- 相關(guān)推薦
淺論應用ＣＡＤ技術(shù)的現代機械設計
摘要：在機械設計中引入CAD技術(shù),可以解決機械企業(yè)中重復性設計多、信息資源利用率低的難題,縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,具有巨大的經(jīng)濟效益和應用前景。
關(guān)鍵詞：機械設計；CAD技術(shù)
1 CAD技術(shù)的發(fā)展
CAD(Computer Aided Design)是計算機輔助設計的英文縮寫(xiě)，是利用計算機強大的圖形處理能力和數值計算能力，輔助工程技術(shù)人員進(jìn)行工程或產(chǎn)品的設計與分析，達到理想的目的，并取得創(chuàng )新成果的一種技術(shù)。自1950年計算機輔助設計（CAD）技術(shù)誕生以來(lái)，已廣泛地應用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領(lǐng)域，產(chǎn)品的設計效率飛速地提高�，F已將計算機輔助制造技術(shù)（Com-puter Aided Manufacturing，CAM）和產(chǎn)品數據管理技術(shù)（Product Data Management，PDM）及計算機集成制造系統（Computer Itegrated manufacturing system，CIMS）集于一體。
產(chǎn)品設計是決定產(chǎn)品命運的研究，也是最重要的環(huán)節，產(chǎn)品的設計工作決定著(zhù)產(chǎn)品75%的成本。目前，CAD系統已由最初的僅具數值計算和圖形處理功能的CAD系統發(fā)展成為結合人工智能技術(shù)的智能CAD系統（ICAD）(Intelligent CAD)。21世紀，ICAD技術(shù)將具備新的特征和發(fā)展方向，以提高新時(shí)代制造業(yè)對市場(chǎng)變化和小批量、多品種要求的迅速響應能力。
以智能CAD（ICAD）為代表的現代設計技術(shù)、智能活動(dòng)是由設計專(zhuān)家系統完成。這種系統能夠模擬某一領(lǐng)域內專(zhuān)家設計的過(guò)程，采用單一知識領(lǐng)域的符號推理技術(shù)，解決單一領(lǐng)域內的特定問(wèn)題。該系統把人工智能技術(shù)和優(yōu)化、有限元、計算機繪圖等技術(shù)結合起來(lái)，盡可能多地使計算機參與方案決策、性能分析等常規設計過(guò)程，借助計算機的支持，設計效率有了大大地提高。
2 三維CAD技術(shù)在機械設計中的優(yōu)點(diǎn)
通過(guò)實(shí)際應用三維CAD系統軟件,筆者體會(huì )到三維CAD系統軟件比二維CAD在機械設計過(guò)程中具有更大的優(yōu)勢,具體表現在以下幾點(diǎn):
2.1 零件設計更加方便
使用三維CAD系統,可以裝配環(huán)境中設計新零件,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來(lái)設計新零件,既方便又快捷,避免了單獨設計零件導致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過(guò)程通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示出來(lái),使人一目了然。
2.2 裝配零件更加直觀(guān)
在裝配過(guò)程中,資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關(guān)系,若裝配不正確即予以顯示,另外,零件還可以隱藏,在隱藏了外部零件的時(shí)候,可清楚地看到內部的裝配結構。整個(gè)機器裝配模型完成后還能進(jìn)行運動(dòng)演示,對于有一定運動(dòng)行程要求的,可檢驗行程是否達到要求,及時(shí)對設計進(jìn)行更改,避免了產(chǎn)品生產(chǎn)后才發(fā)現需要修改甚至報廢。
2.3 縮短了機械設計周期
采用三維CAD技術(shù),機械設計時(shí)間縮短了近1/3,大幅度地提高了設計和生產(chǎn)效率。在用三維CAD系統進(jìn)行新機械的開(kāi)發(fā)設計時(shí),只需對其中部分零部件進(jìn)行重新設計和制造,而大部分零部件的設計都將繼承以往的信息,使機械設計的效率提高了3~5倍。同時(shí),三維CAD系統具有高度變型設計能力,能夠通過(guò)快速重構,得到一種全新的機械產(chǎn)品。
2.4 提高機械產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量
