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淺論CAD/CAM軟件在產(chǎn)品設計中的應用
摘 要：CAD/CAM軟件可謂是全能產(chǎn)品，它們整合了工程圖出圖、零件設計、產(chǎn)品裝配、模具開(kāi)發(fā)、數控加工、鈑金設計、造型設計、逆向工程、自動(dòng)測量、機構模擬、應力分析、產(chǎn)品數據庫管理等
關(guān)鍵詞：設計;應用;軟件
我們知道成功的設計師應具備以下幾點(diǎn)：1.強烈敏銳的感受能力，2.發(fā)明創(chuàng )造的能力，3.對作品的美學(xué)鑒定能力，4.對設計構想的表達能力，5.具備全面的專(zhuān)業(yè)技能 。對于自己的設計理念，構想怎樣在別人面前展示出來(lái)呢?以前就是手工畫(huà)出相應圖紙結合說(shuō)明書(shū)給人家講解，在現代社會(huì )就要通過(guò)運用相關(guān)的軟件畫(huà)出相應的二維圖紙和三維圖形來(lái)展示出來(lái)。那就要求設計師要熟悉一兩款二維平面圖形的軟件如Autocad等和三維軟件如PRO/E、UG等，下面就CAD/CAM軟件在設計中的輔助作用加以闡述。
一、三維設計軟件
CAD/CAM軟件可謂是全能產(chǎn)品，它們整合了工程圖出圖、零件設計、產(chǎn)品裝配、模具開(kāi)發(fā)、數控加工、鈑金設計、造型設計、逆向工程、自動(dòng)測量、機構模擬、應力分析、產(chǎn)品數據庫管理等。 所以，市面上凡是招產(chǎn)品設計師的基本上都會(huì )要求會(huì )幾款輔助設計軟件如：Pro/E、AutoCAD、或UG或SOLIDWORK或MASTERCAM等，對于設計師而言，如果不能使用相應的軟件來(lái)輔助自己設計而要拿到含金量高的“飯碗”就有點(diǎn)困難了。
在機械產(chǎn)品設計中所用軟件的功能各有千秋，現綜合自己在工廠(chǎng)所用和在學(xué)校所接觸到的實(shí)際，將產(chǎn)品設計中所用的CAD/CAM軟件特點(diǎn)及功能介紹如下：
(1)CAD系統軟件
CAD系統軟件包括CAD設計軟件、CAE分析軟件、CAM數控加工軟件等。
目前，在我國市場(chǎng)上銷(xiāo)售的各類(lèi)CAD軟件中，最有代表性的CAD系統是美國Autodesk公司開(kāi)發(fā)的具有三維功能的通用二維CAD繪圖軟件――AutoCAD，是當前最普及的二維CAD平臺軟件之一：
1.具有完善的圖形繪制功能：能以多種方式創(chuàng )建直線(xiàn)、圓等基本圖形對象;2.有強大的圖形編輯功能：可以移動(dòng)、復制、修剪、縮放對象等;3.標注尺寸：可以創(chuàng )建多種類(lèi)型尺寸，標注外觀(guān)可以自行設定;4.可以進(jìn)行多種圖形格式的轉換，具有較強的數據交換能力;5.支持多種操作平臺;6.具有通用性、易用性，適用于各類(lèi)用戶(hù)。
(2)Pro/E
具有以下功能和特點(diǎn)：
1.Pro/E概念與工業(yè)設計;2.Pro/E詳細設計。Pro/E詳細設計可提供通用參數化實(shí)體建模功能，包括零件幾何建模、焊接設計、工程圖紙生成`-等;3.Pro/E仿真分析。Pro/E仿真分析包括對產(chǎn)品結構與熱效分析、機構動(dòng)力分析和行為建模等;4.Pro/E制造。Pro/E制造功能可提供面向模具行業(yè)的NC編程等CAM功能，包括注塑專(zhuān)家、計算機輔助檢測等;5.Pro/E線(xiàn)路/管路系統設計。
(3)UG
UG NX的主要產(chǎn)品模塊與功能特點(diǎn)如下：
