CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）

1、cad技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用摘 要cad技術(shù)作為成熟的普及技術(shù)已在企業(yè)中廣泛應(yīng)用，并已成為企業(yè)的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力。圍繞企業(yè)創(chuàng)新設(shè)計能力的提高和網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境的普及，cad技術(shù)的發(fā)展趨勢主要圍繞在以下四個方面：1標(biāo)準(zhǔn)化 除了cad支撐軟件逐步實(shí)現(xiàn)iso標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，面向應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件（零部件庫）、標(biāo)準(zhǔn)化方法也已成為cad系統(tǒng)中的必備內(nèi)容，且向著合理化工程設(shè)計的應(yīng)用方向發(fā)展。2開放性 cad系統(tǒng)目前廣泛建立在開放式操作系統(tǒng)窗口9598nt和unix平臺上，在java linux平臺上也有cad產(chǎn)品，此外cad系統(tǒng)都為最終用戶提供二次開發(fā)環(huán)境，甚至這類環(huán)境可開發(fā)其內(nèi)核源碼，使用戶可定制自已的cad系統(tǒng)。

2、3. 集成化 cad技術(shù)的集成化體現(xiàn)在三個層次上：其一是廣義cad功能cad/cae/capp/cam/caq/pdm/erp經(jīng)過多種集成形式成為企業(yè)一體化解決方案，推動企業(yè)信息化進(jìn)程。其二，是將cad技術(shù)能采用的算法，甚至功能模塊或系統(tǒng)，做成專用芯片，以提高cad系統(tǒng)的效率；其三是cad基于網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境實(shí)現(xiàn)異地、異構(gòu)系統(tǒng)在企業(yè)間的集成。關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)化，開放性，集成化，智能化！所有下載了本文的注意：本論文附有cad圖紙和完整版最終設(shè)計，凡下載了本文的讀者請留下你的聯(lián)系方式（qq郵箱），或加我百度用戶名qq，我把圖紙發(fā)給你。最后，希望此文能夠幫到你！technology in the mecha

3、nical desin cad applicationabstractcad technology as the popularity of mature technology has broad application in the enterprise, and enterprises have become the real productive forces. innovative design capacity of the enterprise and enhance the popularity of network computing environment, cad tech

4、nology centres around the development trend in standardized, open, integrated and intelligent four areas:1. standardization in addition to cad software support the progressive realization of iso standards and industry standards, application-oriented standard components (for parts), standardized meth

5、ods have also become necessary in the cad system, and towards the rationalization of the engineering design of the development2. cad system is currently open and extensive operating system built on open window 95/98 / nt and unix platforms, in java linux platform is also a cad products, in addition

6、to cad systems to provide secondary development of end-user environment, and even such environment may be the development of its core source code, which allows the user to customize their own cad system.3. integration of the integration of cad technology embodied in three levels: one is the broad fu

7、nctions of cad cad / cae / capp / cam / caq / pdm / erp integration through various forms of corporate integration solutions, promote enterprise information process. the cad system to improve the efficiency of its three cad is based on network computing environment to achieve different places, heter

8、ogeneous system in the inter-enterprise integration. came into being the virtual design, virtual manufacturing and virtual enterprise is the level of application integration.key words:standardization，open， integrated， intelligent.目 錄緒論1第1章cad技術(shù)的概述21.1 cad技術(shù)的概念21.2 cad技術(shù)原理21.3 cad系統(tǒng)的組成2第2章cad技術(shù)的發(fā)展42.

9、1 cad技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展42.2 我國cad的發(fā)展現(xiàn)狀52.3 cad系統(tǒng)的發(fā)展趨勢5第3章cad常用的設(shè)計軟件83.1國內(nèi)軟件83.2國外軟件9第4章cad技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用124.1我國cad技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中應(yīng)用的現(xiàn)狀124.2 cad在玉米聯(lián)合作業(yè)機(jī)械設(shè)計中應(yīng)用134.3 cad三維技術(shù)在液壓挖掘機(jī)中的應(yīng)用18結(jié)論24謝辭25參考文獻(xiàn)26外文資料27緒 論源于20世紀(jì)50年代的機(jī)械cad/cam技術(shù)已發(fā)展為一種高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),并得到迅速發(fā)展。該技術(shù)的廣泛應(yīng)用，給一切設(shè)計/制造領(lǐng)域帶來了革命性的變化。因而被評為20世紀(jì)最杰出工程技術(shù)成就之一的高技術(shù)。在21世紀(jì)，其影響仍是深遠(yuǎn)的。機(jī)械c

10、ad技術(shù)的研究、開發(fā)、推廣應(yīng)用水平已是衡量一個國家的科技現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。2003年中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會根據(jù)對166家機(jī)械制造企業(yè)調(diào)查統(tǒng)計得到如下結(jié)果： cad應(yīng)用基本普及,重點(diǎn)骨干企業(yè)的70已應(yīng)用cad技術(shù),九五期間50家示范企業(yè)的cad應(yīng)用普及率已達(dá)93，主導(dǎo)產(chǎn)品cad的出圖率達(dá)98。但cad應(yīng)用的深度仍有很大局限，相當(dāng)一部分企業(yè)停留在出圖上，三維cad、cad/cam、仿真設(shè)計等應(yīng)用很少,被調(diào)查的166家企業(yè)中，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算的只占16，進(jìn)行仿真設(shè)計的只占6。眾所周知,產(chǎn)品設(shè)計是制造業(yè)的龍頭，是制造業(yè)信息化的主要信息源。沒有優(yōu)化的信息源,整個制造業(yè)信息系統(tǒng)不可能全面優(yōu)化,

11、所以深化cad的應(yīng)用是企業(yè)信息化的關(guān)鍵問題。 深化cad的應(yīng)用,首先必須分析傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)及其存在的問題, 研究現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)計技術(shù)的發(fā)展,從而進(jìn)一步研究cad技術(shù)的應(yīng)用,把現(xiàn)代先進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)與cad應(yīng)用技術(shù)結(jié)合起來,發(fā)揮計算機(jī)及信息技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的最大作用。深化cad的應(yīng)用是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，因此cad技術(shù)在機(jī)械企業(yè)中的實(shí)施必須走系統(tǒng)開發(fā)的道路，按系統(tǒng)工程的步驟與方法開展企業(yè)cad系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計、cad系統(tǒng)應(yīng)用的二次開發(fā)，研究解決cad與pdm、capp、cam、erp的關(guān)系,使cad系統(tǒng)能為企業(yè)信息集成運(yùn)行創(chuàng)造條件，解決目前我國企業(yè)信息化中的孤島現(xiàn)象。只有這樣才能深化cad的應(yīng)用，

