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淺析計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

  
評(píng)論: 更新日期:2015年02月05日

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為整個(gè)機(jī)械制造事業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新的方向,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可以加強(qiáng)一般產(chǎn)品的設(shè)計(jì)精度,能夠在整個(gè)設(shè)計(jì)周期上節(jié)約成本和時(shí)間,在機(jī)械制造中設(shè)計(jì)出來(lái)實(shí)用和安全的產(chǎn)品。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展的現(xiàn)狀進(jìn)行研究,認(rèn)真研究計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的重要性,并通過(guò)逆向工程技術(shù)中CAD的應(yīng)用、汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)為研究重點(diǎn),總結(jié)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中運(yùn)用的程度,并提出相關(guān)建設(shè)性意見(jiàn)。
    計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在我國(guó)主要是引用了計(jì)算機(jī)的計(jì)算精準(zhǔn)與圖形良好的處理能力,對(duì)工作人員的工作起到輔助和幫助的作用,技術(shù)人員應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助來(lái)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì),協(xié)助工程技術(shù)人員,對(duì)產(chǎn)品或者工程進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析,達(dá)到預(yù)期的效果。我國(guó)機(jī)械制造引用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)(CAD),計(jì)算機(jī)和通訊業(yè)務(wù)飛速發(fā)展,CAD 技術(shù)也在不斷的完善,譬如上世紀(jì)出現(xiàn)的集成電路和微處理器,CAD技術(shù)應(yīng)用在我國(guó)大中小企業(yè)中廣泛推廣,并相繼應(yīng)用到飛機(jī)、汽車到服裝、建筑、出版等行業(yè)都在不斷的引用CAD 技術(shù)。目前,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)已在機(jī)械制造業(yè)得到廣泛應(yīng)用,而且現(xiàn)在的CAD 應(yīng)用系統(tǒng)可以將機(jī)械設(shè)計(jì)中的繪圖、分析、數(shù)據(jù)處理、仿真、加工修改等一系列環(huán)節(jié)集于一身,大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間,提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量,降低了生產(chǎn)成本與制造周期。CAD的設(shè)計(jì)和輔助軟件很多種類,主要有ParametricTechnology 公司推出的Pro/Engineer 產(chǎn)品,主要占據(jù)了計(jì)算機(jī)三維市場(chǎng),引領(lǐng)著CAD 技術(shù)的新潮流。并把這一技術(shù)運(yùn)用到制圖、設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、仿真、加工修改等技術(shù)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率與設(shè)計(jì)質(zhì)量。
    計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用的重要性
    機(jī)械設(shè)計(jì)是對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、剛度和強(qiáng)度、各個(gè)零部件的材料和形狀尺寸、以及潤(rùn)滑方法、力和能量的傳遞方式等進(jìn)行分析、構(gòu)思和計(jì)算,并將其形成具體的描述以作為機(jī)械制造依據(jù)的工作過(guò)程。這是一個(gè)應(yīng)用的具體過(guò)程,這一過(guò)程需要我們進(jìn)行全方位的思維操作,能夠很好地將計(jì)算機(jī)和機(jī)械設(shè)計(jì)相互連接起來(lái),最終能夠設(shè)計(jì)出來(lái)良好的產(chǎn)品。機(jī)械設(shè)計(jì)整過(guò)流程都將采用計(jì)算機(jī)來(lái)輔助設(shè)計(jì)。圖形的編輯、修改,大量數(shù)據(jù)的計(jì)算和比較,對(duì)零部件動(dòng)力、強(qiáng)度等方面的精確測(cè)試,這些技術(shù)環(huán)節(jié)都是需要計(jì)算機(jī)來(lái)輔助的。傳統(tǒng)的這些工作流程都由計(jì)算機(jī)來(lái)完成,同時(shí)操作者可以充分利用計(jì)算機(jī)的功能,根據(jù)圖紙,在計(jì)算機(jī)上制造一個(gè)模擬樣機(jī),對(duì)它的工作性能、受力情況、熱度等各方面進(jìn)行驗(yàn)證,并根據(jù)實(shí)際情況記性修改,最終達(dá)到產(chǎn)品的要求。計(jì)算機(jī)在進(jìn)行大力的推廣,計(jì)算機(jī)在機(jī)械設(shè)中的地位越來(lái)越重要,各個(gè)方面都涉及計(jì)算機(jī)知識(shí),它在提高機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)化為實(shí)際制造的效率方面,起到不可或缺的作用。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)的必然發(fā)展結(jié)果,結(jié)合了多種學(xué)科理論知識(shí)。
