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关键词:CADCAMCAX应用
一.前言
随着计算机技术的迅速普及,计算机的应用已渗透到人们生产、生活的各个领域,CAD--计算机辅助设计、CAPP--计算机辅助工艺过程管理、CAM--计算机辅助制造、CAQ--计算机辅助质量管理统称为CAX即计算机辅助技术,已为广大工程技术人员所熟悉,CAX的应用水平不仅是衡量企业产品开发、设计、制造能力和技术先进性的重要标志,更进一步影响着企业在激烈的市场竞争中的生存空间和发展潜力。
对于许多企业和工程技术人员而言,CAX早已不是"旧时玉谢堂前燕",CG---计算机辅助绘图的应用已深入人心,CG所实现的"甩图板"固然是推动计算机辅助技术在工程技术开发领域应用所迈出的一步,但同时应当看到相对于真正意义上的产品CAD--CAD/CAE/CAM全面集成,AM--敏捷制造和CE---并行工程而言,无论在技术含量上,还是在预期经济效益上这都只是第一步。因而,三维建模,智能化CAD以及PDMS---产品数据管理系统,乃至全系统集成等CAD的推进深入工作又站在一个全新的起跑线上,重新面临着整体规划、软件选型、人员培训、应用推广等问题.
二、企业级"CAX"应用整体规划
凡事预则立,不预则废。CAX应用亦然。首要重点就是企业级的整体规划,具体而言,包括时间、空间两个方面。
在时间范畴上,企业CAX的应用、深化作为一项系统工程,决不能一哄而上、一蹴而就的,所以从实施之初就应当立足生产实际,结合企业发展大计,制定长期战略,长计划短安排,从CAD。CAM、PDM等系统的初步建立,逐步完善,到全面集成系统管理,步步为营,并依据各阶段计划落实情况和企业发展变化对计划进行适当的修正。
在空间范畴上,由于产品设计开发部门、工艺设计部门乃至车间级工艺人员都是CAX企业应用的主体,故整体规划工作必须立足现实情况,针对不同层次的应用部门,人员定位作出不同规划。例如:设计开发部门考虑配备高、中端CAD/CAM集成系统(三维造型、有限元分析);工艺部门、车间级CAD/CAM则可配备完整2D功能,简单3D功能(装配、自动编程);若只允许检索、查阅,甚至可以只配备模型图档浏览工具,但应当特别指出两点:
1.各部门系统间数据、档案应确定交换通畅,各系统无虚连接;
2.不论高、中、低端系统,也不论开发级规划、车间级安排都应预先考虑对将来的入企业产品数据管理系统PDM的轨道是否会产生副面效应。
这里可举软件系统组合范例如下:
1、某模具厂,开发部门采用UG为CAD、CAM高端、SolidEdge为CAD中端;工艺部门以SolidEdgeOrigin3D为CAX平台,MasterCAM为CAM中端;车间级人员仅允许查阅,故采用SolidEdgeOrigin+Viewer;
2、企业长期使用AutoCAD,规划设计部门以MDT为开发平台,工艺部门则采用AutoCAD/AutoCADLT,车间工艺员采用AutoCADLT/Viewer。
三、软件选型
随着计算机软硬件技术的突飞猛进和CAX市场日益扩大,基于各种运行平台、技术核心,定位于不同性能价位的CAD、CAM软件百花齐放,性能及易用性更是长江后浪推前浪,令人眼花缭乱。对于以经济效益为核心的企业而言,只有最适合于自身产品开发的软件才是最有价值的,因此,选型必须立足于自身产品,离开这一基本点,任软件技术先进,功能强大,终将沦为"鸡肋"。
通常,CAD、CAM软件的选型分以下几个步骤:
3.1.立足产品,需求定位
对软件的选型应切合实际,根据自身产品的特点、复杂程度、企业内部设备来明确需求定位,才不至于迷失于众多CAD/CAM厂商的宣扬中。例如对于一家电产品厂而言,其CAX系统只要定位于产品设计,则它需要的是一个较强造型能力、装配功能完善,工程出图快捷的CAD系统,通常还应具备从顶向下的设计功能;对于产品呈系列化、改型频繁的企业而言,对CAD系统的迫切要求则首先是具备强大参数化功能,甚至要求装配的参数化,此外,造型(Modeling)--装配(Assembly)--绘图(Drafting)的全相关也是一个重点;对于注塑模生产厂家而言,模具型腔常有复杂曲面,且企业自行拥有数控铣床或加工中心,则在配备具有优良曲面操作能力和模具增强功能的三维CAD的同时,还须引入较强NC(数控)编程能力的CAD软件,对于复杂注塑件,模具设计中流动分析常不可避免,这就要考虑Moldflow或C-Mold等CAE系统,当然,一个CAD/CAM/CAE一体的高端系统也可能是理想之选;又如某些企业产品在钣金,管路上有所侧重,他们对CAX的要求又迥然不同。