12、使cad系統(tǒng)成為企業(yè)信息化中的龍頭。目前，機(jī)械cad技術(shù)的推廣應(yīng)用已成燎原之勢。面對進(jìn)入wto所帶來的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，企業(yè)對機(jī)械cad技術(shù)是企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、開拓市場中不可缺少的技術(shù)手段、先進(jìn)制造技術(shù)與系統(tǒng)的核心技術(shù)的認(rèn)識更加深刻，而且對該技術(shù)的引進(jìn)、消化和應(yīng)用開發(fā)以及相應(yīng)的人才的需求也更加迫切。第1章 cad技術(shù)的概述1.1 cad的基本概念cad是其英文名為“computer aided design”的首寫字母的縮寫,其中文名為“計算機(jī)輔助設(shè)計”。它是由計算機(jī)完成產(chǎn)品設(shè)計中的計算、分析、模擬、制圖、編制技術(shù)文件等工作，由計算機(jī)輔助設(shè)計人員完成產(chǎn)品的全部設(shè)計過程,最后輸出滿意的設(shè)計結(jié)果和產(chǎn)品圖紙的

13、一種機(jī)械設(shè)計方法。是最近幾十年來迅速發(fā)展起來并得到廣泛應(yīng)用的多學(xué)科綜合性的新技術(shù)。1973年,國際信息處理聯(lián)合會給cad下了一個更廣義的解釋：“cad 是將人和機(jī)器混編在解題專業(yè)中的一種技術(shù),從而使人和機(jī)器的最好特性聯(lián)系起來”。cad技術(shù)的應(yīng)用適應(yīng)了當(dāng)前產(chǎn)品需提高設(shè)計質(zhì)量,快速更新?lián)Q代的需求。1.2 cad技術(shù)原理cad技術(shù)是通過計算機(jī)和cad軟件對設(shè)計“產(chǎn)品”進(jìn)行分析、計算與仿真、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能的調(diào)整與優(yōu)化及繪圖，把設(shè)計人員所具有的最佳特性（創(chuàng)造性思維、形象思維與經(jīng)驗(yàn)知識、綜合判斷與分析的能力）同計算機(jī)的強(qiáng)大記憶與檢索信息能力，大量信息的高速精確計算與處理能力、易于修改設(shè)計、工作狀態(tài)穩(wěn)定且不

14、疲勞的特性結(jié)合起來，從而大大提高了設(shè)計速度和效率，提高了設(shè)計質(zhì)量，降低了設(shè)計成本。這里的“產(chǎn)品”一詞，是指各行業(yè)中一切需要設(shè)計的對象，如航空、航天飛行器，汽車等地上行走的交通工具，機(jī)械與電子產(chǎn)品，水利水電工程、土木工程建筑與城市規(guī)劃工程，家具產(chǎn)品等等。1.3 cad系統(tǒng)的組成一般來說，一個cad系統(tǒng)由如下幾部分組成：1cad硬件環(huán)境 計算機(jī)，計算機(jī)的外圍設(shè)備（i/o設(shè)備），有的還有網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境等。2cad軟件環(huán)境 操作系統(tǒng)，各種標(biāo)準(zhǔn)和支撐軟件，有的還有網(wǎng)絡(luò)通信軟件等。3cad軟件 幫助設(shè)計人員去完成各種設(shè)計任務(wù)的計算機(jī)應(yīng)用軟件。4設(shè)計人員 與cad系統(tǒng)的軟硬件一起組成的能協(xié)同完成設(shè)計任務(wù)的人機(jī)

15、系統(tǒng)。 第2章 cad技術(shù)的發(fā)展2.1 cad 技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展20世紀(jì)50年代初,cad技術(shù)誕生并處于被動式的圖形處理階段,也是cad技術(shù)的準(zhǔn)備和醞釀時期。進(jìn)入20世紀(jì)60年代,提出了計算機(jī)圖形學(xué)、交互技術(shù)、分層存儲符號的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等新思想,從而為cad技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用打下了理論基礎(chǔ),同時也相繼出現(xiàn)了許多商品化的cad設(shè)備。1970年美國applicon 公司第一個推出完整的cad系統(tǒng),出現(xiàn)了全面向中小企業(yè)的cad/cam 商品化系統(tǒng),同時也意味著cad技術(shù)進(jìn)入廣泛使用時期。20世紀(jì)80年代,cad技術(shù)進(jìn)入了突飛猛進(jìn)的發(fā)展時期,在這個時期,cad/cam 技術(shù)從大中企業(yè)向中小企業(yè)擴(kuò)展,從發(fā)達(dá)國

16、家向發(fā)展中國家擴(kuò)展,從用于產(chǎn)品設(shè)計發(fā)展到用于工程設(shè)計和工藝設(shè)計。 到了20世紀(jì)90年代,cad技術(shù)進(jìn)入了開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化的發(fā)展時期,微機(jī)加視窗95/98/2000/nt 操作系統(tǒng)與工作站加linix 操作系統(tǒng),在以太網(wǎng)的環(huán)境下構(gòu)成了cad系統(tǒng)的主流工作平臺。因此現(xiàn)在的cad技術(shù)和系統(tǒng)都具有良好開放性,圖形接口、圖形功能日趨標(biāo)準(zhǔn)化,在cad系統(tǒng)中,綜合運(yùn)用正文、圖形、圖像、語音等多媒體技術(shù)和人工智能、專家系統(tǒng)等技術(shù),從而大大提高了自動化設(shè)計程度,出現(xiàn)了智能cad新學(xué)科。目前各種機(jī)械cad軟件開發(fā)和應(yīng)用層出不窮,顯示出強(qiáng)大的生命力和廣闊的發(fā)展前景。眾多cad廠商的成敗無一不與其技術(shù)發(fā)

17、展密切相關(guān)。溫故而知新，cad技術(shù)基礎(chǔ)理論的每次重大進(jìn)展，無一不帶動了cad/ cam/cae整體技術(shù)的提高以及制造手段的更新。技術(shù)發(fā)展，永無止境。沒有一種技術(shù)是常青樹，cad技術(shù)一直處于不斷的發(fā)展與探索之中。正是這種此消彼長的互動與交替，造就了今天cad技術(shù)的興旺與繁榮，促進(jìn)了工業(yè)的高速發(fā)展。今天，越來越多的人認(rèn)識到cad是一種巨大的生產(chǎn)力，不斷加入到用戶行列之中。愿cad技術(shù)的發(fā)展伴隨著人們對它認(rèn)識及應(yīng)用水平的提高，日新月異，更上層樓。2.2 我國cad技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀我國各企業(yè)之間cad技術(shù)的應(yīng)用水平參差不齊。在中小型企業(yè)中，cad技術(shù)的應(yīng)用是建立在以“甩掉圖板”為目標(biāo)的計算機(jī)輔助繪圖與設(shè)

