最重要的环节。
工程研究与实践表明：
整个产品生命周期约80％的费用是由产品设计阶段（从产定义到制造之前）的工作所决定的，而这一阶段本身所需费用则占不到总费用的3％。
人类的创造性活动在整个产品设计过程中最为活跃，其工作对后续工作具有决定性影响。
设计方法学是在深入研究设计过程本质的基础上，以系统工程的观点。
三维设计soildworks的优点有:
1．三维设计对于初学设计的人员具有上手快，立体感强的优点。
而二维设计需要很强的立体想象能力，这种能力对于初学者比较困难，容易出错。
2．三维设计可以采用参数化设计，相对二维设计修改方便、快速、简单。
3．三维设计一般采用模块化设计，同时利用装配将整个模具通过对应关系组合在一起更加直观清楚。
4．利用干涉检查功能可以避免复杂模具设计是经常回出现的“干涉”问题。
避免存在结构性错误。
模具设计的准确性。
这个功能是二维设计不能具备的。
5．在具有三维实体的环境下出二维工程图保证平面图、断面图、局部图等准确可靠。
6．三维模具在设计阶段就可以计算出模具的重量，准确控制成本。
7．利用三维实体加工制作保丽龙，有效地提高了实型制作效率。
并且保证机械加工余量均匀、可控，是“无人化”数控加工生产的前提。
8．三维实体模具可以使CNC的一次、二次加工面编编程加工。
减少机械加工出错的节点，彻底实现“无图化”生产。
9．在钳工装配极端，因为三维实体的直观的特点，可以大大减少工人识图的时间，缩短了生产周期。
10．利用三维设计，在最初阶段就能够实现上游部门和下游部门数据共享，这样有利于下游工序产生问题意识或提出技巧，并将其反映给设计部门。
11．三维实体设计是一种可以尝试前所未有的、全新的构思的工具。
因为它可以任意试验在实物上不允许的失败，使设计人员不怕失败，勇于创新。
所以，soildworks等三维设计在工业上已经普遍使用，在工业领域将得到一个相当重之地位。
CAD整体解决方案系列产品由以中望为龙头发起的“国产CAD软件联盟”推出，其尽最大限度优化整合优秀的国产软件资源，通过各厂商之间的优势互补，集一流智慧，为企业打造出拥有极高性价比的一体化方案，彻底解决了企业低成本应用CAD软件的难题。
中望与各联盟成员的最新产品研发计划正在紧锣密鼓的推进之中。
相信不久的将来，联盟将为制造企业带来越来越多的创新成果，为实现中国制造业走向世界的目标贡献力量。
本次峰会是e-works自2005年以来第四次成功举办的PLM领域高峰论坛。
这一覆盖了军工、汽车、机械、电子电器等相关领域的年度专业盛筵，吸引了包括华为、TCL、三一重工、上汽集团、中兴通信等国内数百家著名制造企业参加。
未来，以中望为首的国产CAD软件厂商将把更先进的CAD技术深入应用到制造业各领域，帮助国内企业解决产品研发中的实际问题，以一流的技术和服务助力企业调整和改善产品结构、提高产品技术含量，让“中国创造”遍布世界的每一个角落。
而EdgeCAM等软件将作为设计的后盾，在机械行业引导向前进。
如今，CATIA是法国DassaultSystem公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，居世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位。
广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子\电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。
CATIA提供方便的解决方案，迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。
包括:
从大型的波音747飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒，几乎涵盖了所有的制造业产品。
在世界上有超过13,000的用户选择了CATIA。
CATIA源于航空航天业，但其强大的功能以得到各行业的认可，在欧洲汽车业，已成为事实上的标准。
CATIA的著名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等一大批知名企业。