因而,任何一个CAD系统都不是全能的,针对不同产品和不同企业,不同单位要求不同,软件选型考察侧重点必然不同,因此,具体选型开始务必立足产品,明确:什么样的系统才是本单位所期待的--即需求定位。
3..2广泛考察,多方研究
确定需求后,应对整个CAX市场做一全面调查,对软件功能、技术优势、厂商资历等进行广泛了解,在今天这样一个信息时代,Internet盛极一时,这项工作不过是举手之劳,可以查询CAX软件供应商、商站点来了解软件资料、厂商概况、下载Demo演示信息,也可以上中立专业测试公司站点,查询软件评价报告,比较测评表,还可以登录专业院校、研究机构、行业协会CAD方面BBS、聊天室,看看天南海北的用户对各种CAX软件的正面推崇、反面批驳,乃至唇枪舌战的辩论,虽有可能失之偏颇,却往往一针见血,切中要害,让你了解到厂商提供资料以外的另外一面。当然,正面接触软件商以获取书面资料、软件演示版或技术人员现场介绍,都有助于对有关软件的认识。除此外,咨询专业人士、考察软件用户、参观兄弟企业均对选型大有裨益。
由于选型之初已明确要求,经广泛考察、多方研究后,即可初步拟订几种基本方案,通常这些方案在价位、技术优势或运行环境上有所区别,但对企业需求均有可能较好满足。
通常,许多企业倾向的主流软件有:
流动分析CAE:Moldflow、C-mold等;
低端CAD:AutoCADKMCADCAXA电子图板等;
中端CAD:MasterCAM、Cimatron、Powermill
、SurfCAM等;
中端三维CAD:SolidEdge、Solidworks、AutodeskMechanicalDesktop等;
CAX集成化系统:ProEngineer、Unigraphics、I_DEAS等模块化集成。
3.3.现场测试最终定型
针对基本方案的进一步筛选,不仅应大处着眼,更应细处着手。典型的做法是邀请软件商到企业做现场测评,对各种方案的软件功能进行详细比较,以企业典型产品和复杂产品为案例,重点考虑以下因素:
a、技术功能指标:造型核心,组件技术,二维功能,三维功能,装配功能等;
b、用户界面指标:任何软件的考评中,用户界面都是一个重要指标,因为所有软件的使用主体均为人,所以易用性不言而喻不可或缺;
c、开放扩展功能:文件转换接口、二次开发能力、本地化国标化程度,此外丰富的三方支援常对软件后继扩展有重要影响;
d、价格定位--性能价格比;
e、服务水平:培训、技术支持、版本更新、疑难解答,包含软件商的发展能力。
通过综合评价,软件最终定型。
四、人员培训
人才是企业的秘密武器,企业间的竞争,实质上人才的竞争。同样CAD/CAM系统的运用,人才是关键,只有具有高度事业心和相当技术素质的人才,才能把CAX系统的性能充分发挥出来,为企业创造效益。
CAX技术是集计算机科学和工程学科相结合的综合性学科,因此,该系统应用人员也应是具有计算机应用和工程专业知识相结合的综合性人才,只有重视人才的培训和知识更新,才能更好地适应日益发展的CAX技术的需要。人员培训应由企业、软件商、高等院校及科研院所等单位来承担。
【关键词】计算机 辅助设计 艺术设计 应用
随着计算机技术不断发展,使得计算机相关技术逐渐渗透入人们日常生产生活的方方面面。计算机作为一种高效电子工具,其应用领域主要集中于机械、航空、电子等工业领域。但是由于计算机软件的快速发展,使得计算机也开始在其他原本与理工无关的领域发挥着重要作用。通过AutoCAD、Photoshop等相关辅助设计软件,计算机也开始在艺术设计领域发挥着辅助设计作用。
1 计算机辅助设计在艺术设计中应用特点
1.1 出色的表现性
通过计算机辅助设计,设计人员可以实现多种传统视觉媒介的视觉效果。通过计算机软件,设计人员不仅可以实现如毛笔、油画、水彩、版画等多种画面效果,各位重要的是,还可以快速简易实现艺术字、渐变效果、光线效果等较为复杂的视觉效果。并且不仅仅是可以单独实现这些艺术效果,艺术设计人员还可以将这些艺术效果进行组合实现,比如在油彩画中插入国画效果,在版画中加入简便等,从而是相关艺术作品可以达到以前手绘创作无法达到的效果。
