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CAD技术对机械制造的重要性

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1CAD技术的发展

目前CAD技术的主要发展趋势体现在以下几个方面:1)CAD技术应用面向产品生产的全过程:在产品的生产过程中,要求产品信息能够在产品不同的生命周期环节方便地转换。有助于产品研发人员在设计阶段就能全方位地考虑产品的质量、成本、进度以及用户需求。2)CAD技术应能充分考虑产品的继承性:在产品更新换代的过程中,要求能够方便地获得全部的产品历史数据,以便于充分利用已经经过生产实践的产品信息。这不仅缩短了产品开发周期,节约了研制成本,还提高了产品的标准化程度。保证了产品的一次成熟性和一次成功性。3)CAD技术要具有很好的集成性:CAD与CAM、CAPP的集成已成为产品生产领域中亟需研究的课题。一般情况下按照两种途径去研究:一个是通过接口技术,将各自独立的CAD、CAM和CAPP系统联结起来;另一个是努力开发出集成的CAD/CAM/CAPP系统。4)智能CAD系统技术:智能CAD是一种全新形式的更高层次的计算机辅助设计方法与技术。它能够把人工智能理论、技术与CAD结合,使电子计算机具有支持人类专家的推理决策、并模拟人类专家的思维方法与行为与设计思维的能力,从而把自动化设计推向更好的层次。在未来的几十年里,CAD技术将在建模技术、软件组件技集成智能化等多方面进一步发展,因而也必将在机械制造的各个领域发挥越来越重要的作用。

2CAD技术在现代机械制造中的应用

2.1零件与装配图的生成零件的实体建模。CAD有三种三维建模方法:线框模型、实体模型和表面模型。许多的CAD软件具有实体建模功能,有一些基本体系。如在AutoCAD的三维实体造型模块中,系统提供的基本体系如:立方体、圆锥体、球体、环状体、圆柱体和楔形体六种。对于简单的零件可通过具体的分析,将其分解成若干基本体,对基本体进行三维实体的造型,然后再对其进行交、并、差等布尔运算,这样可以得到实体零件的三维模型。对于较复杂的零件,通常很难将其分解为多个基本体,或使之分解或组合之后产生的基本体太多,导致成型比较困难。所以,仅有基本体系还是不能够完全满足对实体零件的三维造型的要求。因此,可先定义出二维元素构造出的零件的几何截面轮廓,然后再在实体三维造型中使用旋转或拉伸得到新的“基本体”,进而通过交、并、差等得到所需要的三维实体零件造型。生成实体装配图。在零件完成实体构造后,利用运动分析过程中的资料,在运动的某一处位置,按各个零件所在坐标进行“装配”,这个过程可由CAD技术的三维编辑功能实现。

2.2CAD/CAM的模具集成制造随着科学技术的不断发展,制造行业的水平逐步提高,由机床到数控机床然后再到加工中心,从手工设计和制图再到CAD/CAM/CAE,制造行业正在向数字化和电子化方向发展。与此同时,模具的CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术(RPM)等,完全覆盖了现代整个制造技术。由多个功能模块组成的完整的CAD/CAM软件系统,如图形编辑、三维绘图、曲面造型、数控加工、仿真模拟、动态显示、有限元分析等。这些模块应以工程数据库为基础,进行统一管理。

2.3机械CAE软件的应用机械CAE系统的主要功能是:结构优化设计、工程数值分析、动力学/运动学仿真、强度设计评价与寿命预估等。CAD技术在造型问题解决后,才能由CAE解决设计的强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性等。

2.4零件的三维模型绘制与模拟演示任何国家都要经历从制造到创造的一个发展过程,随着中国机械行业的不断壮大,越来越多的设计者都想从中国制造转变为中国创造,但是,创造不是为了解剖或者生产某一个零部件而设计,而是产品的整体设计,仅凭二维技术是不够的,三维技术自然必不可少。先进的生产能力才能产生先进的制造企业。三维模型是我们在传统设计中所不敢想象的,因为我们难以通过图纸绘制出三维模型。正是通过CAD技术的三维建模的功能,使得一些不懂得机械原理与设计的“外行”都能够看得懂我们的设计成果。

2.5便捷的控制图形视图的功能我们在传统绘图中,会在稿纸上留下各种标记、辅助线或痕迹等,这部分不仅不属于对象,而且会使全图看起来显得杂乱无章。同理,我们在计算机上绘制图形时也会产生这样的问题,而CAD提供了便捷的控制图形视图的功能,使我们在绘制机械零件的同时,不必为清除那些因为绘制零件而留下的无关标记而烦恼了。同样,我们在传统的绘制机械的零件的时候,无法在图纸上完成缩放功能,而在CAD上实现了这一功能,可以各种角度随意的来观察我们绘制的图形。

2.6便捷的“块”创建、编辑、插入功能我们在传统绘图时,经常会遇到一些问题。如我们在绘制一些大型的机械零件设计图(如减速箱)的时候,有大量的标准件、粗糙度代号等需要绘制,而且这些零件都是相同形状的,换言之我们将不得不重复进行大量的绘制工作,而CAD却为我们提供了理想的解决方案,也就是将多个重复使用的对象组合在一起,定义成一个“块”(多对对象定义成“块”,就成为了一个单独的图形),并且按指定名称保存起来,以便可随时插入到其他图形中,不必再重新绘制。

3结语

综上所述,CAD技术给机械制造带来了非常大的方便,我们应善用其长处。未来电子计算机技术的发展前景是无穷的,每位产品制造人员都应该凭借这一先进的科学技术手段,在所处的岗位上展现出自己最佳的能力,并以优质设计、热忱服务以及敬业精神,为机械制造行业奉献出我们的力量。

作者:刘志刚单位:吉林工商学院

机械传动杂志责任编辑:田老师    阅读:人次