在机电和信息技术迅速发展的基础上,工程机械领域的技术集成水平、包括外观造型的一系列产品工艺和设计要求迅速提高。

1 工程机械CAD系统要求

1.1 易用性

工程机械产品的一个特点是要求根据市场变化作出快速反应,从产品的概念设计到加工制造和销售管理各个阶段实现高效的自动化作业水平。

1.2 开放性

工程机械是工业各领域通用、系列化的产品,因此在空间上存在着各个需求层次的用户群,同时在时间方向上各个用户群在各自发展阶段亦有不同需求,从而工程机械 CAD 系统要求具有模块化结构、开放性,便于软件形成适用于各类用户的各种版本,软件数据接口丰富、使用灵活,并易于进行二次开发。

2 工程机械CAD系统选型

由于工程机械具有应用广泛、产品结构系列化、造型更新要求相对较快,故对于一定规模的工程机械设计和生产单位,产品造型系统中软件部分非常重要,直接影响着产品的生产效率与竞争力。

2.1 产品对CAD 软件功能的需求

从大多数企业和 CAD 应用情况来看,对 CAD 软件的功能大致有如下需求。

①计算机二维绘图功能。 “甩掉图板”把科技人员从繁琐的手工绘图中解放出来,是 CAD 应用工程的主要目标,也是CAD 技术的最基本功能。

②计算机辅助工艺设计(CAPP)功能,生产工艺是企业从设计到加工的桥梁,CAPP 软件应具有工艺设计,工艺设计任务管理,材料定额管量等功能,实现工艺过程标准化,保证获得高质量的工艺规程,提高企业工艺编制的效率和标准化。

⑤企业的应用软件。企业在引进二维 / 三维 CAD/CAPP/CAE/CAM/PDM的基础上,针对本企业的技术特征所进行的二次开发,建立分析,仿真优化,成本分析等专用或专业 CAD 系统,并引进和 CAD系统集成,形成本企业的 CAD 系统。

2.2 目前CAD 造型软件系统的功能特点市场上流行的 CAD 系统软件大致可分为大型 CAD 系统,中端 Windows 微机CAD 系统和低端二维微机 CAD 系统等三类。

2.2.1 大型 CAD 系统

这类系统多为历史悠久、实力雄厚的公司产品,它们的特点是,拥有大量用户,售后服务良好,技术开发资金充足,前景较好。但多数脱胎于 UNIX 工作站 CAD 系统,移植后的兼容性,稳定性等方面尚有待提高。这类系统中比较流行的有:

① PTC 公司的 Pro/Engineer 软件,采用参数化建模技术,以单一数据库和参数化,基于特征,全相关联为特征,采用目标驱动设计工具,行为建模和范例套用技术,提高设计性能。

② EDS 公司的 UG 软件。建模方法为混合建模。汽车行业建模造型。设计分析,加工制造等方面有一定的特色。UGH 软件的优项是,应用集成,CAM 和曲面。

2.2.2 中端微机的 CAD 系统

随着计算机技术的发展,尤其是微机的性能和 Windows 技术的发展,已使微机具备了中低档 UNIX 工作站的竞争的实力,也使基于 Windows 技术的微机 CAD 系统迅速发展。目前,国际上的有Solidworks 公司的Solidworks 软件,UG公司的 SolidEdge 软件和 Autodesk 公司的MDT 软件等。

①Solidworks 软件。包含状配设计建模,零件设计建模,工程图与钣金等模块,还与高级图像渲染软件 Photoworks,高级有限元分析软件 Cosmos、机构运动学分析软件 Motionworks,产品数据管理(PDM)软件 SmarTeam,以及数控加工等和分析软件无缝集成。Solidworks 还首假创和自上而下的全相关设计,并凭借高效运行的装配设计使之成为实作技术。

②Solid Edge软件。采用Parasolid造型内核和流(STREAM)技术,基于 Windows操作系统,以及与 Microsoft 产品相兼容的参数化三维实体造型系统,提供了实体造型,钣金,制图,装配,塑料模具和铸造设计,产品渲染和文档管量等功能,并能和COSMOS、IPA、Smar Edge 无缝集成。

③Meshanical Desktop(MDT)软件。采用 ACIS4.2 几何造型核心系统,提筮基于特征为参数化实体造型,曲面造型,装配,相关联的绘图和草图功能,并包含了完整的 Auto CAD 绘图工具集,与 Auto CAD融为一体。

④国产的三维 CAD 软件中,Microsolid采用 ACIS 作为系统的内核,GEMS、GS-MCAF、龙腾,超人 CAD/CAM 三维系统是侧重于面向加工的曲面造型系统。

2.2.3 低端 CAD 系统——二维 CAD系统

① AutoCAD 软件。纯二维 CAD 系统在国外已经不多,真正有名的是 Autodesk公司的 AutoCAD 软件。AutoCAD2000 提供了轻松的设计环境,提高了数据访问能力,软件适用性以及更强的定制和开发能力,扩展 Internet 系统设计信息的沟通,提高文件输出 / 输入、编辑 / 对象捕捉和制图的速度,可对多个图形文件同时进行操作,支持多任务设计环境(MDE),还提供部分条开的功能。

②国产二维 CAD 软件,目前流行的二维 CAD 软件是自主开发平台和自主版的二维 CAD 系统。另一类是以 AutoCAD 为平台的二维 CAD 系统,如利玛 CAD,大恒CAD 等。

3 选择软件系统需要考虑的问题

计算机辅助设计技术的发展,在过去的几年中,已经顺利地从 UNIX 和工作站平台,成功地转换到 NT 和 PC 平台。企业在选择 PC 级 CAD 软件的过程中,应同时考虑CAD/CAE/CAM/PDM 集成,即制造、分析以及管理方面的集成,用最少的支出,达到企业全面电脑化的目标。因此同时还要考虑设计之外的诸多方面,从 CAD/CAE/CAPP/CAM 的统一要求出发,重视数据接口等兼容性问题。例,机械动力学仿真软件 MSC.ADAMS 采用 Parasolid 造型内核,与相同内核技术的造型系统配合使用效果较好。

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