其用户群体在世界制造业中具有举足轻重的地位。
波音飞机公司使用CATIA完成了整个波音777的电子装配，创造了业界的一个奇迹，从而也确定了CATIA在CAD/CAE/CAM行业内的领先地位CATIA是法国DassaultSystem公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，居世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子\电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。
CATIA提供方便的解决方案，迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。
包括:
从大型的波音747飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒，几乎涵盖了所有的制造业产品。
在世界上有超过13,000的用户选择了CATIA。
CATIA源于航空航天业，但其强大的功能以得到各行业的认可，在欧洲汽车业，已成为事实上的标准。
CATIA的著名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等一大批知名企业。
其用户群体在世界制造业中具有举足轻重的地位。
波音飞机公司使用CATIA完成了整个波音777的电子装配，创造了业界的一个奇迹，从而也确定了CATIA在CAD/CAE/CAM行业内的领先地位
所以，在将来的机械行业，数字化设计与制造永远不被淘汰，更会带着我们的社会一步步发展。
此次设计的主要内容：
1、实现无图纸化的数字化设计制造的平台。
2、使用soildworks软件插入图片来构建吸尘器三维模型，是一个设计难点。
3、根据模具的特点进行分模，做模具装配动画。
4、确定模具，选择加工工艺、夹具及其刀具。
用EdgeCAM模拟加工，自动生成G代码，并做模具仿真动画。
5、将G代码传送到加工中心，加工模具。
1.2CAD/CAM技术发展趋势
计算机辅助设计与制造（CAD、CAM）技术产生于20世纪50年代后期发达国家航空和军事的工业中，随着计算机信息的发展，CAD、CAM技术在全球迅速普及开来，带来了一个新时代。
CAD/CAM对于制造业来说，它不仅给设计人员带来了简便，也提高了设计品质和制造品质，缩短了设计的开发周期，降低了设计成本和开发的强有力手段。
为制造商赢得市场的制胜法宝。
因此，研究我国机械行业，利用CAD、CAM技术的应用现状，探讨其发展前景，对加快我国机械行业CAD、CAM技术推广应用步伐，提高我国机械制造业在国际的竞争力有深远的意义。
CAD技术是当今世界发展最快的技术之一。
它不仅促使了生产模式的转变，同时也促进了市场的发展。
如今，CAD/CAM技术已经在许多领域中得到应用，这里只讨论在制造业中的应用，设计知识、产品开发计划、零件图、装配图、产品功能需求。
根据产品开发计划和对产品功能的要求，不再仅仅是依靠设计者个人的知识和能力去设计，而是运用包括设计者本人和存储在计算机中的多种知识，在CAD系统和数据库的支持下进行工作。
这种工作方式设计出的产品大大优于单个设计师凭个人脑力和能力设计出的产品。
另外，CAD输出的结果也不仅仅是装配图和零件图，还包括设计、制造过程中应用计算机所需的各种信息。
CAM技术概念。
CAM技术主要是围绕着数控编程技术开始发展的。
数控加工是CAD/CAM发挥效益最直接最明显的环节之一。
加工对象的形状越复杂，加工精度越高，设计更改越频繁，数控加工的优越性越容易得到发挥。
因此数控编程技术受到高度重视。
然而从制造的全过程看，应用计算机作为辅助手段的不仅仅是数控编程，还有许多技术和方法归类于CAM的范畴，如计算机辅助工艺规划（CAPP）、计算机辅助生产管理（CAPM）、生产活动控制（PAC）和模具的设计及其G代码的生成等。
其中有些内容已经超出了制造过程和间接制造过程；狭义CAM则是指制造过程中某个环节上应用计算机。
是对狭义CAM的一种概念性解释，其中在制造全过程的数控编程环节上应用了计算机。
