计算机辅助设计在生产中的应用

1、计算机辅助设计机电产品【摘要】： 随着机械电子学的发展和机电一体化技术的推广，机械电子工程已经成为机械设计、微电子技术、计算机控制及信息技术相互交叉、渗透的学科，其应用已经遍及国民经济的各行各业。从发展趋势来看，必须用系统的观点走机电结合的道路，才能满足各种机电系统的性能设计和分析要求，研究和总结机械电子工程设计的规律和方法。 计算机辅助设计是利用计算机硬件、软件系统和辅助设计人员进行工程和产品设计、修改、显示和图形输出的一种现代设计方法。计算机辅助设计的产品设计平台，也是顺应产品设计对现代设计方法的需求这一趋势。在总结机电产品一般性设计方法的基础上，应用模块化分解的办法，使产品设计过程在计算

2、机上得到实现。 本文的研究工作主要是针对于CAD作业方面。探讨在机电产品设计过程中，采用计算机现代设计方法，搭建计算机辅助设计平台系统的方法，集成了机电产品设计中需要用到的一般性通用模块。【关键词】：计算机辅助设计 计算机辅助设计平台 CAD技术 机电产品 应用一、 计算机辅助设计在生产中的应用及现状  20世纪80年代到90年代初，各CAD供应商推出的与CAD系统相配合的初期PDM产品，初步实现了CAD信息的集成，其集成工具主要是专用的CAD系统! CAD技术作为一项被世界各国广泛应用的计算机技术，它是衡量一个国家工业水平的重要标志之一，也是度量一个企业技术水平

3、的重要标志。1利用计算机实现生产设计和生产，是降低成本提高工程设计中的精确强度，加强竞争与夺标能力的有力手段。计算机绘图是建立起某种模式和方法，使计算机领会人的意图，进行科学分析和计算，作出判断和选择，最后输出满意的设计结果和生产图纸。它是设计者向系统输人根据设计要求建立起来的数学模型和设计参数，让计算机去检查有关的资料，并根据相应的公式和标准规范进行计算机优化、显示出设计结果。其还可以在屏幕上对设计结果进行放、缩、旋转、平移等变换。如果用户不满意，可以对设计图形作出修改、剪裁、拼接等处理，直到获得满意的结果，最后由绘图机输出图样。功能和很高的数学精度，其有效位数已完全能够满足工程测量中的需要

4、。在工作期间。可将所有图纸、所有工程量表格及文档进行分类，其重点是对图纸文件利用AutoCAD进行总图的绘制，在以后的工作中，就可以在总图上进行查找，它将更好的减轻测量人员的外业劳动强度，更好地提高测景作业效率和作业精度。计算机辅助设计在生产中扮演着正面积极的角色，他从各个方面促进了生产的效率。以机械生产为例，目前轴承市场竞争异常激烈，需求不断提高,所需产品结构复杂、精度要求高,交货日期短。轴承设计要求严格,内部尺寸之间有严格的配合关系,并且其要求的生产工艺复杂，加工精度高,所需的工装图纸不仅数量大,而且加工难度大,尺寸要求严格。通常的设计流程是,先设计出草图,根据草图试生产若干件样品,再根据

5、试生产的结果修改图纸,反复几遍,才能最终出正式图。这样不但生产周期长,而且因为反复修改模具、工装,导致生产成本提高。 应用CAD技术可以提高产品设计的质量,缩短设计周期,真正做到辅助设计二维CAD技术虽然可以帮助设计人员把图纸画得规范、漂亮,提高绘图效率，而且以后的图纸修改及管理也很方便。但它与传统的手工绘图一样,对减少产品设计错误、设计更改和返工现象并无重大影响,对企业最需要的设计质量并没有多大的提高。而应用三维CAD进行产品设计,可以方便地设计出所见即所得的三维实体产品模型,所有零件的三维模型可以放在一张图内。2而利用三维CAD提供可以方便、快捷地对三维模型进行模拟装配和干涉检查,对重要零

6、部件进行有限元分析与优化设计。所有零件的设计缺陷和干涉部位,可以一目了然地发现出来,无需面对数十张二维图纸苦心冥想其中的关联。应用三维CAD能够减少产品工装修模次数,降低成本。如某些精密加工行业,产品加工所需的工装不但数量大、规格种类多,而且加工精度要求很高,制造周期较长。通常的做法是根据产品图和操作图,先用二维CAD一笔一笔地绘出工装草图,然后试制、试装,不合适再修改,反复几次,直到达到工艺要求。使用三维CAD设计工装,则可以克服传统绘图的缺点,直观地看到各组成零件的配合情况,甚至可以通过模拟工装的运动过程,在工装投入制作之前发现不合适的部位及时修改,从而提高了工装设计的准确性,减少了修模次