1.產(chǎn)品規劃。產(chǎn)品規劃提供了基于知識與需求的產(chǎn)品規劃、概念設計工具與體制;2.外觀(guān)造型與工業(yè)設計。集外觀(guān)造型與工業(yè)設計于一體，支持產(chǎn)品創(chuàng )新工程。包括自由曲面建模、渲染等;3.產(chǎn)品設計。產(chǎn)品設計提供強大的零件設計、裝配設計、工程圖生成等產(chǎn)品設計功能;4.仿真分析與優(yōu)化。 通過(guò)數字化虛擬樣機實(shí)現對產(chǎn)品及其開(kāi)發(fā)過(guò)程的數字化仿真、分析驗證與優(yōu)化等;5.工裝設計。工裝設計功能可提供強大的夾具和模具等工裝設計等;6.數控加工。數控加工功能可提供強大的2-5軸銑削加工NC編程、刀路與加工過(guò)程仿真、刀具庫管理等;7.協(xié)同管理平臺。包括工作流程管理、變更管理以及產(chǎn)品配置管理等。
三維設計軟件除了以上幾款軟件以外不同地區采用軟件略有不同，以上三款是最常用的，還有solidwork等，我就不在這里一一介紹了。
二、軟件功能
(1)機械產(chǎn)品設計
在零件設計過(guò)程當中，設計者將設計思想以三維模型的形式表達。過(guò)去普遍采用二維工程圖，一次只能畫(huà)一個(gè)視角，非常繁瑣。CAD/CAM
思或已有的二維圖紙，就很方便地造出其三維模型，利用其二三維模型，可以進(jìn)行各種分析，在分析的基礎上，改進(jìn)產(chǎn)品設計或用于后處理。如 CAXA創(chuàng )新設計不需要預先構思好設計的結果，只要有原始的創(chuàng )新概念，便可從三維開(kāi)始，通過(guò)三維的智能圖素和豐富開(kāi)放的三維智能構件，像搭積木和雕塑一樣，一步步把構思表達出來(lái)，并通過(guò)直觀(guān)的可視化拖放操作或精確化的設定方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)修改，以達到滿(mǎn)意逼真的產(chǎn)品概念設計和詳細工程設計結果。
(2)零部件設計檢查
采用三維軟件設計時(shí)，所有結構部件很方便用該軟件進(jìn)行干涉檢查，更正設計錯誤或修改設計不足，尤其對于一些有相對運動(dòng)的零部件，還可以對其運動(dòng)副進(jìn)行動(dòng)態(tài)干涉仿真，以確定設計的合理性。
(3)復雜工裝設計
在機械產(chǎn)品設計制造，經(jīng)常需要設計一些復雜曲面成型工裝，如果用傳統的設計方法進(jìn)行設計 ，在結構上需要進(jìn)行復雜的計算 ，同時(shí)需要復雜的二維圖紙表達。但是用三維設計，根據必要的幾何尺寸，很方便地就可以做出三維結構，在不斷調整各種尺寸和相關(guān)分析的基礎上，最后自輸出二維工程圖進(jìn)行工裝制造。如游戲手柄：
(4)產(chǎn)品技術(shù)交流
1.產(chǎn)品銷(xiāo)售中的技術(shù)交流。在市場(chǎng)經(jīng)濟條件下，產(chǎn)品銷(xiāo)售過(guò)程中，產(chǎn)品介紹是一個(gè)必不可少的環(huán)節。采用三維技術(shù)做出的產(chǎn)品模型，非常直觀(guān)，再配以三維仿真，宣傳效果大大提高。如轎車(chē)產(chǎn)品仿真模型;2.生產(chǎn)過(guò)程中的技術(shù)交流。在生產(chǎn)過(guò)程中，相關(guān)人員要經(jīng)常對產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)交流。過(guò)去依靠二維工程圖，對于一些復雜產(chǎn)品，往往要進(jìn)行反復交流才能解決問(wèn)題。利用三維技術(shù)進(jìn)行交流，雙方很快達成共識�，F在很多技術(shù)方案都是采用三維實(shí)體設計技術(shù)進(jìn)行技術(shù)交流工作。
