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摘 要:随着CAD技术的突飞猛进发展,为机械制造业提供了强大的技术支持。本文论述了CAD 系统工作流程以及在机械设计中的应用, 并对CAD技术在机械设计中的优势及其不足进行深入分析。
关键词: CAD 技术, 机械设计, 应用
Abstract: along with the CAD technology make a spurt of progress of development, provides a strong technical support for the mechanical manufacturing industry. This paper discusses the working process of the CAD system and the application in the mechanical design, and a thorough analysis of the advantages and disadvantages of CAD in mechanical design.
Keywords: CAD technology, mechanical design, application
中图分类号：TH122 文献标识码：A文章编号：
1 机械设计中CAD 技术的应用
计算机辅助设计主要指设计人员借助计算机及图形设备开展相应的设计工作, 简称CAD。借助CAD 技术, 可以利用计算机自动得出设计结果, 并迅速予以显示, 从而为后期判断及调整创造有利条件。此外还可以借助计算机编辑、放缩以及移动设计图形, 便于图形数据加工。
图1CAD工作流程示意图
自动绘图是CAD 技术的主要功用, 随着现代化信息技术的发展, 计算机软硬件的进步, CAD 技术逐步发展成为综合性应用技术。当前, CAD 技术与计算机辅助工艺规程设计以及数据自动编程之间形成较为密切的联系, 进而形成集成CAD 系统工作流程, 如图1 所示。
在机械设计实践中, CAD 技术的应用主要体现在以下几方面:
第一, 二维绘图。这是机械设计中最为常见的应用方式, 主要用于取代之前的手工绘图, 第二, 参数化设计。通常情况下, 系列化或依据一定标准制成的机械零部件在结构上具有一定的相似性, 只是需要根据实际情况对尺寸进行相应的调整, 借助参数化设计方法构建图形程序库, 在将图像调出之后对其尺寸进行相应的调整, 便可以获取一个新图形,第三, 图形及符号库。即通过分解较为复杂的图形,获取一系列相对简单的图形或符号, 并将其存放在库中, 根据实际需求进行调取, 在对其进行相应的编辑及调整之后在相应的图形中将其插入, 为图形设计工作的开展创造了便利条件, 第四, 工程分析。实践中较为普遍的是有限元分析、优化设计以及动力学分析等, 除此之外, 特定的设计对象还对应有专属的工程分所问题, 例如开展注塑模设计过程中就需要流塑、冷却以及变形等分析,第五, 三维造型。在对机械零部件结构进行设计时以实体造型为基础,并采取诸如着色或消隐等一系列的后期处理措施, 以便将物体真实形状显示出来, 不仅如此, 还可以进行装配或运动仿真, 这样可以为确定是否有干扰存在提供便利, 第六, 设计文档或生成报表。文档说明或输出报表对于不少设计属性而言都是必不可少的, 部分设计参数表达需要采用直方图、饼图或者曲线图等方式。这些工作的实现需要借助相应的软件, 例如文档制作软件或者是数据库软件等。
2CAD 技术的优势及不足
CAD 技术在机械设计中的优点主要体现在以下几方面:
( 1) 与人类思维过程相符。设计人员在进行设计的过程中, 一般都是按照构思 - 表达的思路进行, 产品形状构思是三维的, 所以构建可以将产品形状如实展示出来的三维实体模型是理想表达方式。这样, 设计人员可以将主要精力集中于产品设计方面, 与创新意识相符, 便于设计工作的连续进行;
( 2) 便于进行设计及修改工作。借助三维CAD软件, 不但能够进行机械零部件的设计工作, 而且可以以周边零部件具体位置以及形状为主要依据进行零部件设计工作, 一方面, 可以使机械零部件的设计工作开展更加便利, 另一方面, 还可以有效防止出现由于零部件单独设计出现问题而影响到最后的装配。零件环境拥有查找器, 这样, 在机械零部件造型工作完成之后, 便可以将实现此零件的相关命令在同一时间列举出来, 只需点击相应命令, 便可以获取此零件步骤的相关信息。借助资源查找器还可以将零部件造型的整个过程以动画的形式展示出来.