18、計系統(tǒng)之上，應(yīng)用國外或國內(nèi)開發(fā)的一些計算機(jī)繪圖軟件，用計算機(jī)繪圖來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工繪圖。而另一部分企業(yè)在實(shí)現(xiàn)了“甩圖板”工程之后，建立以資源共享、權(quán)限控制為目標(biāo)的產(chǎn)品信息管理系統(tǒng)。除了要“甩圖板”，還要“甩圖紙”，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計生產(chǎn)和管理信息的集成。對于具有相當(dāng)實(shí)力的大型企業(yè)，引進(jìn)了先進(jìn)的計算機(jī)輔助設(shè)計、分析、模擬仿真、加工集成系統(tǒng)。目前cad技術(shù)在我國有三種基本形式：1直接采用二維cad軟件。達(dá)到了“甩圖板”的目的，使產(chǎn)品設(shè)計的效率有一定程序的提高。2二次開發(fā)。在二維cad軟件的基礎(chǔ)上，采用編程的方法，為特定的產(chǎn)品專門開發(fā)具有參數(shù)化設(shè)計功能的軟件，雖然編程的工作量較大，但應(yīng)用起來十分方便，加快了特

19、定產(chǎn)品的開發(fā)速度。3參數(shù)化設(shè)計。隨著微機(jī)版三維cad軟件的相繼推出，以三維cad軟件作為工作平臺，運(yùn)用三維軟件的各種基本繪圖方式和三維造型功能生成所需的幾何模型，再直接利用參數(shù)化尺寸驅(qū)動和約束功能，建立產(chǎn)品及零部件的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)化模塊，較快地完成了cad系統(tǒng)軟件的開發(fā)工作。2.3 cad系統(tǒng)的發(fā)展趨勢1cad系統(tǒng)應(yīng)用面向產(chǎn)品的整個生命周期要求產(chǎn)品信息模型能夠容易地在產(chǎn)品生命周期的不同環(huán)節(jié)（從概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計，詳細(xì)設(shè)計到工藝設(shè)計和數(shù)控編程）間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。要求能支持集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)的各種過程（包括制造過程和支持過程），而以往的cad系統(tǒng)主要面向產(chǎn)品生命周期中的某個環(huán)節(jié)。2cad系統(tǒng)應(yīng)充分

20、考慮產(chǎn)品信息的繼承性要求能方便地獲取全部歷史數(shù)據(jù)，最充分地利用已經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)過的產(chǎn)品信息。在用cad系統(tǒng)進(jìn)行新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計時，只需對其中很少一部分零部件進(jìn)行重新設(shè)計和制造，而絕大部分零部件的設(shè)計都將繼承以往產(chǎn)品的信息。cad系統(tǒng)應(yīng)具有高度變型設(shè)計能力，能夠通過快速重構(gòu)，得到一種全新的產(chǎn)品。這不僅大大縮短了產(chǎn)品周期、還提高了產(chǎn)品的一次成熟性。3cad系統(tǒng)應(yīng)滿足并行設(shè)計的要求產(chǎn)品可以容易地被分解為一些模塊，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，組織分散在各地的產(chǎn)品設(shè)計人員分工進(jìn)行產(chǎn)品各零部件的設(shè)計和制造，然后進(jìn)行組裝和集成。這種系統(tǒng)包括：（1）提供以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的會議系統(tǒng)，使開發(fā)組成員易于實(shí)現(xiàn)半結(jié)構(gòu)化通信及在一個異構(gòu)

21、網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)分布計算；（2）建立及維持產(chǎn)品過程及源數(shù)據(jù)的統(tǒng)一模型，以使用戶能透明地提取及瀏覽分布在企業(yè)各個不同地方的數(shù)據(jù)庫內(nèi)的信息；（3）對產(chǎn)品開發(fā)過程提供動態(tài)管理，使虛擬產(chǎn)品開發(fā)組容易討論和制訂決（4）使工具和服務(wù)在并行工程中易于集成。4cad系統(tǒng)與產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化相結(jié)合要求把產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化作為cad系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)果將為cad系統(tǒng)提供配套的、實(shí)用的產(chǎn)品信息基因庫（數(shù)據(jù)庫、知識庫），這樣才能使cad系統(tǒng)發(fā)揮出巨大的作用。大容量存儲技術(shù)的發(fā)展已為產(chǎn)品信息基因庫的建設(shè)提供了較好的條件。產(chǎn)品信息基因庫的內(nèi)容包括各種標(biāo)準(zhǔn)化了的零件功能特征、典型零件、功能模塊和典型產(chǎn)品信息。5 產(chǎn)

22、品模型的可轉(zhuǎn)換性特別是二維和三維產(chǎn)品模型間的互相轉(zhuǎn)換可滿足不同的需要如在某種基于特征造型的cad系統(tǒng)中，當(dāng)采用特征建模法完成新零件設(shè)計后，并當(dāng)類似的零件變型不斷出現(xiàn)時，應(yīng)自動將零件功能特征模型轉(zhuǎn)為典型零件模型，利用變型設(shè)計功能較強(qiáng)的cad系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計。6面向全國乃至全球的產(chǎn)品信息編碼系統(tǒng)產(chǎn)品信息代碼化可以方便地進(jìn)行產(chǎn)品信息檢索和利用，方便地進(jìn)行并行設(shè)計和變型設(shè)計，并為敏捷制造創(chuàng)造必要的條件。7軟件系統(tǒng)要具有很好的可移植性和自組織性在cad系統(tǒng)中，用戶可以根據(jù)自己的需要隨時加入運(yùn)行文件和模塊，還可重新裝配各個模塊中的子模塊，或者按照自己的要求修改系統(tǒng)中的不足之處。而這種修改不會影響這個cad

23、系統(tǒng)。8增能化未來的cad系統(tǒng)將引入知識工程，從而產(chǎn)生智能cad系統(tǒng)，這種智能具有推理能力，使不熟練的設(shè)計人員也能做出好的設(shè)計來。9虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計人員在虛擬世界中創(chuàng)造新產(chǎn)品，可以從人機(jī)工程學(xué)角度檢查設(shè)計效果、設(shè)計人員可直接參與操作模擬，移動部件和進(jìn)行各種試驗(yàn)，以確保設(shè)計的準(zhǔn)確性，這種技術(shù)的特點(diǎn)是：及早看到新產(chǎn)品的外形，以便從多方面觀察和評審所設(shè)計的產(chǎn)品；可以使用不同的虛擬工具來扭曲、擠壓和拉伸物體；可以虛擬地切削或擠壓材料，無需耗費(fèi)材料或占用寶貴的加工設(shè)備；及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)空間布局中的干涉和運(yùn)動機(jī)構(gòu)的碰撞等問題；直接觀察數(shù)控加工中刀具的運(yùn)動軌跡是否正確。第3章 cad常用的設(shè)計軟件3.1 國

