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3 计算机辅助设计在生产中的应用

3.1计算机辅助设计应用于生产的优势

作为一项被世界各国广泛应用的计算机技术，CAD技术是衡量一个国家工业水平的重要标志之一，也是衡量一个企业技术水平的重要标志。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。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。

较之于传统的手绘图设计，计算机辅助设计软件CAD的优点主要体现在以下几个方面。其一，使设计工具集中化 计算机作为设计工具，代替了所有其它传统设计工具。如常用 的纸、笔、直尺、圆规、三角板等。减轻了常规制图的劳动强度。自从使用 电脑绘图后，桌子上少了笔、尺、圆规、三角板等．随着小小鼠标的移动。一张工整的图纸便呈现在面前。 其二，避免了重复性工作，大大减少了工作强度。在以往的绘图工作中，往往需要绘制不同比例的样图，是重新绘制，而计算机只要将图纸提出，加以简

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单放大或缩小就可以 得到所需的各种比例样图。计算机是个善于复制和修改的能手，它能使重复性工作大为减少，提高工作效率。 其三，在图纸管理方面为工作者提供了很大的方便。传统的图纸修改，首先要刮图纸，极易造成图纸损坏，大大影响了图纸的美观性。而在计算机中对图纸进行，无论修改多大面积的绘图，对图纸修改多少次，即使是牵涉到图的重新排版，都可以很方便地完成，并且在最后出图时不留痕迹。并且对于保存的大量图纸还可以按一定的顺序，比如名称、规格、类型等进行分类，打印成图，或者刻录到光盘中，永久保存，不但减少档案柜占据的工作空间，也有效地防止了由于计算机损坏造成的图纸资料的丢失。计算机操作系统还提供了强大的目录管理功能，可使不同类别的图纸存放在各个不同的文件夹中，以代替庞大的文件柜和分件夹，还可对这些图纸资料进行复制、备份、提取和整理。现在，除了正常绘制加工所需的图纸外，正逐步把文件柜中保存多年的图纸资料输入到计算机中。 3.2计算机辅助设计在生产中的作用

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。 如何提高产品的一次设计成功率,降低生产成本,缩短制造周期,从而提升企业的市场反应速度,提高轴承产品的竞争力？在轴承设计中应用CAD技术,较好地解决了这一问题。

(一)提高质量

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。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

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干涉检查,对重要零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。设计人员的考虑重点将是产品的结构是否合理,产品的功能是否满足要求,无需花费大量精力去考虑产品图线型、剖切位置、投影关系等与产品质量关系不大的因素。生产的二维工程图纸,可通过三维CAD 的三维与二维的关联功能, 直接由三维自动生成符合国标的二维工程图纸。

(二)节约成本

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,减少了修模次数,从而节省了生产成本,产品制造周期也缩短了。 (三)灵活性高

应用三维CAD能够快速进行变型设计。某些具有型号多，系列多等特点的产品，往往同系列的产品工装结构基本相同,只是尺寸不同。而不同系列的产品工装虽然结构不同,但工装中的某些零件结构相似,只需稍做改动。应用三维CAD可以快速完成工装的变型设计,因为所有零件均以数字样机的形式存放 在计算机中,在已建立的数字样机基础上,根据同系列或相近系列产品的不同要求,或修改、或增加、或删除各种结构和零部件,快速准确地完成新工装的设计。基于参数化建模的三维实体设计软件,能够更快速、更经济地完成所要进行的工作,它的装配检查,也可避免以往变型设计中容易产生的碰撞等不合理结构,使变型产品的设计更趋完美。

(四)便利性

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”

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该产品,从而对设计的产品结构和功能有较深刻的理解,弥补了以往仅利用技术图纸进行产品描述所带来的不便,达到提高客户满意度和树立企业良好形象的目的。

4 计算机辅助设计的应用趋势

4.1计算机辅助设计应用于生产时存在的问题

虽然CAD技术已经广泛的用于各个行业的生产环节之中并日趋成熟，但不可否认的是在一些领域仍存在问题。其原因有以下几点：其一，未能真正实现辅助设计。很多使用企业并未实现真正的辅助设计，目前很多单位用CAD软件可以做出三维模型，但仅仅是为了做三维效果图，并未真正实现运用三维CAD软件进行整体空间设计和受力分析，还停留在平面图设计方面。他们只是做到用计算机出图，只停留在这个阶段，就失去了其应有的作用，因为CAD是辅助设计，不是辅助绘图。特别是三维CAD软件中的CAE功能在各企业间应用得就更少了。以汽车行业为例，虽然现在汽车企业普遍认识到，CAE功能可以进行产品的性能与安全可靠性分析，并对产品未来的工作状态和运行行为进行虚拟运行模拟，及早发现设计缺陷，实现优化设计。但对于如何有效开展CAE的工作就没有明确的认识。其次，精通CAD技术的人员匮乏。三维CAD系统是一个复杂、多样的系统，并不是每个设计人员都能很好地掌握，更何况大部分设计人员并没有接受过CAD的应用培训，对CAD的多数功能知之甚少，他们完成的设计很可能就存在一些缺陷。世界著名的汽车制造商福特、通用、戴姆勒-克莱斯勒等企业之所以CAD/CAM技术应用得好，是因为得益于几十年来一直大力开展CAD/CAM应用而积淀下来的宝贵经验以及培养出了一支高水平的技术队伍。现在国内既懂计算机软、硬件，又有丰富专业知识的人才匮乏，而这恰是企业最为宝贵的财富。为了留住人才，各企业也做出了很大的努力，但整个行业还是缺乏培养人才的氛围，部分企业还是没有意识到自己培养出的人才比在市场上招聘的人才更了解自己的企业，也是企业发展的中坚力量。改变这一点还需要付出大量的努力，需要经历一个长期的过程。