由于機械產(chǎn)品與信息技術(shù)相融合,同時(shí)采用CAD CIMS組織生產(chǎn),機械產(chǎn)品設計有了新發(fā)展。三維CAD技術(shù)采用先進(jìn)的設計方法,如優(yōu)化、有限元受力分析、產(chǎn)品的虛擬設計、運動(dòng)方針和優(yōu)化設計等,保證了產(chǎn)品的設計質(zhì)量。同時(shí),大型企業(yè)數控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM進(jìn)行機械零件加工,一致性很好,保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。
3 CAD技術(shù)在機械設計中的應用
3.1 零件與裝配圖的實(shí)體生成
3.1.1 零件的實(shí)體建模。CAD的三維建模方法有三種,即線(xiàn)框模型、表面模型和實(shí)體模型。在許多具有實(shí)體建模功能的CAD軟件中,都有一些基本體系。如在A(yíng)utoCAD的三維實(shí)體造型模塊中,系統提供了六種基本體系,即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環(huán)狀體和楔形體。對簡(jiǎn)單的零件,可通過(guò)對其進(jìn)行結構分析,將其分解成若干基本體,對基本體進(jìn)行三維實(shí)體造型,之后再對其進(jìn)行交、并、差等布爾運算,便可得出零件的三維實(shí)體模型。
對于有些復雜的零件,往往難以分解成若干個(gè)基本體,使組合或分解后產(chǎn)生的基本體過(guò)多,導致成型困難。所以,僅有基本體系還不能完全滿(mǎn)足機器零件三維實(shí)體造型的要求。為此,可在二維幾何元素構造中先定義零件的截面輪廓,然后在三維實(shí)體造型中通過(guò)拉伸或旋轉得到新的“基本體”,進(jìn)而通過(guò)交、并、差等得到所需要零件的三維實(shí)體造型。
3.1.2 實(shí)體裝配圖的生成。在零件實(shí)體構造完成后,利用機器運動(dòng)分析過(guò)程中的資料,在運動(dòng)的某一位置,按各零件所在的坐標進(jìn)行“裝配”,這一過(guò)程可用CAD軟件的三維編輯功能實(shí)現。
3.2 模具CAD/CAM的集成制造
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,制造行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)不斷提高,從普通機床到數控機床和加工中心,從人工設計和制圖到CAD/CAM/CAE,制造業(yè)正向數字化和計算機化方向發(fā)展。同時(shí),模具CAD/CAM技術(shù)、模具激光快速成型技術(shù)(RPM)等,幾乎覆蓋了整個(gè)現代制造技術(shù)。
一個(gè)完整的CAD/CAM軟件系統是由多個(gè)功能模塊組成的。如三維繪圖、圖形編輯、曲面造型、仿真模擬、數控加工、有限元分析、動(dòng)態(tài)顯示等。這些模塊應以工程數據庫為基礎,進(jìn)行統一管理,而實(shí)體造型是工程數據的主要來(lái)源之一。
3.3 機械CAE軟件的應用
機械CAE系統的主要功能是:工程數值分析、結構優(yōu)化設計、強度設計評價(jià)與壽命預估、動(dòng)力學(xué)/運動(dòng)學(xué)仿真等。CAD技術(shù)在解決造型問(wèn)題后,才能由CAE解決設計的合理性、強度、剛度、壽命、材料、結構合理性、運動(dòng)特性、干涉、碰撞問(wèn)題和動(dòng)態(tài)特性等。
4 CAD前沿技術(shù)與發(fā)展趨勢
4.1 圖形交互技術(shù)
CAD軟件是產(chǎn)品創(chuàng )新的工具,務(wù)求易學(xué)好用,得心應手。一個(gè)友好的、智能化的工作環(huán)境可以開(kāi)拓設計師的思路，解放大腦，讓他把精力集中到創(chuàng )造性的工作中。因此,智能化圖標菜單、“拖放式”造型、動(dòng)態(tài)導航器等一系列人性化的功能，為設計師提供了方便。此外，筆輸入法草圖識別、語(yǔ)言識別和特征手勢建模等新技術(shù)
【淺論應用ＣＡＤ技術(shù)的現代機械設計】相關(guān)文章：
淺論現代技術(shù)對人的擠壓03-19
淺論作業(yè)本錢(qián)法在現代企業(yè)的應用03-21
研究ＣＡＤ技術(shù)在先進(jìn)制造模式中的應用03-19
探析ＣＡＤ技術(shù)在先進(jìn)制造模式中的應用03-19
淺論后現代技術(shù)視野下數碼畫(huà)的技術(shù)03-19
淺論傳統審計的缺陷及現代審計風(fēng)險模型的應用11-16
淺論現代移動(dòng)通信技術(shù)研究的探討03-17
現代小區智能技術(shù)應用分析03-18