24、外軟件1autocad autocad系列軟件是autodesk公司的產(chǎn)品，也是最早進(jìn)入國內(nèi)市場的cad軟件之一，從最早的2.0版到以后的r13、r14、2000直到如今的2006版，autocad的產(chǎn)品在國內(nèi)的市場上走過了十幾年的歷程了，從最早期的dos操作命令到現(xiàn)在的windows窗口式的操作界面，是大家所最熟悉的cad軟件。autocad軟件最早是針對二維設(shè)計繪圖而開發(fā)的，隨著其產(chǎn)品的日益成熟，在二維繪圖領(lǐng)域該軟件已經(jīng)比較的完善，而且隨著產(chǎn)品設(shè)計的發(fā)展需要，越來越多的產(chǎn)品設(shè)計已經(jīng)不在停留在二維的設(shè)計領(lǐng)域，正在越來越多的朝著三維的產(chǎn)品設(shè)計發(fā)展。autodesk公司在2006年發(fā)布的auto

25、cad2006中的主要強(qiáng)化和改進(jìn)之處是提高了二維制圖功能的易用性。具體而言，新增功能有：（1）顯示線條的長度和角度等制圖和編輯中各要素的相關(guān)信息，可實(shí)現(xiàn)更直觀的制圖功能；（2）當(dāng)移動鼠標(biāo)、以矩形框選擇要素時，可以動態(tài)地高亮度顯示所選要素、以便確認(rèn)目標(biāo)要素是否被選中的功能；（3）放大和縮小圖形時，可以連續(xù)顯示放大和縮小的過程、輕松把握哪些部分被放大或縮小的功能；（4）提取座標(biāo)值、角度和長度等畫面上的現(xiàn)有要素的某個屬性值，將其用于計算中、并將計算結(jié)果用于其它要素的制圖和編輯的電子計算功能等。2pro/engineerpro/engineer（簡稱pro/e）是由美國ptc公司推出的一套博大精深的三

26、維cad/cam參數(shù)化軟件系統(tǒng)，其內(nèi)容涵蓋了產(chǎn)品從概念設(shè)計、工業(yè)造型設(shè)計、三維模型設(shè)計、分析計算、動態(tài)模擬與仿真、工程圖輸出，到生產(chǎn)加工成產(chǎn)品的全過程。它改變了傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計觀念，這種概念已成為世界cad/cae/cam領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。該軟件還包括了大量的電纜及管道布線、模具設(shè)計與分析等實(shí)用模塊，該軟件的應(yīng)用領(lǐng)域涉及航空航天、汽車、機(jī)械、數(shù)控加工、電子等諸多領(lǐng)域。開發(fā)的第三代機(jī)械cad/cae/cam產(chǎn)品pro/engineer軟件將設(shè)計到生產(chǎn)全過程集成到一起3ugunigraphicssolutions公司的ug本身起源于航空、汽車企業(yè)（美國麥道航空公司），它的應(yīng)用范圍基本和pro/e相似，它

27、以parasolid幾何造型核心為基礎(chǔ)，采用基于約束的特征建模技術(shù)和傳統(tǒng)的幾何建模為一體的復(fù)合建模技術(shù)。在三維實(shí)體造型時，由于幾何和尺寸約束在造型的過程中被捕捉，生成的幾何體總是完全約束的，約束類型是3d的，而且可用于控制參數(shù)曲面。在基于約束的造型環(huán)境中支持各種傳統(tǒng)的造型方法，如布爾運(yùn)算、掃描、曲面縫合等。該軟件的主要缺點(diǎn)是不允許在零件之間定義約束。但ug具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了cad、cae、cam之間無數(shù)據(jù)交換的自由轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了22.5軸，35軸聯(lián)動的復(fù)雜曲面加工和鏜銑加工，該軟件的功能也非常的強(qiáng)大，一般認(rèn)為ug是業(yè)界最好、最具有代表性的數(shù)控軟件，它提供了功能強(qiáng)大的刀具軌跡生成方法。包括車

28、、銑、線切割等完善的加工方法。3.2 國內(nèi)軟件1. 開目開目cad是華中理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院開發(fā)的具有自主版權(quán)的基于微機(jī)平臺的cad和圖紙管理軟件，它面向工程實(shí)際，模擬人的設(shè)計繪圖思路，操作簡便，機(jī)械繪圖效率比autocad高得多。開目cad支持多種幾何約束種類及多視圖同時驅(qū)動，具有局部參數(shù)化的功能，能夠處理設(shè)計中的過約束和欠約束的情況。開目cad實(shí)現(xiàn)了cad、capp、cam的集成，適合我國設(shè)計人員的習(xí)慣，它采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)，基于windows95，使用全32位的visual-c+語言重寫了全部程序，使開目cad98一經(jīng)推出，就成了搶手的熱門軟件。2華正caxa(computeraided

29、xadvanced，x意味著擴(kuò)充)是北京華正模具研究所(北京航空航天大學(xué)721研究所)面向我國工業(yè)界推出的包括數(shù)控加工、工程繪圖、注塑模具設(shè)計、注塑工藝分析及數(shù)控機(jī)床通訊等一系列cad/cam/cae軟件的品牌名稱。它包括caxa-eb、ipd、imd、wedm、mill、me六個系列，其中caxa-eb(electronicboard電子圖板)已經(jīng)通過我國機(jī)械cad軟件標(biāo)準(zhǔn)化審查。caxa電子圖板是一個高效、方便、智能化的通用中文設(shè)計二維繪圖軟件，可幫助設(shè)計人員進(jìn)行零件圖、裝配圖、工藝圖表及平面包裝等設(shè)計。caxa電子圖板全面采用國標(biāo)設(shè)計，幾乎所有的圖形功能都支持直觀的拖畫方式，它還擁有智能

30、化和預(yù)顯示的工程標(biāo)注以及參量化國標(biāo)機(jī)械零件圖庫。caxa電子圖板還提供局部參數(shù)化設(shè)計和一個全開放的二維開發(fā)平臺。3picadpicad系統(tǒng)及系列軟件是中科院凱思軟件集團(tuán)及北京凱思博宏應(yīng)用工程公司開發(fā)的具有自主版權(quán)的cad軟件。該軟件具有智能化、參數(shù)化和較強(qiáng)的開放性，對特征點(diǎn)和特征坐標(biāo)可自動捕捉及動態(tài)導(dǎo)航；系統(tǒng)提供局部圖形參數(shù)化、參數(shù)化圖素拼裝及可擴(kuò)充的參數(shù)圖符庫；提供交互環(huán)境下的開放的二次開發(fā)工具，用戶可以任意增加功能或開發(fā)專業(yè)應(yīng)用軟件。picad是國內(nèi)商品化最早、市場占有率最大的cad支撐平臺及交互式工程繪圖系統(tǒng)。4solidwork創(chuàng)新的、易學(xué)易用的和價格平宜的solidworks是win

