利用CAD系統(tǒng)的三維圖形功能,設(shè)計(jì)師可在計(jì)算機(jī)屏幕上模擬出所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的外形狀態(tài),在設(shè)計(jì)之初就對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化這樣就不但可使產(chǎn)品具有優(yōu)越的品質(zhì)、最低的消耗和最漂亮的外觀(guān),而且在新產(chǎn)品試投產(chǎn)前,就可以對(duì)其制造過(guò)程中的結(jié)構(gòu)、加工、裝配、裝飾和動(dòng)態(tài)特征做到恰如其分的分析和檢驗(yàn),從而提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一次成性。

　　2.6設(shè)計(jì)與制造的緊密結(jié)合

　　CAD的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)既可用于設(shè)計(jì)仿真CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程),也可以通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與數(shù)控加工設(shè)備聯(lián)結(jié),將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接用于產(chǎn)品零配件的加工,即CAM.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD的引入可自動(dòng)完成從設(shè)計(jì)到加工程序的轉(zhuǎn)換[4]。

　　3、運(yùn)用CAD技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)

　　3.1Pro/E參數(shù)化設(shè)計(jì)在工程中的應(yīng)用

　　參數(shù)化設(shè)計(jì)(Parametric)(也叫尺寸驅(qū)動(dòng)Dimension-Driven)是CAD技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中提出的課題,它不僅可使CAD系統(tǒng)具有交互式繪圖功能,還具有自動(dòng)繪圖的功能。目前它是CAD技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)重要的、且待進(jìn)一步研究的課題。利用參數(shù)化設(shè)計(jì)手段開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng),可使設(shè)計(jì)人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來(lái),可以大大提高設(shè)計(jì)速度,并減少信息的存儲(chǔ)量。參數(shù)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是幾何約束關(guān)系的提取和表達(dá)、約束求解以及參數(shù)化幾何模型的構(gòu)造。1988年,美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司(ParametricTechnologyCorporation,PTC)首先推出參數(shù)化設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)Pro/Engineer(簡(jiǎn)稱(chēng)Pro/E),充分體現(xiàn)出其在許多通用件、零部件設(shè)計(jì)上存在的簡(jiǎn)便易行的優(yōu)勢(shì)。它的主要特點(diǎn)就是:基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改。

　　Pro/E通過(guò)一種獨(dú)特的、參數(shù)化的以及面向零件的3D實(shí)體制作技術(shù),徹底改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念,為工程師們提供了一條革命性的途徑。完成了由二維到三維的轉(zhuǎn)換,真正實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM系統(tǒng)。盡管Pro/E在通用件、零部件設(shè)計(jì)上存在很大的優(yōu)勢(shì),但是要想直接在Pro/E中完成曲面繁多的產(chǎn)品造型是非常困難的事情。不是不能完成,是要耗費(fèi)大量的精力和時(shí)間,這樣就又增加了設(shè)計(jì)的周期。

　　這樣我們可以采用PTC公司的工業(yè)設(shè)計(jì)軟件Pro/Designer(簡(jiǎn)稱(chēng)Pro/D)進(jìn)行曲面設(shè)計(jì),由于Pro/D與Pro/E采用的是同一數(shù)據(jù)庫(kù),兩者之間是無(wú)縫連接的,因而在設(shè)計(jì)中造型設(shè)計(jì)師和結(jié)構(gòu)工程師可以更好的協(xié)作。

　　3.2Pro/D的曲面設(shè)計(jì)能力

　　對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)人員和那些想構(gòu)建曲面模型的工程人員來(lái)說(shuō),Pro/D正是他們需要的工具,Pro/D可以構(gòu)建高質(zhì)量的自由曲面模型,并且可以很容易的轉(zhuǎn)換到其他基于制造工程的CAD系統(tǒng)中。

　　Pro/D能夠創(chuàng)建真實(shí)而精確的幾何體,利用它可以更加容易的創(chuàng)建模型,縮短設(shè)計(jì)周期。利用Pro/D可以把視覺(jué)上的美學(xué)要求和模具制造過(guò)程中的工程要求很好的結(jié)合起來(lái),這一點(diǎn)在創(chuàng)建自由曲面模型的過(guò)程中現(xiàn)得尤其顯著。