    逆向工程中CAD的應(yīng)用
    逆向工程是一種消化、吸收先進(jìn)設(shè)計(jì)的重要手段。技術(shù)的自主研發(fā)固然重要,但研發(fā)成本卻是相當(dāng)高昂的,而且研發(fā)過(guò)程還受到科技人員的素質(zhì)、國(guó)家財(cái)政的投入、現(xiàn)有條件等各方面因素的影響,因而一項(xiàng)新技術(shù)的產(chǎn)生通常需要幾年甚至十幾年的時(shí)間,這對(duì)于技術(shù)條件及設(shè)備相對(duì)落后的發(fā)展中國(guó)家而言是不可想象的。因而,充分利用他國(guó)的科技成果,在消化、吸收的基礎(chǔ)上再進(jìn)行創(chuàng)新不失為一種加快科技發(fā)展的重要手段。逆向工程就是在只有產(chǎn)品或?qū)嵨锬P偷臈l件下,在了解產(chǎn)品原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,逆向重構(gòu)產(chǎn)品零部件的CAD 模型,一定要達(dá)到創(chuàng)新的效果。以前的“逆向工程”技術(shù)的研究和應(yīng)用都集中在實(shí)物方面,即在拆解原有產(chǎn)品的過(guò)程中,重建產(chǎn)品實(shí)物模型,以實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的制造。隨著現(xiàn)在機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展,可以通過(guò)坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備、通用的CAD軟件等方法,把實(shí)物樣件轉(zhuǎn)化為CAD模型,綜合利用CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)、CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)) 等技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理和再設(shè)計(jì)。
    汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)中的CAD 應(yīng)用
    應(yīng)盡量在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)排除這些問(wèn)題。汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)過(guò)程一般包括:根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)行模具概念設(shè)計(jì);對(duì)模具的結(jié)構(gòu)、熱度、工藝問(wèn)題等進(jìn)行分析并畫出圖紙;根據(jù)圖紙進(jìn)行CAD模具結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì);將CAD 造型鑄造為實(shí)物,如有矛盾或不當(dāng)之處,再返回CAD 設(shè)計(jì)。CAD 造型設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),這些問(wèn)題有可能影響到汽車生產(chǎn), 所以CAD模型設(shè)計(jì)一定要精確到位。譬如:在汽車車門上做一些最基本的設(shè)計(jì),首先需要獲得車門零件的幾何模型,然后運(yùn)用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,再使用特定的測(cè)量方法采集數(shù)據(jù),運(yùn)用相關(guān)測(cè)量設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,最后再利用Pro/Engineer 軟件進(jìn)行模型重建,通過(guò)Pro/Engineer 的模具設(shè)計(jì)及數(shù)控加工功能,迅速完成汽車車門的模具設(shè)計(jì)及零件的NC加工。

    計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可以保證機(jī)械制造過(guò)程中的精確性、能夠較容易的處理好機(jī)械設(shè)計(jì)中的大數(shù)據(jù)、繪制復(fù)雜圖形等等相關(guān)方面發(fā)揮重要的作用,但這些計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的技術(shù)大都產(chǎn)自歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家,我國(guó)自主產(chǎn)權(quán)很少,對(duì)引起來(lái)的先進(jìn)技術(shù)并沒(méi)有很好地運(yùn)用,我國(guó)機(jī)械行業(yè)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的水平還有一定差距,例如:在我國(guó)礦山機(jī)械應(yīng)用中就存在一定問(wèn)題,我國(guó)的輸送機(jī)特性研究只有理論,并沒(méi)有一整套的設(shè)計(jì)方案。因而,我們主要自主發(fā)展計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為目的,為我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)整體發(fā)展提供主導(dǎo)技術(shù),讓我國(guó)機(jī)械行業(yè)健康發(fā)展。

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