31、dows原創(chuàng)的標(biāo)準(zhǔn)三維設(shè)計軟件。沒有其它任何同類實(shí)體建模產(chǎn)品能象solidworks一樣即有創(chuàng)意又如此強(qiáng)勁。下面就solidwork一些新功能進(jìn)行介紹。 (1) 高級的圖像渲染photoworksphotoworks完全集成在案solidworks的設(shè)計環(huán)境中，把高級的渲染手段直接引入solidworks。從下拉菜單或圖形菜單條中即可方便地獲取具體的功能，更重要的是，photoworks不要求使用者有專門培訓(xùn)和背景知識就可以為設(shè)計或產(chǎn)品制作出精美的展示圖片。a. 渲染的控制預(yù)覽帶有背景和材質(zhì)紋理的上色渲染。如果需要，對透明和反射的材質(zhì)，可設(shè)置光源。通過自適應(yīng)整理，對圖像進(jìn)行高清晰地光順，消除圖

32、像邊界的鋸齒形，從而改進(jìn)圖像的質(zhì)量。b. 物體的材質(zhì)可從預(yù)定程式和紋理的材質(zhì)庫中選擇金屬、石料、木材、塑料和其他材質(zhì)類型。用戶可以定義新的材質(zhì)，有關(guān)的屬性有表面顏色、透明度、粗糙程度和紋理等。材質(zhì)可以附加在整個零件上，也可以附加在某個特征或某個表明上。在一個零件上允許有多種不同的材質(zhì)。附加在幾何模型上的材質(zhì)屬性是可修改的，如顏色、反射和紋理等。用獲取特性的方法，很容易得到和編排以前的材質(zhì)設(shè)置。對材質(zhì)、景象和光源選擇的預(yù)覽，提高了渲染的速度。通過選擇材質(zhì)的變形屬性，可改變規(guī)則的圖案而得到意想的效果。c. 圖案在產(chǎn)品和包裝上，生成和附加常規(guī)的標(biāo)記和圖案。指定每個圖案的大小、位置和透明度。在零件的幾

33、何模型、特征或表面上覆蓋多層圖案。d. 幾何對象能支持所有狀態(tài)的幾何模型，包括截面視圖和裝配爆炸圖e. 光源和陰影可指定的光源類型有漫射光源、點(diǎn)光源和平行光源。光源的數(shù)量不受限制?？芍付ㄋ泄庠吹念伾蛷?qiáng)度?？煞奖愕剡x擇和控制陰影的形式。光源和陰影的設(shè)置隨模型一起存儲。f. 背景顏色和景象像攝影室里加布景一樣設(shè)置零部件的背景，以增強(qiáng)可視效果?？蓪Ρ尘斑M(jìn)行預(yù)覽、尺寸和位置的調(diào)整?？僧a(chǎn)生單色、漸變顏色、隨機(jī)云紋和圖像等上色的背景。能附加大量的背景素材，并隨幾何模型一起存儲。背景可從標(biāo)準(zhǔn)格式的圖形文件輸入，這些格式是jpeg、targa、tiff、bmp。h.圖像輸出在solidworks的窗口上進(jìn)

34、行圖像的渲染。按用戶定義的分辨率輸出到24位postscript、jpeg、targa、tiff、bmp等格式的文件中，或輸出到photoworks自身的lwi文件中。直接從solidworks中打印已渲染的圖像。為更有效地展示設(shè)計、降低樣機(jī)制作成本和盡快將產(chǎn)品投放市場，photoworks在solidworks界面中提供了出色的渲染功能。（2）特征識別和featureworksfeatureworks是第一個為cad用戶設(shè)計的特征參數(shù)識別軟件，集成在solidworks的界面中。featureworks能對由標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式文件轉(zhuǎn)換來的幾何模型進(jìn)行特征識別，形成在solidworks特征管理器中

35、的特征樹。所述的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式可以是step，iges，sat，vdafs和parasolid。 featureworks用于識別帶有長方形、圓錐形、圓柱形特征的零件和鈑金件最合適，可自動識別的特征主要有：拉伸特征，特征的輪廓由直線、圓或圓弧構(gòu)成；圓柱形和圓錐形的旋轉(zhuǎn)特征；沿直線邊的倒角；沿直線邊和圓弧邊的等半徑倒圓。 第4章 cad技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用4.1 cad技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀我國cad技術(shù)起步于60年代,1985年以后進(jìn)行了大規(guī)模的cad/cam 技術(shù)的開發(fā)和研究。在國家統(tǒng)一規(guī)劃下,以汽車、拖拉機(jī)、減速器、內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)、變壓器、汽輪機(jī)、軸承、發(fā)電設(shè)備、組合機(jī)床、數(shù)控機(jī)床

36、等20多種機(jī)械產(chǎn)品為開發(fā)對象,開發(fā)上述產(chǎn)品的cad應(yīng)用系統(tǒng)及cad支撐系統(tǒng)。在微機(jī)cad 方面,也推出了許多軟件,其中包括機(jī)械零部件設(shè)計、傳動系統(tǒng)設(shè)計、有限元分析、優(yōu)化設(shè)計方法、數(shù)控加工、系統(tǒng)開發(fā)工具、結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化、運(yùn)動學(xué)動力學(xué)分析、三維實(shí)體造型、數(shù)據(jù)庫等模塊。進(jìn)入90年代,我國的cad技術(shù)出現(xiàn)了快速發(fā)展勢頭。許多中小企業(yè)應(yīng)用cad技術(shù)在保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動率等方面也取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中,cad技術(shù)的應(yīng)用主要集中在以下2個方面：1計算機(jī)二維繪圖和三維實(shí)體造型cad技術(shù)產(chǎn)生的初期，由于受到計算機(jī)運(yùn)算速度和圖形功能的限制,只能進(jìn)行一些簡單的二維圖形繪制,設(shè)計者的大部分思想無法表

37、達(dá)。但是現(xiàn)在,cad技術(shù)已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍,已經(jīng)由形成之初的計算機(jī)輔助繪圖(computer-aided drawing),發(fā)展成為了真正意義上的計算機(jī)輔助設(shè)計(computer-aided design)。據(jù)調(diào)查,目前在機(jī)械行業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的二維cad繪圖軟件依次是:autocad、caxa電子圖板、開目cad、機(jī)械設(shè)計師cad、pccad等。但是,在多數(shù)設(shè)計人員思想里,由于沒有充分認(rèn)識到cad技術(shù)的巨大潛在功能,一提起cad,首先想到的還是簡單的利用計算機(jī)進(jìn)行繪圖,而不是有效地、全面地進(jìn)行計算機(jī)輔助設(shè)計。另一方面,工程圖紙的繪制確實(shí)是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中的一項(xiàng)重要的工作,使用cad技術(shù)后,無論是

38、繪圖的質(zhì)量、速度、規(guī)范程度、標(biāo)準(zhǔn)化程度還是效率都比手工繪圖時代有了很大的提高。但值得注意的是,目前多數(shù)企業(yè)的圖形cad系統(tǒng)只能將設(shè)計過程的最后階段繪圖階段搬到計算機(jī)上，設(shè)計過程仍在設(shè)計師的頭腦中完成,總的設(shè)計效率沒有提高到應(yīng)有的高度。另外，許多使用cad技術(shù)時間不長的企業(yè)只關(guān)注繪圖,對于圖形分析、圖紙資料的共享、信息集成化等較高層次的cad技術(shù)應(yīng)用,則缺少必要的認(rèn)識。總的來說，以上cad技術(shù)的應(yīng)用層次，沒有充分地發(fā)揮cad技術(shù)的內(nèi)涵和功能,基本上還停留在cad技術(shù)的初期水平。此類應(yīng)用的另一形式為產(chǎn)品的三維實(shí)體造型。目前在機(jī)械行業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的三維cad軟件依次是:caxa電子圖板、pro/e