同样,计算机辅助设计在演示效果上的表现能力上也是同样出色。在传统设计流程中,对于一些三维模型演示效果一直是相关工作人员头疼的项目之一,三维演示不仅首先要考虑如何选择最合适角度来使二维平面可以充分展现三维场景,还要考虑光影等效果如何与演示进行结合。而通过计算机辅助设计则大大简化了相关工作量,如3D Max、Maya等软件,设计人员可以直接将3D模型置于场景之中,通过移动摄像机或调整模型拜访角度来选取合适效果,甚至可以做成实时控制形式,根据演示需要,及时调整角度。并且在进行演示时,可以快速构建演示场景、光影角度等外部环境。从而取得出色的演示效果。
1.2 较高的创作效率
使用计算机进行设计辅助最为明显的优点就是修改方便,在传统设计领域,由于使用主要材料是纸张,因此在进行修改工作时,往往非常麻烦,牵一发而动全身,甚至一些错误会导致绘图、雕刻等作品需要重新进行创作,无疑增加了创作工作量。但是如果使用计算机进行相关设计工作,则可以避免相关问题带来的困扰,通过计算机辅助设计软件“所见即所得”的特性,设计师可以直接对需要修改的部分进行替换、缩放、旋转甚至删除等效果,并且可以实时看见修改后的实际效果,从而可以快速对修改方案进行调整,从而使修改工作可以取得预想效果,提升创作效率。
计算机辅助设计还可以极大缩短设计工作周期。在进行设计时,有很多设计工作都是在进行重复工作,比如设计人员在绘制一个大楼,那么大楼上的窗口在很多情况下,其外形都是一样的,那么如果使用传统手绘创作,则需要创作人员一个窗口接着一个窗口绘制,这无疑是非常无聊且耗费时间的。但是通过计算机辅助设计则可以极大减少此类工作的工作量,设计人员可以将如窗口之类的图形进行保存,然后直接进行复制工作即可。更为重要的是,通过计算机辅助设计,设计人员还可以将配色方案、色调等信息进行储存,在需要时直接调出即可,而这种操作相对于传统手绘操作,无疑是巨大进步,通过此类操作可以使设计人员节省下大量时间,从而提升工作效率。
1.3 简易的图像处理
图像处理工作主要是指将外部采集的图像输入电脑进行修改等再次创作的过程。而这在过去进行艺术设计时是很难做到。相关设计人员几乎不可能在一张拍摄的照片或者他人的作品上进行直接创作。计算机辅助设计则可以提供相关功能,比如设计人员可以直接通过扫描或直接拷贝数据等方式,将图像导入电脑,然后直接对图像进行处理。设计人员可以通过Photoshop软件直接对画面进行裁剪、复制、调整等,或者直接将其转化为手绘图,从而实现对于图像的二次创作,通过这种图像处理可以帮助设计人员快速实现对于设计思路的学习和对图像数据的处理,从而提升艺术设计效果。
2 计算机辅助对于艺术审美的影响
计算机应用对于很多专业领域影响都是十分巨大的,对于艺术审美的影响亦是如此。计算机辅助设计使相关专业产生深远而巨大的变革。通过计算机相关技术,设计人员可以创作出在传统艺术设计中无法创作的作品,因而使人们对艺术设计也有了全新的认识,进而产生新型设计审美意识和相关思维方式。设计人员可以使用相关计算机软件创建漫游演示动画,从而可以逼真的模拟出实际场景,观众则可以通过这种演示模式从不同视角浏览空间效果,使人身临其境,而这种演示模式是在传统艺术设计中难以想象的,并且通过设计人员可以在演示过程中插入多样的灯光和音响,来提升演示效果。这些丰富多彩的演示效果,在使观众得到全新艺术体验同时,也对观众审美观产生了潜移默化影像。
首先,计算机辅助使观众对艺术设计提出了更高视觉效果。由于计算机辅助,使得传统单一不变的设计效果越来越难以适应艺术设计发展趋势,观众需要更加刺激、多样的视觉、听觉体验。而这无疑会对相关设计人员设计水平提出了更高要求,相关设计人员也需要加强与观众的交流和沟通,从而设计出更加符合观众兴趣的作品。
其次,计算机技术发展的同时,也随之产生了相应的艺术元素,比如音乐中的“电音”效果、动画领域的动画渲染效果等,这些都是传统艺术中不存在的新型艺术元素。因此设计人员在进行设计工作时,也需要考虑将这些元素加入艺术作品中,以提升作品效果。
3 结束语
信息技术在得到快速发展同时,也使得文化艺术产业发展迅猛,相关计算机辅助技术不仅提升了创作效率,也使艺术产业竞争更加激烈。因此正确认识计算机辅助,不仅可以使相关设计人员提升创作水平,也可以文化创意关企业发展壮大,从而提升行业整体水平。
参考文献
[1]田文雅.计算机辅助设计在艺术设计中的应用[J].杭州电子工业学院学报,2001,21(3):46-49.