7、数,从而节省了生产成本,产品制造周期也缩短了。 应用三维CAD能够提高产品宣传的效果。利用三维CAD的设计软件高级渲染功能和动画输出功能,能够把已经设计出的产品和各零部件模型,输出成具有照片级真实感的效果图,或者将产品各部件之间的运动和相互的约束关系以动画的形式表现出来,模拟产品的实际工作状态。通过效果图和动画,无需等到产品制作出来,客户就可以“看到”。二 计算机辅助设计原理及其关键技术    2.1以CAD为基础的CAM/CAE/CAPP集成设计技术 三维CAD为设计领域创造了一个新的空间。三维CAD的模型包含了CAE系统所需的属性，从而使C

8、AD系统能进行CAE工作的前处理和后处理，将信息方便地与CAE系统进行交换，实现CAD与CAE的集成，极大地提高了产品的设计水平和设计质量。 CAD/ CAPP/ CAM在过去的几十年中得到了迅速的发展，并在工业界得到了较好的应用。三维CAD能为LAPP和CAM系统提供设计的基础信息，通过特征技术等实现CAD与下游LAPP ， CAM等应用系统的信息集成。 2.2计算机集成制造系统的实现技术 基于CIMS理念与内涵的不断拓展，CIMS技术也持续发展，目前，C1MS的技术已经从设计、管理、加工生产等“技术孤岛”发展为集成的CI

9、MS技术体系。主要表现在下述方面： 2.21、总体技术：系统集成技术：包括设计、生产、管理及后勤等于系统间的集成技术，企业中的三要素(人/组织、经营管理和技术)及三流(信息流、物流和价值流)的集成技术等技术。 2.22 标准化技术：包括产品信息标准、过程信息标准，数据交换与格式标准，图形标准及零件库标准等技术。 2.23 企业建模和仿真技术：包括企业功能、信息、工作流、资源及组织模型等建立、确认及其仿真技术。 2.24 CIMS系统开发与实施技术：企业诊断、需求分析、系统设计、组织实施、质t保证及效益评价等技术。三 计算机辅助设计应用于机电产品计算机辅助

10、设计软件已经给人们的设计工作提供了很大的便利，但其自身仍在不断的完善之中，同时也在向着以下几个方向发展：3.1 图形交换技术一个直观的、智能化的工作界面可以开拓设计师的思路，解放大脑，让他把精力集中到创造性的工作中。CAD软件是产品创新的工具，务求易学好用，复杂的功能操作简单，简单的功能能够实现自动化。因此，智能化图标菜单、实时生成的造型、动态提示指引等一系列人性化的功能，为设计师提供了方便。此外，触摸输入法草图识别、语言识别和特征手势建模等新技术也正在研究之中。3.2虚拟现实技术虚拟现实技术在CAD中已开始应用，设计人员在虚拟世界中创造新产品，可以从人机工程学角度检查设计效果，可直接操作模拟

11、对象，检验操作是否舒适、方便，及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题，及早看到新产品的外形，从多方面评价所设计的产品。虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程。虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析，以评价其性能，可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等，基于虚拟样机的试验仿真分析，可以在真实产品制造之前发现并解决问题，从而降低产品成本。虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向。另外，随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展，利用基于网络CAD/CAPP/CAM/P

12、DM/ERP集成技术，实现真正的全数字化设计和制造，已成为机械设计制造业的发展趋势。三、小结应用三维CAD系统进行产品开发,从根本上改变了过去手工绘图、凭图纸组织整个生产过程的技术管理方式,设计构思的表达由二维图纸演变成能在计算机模拟显示零件三维实体模型的虚拟产品,大大提高了产品设计的一次成功率,从而不仅缩短了产品的设计周期,提高了设计质量,而且降低了生产成本。这项技术必将提高产品的竞争力,使企业在激烈的市场竞争中获得生存与发展。因此，计算机辅助设计在生产中正在并将持续扮演着重要的角色。_ 【参考文献】1、 王先逵计算机辅助制造M.  北京：清华大学出版社，20082、 蔡

13、汉明，陈清奎机械CAD/CAM技术M. 北京：机械工业出版社，20053、 戴欢、戴欣平，计算机辅助集成设计的发展.新技术新工艺 4、 金光、吴宏、甘勇，计算机集成制造系统（CIMS）的构成与实现技术研究.  5、 裘建新、王晰巍、范晓春，协同产品设计中计算机辅助设计系统与产品数据管理系统的信息集成.吉林大学学报（工学版） 6、 杜娟、田锡天、朱名铨、刘书暖、李建克，基于STEP和STEP_NC的C_省略_CAM_CNC系统集成技术研究. 中国学术期刊电子出版社 7、 Yang Junyu、Zhao wei，STEP_Integration of C