CAD在機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

宋云霞

［摘要］ 掌握應(yīng)用CAD技術(shù)，可以使產(chǎn)品在研制周期、質(zhì)量、成本和服務(wù)方面提高綜合競(jìng)爭(zhēng)力，取得投入少、見(jiàn)效快的效果，這是吸引廣大企業(yè)應(yīng)用CAD的關(guān)鍵所在。

［關(guān)鍵詞］ CAD軟件； 機(jī)械產(chǎn)品； 開(kāi)發(fā)

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2012 . 08. 043

［中圖分類號(hào)］F270.7；TB237［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］1673 - 0194（2012）08- 0065- 02

ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)是一個(gè)廣義的概念，除了我們通常所說(shuō)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與繪圖外，還應(yīng)包括計(jì)算機(jī)輔助工程分析（ＣＡＥ）、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（ＣＡＰＰ）、計(jì)算機(jī)輔助制造（ＣＡＭ）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)及圖檔管理（ＰＤＭＳ）。

利用ＣＡＤ技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)優(yōu)化組合、模擬和精確的分析計(jì)算使得產(chǎn)品的質(zhì)量在設(shè)計(jì)過(guò)程中就可以得到很大程度上的保障。ＣＡＤ技術(shù)對(duì)加速新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、縮短設(shè)計(jì)制造周期、提高質(zhì)量、節(jié)約成本、增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力發(fā)揮重要作用。

經(jīng)過(guò)多年的推廣，ＣＡＤ技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、電子、航天、化工、建筑等行業(yè)，并與柔性計(jì)算機(jī)集成制造、微米級(jí)毫微米級(jí)制造、微電子學(xué)和光電子學(xué)、計(jì)算機(jī)建模和仿真等技術(shù)緊密相關(guān)。

１ＣＡＤ在機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的應(yīng)用

１．１機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的要求

１．１．１滿足社會(huì)需求

機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)總是以社會(huì)需求為前提，一項(xiàng)產(chǎn)品的性能應(yīng)盡量滿足用戶的需求。沒(méi)有需求就沒(méi)有市場(chǎng)，也就失去了產(chǎn)品存在的價(jià)值和依據(jù)。社會(huì)的需求是變化的，所以，設(shè)計(jì)師必須確立市場(chǎng)觀念，以社會(huì)需求和為用戶服務(wù)作為最基本的出發(fā)點(diǎn)。通常隨著功能的增加，產(chǎn)品的成本也隨之上升，所以設(shè)計(jì)師就必須進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查和用戶訪問(wèn)，查清市場(chǎng)當(dāng)前的需求和預(yù)測(cè)今后的需求，然后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行功能分析，遵循保證基本功能、滿足使用功能，剔除多余的功能、增加新穎功能、恰到好處地利用功能原則，提高功能價(jià)值，降低實(shí)現(xiàn)成本，力求提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

１．１．２可靠性的要求

可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力?？煽啃允呛饬慨a(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，提高產(chǎn)品可靠性的最有效的方法是進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者應(yīng)從整機(jī)系統(tǒng)出發(fā)，對(duì)可能發(fā)生的故障和失效進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析，采取相應(yīng)的預(yù)防措施；對(duì)整機(jī)系統(tǒng)可靠性有關(guān)鍵影響的另部件應(yīng)進(jìn)行可靠性分析和設(shè)計(jì)。

１．１．３經(jīng)濟(jì)性要求

提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性，既是增加產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、贏得用戶的需要，也是節(jié)約社會(huì)勞動(dòng)、提高社會(huì)效益的需要。提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性是以壽命周期成本最低為目標(biāo)的。

１．１．４安全性要求

機(jī)器的安全性包括兩方面：① 機(jī)器執(zhí)行預(yù)期功能的安全性，即機(jī)器運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)本身的安全性，如滿足必要的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、耐磨性等要求。② 人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)的安全性，即機(jī)器是為人類服務(wù)的，同時(shí)它又在一定的環(huán)境中工作，人、機(jī)、環(huán)境三者構(gòu)成一個(gè)特定的系統(tǒng)。

２機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的方法

（１） 獨(dú)立研制。

（２） 技術(shù)協(xié)作、聯(lián)合攻關(guān)或成立具有經(jīng)濟(jì)關(guān)系的經(jīng)濟(jì)聯(lián)合體。

（３） 引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備并消化、吸收、創(chuàng)新。

（４） 從技術(shù)市場(chǎng)直接購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)品制造技術(shù)或產(chǎn)品。