作者简介
辛志伟(1980-),男,吉林省白山市人。硕士学位。现为吉林艺术学院助教。研究方向为计算机应用。
【关键词】人工智能;计算机;辅助教学;应用
计算机辅助教学是一种新兴的教学手段,帮助课堂进入到一种更加智能化和现代化的环境与条件中,将传统的教学模式和方法与多媒体和网络结合起来,为学生营造更好更有趣的教学氛围。但是由于技术的不成熟以及经验的不充分,导致其依旧存在问题和不足。
1计算机辅助教学开展现状和发展困境
1.1缺少开放包容的特性
近年来,计算机辅助教学的开发和应用已取得了一些较好的成绩,但由于我国计算机网络工程和相关领域的技术革新起步较晚,对于计算机教学的发展与改革依旧存在较多的不足和缺陷。首先是在开放包容性上的缺失。这一缺失的原因主要来自于两个方面,第一个方面是思想上的落后和闭塞,人们对于计算机辅助教学的态度依旧存在负面和抵触的情绪,这是由于害怕计算机的加入让课堂和教学秩序失控,所以并没有充分开发和展现出计算机在教学中的优势。第二个方面是技术层面上的限制,我国对于计算机辅助教学的课件和软件技术都只是按照一种最传统和安全的方式进行,缺少探索和冒险的精神、开放和包容的态度[1]。
1.2缺少人机交互的能力
计算机辅助教学过程中,计算机不仅仅是一个信息的载体,更应该将其当作课堂的一份子,能够充分参与到整个课堂的活动和教学工作中。但是大多数的智慧课堂在使用计算机时,仅仅利用其多媒体的播放功能,教学的主体和主要角色依旧是教师,只是把课本和板书照搬到了多媒体课件中。教学的内容仍然是枯燥和单一的,学生依旧带有一种被强迫的学习心理。这种教学缺乏人机之间的交互,机器不能自主获取学生学习的状态和对知识的掌握情况,学生也无法通过计算机主动地得到反馈和解答,让人机之间仅仅是流程化的配合和交流。在这种刻板的学习模式下,甚至会让一部分学生丧失学习的乐趣和兴趣。
1.3缺少课程教学的特点
不同的课程有着不同的教学重点和偏向,这就对教师的教学工作提出了更高的要求,计算机的加入,本来应该能够为教师提供一个新的教学方向和思路,但是由于计算机的便捷性导致一部分教师产生偷懒和敷衍的教学心态,在教学过程中全程使用多媒体播放课件,丧失了课程自身的特性和特质。尤其是一些对实践能力要求较高的课程,教师过度使用计算机只会导致教学趣味性的流失。
1.4缺少师生互动的乐趣
教师作为课堂教学的主要角色,不仅仅是要把知识以一种通俗外化的形式传递给学生,更是应该做学生心理特征的发掘者、学生学习习惯的纠正者和帮助者。教师的鼓励和赞许都会对学生起到重要作用。但是计算机辅助教学之后,教师将更多的精力放到了如何制作精美的教学课件上,而忽略了与学生之间最直接的感情和语言交流,丧失师生互动的乐趣。
1.5缺少有序的教学策略
教学策略是保证一节课是否能够有序开展和进行的重要条件与因素。但是计算机参与和设计的教学环节,只是一个程式化的展示,在课堂上会遇到多种多变的教学情况,一旦在某一个环节出现问题,就有可能导致计算机设计的教学步骤全部打乱,陷入一种无序的状态中[2]。1.6缺少灵活的智能性能计算机技术的开发和应用在我国已经逐渐形成了一套完善和成熟的体系,但是计算机在教学中的应用与引进时间并不长,导致当前多数计算机辅助下的课堂并不具备充分的灵活和智能性,大部分的教学工作和考核评价工作依旧是由教师人工完成,对于不同学生的学习状态掌握也有所偏差。
2人工智能在计算机辅助教学中的应用
2.1建立知识库
人工智能在计算机辅助教学中应用的主要原则,就是将深度学习与认知学的理论知识作为整个程序模块设计开发的基础,通过建立一个知识库,将收集到的知识案例进行分类,训练机器进行自动识别,从而提取和分析出不同学生在不同的知识中所表现出来的学习能力与掌握熟练程度,进而可以有针对性和有选择性地进行复习与巩固,达到机器代替部分人工教学、缓解教师压力的目的。第一步就需要进行知识库的建立,主要包括了专家决策的核心系统对所输入的知识进行判断与筛选调取。同时知识库还可以实现共享的功能,对知识进行简化与提炼,做到精益求精。知识库的搭建应该要尽量简单和易修改[3]。