加工设备、工艺路线文件、工序、数控加工程序、内容文件、零件信息、CAM数控检测程序、数据库和CAM系统CAD/CAM技术概念实际应用中，CAD/CAM是以系统方式出现的，包括商品化CAD/CAM系统和企业根据应用目标构件的CAD/CAM系统。
系统中包括设计与制造过程的三个主要环节，即CAD、CAPP（ComputerAidedProcessPlanning）和NCP（NumericalControlProgramming）。
其中CAPP和NCP属于CAM范畴。
完善的CAD/CAM系统一般包括产品设计、工程分析、工艺过程规划、数控编程、工程数据库以及系统接口几个部分。
这些部分以不同的形式组合集成就构成各种类型的系统。
1.产品设计
产品设计包括产品的方案设计和结构设计，它们均在计算机的辅助下完成。
在结构设计中，可以应用当前较成熟的曲面造型技术、实体造型技术和特征造型技术。
另外，在设计阶段就要考虑零件的几何特征和制造工艺特征，使产品设计的数据能在其他环节中使用。
2.产品分析
产品分析包括对产品的性能，材料的选择等。
3.工艺过程规划
工艺过程规划是将产品设计阶段的几何特性和制造工艺特性等数据信息转换为各种加工和制造管理信息。
零件加工过程的计算机辅助设计包括完成工艺路线与工序设计、产生工序图和工艺文件、向CAM提供数控编程所需的工艺信息。
CAPP一般采用样件法和创成法原理。
特征造型技术完整地描述了零件的几何与工艺特征信息。
CAPP首先要建立一个工艺路线设计、工序设计规划、工艺决策方法等知识建立知识库。
工艺数据库包括机床、刀具、夹具和切削参数等。
4.数控编程
加工零件需要来自CAD方面的几何信息和来自CAPP方面的工艺信息。
利用这些信息完成零件的数控加工编程及仿真，并提供数控加工指令文件和加工时间信息。
1.2.1CAD/CAM技术发展的特点
如今，CAD/CAM的代表软件有很多，在机械行业，计算机辅助设计（CAD）主要用AutoCAD，而计算机辅助制造（CAM）主要有MasterCAM、EdgeCAM等。
它们的发展状况直接影响机械行业的效率和制造质量。
CAD/CAM技术经过几十年的发展，先后走过大型机、小型机、工作站、微机时代，每个时代都有当时流行的CAD/CAM软件。
现在，工作站和微机平台CAD/CAM软件已经占据主导地位，并且出现了一批比较优秀、比较流行的商品化软件。
这类软件的特点是优越的参数化设计、变量化设计及特征造型技术与传统的实体和曲面造型功能结合在一起，加工方式完备，计算准确，实用性强，深受设计者好赞，爱不释手。
21世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化,追求的目标是提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期,降低生产成本,最大限度地提高模具制造业的应变能力,满足用户需求。
具体表现出以下几个特征。
（1）标准化
CAD/CAM系统可建立标准零件数据库,非标准零件数据库和模具参数数据库。
标准零件库中的零件在CAD设计中可以随时调用,并采用GT（成组技术）生产。
非标准零件库中存放的零件,虽然与设计所需结构不尽相同,但利用系统自身的建模技术可以方便地进行修改,从而加快设计过程,典型模具结构库是在参数化设计的基础上实现的,按用户要求对相似模具结构进行修改,即可生成所需要的结构。
（2）集成化技术
现代模具设计制造系统不仅应强调信息的集成,更应该强调技术、人和管理的集成。
在开发模具制造系统时强调“多集成”的概念,即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成及人员集成,这更适合未来制造系统的需求。
（3）智能化技术
应用人工智能技术实现产品生命周期（包括产品设计、制造、使用）各个环节的智能化,实现生产过程（包括组织、管理、计划、调度、控制等）各个环节的智能化,以及模具设备的智能化,也要实现人与系统的融合及人在其中智能的充分发挥。
（4）网络技术的应用
网络技术包括硬件与软件的集成实现,各种通讯协议及制造自动化协议,信息通讯接口,系统操作控制策略等,是实现各种制造系统自动化的基础。