３ＣＡＤ在機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用策略

３．１引入ＣＡＤ的目的

ＣＡＤ技術(shù)為了縮短設(shè)計(jì)制造周期，提高質(zhì)量，節(jié)約成本，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

３．２產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)策略

（１） 改變傳統(tǒng)的作業(yè)方式。在并行工程方法指導(dǎo)下，采用Ｉｎｔｒａｎｅｔ為基礎(chǔ)，面向項(xiàng)目組的分布方式，促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)間的合作，加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中復(fù)雜信息的傳遞，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。

（２） 單純的ＣＡＤ技術(shù)已不能滿足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的要求，因此，運(yùn)用價(jià)值工程、仿真技術(shù)等手段，研究面向Ｘ的設(shè)計(jì)方法，如面向成本的設(shè)計(jì)、面向加工的設(shè)計(jì)、面向測(cè)試和維護(hù)的設(shè)計(jì)、面向產(chǎn)品生命周期的設(shè)計(jì)等。

（３） 利用成組技術(shù)和相似性原理，采用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、模塊化技術(shù)，改變傳統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，建立標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化設(shè)計(jì)體系，充分利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)和已有的零部件，快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，降低成本，提高質(zhì)量。

（４） 提高企業(yè)創(chuàng)新能力。但需要強(qiáng)調(diào)的是：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的創(chuàng)新，不是源源不斷地創(chuàng)造出新的零部件，而是如何利用現(xiàn)有的資源，創(chuàng)造出新的原理和新的方法，實(shí)現(xiàn)新的功能。

３．３標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化策略

標(biāo)準(zhǔn)已成為未來(lái)工業(yè)戰(zhàn)爭(zhēng)的中心，誰(shuí)控制了標(biāo)準(zhǔn)，誰(shuí)就將掌握未來(lái)。標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化策略包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：

（１） 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。實(shí)踐表明，盡管面向顧客的產(chǎn)品變化快，但構(gòu)成產(chǎn)品的零部件應(yīng)相對(duì)穩(wěn)定。對(duì)零部件數(shù)量的控制，其意義，不止是少出幾張工程圖，它節(jié)省了大量的費(fèi)用，所以，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件和外購(gòu)件。

（２） 信息標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。企業(yè)在ＣＡＤ應(yīng)用中，應(yīng)遵循統(tǒng)一的信息描述標(biāo)準(zhǔn)，以減少企業(yè)間、企業(yè)內(nèi)部和設(shè)計(jì)人員間的數(shù)據(jù)交換困難，實(shí)現(xiàn)異地、異構(gòu)數(shù)據(jù)共享，避免大量重復(fù)性工作。

３．４產(chǎn)品模型策略

隨著制造技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品模型已突破了ＣＡＤ／ＣＡＭ領(lǐng)域，或成為產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)。從而提出了面向產(chǎn)品生命周期的關(guān)系型產(chǎn)品模型的概念。由此，才能較好地解決信息在設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和裝配等環(huán)節(jié)的問(wèn)題，完整地描述產(chǎn)品在概要設(shè)計(jì)—裝配設(shè)計(jì)—零件設(shè)計(jì)全過(guò)程中的各種屬性和相互關(guān)系，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期中的內(nèi)部描述信息和外部過(guò)程信息的集成。

４結(jié)論

ＣＡＤ系統(tǒng)應(yīng)是多成員家庭中的一員，和家庭內(nèi)的其他模塊一起，構(gòu)成從設(shè)計(jì)、制造到管理的一體化解決方案。此外，還應(yīng)具有靈活的外部接口、良好的開(kāi)放性、功能強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，使其可以實(shí)現(xiàn)與非家庭成員的其他系統(tǒng)無(wú)縫集成。

機(jī)械工業(yè)發(fā)展的重要性，導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的前景，利用高科技進(jìn)行其開(kāi)發(fā)成為必然趨勢(shì)，ＣＡＤ應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，主要是由于利用ＣＡＤ軟件設(shè)計(jì)零件更加方便、零件裝配更加直觀，可以有效地縮短機(jī)械設(shè)計(jì)周期、提高機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量?？傊?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用會(huì)隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步而有更大的提高，也必將為我國(guó)的現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展插上騰飛的翅膀。

主要參考文獻(xiàn)

［１］ 魏生民．機(jī)械ＣＡＤ／ＣＡＭ［Ｍ］． 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，２００１．