2.2打造专家模块
在建立了知识库之后,就需要围绕人工智能教学的主要目的进行专家模块的打造,专家模块存在的意义在于能够将其比喻为整个学习系统中的推理机。在需要和使用的情况下,由专家模块自动随机地生成问题,并且可以通过知识库的相关内容调取形成答案并充分解释。其次,专家模块的另一个作用就在于能够帮助评价和考核学生的学习情况,实现一种更加公正透明的评价过程。在进行专家模块打造时,通常使用的是两种方法,一种是固定算法,即根据题库的问题模板,循规蹈矩、规规范范地进行问题的设立和解答的编写。而另一种就是启发策略,这种专家模块更多的是引导学生通过简单和有限的提示信息,自己推理摸索找寻正确的答案和解决方案。除此之外,专家模块还可以自动匹配,依据学生能力分配问题。
2.3建立学生模块
与专家模块相互配合相互辅助的就是学生模块。学生模块的本质其实也属于专家系统,模块内部所存储和容纳的是学生的不同学习习惯和学习行为特征。这个模块建立的目的主要是两个,一个是为了让学生在学习的过程中可能出现的错误习惯和方法被快速识别,并且能够通过机器语言进行记忆与编译,从而建立一个比较完整和全面的错误类型数据库,进而深层分析找到错误的原因。第二个目的就是为了帮助学生对错误学习行为和习惯进行解释,从更加深层次的角度挖掘学生由于知识理论掌握不充分而导致错误的原因。学生模式的建立一般依靠的就是人工智能的自我学习和接受训练让系统能够建立起模型对学生的学习习惯进行模拟。这样在上一步打造的专家模型就可以为学生模型提供一个对比的样本,专家模型的两种运算和教学方式可以分别评估学生的学习能力和学习错误[4]。
2.4优化教学模块
教学模块是人工智能在计算机辅助教学模式中必不可少的一个环节,教学模块的内容是基于传统教学设计和规划之上的。在计算机与人进行交互的过程中,教学策略主要是由教学的不同分支来体现,能够达到较好的发散性和综合性的效果。但是其不足的地方也比较明显,那就是只能按照某一类型或者某一个的教学方法进行,系统不能快速地根据不同内容识别和选择最适合最有效率的教学模式。具体的应用和实现过程就是将专家模块和学生模块的内容进行连接和合并,将专家模块生成的问题及答案与学生模块中上传和学习到的进行对比,选择覆盖或者是分析提取,能够比较客观地发现学生学习中存在的理解性偏差和实践性错误。之后再将结果传回到知识库中,调用相关的知识内容,形成一个完整的反馈链,帮助教师做出教学决策,调整教学进度和教学规划。但是这个模块的设计也应该充分考虑到诸多情况和因素,因此在条件判断时应加入更多的循环。
2.5开发智能接口模块
人工智能在计算机辅助教学模式中的应用和融合最后一步就是要开发出一个稳定和高效能的智能接口模块,主要作用是为了连接学生和计算机之间的信息交换和沟通,即进行信息的输入与传出。在接收到学生传递的学习信号后,接口模块要及时调动起教学模块、专家模块和学生模块,把信息传递给不同模块处理,之后再由教学模块所作出的教学决策和结果论证信息输出反馈给人,实现了机器语言与人类语言之间的转化。一个能够正常运转并且具备较高实用性和参考性的教学系统,一定融汇了思想教学、策略和心理学等多方面的因素和知识内容体系,所以智能接口模块的设计与开发,一定要全面考虑这些成分,开发出更加灵活多变的接口模块[5]。
3结语
人工智能在近年来获得了快速的发展和进步,成为我国当前各个行业领域之内炙手可热的先进技术。对于计算机辅助教学的开展和改革来说,人工智能的融入与应用有着重要的价值与意义。
参考文献
[1]张镒麟.关于计算机辅助教学中人工智能技术的应用研究[J].当代旅游,2019(1):239.
[2]刘荫.人工智能在计算机网络技术中的应用研究[J].科学与信息化,2019(2):20-21.
[3]孙玉梅,赵骏,王美春,等.基于人工智能技术的《单片机原理及应用》课程CAI软件研制[J].教育教学论坛,2016(45):268-270.
[4]张园.人工智能技术在计算机辅助教学中的应用研究[J].科技资讯,2007(34):108-109.