( 3)机械产品的技术含量得以提升。将机械产品和信息技术结合起来, 并借助CAD 技术以及CIMS 对生产进行组织, 从而推动了机械产品设计工作的顺利推进。三维CAD 技术引入了诸如优化、有限元分析等一系列先进的设计方法, 从而为产品最终的设计质量提供有力保障。在整个工程和产品设计过程中,计算机可以帮助工程设计人员进行计算、信息存储和制图等各项工作, 借助CAD 技术, 可以大大缩短设计周期, 极大地提高了工程设计的效率。一个完整的CAD 系统, 应包括交互式图形程序库、工程数据库和应用程序库。CAD 主要使用交互式图形显示软件、CAD 应用软件和数据管理软件等三种类型的软件。交互式图形显示软件主要用于图形的显示、变换、修改以及人机交互等内容。CAD 应用软件主要实现几何造型、特征计算、绘图等功能, 以完成面向各专业领域的专业设计。数据管理软件主要实现存储、检索和处理大量数据, 包括文字和图形信息。CAD 数据库与传统数据库系统相比是有较大的区别的, CAD 数据库具有三个特点, 一是该数据库的数据类型多样化, 二是CAD 数据库在设计过程中涉及到的实体关系更加复杂, 三是CAD 数据库中数值和数据结构是会经常发生变化的, 主要表现为
一种实时的交互处理。CAD 的数据库设计过程中需要考虑操作系统、数据库软件等多方面的影响, 业内比较成熟的方法是运用ASP 技术进行数据库的查询。ASP 技术十分成熟, 它访问数据库的原理是用户使用浏览器对ASP 主页发出请求, 然后WEB服务器对该请求进行响应, 进而执行相应的ASP 文件, 由数据库访问组件ADO 完成对数据库的相关操作, 最后ASP 生成包含有返回数据结果的HTML主页并返回客户端进行显示。
CAD 技术在机械设计中存在的不足主要有以下几点:
( 1) 用CAD 技术取代图板绘图工具, 并非真正意义上的设计。当前, 部分单位借助CAD 软件所获取的三维模型只是效果图, 缺乏整体性空间设计以及相应的受力分析。
( 2) CAD 技术人才储备不足。CAD 系统十分复杂且多变, 要想熟练掌握CAD 技术并非易事, 当前, 绝大多数的设计人员没有接受这方面的系统化的专业训练和培训, 对CAD 技术的功能掌握程度有限, 这也就决定了利用CAD 技术所完
成的机械零部件设计作品存在一定不足。
3 CAD 技术发展展望
CAD 技术在今后的一段时期将会朝着集成化、智能化、绿色化以及网络化方向发展, 系统的实用性以及实际操作的便捷性也会相应提升, 成本价格会逐步下调。
设计、制造、施工以及生产和工程管理之间存在着较为密切的关系, 为促进工作效率的进一步提升, 需要将CAD 和CAM 进行有机结合, 促進CADPCAM 一体化的顺利实现。在数控仿真以及数控加工生成程序中直接将CAD 设计结果输送到机床完成自动加工。协同CAD 可以形成信息高速公路互联, 并确保协同工作的顺利实现, 这样远程设计目的也能顺利达到, 以便将不同区域和单位自身优势充分发挥出来, 构建起CAD网络、设计管理及协同设计功能成为现实之后, 将会在
很大程度上带动企业经济效益的增长。
参考文献:
[ 1] 戴磊. 基于CADPCAE 集成技术的开放式参数化结构形状优化设计平台[ D] . 大连理工大学, 2007.
[ 2] 林黎明. CAD 技术在机械设计中的应用[ J] . 电脑知识与技术, 2006, ( 14)
[ 3] 高金燕, 王彦辉, 李秀娜. 智能CAD 技术在农业机械设计中的应用[ J] . 农机化研究, 2007, ( 9) .