39、、solid works、ug、catia、inventor/mdt、mda2000、i-deas、xtmcad-3 d等。但實(shí)體造型技術(shù)的應(yīng)用還局限在單個零件的造型設(shè)計、自由曲面設(shè)計等方面。建立實(shí)體模型的目的僅僅是求解產(chǎn)品的質(zhì)量大小、質(zhì)心位置、慣性矩大小等物理量特性、進(jìn)行交互的計算機(jī)模擬裝配、干涉檢查和三維機(jī)構(gòu)運(yùn)動檢查、為有限元和動力學(xué)計算提供物理模型等。計算機(jī)完成的工作仍屬于“甩圖板”的層次,既僅僅減輕了設(shè)計人員的體力勞動,而不能精確、全面地表達(dá)產(chǎn)品的所有屬性和進(jìn)行產(chǎn)品的性能分析,產(chǎn)品開發(fā)過程仍然是沿襲傳統(tǒng)的模式,離變量化的造型技術(shù)還有相當(dāng)大的距離。2性能分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化嚴(yán)格的說,cad技術(shù)

40、應(yīng)該包括借助計算機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品的性能設(shè)計和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù),即cae計算機(jī)輔助工程(computer-aided engineering)技術(shù),而不僅僅是代替簡單而重復(fù)的人工勞動。如果說上述的cad技術(shù)應(yīng)用的方式主要體現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計人員上,那么這種應(yīng)用方式則在產(chǎn)品工程特性尤其是力學(xué)專業(yè)設(shè)計人員中體現(xiàn)得較為明顯。在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計過程中,產(chǎn)品設(shè)計人員應(yīng)該進(jìn)行產(chǎn)品的性能分析設(shè)計和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,并將產(chǎn)品的形體設(shè)計與產(chǎn)品性能設(shè)計結(jié)合起來,運(yùn)用相關(guān)計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品各主要零部件的動、靜態(tài)分析和結(jié)構(gòu)形體等的優(yōu)化。目前,對于基于產(chǎn)品性能分析與優(yōu)化設(shè)計的cad應(yīng)用,很多企業(yè)僅僅是用cae軟件對產(chǎn)品靜、動態(tài)力學(xué)

41、性能進(jìn)行分析計算,將計算結(jié)果返回給產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)設(shè)計人員,零件結(jié)構(gòu)設(shè)計人員根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化,然后再計算,再優(yōu)化,如此反復(fù)。而且很多結(jié)構(gòu)設(shè)計人員和分析計算人員使用的是不同的計算機(jī)軟件,各自擁有自己的零件實(shí)體模型,產(chǎn)品設(shè)計的各個階段是一個個信息“孤島”,沒有能夠把各階段的信息有機(jī)地結(jié)合起來,彼此脫節(jié),不能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的共享,大大地降低了產(chǎn)品的設(shè)計效率和準(zhǔn)確度。4.2 cad技術(shù)在玉米聯(lián)合作業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用4.2.1 cad技術(shù)回顧與思考 通過cad 技術(shù)建立的機(jī)械模型，可對產(chǎn)品進(jìn)行運(yùn)動機(jī)構(gòu)分析和機(jī)械特性校核等，具有直觀、可交互操作等特點(diǎn)。為此，將cad 應(yīng)用于非標(biāo)件設(shè)計，采用特征造型建模的方法

42、，建立玉米聯(lián)合作業(yè)機(jī)所有零部件模型，進(jìn)而對工件進(jìn)行各種特性計算，以適應(yīng)當(dāng)代機(jī)械設(shè)計行業(yè)需求。 圖4-1 為玉米聯(lián)合作業(yè)機(jī)cad 流程圖，體現(xiàn)了cad 技術(shù)在大型農(nóng)機(jī)具設(shè)計中各個環(huán)節(jié)上的應(yīng)用，從而顯示出cad 的強(qiáng)大功能。 圖4-1 玉米聯(lián)合作業(yè)機(jī)cad 設(shè)計流程圖 4.2.2 設(shè)計實(shí)例1零部件建模 圖4-2為玉米聯(lián)合作業(yè)機(jī)整機(jī)模型。，由于是大型新機(jī)具，可通用件少，非標(biāo)零件多，設(shè)計特點(diǎn)為許多輔助零件隨關(guān)鍵零、部件改變而改變。若采用傳統(tǒng)方式逐一設(shè)計，勢必需要許多人力，且修改麻煩，容易出錯。本設(shè)計使用autodesk inventor 8 建模， 采用參數(shù)化建模及自適應(yīng)等輔助方式，使零件與部件間建立

43、起相互聯(lián)系，即只需在一處改動關(guān)鍵零件模型尺寸和其它相關(guān)聯(lián)的輔助零件模型尺寸，部件中的零件模型將會自動更新。圖4-2玉米聯(lián)合機(jī)整機(jī)模型 以玉米聯(lián)合作業(yè)機(jī)傳動部件一處建模為例，該機(jī)構(gòu)中地輪軸承座為一關(guān)鍵零件，它影響著許多相關(guān)零件模型尺寸，如圖4-3 所示。地輪軸承座為截面旋轉(zhuǎn)生成,采用參數(shù)化設(shè)計，減少了反復(fù)修改時間，提高了設(shè)計效率及質(zhì)量。圖4-3地輪軸承座圖2 零件結(jié)構(gòu)分析 新產(chǎn)品設(shè)計中，計算（如強(qiáng)度校核等）常常占用設(shè)計人員大量時間，雖有公式可循，但計算過程繁瑣、復(fù)雜、工作量大、易出錯、不易發(fā)覺，常常在試驗(yàn)中才暴露，造成損失，而若由計算機(jī)來完成， 就變得簡單了許多。圖4-4 為地輪軸強(qiáng)度校核施圖

44、使用的是mechanical desktop 6.0（以下簡稱mdt） 自帶的有限元分析和計算工具。因?yàn)閍utodesk inventor 與mdt 均為autodesk 公司開發(fā)的產(chǎn)品，數(shù)據(jù)模型可相互轉(zhuǎn)換，零件設(shè)計時只是進(jìn)行簡單的受力分析，所以用mdt 自帶工具已足夠.在mdt 中執(zhí)行命令amfea3d，然后選中地輪軸,得出三維有限元分析對話框（如圖4-5 所示）。在該對話框中設(shè)置載荷與支撐的類型、材料性質(zhì)、網(wǎng)格劃分的設(shè)置和計算結(jié)果的顯示輸出。圖4-5 mdt 三維有限元分析工具圖圖4-6為地輪軸變形后網(wǎng)格圖（為明顯表達(dá)出變形量，軸的變形被放大）。圖4-6 地輪軸變形前后網(wǎng)圖 通過此方法可快