关键词:CADCAMCAX应用
[summary]:quickdevelopmentthatCAD/CAE/CAMtechniqueispushingthemanufacturingindustryfromtheproducttodesigntomaketechnocracyaseriesdeep,completely,havethereplacingofprofoundmeaning.CAtheDisnotonlyandonlyis"jiltthedrawingboard"alreadyandgraduallyknowforpeople.Thistextdiscussedthecalculatortolendsupporttothedeepoftechnique(CAX)toapplytheinsidesuchasthebusinessenterprisetoprogramfromthepracticalangle,andthesoftwarechoosethetype,personnelthetraining,applicationexpansionetc.theproblem,methodtowardsCAD/CAMsoftwarechosetypemadethepointintroductionwithstep,andtryhardfortohavethefunction,advanced,science.
Keywords:CADCAMCAXapplication
一.前言
随着计算机技术的迅速普及,计算机的应用已渗透到人们生产、生活的各个领域,CAD--计算机辅助设计、CAPP--计算机辅助工艺过程管理、CAM--计算机辅助制造、CAQ--计算机辅助质量管理统称为CAX即计算机辅助技术,已为广大工程技术人员所熟悉,CAX的应用水平不仅是衡量企业产品开发、设计、制造能力和技术先进性的重要标志,更进一步影响着企业在激烈的市场竞争中的生存空间和发展潜力。
对于许多企业和工程技术人员而言,CAX早已不是"旧时玉谢堂前燕",CG---计算机辅助绘图的应用已深入人心,CG所实现的"甩图板"固然是推动计算机辅助技术在工程技术开发领域应用所迈出的一步,但同时应当看到相对于真正意义上的产品CAD--CAD/CAE/CAM全面集成,AM--敏捷制造和CE---并行工程而言,无论在技术含量上,还是在预期经济效益上这都只是第一步。因而,三维建模,智能化CAD以及PDMS---产品数据管理系统,乃至全系统集成等CAD的推进深入工作又站在一个全新的起跑线上,重新面临着整体规划、软件选型、人员培训、应用推广等问题.
二、企业级"CAX"应用整体规划
凡事预则立,不预则废。CAX应用亦然。首要重点就是企业级的整体规划,具体而言,包括时间、空间两个方面。
在时间范畴上,企业CAX的应用、深化作为一项系统工程,决不能一哄而上、一蹴而就的,所以从实施之初就应当立足生产实际,结合企业发展大计,制定长期战略,长计划短安排,从CAD。CAM、PDM等系统的初步建立,逐步完善,到全面集成系统管理,步步为营,并依据各阶段计划落实情况和企业发展变化对计划进行适当的修正。
在空间范畴上,由于产品设计开发部门、工艺设计部门乃至车间级工艺人员都是CAX企业应用的主体,故整体规划工作必须立足现实情况,针对不同层次的应用部门,人员定位作出不同规划。例如:设计开发部门考虑配备高、中端CAD/CAM集成系统(三维造型、有限元分析);工艺部门、车间级CAD/CAM则可配备完整2D功能,简单3D功能(装配、自动编程);若只允许检索、查阅,甚至可以只配备模型图档浏览工具,但应当特别指出两点:
1.各部门系统间数据、档案应确定交换通畅,各系统无虚连接;
2.不论高、中、低端系统,也不论开发级规划、车间级安排都应预先考虑对将来的入企业产品数据管理系统PDM的轨道是否会产生副面效应。
这里可举软件系统组合范例如下:
1、某模具厂,开发部门采用UG为CAD、CAM高端、SolidEdge为CAD中端;工艺部门以SolidEdgeOrigin3D为CAX平台,MasterCAM为CAM中端;车间级人员仅允许查阅,故采用SolidEdgeOrigin+Viewer;
2、企业长期使用AutoCAD,规划设计部门以MDT为开发平台,工艺部门则采用AutoCAD/AutoCADLT,车间工艺员采用AutoCADLT/Viewer。
三、软件选型
