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淺論CAD/CAM軟件在產品設計中的應用

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摘 要:CAD/CAM軟件可謂是全能產品,它們整合了工程圖出圖、零件設計、產品裝配、模具開發、數控加工、鈑金設計、造型設計、逆向工程、自動測量、機構模擬、應力分析、產品數據庫管理等

淺論CAD/CAM軟件在產品設計中的應用

關鍵詞:設計;應用;軟件

我們知道成功的設計師應具備以下幾點:1.強烈敏銳的感受能力,2.發明創造的能力,3.對作品的美學鑑定能力,4.對設計構想的表達能力,5.具備全面的專業技能 。對於自己的設計理念,構想怎樣在別人面前展示出來呢?以前就是手工畫出相應圖紙結合說明書給人家講解,在現代社會就要透過運用相關的軟件畫出相應的二維圖紙和三維圖形來展示出來。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軟件可謂是全能產品,它們整合了工程圖出圖、零件設計、產品裝配、模具開發、數控加工、鈑金設計、造型設計、逆向工程、自動測量、機構模擬、應力分析、產品數據庫管理等。 所以,市面上凡是招產品設計師的基本上都會要求會幾款輔助設計軟件如:Pro/E、AutoCAD、或UG或SOLIDWORK或MASTERCAM等,對於設計師而言,如果不能使用相應的軟件來輔助自己設計而要拿到含金量高的“飯碗”就有點困難了。

在機械產品設計中所用軟件的功能各有千秋,現綜合自己在工廠所用和在學校所接觸到的實際,將產品設計中所用的CAD/CAM軟件特點及功能介紹如下:

(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,在我國市場上銷售的各類CAD軟件中,最有代表性的CAD系統是美國Autodesk公司開發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.具有完善的圖形繪製功能:能以多種方式創建直線、圓等基本圖形對象;2.有強大的圖形編輯功能:可以移動、複製、修剪、縮放對象等;3.標註尺寸:可以創建多種類型尺寸,標註外觀可以自行設定;4.可以進行多種圖形格式的轉換,具有較強的數據交換能力;5.支援多種操作平臺;6.具有通用性、易用性,適用於各類用戶。

(2)Pro/E

具有以下功能和特點:

概念與工業設計;詳細設計。Pro/E詳細設計可提供通用參數化實體建模功能,包括零件幾何建模、焊接設計、工程圖紙生成`-等;仿真分析。Pro/E仿真分析包括對產品結構與熱效分析、機構動力分析和行爲建模等;製造。Pro/E製造功能可提供面向模具行業的NC編程等CAM功能,包括注塑專家、計算機輔助檢測等;線路/管路系統設計。

(3)UG

UG NX的主要產品模組與功能特點如下:

1.產品規劃。產品規劃提供了基於知識與需求的產品規劃、概念設計工具與體制;2.外觀造型與工業設計。集外觀造型與工業設計於一體,支援產品創新工程。包括自由曲面建模、渲染等;3.產品設計。產品設計提供強大的零件設計、裝配設計、工程圖生成等產品設計功能;4.仿真分析與優化。 透過數字化虛擬樣機實現對產品及其開發過程的數字化仿真、分析驗證與優化等;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、刀路與加工過程仿真、刀具庫管理等;7.協同管理平臺。包括工作流程管理、變更管理以及產品配置管理等。

三維設計軟件除了以上幾款軟件以外不同地區採用軟件略有不同,以上三款是最常用的,還有solidwork等,我就不在這裏一一介紹了。

二、軟件功能

(1)機械產品設計

在零件設計過程當中,設計者將設計思想以三維模型的形式表達。過去普遍採用二維工程圖,一次只能畫一個視角,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,可以進行各種分析,在分析的基礎上,改進產品設計或用於後處理。如 CAXA創新設計不需要預先構思好設計的結果,只要有原始的創新概念,便可從三維開始,透過三維的智能圖素和豐富開放的三維智能構件,像搭積木和雕塑一樣,一步步把構思表達出來,並透過直觀的可視化拖放操作或精確化的設定方法進行動態修改,以達到滿意逼真的產品概念設計和詳細工程設計結果。

(2)零部件設計檢查

採用三維軟件設計時,所有結構部件很方便用該軟件進行干涉檢查,更正設計錯誤或修改設計不足,尤其對於一些有相對運動的零部件,還可以對其運動副進行動態干涉仿真,以確定設計的合理性。

(3)複雜工裝設計

在機械產品設計製造,經常需要設計一些複雜曲面成型工裝,如果用傳統的設計方法進行設計 ,在結構上需要進行復雜的計算 ,同時需要複雜的二維圖紙表達。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分析的基礎上,最後自輸出二維工程圖進行工裝製造。如遊戲手柄:

(4)產品技術交流

1.產品銷售中的技術交流。在市場經濟條件下,產品銷售過程中,產品介紹是一個必不可少的環節。採用三維技術做出的產品模型,非常直觀,再配以三維仿真,宣傳效果大大提高。如轎車產品仿真模型;2.生產過程中的技術交流。在生產過程中,相關人員要經常對產品進行技術交流。過去依靠二維工程圖,對於一些複雜產品,往往要進行反覆交流才能解決問題。利用三維技術進行交流,雙方很快達成共識。現在很多技術方案都是採用三維實體設計技術進行技術交流工作。

(5)提高產品的可視化程度、縮短生產週期

當手工模型與效果圖之間不可避免地產生一定差距 (包括形態和表面質感),根據模型而到的生產尺寸相對於模型本身也同樣會產誤差 ,這兩種誤差並必然使最終得到的產品模型和效果圖之間極可能產生較大的差距,這種差距往往是與設計師的願望背道而馳。但如果採用計算機輔助設計 (CAIM),專業工業設計軟件 Proe結合 3Dsmax配合快速成機 ,至少可以得到以下幾個方面的改善 :1.設計產品效果圖時即可同時做質感和結構工藝等設計 ,甚至能同時得到生產圖,這爲產品的並行化設計提供了堅實的基礎和條件。2.使設計中十分困難的表面質感設計變得容易,在電腦中能方便地模擬調製出各種材料和質感 ;3.對於一些小型的產品,可以省去傳統設計中手工製作模型的程序直接採用快速成型;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。從而縮短產品確認週期,從而方便客戶快速確認而投產。