45、捷地對零件進(jìn)行多種校核計算，與人工校核相比，具有速度快、效率高、直觀、全面的特點(diǎn)。 3 部件模型裝配 在零件設(shè)計中，常由于考慮不周等原因造成各種失誤。部件模型裝配過程是一個檢驗(yàn)零件過程，在模型裝配時可發(fā)現(xiàn)各種設(shè)計上的失誤，如零件干涉、欠自由度約束等，還可進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動機(jī)構(gòu)分析及質(zhì)量特性分析等。 圖4-7 為兩零件干涉圖，其中黑色部分為兩零件干涉部分，對話框報告具體干涉體積。圖4-7 兩零件干涉圖圖4-8為一零件裝配后自由度圖。 當(dāng)某一零件欠約束時，會造成自由度過多，不能按設(shè)計軌跡運(yùn)動，因此檢查零件自由度是不可缺少的一步。在圖4-7中，為達(dá)到使用目的，鎖片(2)有意欠約束，故可繞著z軸轉(zhuǎn)動。

46、 在設(shè)計時，都希望知道零部件的各種物理特性（如零件質(zhì)量、質(zhì)心等），但由于零件形狀各異，很難準(zhǔn)確計算，但在計算機(jī)中建模后，計算機(jī)可自動對工件各種物理特性進(jìn)行精確計算。圖4-9是一工件的物理特性對話框，在該對話框中列出了工件的各種物理特性，不僅方便、快捷，而且大大減少了設(shè)計人員的計算量。 圖4-9零件物理特性圖4 整機(jī)模型裝配 當(dāng)各部件裝配好后，便可進(jìn)行整機(jī)模型裝配。當(dāng)整機(jī)模型裝配好后， 即可對整機(jī)進(jìn)行運(yùn)動機(jī)構(gòu)分析，查找設(shè)計不合理處，也可以就某一部分功能進(jìn)行仿真運(yùn)動。圖4-10 玉米聯(lián)合作業(yè)機(jī)中滅茬功能部分仿真演示圖5 二維工程圖輸出 雖然三維模型經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可直接用于數(shù)控機(jī)床加工，但目前機(jī)械行業(yè)

47、中一般仍以二維工程圖作為生產(chǎn)加工標(biāo)準(zhǔn)圖紙，所以還要將三維模型轉(zhuǎn)化為二維工程圖。4.3 cad三維技術(shù)在液壓挖掘機(jī)設(shè)計中的應(yīng)用4.3.1 挖掘機(jī)零部件的三維造型 挖掘機(jī)三維實(shí)體造型包括所有零件的三維實(shí)體造型，總成和整機(jī)裝配仿真。挖掘機(jī)是由金屬結(jié)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動力裝置、傳動操縱機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和輔助設(shè)備等組成。零、部件共計一千多個。盡管挖掘機(jī)零、部件結(jié)構(gòu)形式各不相同，但在計算機(jī)上進(jìn)行三維實(shí)體造型有一些規(guī)律可循，一般過程如下：創(chuàng)建草圖根據(jù)零件的基本特征和附加特征生成零件的三維模型依照裝配關(guān)系裝配零部件形成整機(jī)裝配仿真。 4.3.2 三維造型應(yīng)用軟件和基本方法世界上著名的幾家公司的三維cad軟件產(chǎn)品，p

48、ro/engineer、ug、i-deas、solidworks、mdt等，在主要工程機(jī)械企業(yè)中都已采用。無論采用那家的三維cad軟件，都可以較好地完成挖掘機(jī)零部件的三維造型，三維造型時常用以下方法：1對形狀比較規(guī)則的簡單零件，利用三維軟件自帶的標(biāo)準(zhǔn)幾何體（方形、圓柱、圓管、圓錐和球、溝槽）庫，直接生成零件實(shí)體，如方板、光軸、軸套等。 2繪制最能反映零件基本特征的幾何草圖，經(jīng)拉伸、旋轉(zhuǎn)生成三維實(shí)體。 3沿路徑配置的二維幾何圖形經(jīng)掃描，蒙皮生成曲面形實(shí)體。4從草圖入手建模 設(shè)計者根據(jù)設(shè)計的要求用手勾畫出理想的結(jié)構(gòu)形狀，然后賦予每一條曲線以尺寸約束或幾何約束，使曲線按照設(shè)計者的意圖去更新交換，生成

49、參數(shù)化特征的實(shí)體建模。從草圖入手建模很容易實(shí)現(xiàn)參數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計，是挖掘機(jī)最理想的建模方式。 5利用三維實(shí)體間的布爾運(yùn)算（交、并、補(bǔ)），將多個簡單零件組合成一體，生成新的實(shí)體等等，且生成的實(shí)體模型均采用參數(shù)化特征造型。4.3.3 挖掘機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的三維造型 一臺液壓挖掘機(jī)的零部件有一千多個，全部采用三維造型設(shè)計工作量很大。實(shí)際設(shè)計挖掘機(jī)時，也可以只制作與整機(jī)外形仿真、運(yùn)動分析有關(guān)和影響主要性能的金屬結(jié)構(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件、司機(jī)室和機(jī)罩等。挖掘機(jī)三維造型設(shè)計的關(guān)鍵是金屬結(jié)構(gòu)件的三維造型，如動臂、斗桿、鏟斗、回轉(zhuǎn)平臺、回轉(zhuǎn)支承、行走機(jī)構(gòu)和行走架等，這些金屬結(jié)構(gòu)件都是由多個零件焊接成形，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

50、如動臂本體由上板、下板、側(cè)板、加強(qiáng)筋板、連接耳板和軸套等十多個零件焊接而成，這些單個零件結(jié)構(gòu)一般比較簡單。設(shè)計者根據(jù)零件的具體結(jié)構(gòu)畫出反映零件特征的二維草圖，草圖一般由直線、多邊形、圓弧線和圓等構(gòu)成封閉的圖形。將二維截面草圖進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、倒角，生成三維圖形。最后將這些零件組裝并通過布爾運(yùn)算等操作，形成動臂的三維實(shí)體模型其它結(jié)構(gòu)件制作方法類同，圖4-11、圖4-12和圖4-13為挖掘機(jī)動臂、平臺和行走架本體的三維實(shí)體造型。圖4-11 挖掘機(jī)動臂三維實(shí)體造型圖4-12 回轉(zhuǎn)平臺三維實(shí)體造型圖4 -13 行走架本體三維實(shí)體造型三維造型最好采用參數(shù)化的草圖建模方法，這樣可以方便地實(shí)行零件的修改