随着计算机软硬件技术的突飞猛进和CAX市场日益扩大,基于各种运行平台、技术核心,定位于不同性能价位的CAD、CAM软件百花齐放,性能及易用性更是长江后浪推前浪,令人眼花缭乱。对于以经济效益为核心的企业而言,只有最适合于自身产品开发的软件才是最有价值的,因此,选型必须立足于自身产品,离开这一基本点,任软件技术先进,功能强大,终将沦为"鸡肋"。通常,CAD、CAM软件的选型分以下几个步骤:
3.1.立足产品,需求定位
对软件的选型应切合实际,根据自身产品的特点、复杂程度、企业内部设备来明确需求定位,才不至于迷失于众多CAD/CAM厂商的宣扬中。例如对于一家电产品厂而言,其CAX系统只要定位于产品设计,则它需要的是一个较强造型能力、装配功能完善,工程出图快捷的CAD系统,通常还应具备从顶向下的设计功能;对于产品呈系列化、改型频繁的企业而言,对CAD系统的迫切要求则首先是具备强大参数化功能,甚至要求装配的参数化,此外,造型(Modeling)--装配(Assembly)--绘图(Drafting)的全相关也是一个重点;对于注塑模生产厂家而言,模具型腔常有复杂曲面,且企业自行拥有数控铣床或加工中心,则在配备具有优良曲面操作能力和模具增强功能的三维CAD的同时,还须引入较强NC(数控)编程能力的CAD软件,对于复杂注塑件,模具设计中流动分析常不可避免,这就要考虑Moldflow或C-Mold等CAE系统,当然,一个CAD/CAM/CAE一体的高端系统也可能是理想之选;又如某些企业产品在钣金,管路上有所侧重,他们对CAX的要求又迥然不同。
因而,任何一个CAD系统都不是全能的,针对不同产品和不同企业,不同单位要求不同,软件选型考察侧重点必然不同,因此,具体选型开始务必立足产品,明确:什么样的系统才是本单位所期待的--即需求定位。
3..2广泛考察,多方研究
确定需求后,应对整个CAX市场做一全面调查,对软件功能、技术优势、厂商资历等进行广泛了解,在今天这样一个信息时代,Internet盛极一时,这项工作不过是举手之劳,可以查询CAX软件供应商、商站点来了解软件资料、厂商概况、下载Demo演示信息,也可以上中立专业测试公司站点,查询软件评价报告,比较测评表,还可以登录专业院校、研究机构、行业协会CAD方面BBS、聊天室,看看天南海北的用户对各种CAX软件的正面推崇、反面批驳,乃至唇枪舌战的辩论,虽有可能失之偏颇,却往往一针见血,切中要害,让你了解到厂商提供资料以外的另外一面。当然,正面接触软件商以获取书面资料、软件演示版或技术人员现场介绍,都有助于对有关软件的认识。除此外,咨询专业人士、考察软件用户、参观兄弟企业均对选型大有裨益。
由于选型之初已明确要求,经广泛考察、多方研究后,即可初步拟订几种基本方案,通常这些方案在价位、技术优势或运行环境上有所区别,但对企业需求均有可能较好满足。
通常,许多企业倾向的主流软件有:
流动分析CAE:Moldflow、C-mold等;
低端CAD:AutoCADKMCADCAXA电子图板等;
中端CAD:MasterCAM、Cimatron、Powermill、SurfCAM等;
中端三维CAD:SolidEdge、Solidworks、AutodeskMechanicalDesktop等;
CAX集成化系统:ProEngineer、Unigraphics、I_DEAS等模块化集成。
3.3.现场测试最终定型
针对基本方案的进一步筛选,不仅应大处着眼,更应细处着手。典型的做法是邀请软件商到企业做现场测评,对各种方案的软件功能进行详细比较,以企业典型产品和复杂产品为案例,重点考虑以下因素:
a、技术功能指标:造型核心,组件技术,二维功能,三维功能,装配功能等;
b、用户界面指标:任何软件的考评中,用户界面都是一个重要指标,因为所有软件的使用主体均为人,所以易用性不言而喻不可或缺;
c、开放扩展功能:文件转换接口、二次开发能力、本地化国标化程度,此外丰富的三方支援常对软件后继扩展有重要影响;
d、价格定位--性能价格比;
e、服务水平:培训、技术支持、版本更新、疑难解答,包含软件商的发展能力。
通过综合评价,软件最终定型。
四、人员培训
关键词:计算机辅助设计;机械设计;CAD;逆向工程;
1.计算机辅助设计及其重要性
1.1计算机辅助设计
计算机辅助设计是通过计算机使用些绘图软件来帮助设计师进行机械设计。原本机械设计是通过手绘来完成的,通过计算机来进行图纸绘制节省大量时间,大大提高工作效率。利用计算机软件,也便于设计师进行一些其它操作,使设计更加合理,也方便设计师对设计产品进行修改,从而使得产品具有更高质量。另外在计算机上设计师还可对产品进行模拟,保证产品合理性。
1.2重要性分析
