搜索基于装配关联的CAD软件
2013-06-01 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线
从未来的发展看,以Inventor为代表的新CAD软件,必将为机械设计师带来更为称手的设计工具,提升设计质量,进而明显提高设计效率。
陈伯雄 来源:CAD/CAM与制造业信息化
关键字:装配关联 CAD 几何模型
无论是何种CAD软件,最基本的功能就是构建二维或三维的几何模型,这是CAD软件的及格线。一个CAD系统主要应当包括三方面的内容:第一,几何构成的创建、修改、保存等功能,几何模型数据库;第二,专业设计支持功能;第三,非几何模型数据的数据库,以及这些数据的管理功能。
设计是创建、策划、构思的意思。设计是个相当复杂的过程,只有经过专业训练的、有一定天赋的人才能完成。在设计时,各个相关要素(如在装配下的零件、在零件上的结构、在结构中的形状和尺寸等等)需要反复调整、配凑,这是设计过程中始终存在的动作。
以设计计算机专用桌椅为例。设计的原始条件有两个:一是在统计学基础上的人,二是现有的计算机。根据人体结构的统计学尺寸,可以确定椅子坐面高应为410mm,桌子面高700mm,这是最舒服的尺寸。根据具体计算机的尺寸,可以确定放键盘的部位应不少于750mm×250mm,17寸显示器距键盘外沿为450mm,因此桌子的面积至少是750mm×800mm。
之后进入详细设计,确定结构、外观、装配关系、工艺方法、材质、颜色的设计,还要考虑可维护性、技术经济分析结果、可加工性、受力状态等问题。 最后才能产生装配工程图和零件工程图,投入试制。从产生需求到确定大致结构,再到设计具体零部件,最后完成最终结构,这就是设计的基本过程。
最后,还要考虑如果将电子管显示器更换成液晶显示器,这个设计随之改变的可能性。这就要求在这个过程中,所有零部件的设计都要与相关的零部件联系,在装配关系控制下确定参数。所以,能不能很好地支持自顶向下的创成设计构思,完成基于装配关系的关联零件设计,是评价CAD软件能力的主要指标。
设计过程的实质,就是对尚未定型的对象进行模拟加工、模拟装配等一系列动作, 直到满足各个设计约束条件,完成最终的几何模型。反过来说,设计方案的确定,就必须与被设计对象未来的加工、测量、装配和结构紧密相关,不可脱节。
如何在CAD软件中尽量完整地再现这样的思维过程?各种专门的仿真软件应运而生,人们可以在计算机上进行过去生产现场才能完成的过程。这是CAD系列软件永恒追求的目标,也就是学术界讲的“虚拟设计”的主要意思。
于是,在现有的软件功能的基础上尽可能多地实现这种“再现”,或者说规则的对应,成为目前CAD软件的发展重点。而眼前能够解决的,也是最需要解决的,就是“基于装配的关联设计”。我们以Inventor软件为例,它最具特色的功能主要表现在四方面。
1.参数化算法下的设计参数关联
在零件设计中,设计参数可以在造型中产生,也可以由用户自定义。一个主零件的参数,可以通过衍生关联到其他的许多零件,并在模型中直接使用。这样,当主零件参数改变后,关联零件将跟随更新。这就表现了设计中的主要构思:这个零件的某尺寸,与某零件一样,或者相关。
2.变量化算法下的装配关联
在装配设计中,设置新零件的形状草图成“缓约束”状态,剩余约束通过装配功能添加,最后造成与老零件之间的关联。在老零件做了修改之后,新零件将依照装配关系跟随更新。这就表现了设计中的另一个主要构思:在装配中某零件的结构形状与相关零部件是某种关系。
3.草图在设计中的作用
在Inventor中,草图不仅仅是特征的基础,也能参与装配设计,可作为零部件的装配基准、甚至用于机构的动作模拟。从而圆满完成了几何范围内的概念设计和后期应用。这就完成了设计中的“骨头”,并可以在此基础上长出“肉”,完成最终设计的概念约束条件。
4.设计项目管理
这个功能已经超越了“图档管理”的概念,是从设计项目切入的管理,将自动地、完整地控制相关模型、装配、工程图和其他辅助信息,在版本、相互关联等方面的管理。像找不到复杂装配设计中的某张工程图这种事就不会发生了。
这些主要特色功能,是对现有设计规则更为完整而精确的表达手段,同时,使设计人员从繁杂的操作中解脱出来,把更多的精力集中在设计方案的改进和修饰上。
从未来的发展看,以Inventor为代表的新CAD软件,必将为机械设计师带来更为称手的设计工具,提升设计质量,进而明显提高设计效率。
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