51、及變形設(shè)計，只要發(fā)現(xiàn)某一尺寸和結(jié)構(gòu)不合理，可以容易地修改。而且可以通過尺寸等修改形成其它挖掘機(jī)的建模，無須重新建模，為以后其它挖掘機(jī)的設(shè)計建模打下基礎(chǔ)。零件模型不僅包含零件的幾何信息，還包含材料、名稱、精度等物理信息。就可被后續(xù)的質(zhì)量特性計算、動靜干涉檢查、有限元分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、系統(tǒng)動力學(xué)、圖面繪制及制造等工作所共用。 挖掘機(jī)外觀造型設(shè)計十分重要，是吸引用戶非常重要的一個方面。駕駛室、配重、柴油箱、液壓油箱和機(jī)罩等都采用曲面流線型設(shè)計，駕駛室寬敞、視野良好，造型新穎。整個外形設(shè)計應(yīng)給人一種賞心悅目的感覺。圖4-14為駕駛室的三維造型。圖4-14 駕駛室的三維造型4.3.4 挖掘機(jī)配套件的三維造

52、型 挖掘機(jī)的配套件主要有：柴油機(jī)、液壓缸、馬達(dá)、閥組、減速器和回轉(zhuǎn)支承等，都由專業(yè)配套廠制造，一般只提供安裝與連接尺寸圖紙和外輪廓簡圖。準(zhǔn)確的配套件三維造型無法構(gòu)造。一般把配套件作為一個整體，只對連接與安裝位置的精確建模，其他部分只作外輪廓造型。挖掘機(jī)采用的液壓元件外形輪廓比較規(guī)則，三維建模比較簡單。但柴油機(jī)外形復(fù)雜，可以采取簡化外形結(jié)構(gòu)建模，對可能涉及與其它零部件交叉安裝的空間干涉部分進(jìn)行處理。也可以從配套件廠家索取配套件的三維造型，直接用于裝配。 4.3.5 挖掘機(jī)部件與整機(jī)的三維造型 完成了所有零件的三維實(shí)體造型之后，就可以進(jìn)行部件與整機(jī)的裝配仿真。整個流程先從零件到部件，再從一級部件到

53、總成，再往上直到整機(jī)。即采用自下而上的倒樹狀層次結(jié)構(gòu)法，各級部件通過引用一系列下級零部件模型組裝而成，它不僅描述一個部件與下級零部件之間的裝配從屬關(guān)系，同時也記錄所屬下級零部件之間的裝配定位關(guān)系。整車裝配盡量與車間實(shí)際裝配過程一致，首先將行走架本體定位，在行走架上安裝四輪一帶、行走減速器和行走馬達(dá)等，形成行走裝置總成。然后再安裝平臺本體，在平臺本體上安裝回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、柴油機(jī)、液壓油箱、柴油箱、司機(jī)室、閥組、和工作裝置等。生成挖掘機(jī)整機(jī)三維造型，如圖4-15所示圖4-15挖掘機(jī)整機(jī)三維造型三維實(shí)體模型通過高級渲染就可以繪出具有真實(shí)感的挖掘機(jī)產(chǎn)品和部件效果圖，可以用于制作挖掘機(jī)產(chǎn)品樣本、對外宣傳推廣產(chǎn)

54、品，避免了過去等樣機(jī)制造出來后才能推廣的弊端，加快了新產(chǎn)品的市場拓寬時間，提高產(chǎn)品的市場競爭能力。 4.3.6 干涉檢查和運(yùn)動仿真 在挖掘機(jī)新產(chǎn)品開發(fā)過程中，在投料加工之前利用計算機(jī)進(jìn)行裝配仿真，可以發(fā)現(xiàn)零、部件設(shè)計上的尺寸干涉和結(jié)構(gòu)不合理，及時糾正設(shè)計中的不足，避免實(shí)際制造中出現(xiàn)問題，造成浪費(fèi)和損失。挖掘機(jī)設(shè)計不僅需要產(chǎn)品設(shè)計尺寸正確無誤，還需要設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)性能好，以保證挖掘機(jī)在運(yùn)動過程中不發(fā)生干涉，使用安全可靠。利用已完成的挖掘機(jī)三維模型，給出液壓缸運(yùn)動的約束條件，并施加作用力，進(jìn)行二維或三維運(yùn)動分析，可以分析機(jī)構(gòu)最小距離、每個挖掘位置的挖掘力、位移、速度、加速度和和功率等參數(shù)。繪制運(yùn)動

55、軌跡包絡(luò)圖，從而分析工作范圍的大小和挖掘性能的好壞。裝配仿真技術(shù)可以從靜態(tài)角度保證設(shè)計尺寸的正確性，機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真則從運(yùn)動角度保證設(shè)計的合理性和可靠性。在設(shè)計階段把許多原本要在樣機(jī)試驗(yàn)時才能發(fā)現(xiàn)的問題一一加以解決，從而為企業(yè)帶來實(shí)實(shí)在在的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。結(jié) 論經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，我國cad/cam技術(shù)有了長足發(fā)展，已被廣泛用于我國企業(yè)；我國cad/cam軟件的開發(fā)水平也逐漸接近國外先進(jìn)水平。但是整體來說，我國目前cad/cam軟件不管是從產(chǎn)品開發(fā)水平還是從商品化、市場化程度都與發(fā)達(dá)國家尚有不小差距。例如：不少企業(yè)對cad的認(rèn)識還僅停留在繪圖階段，從而使cad產(chǎn)生的效益尚未充分發(fā)揮；cad/cam軟

56、件應(yīng)用人員參差不齊，cad軟件不能得到高效率應(yīng)用；缺少既適合教學(xué)又滿足企業(yè)需求的軟件及教學(xué)平臺。cad/cam技術(shù)水平還處于向高技術(shù)集成和向產(chǎn)業(yè)化商品化過渡的時期，還沒有針對性的軟件，一般都是使用通用性軟件。雖在微機(jī)平臺上開發(fā)cad/cam軟件方面我國與國外起點(diǎn)差不多，但對引進(jìn)的cad/cam系統(tǒng)的二次開發(fā)卻跟不上，致使引進(jìn)軟件的效率不能完全發(fā)揮。針對21世紀(jì)機(jī)械制造行業(yè)的基本特征，cad/cam技術(shù)的發(fā)展趨勢也呈現(xiàn)出以下幾個特征：標(biāo)準(zhǔn)化、集成化技術(shù)、智能化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用、多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)等。當(dāng)然，我們也要看到我們的優(yōu)勢，那就是：了解本國市場，便于提供技術(shù)支持，相對價格便宜等。國際和國內(nèi)的理論和實(shí)踐給我們提供了很好的方法和理念，拓展了我們更多的發(fā)展空間。在這些前提下，我國cad/cam產(chǎn)業(yè)只要緊跟時代潮流，跟蹤國際最新動態(tài)，遵守國際規(guī)范，形成自己獨(dú)特的優(yōu)勢，并且立足國內(nèi)、結(jié)合國情、面向國內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，一定能夠開發(fā)出有特色的符合中國人習(xí)慣的ca