机械设计是机械工程重要组成部分,是进行机械生产前提。同时也是决定机械性能重要因素,性能好坏取决于设计质量。狭义上讲机械设计指在技术设计过程中,广义上讲机械设计要据设计者要求和现有条件,对机械工作原理和机械结构材料强度,机械零件形状和大小能量传递方式进行分析。并形成具体的描述作为机械制造的依据。这是个创造性工作,是建立在成功经验基础上的,只有结合两者才能设计高质量机器。
机械设计步骤都需计算机帮助,图形编辑和数据计算都需借助软件提供支持。除这些具体工作可利用计算机完成,还可据图纸在计算机上模拟模型,对产品性能和受力情况进行分析,据出现状况进行相关修改不断完善质量,计算机应用技术越来越广的应用到机械设计中。
2.计算机辅助设计技术在机械设计中应用
2.1三维造型、工程分析和报表中应用
采用实体造型设计时,通过计算机对试题造型进行相关处理会给设计工作带来便利,通过软件处理技术,可将事物造型更加合理的展现出来。采用计算机进行数据分析,使数据分析工作更简单,提高工作效率。机械设计中,对一些特殊数据和报表进行相关说明时均可通过计算机辅助完成。
2.2逆向工程中CAD应用
逆向工程是种吸收先进设计的手段,技术研发很重要,但研发成本很昂贵,研发中受现有条件影响,一些技术需很长时间才能成熟。因而设计中要充分运用科技成果,融合新技术基础上要不断创新。
二次世界大战后,发达国家不断提高计算机技术,为机械生产提供技术保障。逆向工程只有在实物条件下,了解产品基础上逆向构造零部件模型,达到产品创新目的。在以前“逆向工程”应用中主要集中在实物方面,在原有产品基础上,对实物模型进行创新设计体现出产品性能,可通过坐标测量方法,CAD制图软件把实物转化成虚拟模型。利用计算机辅助功能对产品进行加工,可运用多种技术实现逆向转换设计。可利用数据绘制网格,并对点进行模拟,得到连续曲面再对曲面进行修复进而获得实物模型。利用SCAN一TOOLS技术在生成曲面进行裁剪、延伸等工作,把曲面转换成实体,利用相关软件实现参数化设计,完成模型重建。
2.3汽车覆盖件模具设计中CAD应用
CAD 技术是企业技术的应用先锋。此技术使我国传统技术发生变革。新技术兴起,对我们汽车企业起推动作用。模具制造、数控加工等方面都起强大作用。如汽车模具CAD技术、汽车车身覆盖件CAD技术、在汽车行业中制造属于密集型和劳动密集性产业。
汽车覆盖是汽车车身、发动机、金属板材等内部零件。是由汽车覆盖件组装而成,不但功能强大,且大方、美观、质量极好、表面光顺。在新设计与开发中的汽车,车身占据主导地位,尤其是冲压模具设计,车身传统开发是以实物模型为车身提供可用信息,其中易出误差、实物模型变形等因素,会影响车身冲压模具设计精度与效率。若想提高精度与效率,保质保量完成就要打破传统模具设计、制作方法。其中采用CAD技术是关键。
一般情况下,冲压模具要经过拉深、修边、整形、冲孔等几道工序。其中最重要是补充面设计。在设计实体模具时要避免内腔、凹、凸模、加强助等潜在干扰因素,可利用CAD技术。设计实体模具前要先绘制出数控刀具路径程序,再检查加工过程可行性。在冲压零件表面设计中必须要使用专用曲面设计软件,才可保证冲压零件表面和模具表面一致。
CAD 技术在构建模型、模具结构设计、仿真产品和间库使用中起到非常关键作用。虽然CAD技术能实现参数化,便于与 CAM 相结合,但计算机运算速度慢、软件占硬盘和内存空间大、设计标准化程度较低、专用行不强、开放性、可靠性和规范性不够。但是只修改对应参数和局部区域修改可提高设计效率。
3.计算机辅助设计在机械设计中应用优势和不足
3.1计算机辅助应用使得设计周期缩短
采用以往设计方式,对复杂几何结构零件需要很长时间,而若采用计算机软件进行三维设计,就可用些简单几何体组建复杂几何机构,大大降低难度,还可对零件进行重组,设计出更加优秀的产品,不仅缩短设计周期,开提高工作效率。
3.2计算机辅助的应用使得零件的设计和修改更加方便
进行零件设计时若出现一些不匹配,采用以往方式,修改会很麻烦,但在计算机辅助下,可把零件放在装配环境中试验,可方便的看出零件设计的每个步骤,修改起来也容易找出问题所在,为零件修改提供便利。
3.3计算机辅助在设计中的应用有利于观察零件的装配
在机械设计中,我们知道采用不同的装配关系可以出现不同的效果。利用计算机辅助可以把不同的装配关系进行演示,如果不符合相关要求的装配关系,那么查找器就可以进行显示,这样就方便我们对错误的部分进行修改。另外,计算机辅助的使用还可以使得设计的质量得到提升,计算机辅助设计中有许多先进技术的应用,这就使得设计更加的完善,从而使得设计的质量得到很大的提高。
参考文献:
[1]姜炜.逆向工程技术在机械零件制造中的应用[J].科学咨询(决策管理). 2010(04)