目前早已出现了通过Internet实现跨国界模具设计的成功例子。
（5）多学科多功能综合产品设计技术
未来产品的开发设计不仅用到机械科学的理论与知识,而且还用到电磁学、光学、控制理论等知识。
产品的开发要进行多目标全性能的优化设计,以追求模具产品动静态特性、效率、精度、使用寿命、制造成本与制造周期的最佳组合。
（6）逆向工程技术的应用
在许多情况下,一些产品并非来自设计概念,而是起源于另外一些产品或实物,要在只有产品原型或实物模型,而没有产品图样的条件下进行模具的设计和制造以便制造出产品。
此时需要通过实物的测量,然后利用测量数据进行实物的CAD几何模型的重新构造,这种过程就是逆向工程RE（ReverseEngineering）。
逆向工程能够缩短从设计到制造的周期,是帮助设计者实现并行工程等现代设计概念的一种强有力的工具,目前在工程上正得到越来越广泛的应用。
（7）快速成形技术
快速成形制造技RPM（RapidPrototyping&Manufacturing）是基于层制造原理,迅速制造出产品原型,而与零件的几何复杂程度丝毫无关,尤其在具有复杂曲面形状的产品制造中更能显示其优越性。
它不仅能够迅速制造出原型供设计评估、装配校验、功能试验,而且还可以通过形状复制快速经济地制造出产品模具（如制造电极用于EDM加工、作为模芯消失铸造出模具等）,从而避免了传统模具制造的费时、高成本的NC加工,因而RPM技术在模具制造中日益发挥着重要的作用。
经过这几十年的发展,我国模具CAD/CAM有了长足的发展,模具CAD/CAM技术已经被广泛应用于我国企业。
我国研制模具CAD/CAM软件的开发水平也逐渐接近国外先进水平。
在政府的大力支持下先后出现了一批先进的模具CAD/CAM示范企业,高校和企业也培养了一大批模具CAD/CAM软件开发及应用人才。
但总的来说,我国目前模具CAD/CAM软件不管是从产品开发水平还是从商品化、市场化程度都与发达国家有不小的差距。
模具CAD/CAM技术水平还处于向高技术集成和向产业化商品化过渡的时期,研制的软件在可靠和稳定性方面与国外工业发达国家的软件尚有一些差距,还没有针对性的软件,使用一般都是通用性软件。
但是我们不但要看清我们的劣势,也要看到我们的优势。
与国外软件相比我们的优势是:
了解本国市场,便于提供技术支持,相对价格便宜等。
另外,我们有政府的大力支持,各大高校也为CAD软件的开发培养了大批的人才。
在这些前提下,我国模具CAD/CAM产业不仅要紧跟时代潮流,跟踪国际最新动态,遵守各种国际规范,形成自己独特的优势,更要立足国内,结合国情,面向国内经济建设的需要,开发出有自己特色,符合中国人习惯的CAD/CAM软件。
1.2.2我国CAD/CAM技术发展概况
近年来，随着我国正式加入WTO，经济全球化和信息化使我国制造企业的竞争环境、发展模式和活动空间等发生了深刻变化，这些变化对我国制造企业提出了严峻的挑战，如何提高自身的核心竞争力已成为制造企业关注的焦点。
目前看来CAD/CAM技术应用需求的发展趋势主要有以下几点：
1．CAD/CAM系统应具有更高的开放性
CAD/CAM系统的开放性主要体现在系统的工作平台、用户接口、应用开发环境以及与其他系统的信息交换等方面。
现在市场上的CAD/CAM产品一般都会为最终用户提供二次开发环境，有些产品甚至会提供其内核源码。
这样就允许用户定制自已的CAD/CAM系统，具有很好的开放性。
CAD/CAM系统的开放性是决定其能否真正达到实用化、能否真正使之转化为现实生产力的基础。
CAD/CAM软件商应该向企业提供易学易用的二次开发工具，即开发面向行业和企业应用的专用CAD/CAM软件和数据库。
随着计算机技术的不断发展，适合企业的CAD/CAM应用系统将会更加友好，更受用户欢迎。
2．CAD/CAM系统应具备更好的集成性
集成就是向企业提供CAD/CAM一体化的解决方案。
集成的出发点是：
企业中各个环节是不可分割的，必须统一考虑；企业的整个生产过程实质上是信息的采集、传递和加工处理的过程。
CAD/CAM系统应用集成性的提高可分为以下四个步骤：
（1）以“甩掉图板”为目标的计算机辅助绘图与设计系统；