　　3.3Pro/D與Pro/E之間的數(shù)據(jù)傳輸

　　Pro/Designer與Pro/Engineer之間交換數(shù)據(jù)有兩種方式:一種是與Pro/Engineer直接交換數(shù)據(jù),另外還有一種就是以文件的方式與Pro/Engineer交換數(shù)據(jù)。

　　3.3.1與Pro/E直接交換數(shù)據(jù)

　　如果兩個(gè)軟件都在同一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行,可以采用直接傳輸?shù)姆椒?。直接傳輸法速度更?并且對(duì)于復(fù)合傳輸適應(yīng)性更強(qiáng)。在一個(gè)Pro/Designer的進(jìn)程中,可以從當(dāng)前的Pro/Engineer進(jìn)程中調(diào)用零件或組件,也可以將Pro/Designer中的數(shù)據(jù)以CDRSIn特征的方式直接傳遞到Pro/Engineer中,每一次傳送請(qǐng)求都會(huì)在兩個(gè)軟件中自動(dòng)更新各自的幾何體。

　　3.3.2以文件方式與Pro/E交換數(shù)據(jù)

　　如果兩個(gè)軟件不在同一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行,可以使用文件傳輸?shù)姆椒▉?lái)傳遞并更新數(shù)據(jù)。一般情況下是在Pro/Designer里面輸出為IGES等中間轉(zhuǎn)換文件,然后Pro/Engineer里打開(kāi)轉(zhuǎn)換文件。

　　3.4造型復(fù)雜產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)的CAD應(yīng)用

　　對(duì)于造型裝飾性強(qiáng),特別是包含復(fù)雜曲面的產(chǎn)品,可以使用Pro/D與Pro/E組合起來(lái)進(jìn)行,造型設(shè)計(jì)師在Pro/D里面做ID、做曲面建模,直接從Pro/D里啟動(dòng)Pro/E,把數(shù)據(jù)導(dǎo)到Pro/E由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中甚至結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全部做完了,由于客戶(hù)的要求或設(shè)計(jì)師對(duì)方案的局部要進(jìn)行更改,這時(shí)只須在Pro/D里面改動(dòng),改好后存好再原名稱(chēng)送給Pro/E,那么Pro/E里也得到改變,而結(jié)構(gòu)不用重做(當(dāng)然修改要使結(jié)構(gòu)有存在的條件,即它的父特征不會(huì)有問(wèn)題)。

　　(1)方案設(shè)計(jì):由造型設(shè)計(jì)師進(jìn)行概念草繪,可用二維平面軟件進(jìn)行方案效果圖繪制。

　　(2)三維造型設(shè)計(jì):方案確定后,由設(shè)計(jì)師利用Pro/D進(jìn)行曲面設(shè)計(jì)。

　　(3)三維造型設(shè)計(jì)確認(rèn):將Pro/D里面的模型直接轉(zhuǎn)入CNC,或RP做出實(shí)物模型進(jìn)行造型檢驗(yàn)。

　　(4)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):將Pro/D里的模型轉(zhuǎn)入Pro/E里進(jìn)行細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　(5)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確認(rèn):進(jìn)行裝配和結(jié)構(gòu)模擬分析,確認(rèn)結(jié)構(gòu)。

　　(6)模具設(shè)計(jì):將Pro/E里的產(chǎn)品傳遞給模具廠(chǎng)進(jìn)行數(shù)控編程。

　　(7)生產(chǎn):將三維圖轉(zhuǎn)化為二維工程圖,進(jìn)行工藝設(shè)計(jì),進(jìn)行生產(chǎn)。

　　4、結(jié)束語(yǔ)

　　CAD技術(shù)的飛速發(fā)展,不僅意味著設(shè)計(jì)手段的改變,同時(shí)改變了工業(yè)設(shè)計(jì)的思維方式。推動(dòng)著制造業(yè)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造到技術(shù)管理一系列深刻、全面、具有深遠(yuǎn)意義的變革,這是產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造業(yè)的一場(chǎng)技術(shù)革命。CAD技術(shù)的應(yīng)用,將計(jì)算機(jī)的快速性、準(zhǔn)確性以及信息高度集成性和設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性思維、綜合分析的能力充分地結(jié)合起來(lái),實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品概念、造型設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、裝配及動(dòng)畫(huà)演示直到工程制造全部過(guò)程計(jì)算機(jī)化,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化,縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,從而創(chuàng)造出實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀(guān)宜人的產(chǎn)品。