关键词: CAD 技术, 机械设计, 应用
Abstract: along with the CAD technology make a spurt of progress of development, provides a strong technical support for the mechanical manufacturing industry. This paper discusses the working process of the CAD system and the application in the mechanical design, and a thorough analysis of the advantages and disadvantages of CAD in mechanical design.
Keywords: CAD technology, mechanical design, application
中图分类号：TH122 文献标识码：A文章编号：
1 机械设计中CAD 技术的应用
计算机辅助设计主要指设计人员借助计算机及图形设备开展相应的设计工作, 简称CAD。借助CAD 技术, 可以利用计算机自动得出设计结果, 并迅速予以显示, 从而为后期判断及调整创造有利条件。此外还可以借助计算机编辑、放缩以及移动设计图形, 便于图形数据加工。
图1CAD工作流程示意图
自动绘图是CAD 技术的主要功用, 随着现代化信息技术的发展, 计算机软硬件的进步, CAD 技术逐步发展成为综合性应用技术。当前, CAD 技术与计算机辅助工艺规程设计以及数据自动编程之间形成较为密切的联系, 进而形成集成CAD 系统工作流程, 如图1 所示。
在机械设计实践中, CAD 技术的应用主要体现在以下几方面:
第一, 二维绘图。这是机械设计中最为常见的应用方式, 主要用于取代之前的手工绘图, 第二, 参数化设计。通常情况下, 系列化或依据一定标准制成的机械零部件在结构上具有一定的相似性, 只是需要根据实际情况对尺寸进行相应的调整, 借助参数化设计方法构建图形程序库, 在将图像调出之后对其尺寸进行相应的调整, 便可以获取一个新图形,第三, 图形及符号库。即通过分解较为复杂的图形,获取一系列相对简单的图形或符号, 并将其存放在库中, 根据实际需求进行调取, 在对其进行相应的编辑及调整之后在相应的图形中将其插入, 为图形设计工作的开展创造了便利条件, 第四, 工程分析。实践中较为普遍的是有限元分析、优化设计以及动力学分析等, 除此之外, 特定的设计对象还对应有专属的工程分所问题, 例如开展注塑模设计过程中就需要流塑、冷却以及变形等分析,第五, 三维造型。在对机械零部件结构进行设计时以实体造型为基础,并采取诸如着色或消隐等一系列的后期处理措施, 以便将物体真实形状显示出来, 不仅如此, 还可以进行装配或运动仿真, 这样可以为确定是否有干扰存在提供便利, 第六, 设计文档或生成报表。文档说明或输出报表对于不少设计属性而言都是必不可少的, 部分设计参数表达需要采用直方图、饼图或者曲线图等方式。这些工作的实现需要借助相应的软件, 例如文档制作软件或者是数据库软件等。
2CAD 技术的优势及不足
CAD 技术在机械设计中的优点主要体现在以下几方面:
( 1) 与人类思维过程相符。设计人员在进行设计的过程中, 一般都是按照构思 - 表达的思路进行, 产品形状构思是三维的, 所以构建可以将产品形状如实展示出来的三维实体模型是理想表达方式。这样, 设计人员可以将主要精力集中于产品设计方面, 与创新意识相符, 便于设计工作的连续进行;
( 2) 便于进行设计及修改工作。借助三维CAD软件, 不但能够进行机械零部件的设计工作, 而且可以以周边零部件具体位置以及形状为主要依据进行零部件设计工作, 一方面, 可以使机械零部件的设计工作开展更加便利, 另一方面, 还可以有效防止出现由于零部件单独设计出现问题而影响到最后的装配。零件环境拥有查找器, 这样, 在机械零部件造型工作完成之后, 便可以将实现此零件的相关命令在同一时间列举出来, 只需点击相应命令, 便可以获取此零件步骤的相关信息。借助资源查找器还可以将零部件造型的整个过程以动画的形式展示出来.