（2）以资源共享、权限控制为目标的产品信息管理系统（PDMS），由此可以甩掉纸介质的图纸文档，并且在企业实现设计生产信息和管理信息的集成，逐步实现甩掉工艺卡；
（3）以建立全局产品模型、无纸设计、加工管理为目标的计算机辅助三维设计、分析、仿真模拟以及加工集成系统；
（4）以控制产品生命周期为目标的并行工程。
其基本要素是优化设计，并且从产品性能设计、产品制造工艺性能设计、产品可检测性能设计、产品可维护性能设计以及产品依从性能设计入手进行优化。
3．CAD/CAM系统应用逐步深入，企业提出智能化需求
设计是一个含有高度智能的人类创造性活动，智能CAD/CAM是CAD/CAM发展的必然方向。
从人类认识和思维的模型来看，现有的人工智能技术对模拟人类的思维活动（包括形象思维、抽象思维和创造性思维等多种形式）往往是束手无策的。
因此，智能CAD/CAM系统不仅仅是简单地将现有的智能技术与CAD/CAM技术相结合，更要深入研究人类设计的思维模型，并用信息技术来表达和模仿。
要使产品、工程和系统的质量好、成本低、市场竞争力强，就需要用最好的设计、最好的加工和最好的管理，就十分迫切需要总结国内外相关产品、工程和系统的设计制造经验教训，融合成功的设计制造经验完成智能设计、智能制造系统去指导新产品、新工程和新系统的设计制造，这样才能使我们的产品、工程和系统有创新性。
4．CAD/CAM系统标准化工作是企业应用的有力保障
现有CAD/CAM软件一般是集成在一个异构的工作平台之上，为了支持异构跨平台的环境，就要求它应是一个开放的系统，这需要采用标准化技术来保障异构环境下数据的一致性和交互性。
除了CAD/CAM支撑软件逐步实现ISO标准和工业标准外，面向应用的标准构件（零部件库）、标准化方法也已成为CAD/CAM系统中的必备内容，且向着合理化工程设计的应用方向发展。
完善的CAD/CAM标准体系是指导我国标准化管理部门进行CAD/CAM技术标准化工作的科学依据，是开发制定CAD/CAM技术各相关标准的基础，也是促进CAD/CAM技术普及应用的约束手段。
因此，在CAD/CAM应用中应跟踪国际的相关标准、研究制定符合我国国情的CAD/CAM标准，并切实加以执行。
这是促进我国CAD/CAM技术研究开发、推广应用不断发展的重要证.
CAD/CAM的技术进步始终与工程实际相结合，历史上在其发展过程中产生了巨大的经济效益和社会效益，它在我国的应用和发展必将对制造企业产生深远的影响，对提高我国制造企业核心竞争力起到举足轻重的作用。
随着国外先进CAD/CAM技术的大量引进及大力实施国家“863计划”、创新基金、国家重大科技产业工程项目等重大科技计划，我国综合科学技术水平将日益提高，CAD/CAM技术在国内制造业将日趋实用化与普及化。
1.3制造仿真技术在制造业中的应用
在制造企业产品设计和制造的过程中,计算机仿真一直是不可缺少的工具,它在减少损失、节约经费、缩短开发周期、提高产品质量等方面发挥了巨大作用.制造业竞争的日趋激烈,促使各国研究和应用先进制造技术.先进制造技术的应用和发展,为计算机仿真的应用提供新的舞台,提出更高的要求.从发展的历程来看,仿真技术应用的领域空前的扩大,已从传统的制造领域（生产计划制定、加工、装配、测试）扩展到产品设计开发和销售领域.而与网络技术结合所带来的仿真的分布性、与图形和传感器技术相结合所带来的仿真的交互性、以及仿真技术应用的集成化,是仿真技术在制造业中应用的新趋势.按照仿真技术应用的对象不同,可将制造业中应用的仿真分为四类:
面向产品的仿真;面向制造工艺和装备的仿真;面向生产管理的仿真;面向企业其它环节的仿真.本文将从以上四个方面,介绍计算机仿真在制造业中的具体应用.本文最后还介绍了虚拟现实和拟实制造的概念,作为计算机仿真在制造业中应用的展望.
现在，面向制造系统的仿真出现了一体化支撑软件，实现了仿真建模、仿真运行、输出分析的集成环境，仿真监控运用了并发执行机制，在数据库管理的基础上实现了模型数据、实验数据、仿真结果的统一管理，人工智能技术也应用在仿真建模、仿真运行和仿真结果的分析中。
1.4设计中需要解决的主要问题及难点
首先，对于我们的设计研究，怎么才能工件吸尘器的模型，怎么进行分模
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