(5)提高產(chǎn)品的可視化程度、縮短生產(chǎn)周期
當手工模型與效果圖之間不可避免地產(chǎn)生一定差距 (包括形態(tài)和表面質(zhì)感)，根據模型而到的生產(chǎn)尺寸相對于模型本身也同樣會(huì )產(chǎn)誤差 ，這兩種誤差并必然使最終得到的產(chǎn)品模型和效果圖之間極可能產(chǎn)生較大的差距，這種差距往往是與設計師的愿望背道而馳。但如果采用計算機輔助設計 (CAIM)，專(zhuān)業(yè)工業(yè)設計軟件 Proe結合 3Dsmax配合快速成機 ，至少可以得到以下幾個(gè)方面的改善 ：1.設計產(chǎn)品效果圖時(shí)即可同時(shí)做質(zhì)感和結構工藝等設計 ，甚至能同時(shí)得到生產(chǎn)圖，這為產(chǎn)品的并行化設計提供了堅實(shí)的基礎和條件。2.使設計中十分困難的表面質(zhì)感設計變得容易，在電腦中能方便地模擬調制出各種材料和質(zhì)感 ;3.對于一些小型的產(chǎn)品，可以省去傳統設計中手工制作模型的程序直接采用快速成型;4.前述的兩種誤差將得到完美的解決，因而能最終得到的產(chǎn)品與前期設計的電腦中的數字模型及有快速成型機得到的模型幾乎保持了完全的一致。從而縮短產(chǎn)品確認周期，從而方便客戶(hù)快速確認而投產(chǎn)。
在現代工業(yè)設計中，因為有了三維設計軟件，我們不僅可以快速地 “畫(huà)”出效果圖，還能逼真地模擬出產(chǎn)品的實(shí)際效果 (包括表面質(zhì)感和光影等 )和準確的透視，從不同的角度展示產(chǎn)品的各個(gè)方向和結構部件的效果，因而有時(shí)可以省掉做手工模型這一低效率的環(huán)節，大大縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期。在實(shí)行市場(chǎng)經(jīng)濟的今天，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率的提高所起的作用往往是決定性的，與企業(yè)的前途生死攸關(guān)。 在計算機面前設計，傳統的圖板 、尺、規、筆 、紙、顏料等工具均被削弱了原有的地位和價(jià)值，計算機操作平臺為我們提供了無(wú)限廣闊的空間。這種方式被稱(chēng)為“無(wú)紙化設計”，它大大降低了我們的勞動(dòng)強度，也提高了設計的效率。同時(shí)，這些軟件之間可以通過(guò)某些方式互相聯(lián)系，也就是存在著(zhù)一些相互聯(lián)接的接口，這便于在設計時(shí)取長(cháng)補短。這樣，我們幾乎沒(méi)有不能完成的任務(wù)，當然包括很多手工根本無(wú)法完成的任務(wù)。
我們不得不承認，對設計而言，電腦主要充當著(zhù)輔助工具的角色。記住，它是一個(gè)工具，一個(gè)與以往設計師們做設計時(shí)所使用的筆、尺等有著(zhù)相同性質(zhì)的工具，只不過(guò)相比較而言它具有一定的優(yōu)勢，甚至是大大的優(yōu)勢，只是我們從事設計的手段，它本身并不是設計作品質(zhì)量的根本保證。作為設計師，最重要的莫過(guò)于作品本身的的質(zhì)量和內涵的理解和把握，這要取決于設計師各方面的素質(zhì)，如科技文化素質(zhì)、思維水平和理論修養等等，而不是掌握設計軟件水平的高低，只有把電腦設計和手工繪制有機地結合在一起，才能達到完美的效果。
參考文獻：
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