( 3)机械产品的技术含量得以提升。将机械产品和信息技术结合起来, 并借助CAD 技术以及CIMS 对生产进行组织, 从而推动了机械产品设计工作的顺利推进。三维CAD 技术引入了诸如优化、有限元分析等一系列先进的设计方法, 从而为产品最终的设计质量提供有力保障。在整个工程和产品设计过程中,计算机可以帮助工程设计人员进行计算、信息存储和制图等各项工作, 借助CAD 技术, 可以大大缩短设计周期, 极大地提高了工程设计的效率。一个完整的CAD 系统, 应包括交互式图形程序库、工程数据库和应用程序库。CAD 主要使用交互式图形显示软件、CAD 应用软件和数据管理软件等三种类型的软件。交互式图形显示软件主要用于图形的显示、变换、修改以及人机交互等内容。CAD 应用软件主要实现几何造型、特征计算、绘图等功能, 以完成面向各专业领域的专业设计。数据管理软件主要实现存储、检索和处理大量数据, 包括文字和图形信息。CAD 数据库与传统数据库系统相比是有较大的区别的, CAD 数据库具有三个特点, 一是该数据库的数据类型多样化, 二是CAD 数据库在设计过程中涉及到的实体关系更加复杂, 三是CAD 数据库中数值和数据结构是会经常发生变化的, 主要表现为
一种实时的交互处理。CAD 的数据库设计过程中需要考虑操作系统、数据库软件等多方面的影响, 业内比较成熟的方法是运用ASP 技术进行数据库的查询。ASP 技术十分成熟, 它访问数据库的原理是用户使用浏览器对ASP 主页发出请求, 然后WEB服务器对该请求进行响应, 进而执行相应的ASP 文件, 由数据库访问组件ADO 完成对数据库的相关操作, 最后ASP 生成包含有返回数据结果的HTML主页并返回客户端进行显示。
CAD 技术在机械设计中存在的不足主要有以下几点:
( 1) 用CAD 技术取代图板绘图工具, 并非真正意义上的设计。当前, 部分单位借助CAD 软件所获取的三维模型只是效果图, 缺乏整体性空间设计以及相应的受力分析。
( 2) CAD 技术人才储备不足。CAD 系统十分复杂且多变, 要想熟练掌握CAD 技术并非易事, 当前, 绝大多数的设计人员没有接受这方面的系统化的专业训练和培训, 对CAD 技术的功能掌握程度有限, 这也就决定了利用CAD 技术所完
成的机械零部件设计作品存在一定不足。
3 CAD 技术发展展望
CAD 技术在今后的一段时期将会朝着集成化、智能化、绿色化以及网络化方向发展, 系统的实用性以及实际操作的便捷性也会相应提升, 成本价格会逐步下调。
设计、制造、施工以及生产和工程管理之间存在着较为密切的关系, 为促进工作效率的进一步提升, 需要将CAD 和CAM 进行有机结合, 促進CADPCAM 一体化的顺利实现。在数控仿真以及数控加工生成程序中直接将CAD 设计结果输送到机床完成自动加工。协同CAD 可以形成信息高速公路互联, 并确保协同工作的顺利实现, 这样远程设计目的也能顺利达到, 以便将不同区域和单位自身优势充分发挥出来, 构建起CAD网络、设计管理及协同设计功能成为现实之后, 将会在
很大程度上带动企业经济效益的增长。
参考文献:
[ 1] 戴磊. 基于CADPCAE 集成技术的开放式参数化结构形状优化设计平台[ D] . 大连理工大学, 2007.
[ 2] 林黎明. CAD 技术在机械设计中的应用[ J] . 电脑知识与技术, 2006, ( 14)
[ 3] 高金燕, 王彦辉, 李秀娜. 智能CAD 技术在农业机械设计中的应用[ J] . 农机化研究, 2007, ( 9) .