由于在制造行业中,三维软件的开发和使用推广,大多是从航空航天业、汽车制
造业开始的,这些行业都有如下特点:自动化生产程度高、设计生产周期相对较长、产品的制造成本高、安全性能要求较高,产品制造种类和变化相对比较固定单一,因此,从以上特点来看都和三维CAD软件的功能特性相吻合。但从变压器制造行业来讲却都多属手工加工制造,小批量或单台制造较多,订购、生产周期较短,因此,在引进推广过程中就总会感觉在实际使用中问题较多,无法达到象软件推销商宣传的效果。
由于行业制造的特点,三维CAD软件在变压器制造业的使用过程中,通常需要在设计生成三维模型后再生成二维图纸,以最终指导生产加工,因此如果软件对三维模型的生成速度慢,或从三维不能完全生成二维图纸,则往往造成实际应用过程中二维图纸的生成困难,或实际设计周期长。从而形成实际设计周期长。从而失去了引进推广的初衷。
国内变压器行业使用的三维软件大多是从国外引进,因此,从设计的三维模型转化到二维图形会存在诸多和行业标准或国标不相符的情况,因此,在二维图纸用于生产前,还需要做不小工作量的国标化工作。如标注、线型、明细栏写法等均需要修改,因此,也事实造成设计过程中的工作量。
其次,由于三维软件本身是从国外引进,其国内大多是软件销售或代理商,因此,从技术支持和售后服务上也大多很难满足企业的实际开发需要。
第 14 页
五. 三维CAD技术应用的几点思考
5.1 运用三维设计面临的问题
高职学生年轻,学得快但用得不好;面向企业经验丰富的工程师,大多数己不适应
按 3D概念进行设计构思,他们用平行正投影表达 3D实体的思考方法己根深蒂固了。在学习3D设计软件之前,针对高职学生就是首先要解决基础知识和技术准备的问题。 不少学生用AutoCAD画2D图相当熟练,但在进入 3D设计时,无论从概念还是造型技巧上,都感到相当生疏。这也是企业由二维设计向三维设计过度受阻的根本问题。 学校实训设备问题
在 CAD系统中有三个成员:硬件、软件和使用者,使用者是这个系统中的重要因素;设备在 CAD 系统的应用效果上起着关键作用。必须明确使用 CAD系统要解决什么问题?怎样的结果才是想要的?什么功能对学校的专业设计是最关键的?并不是软件功能越多、越强就越好,要看做什么用。这就要求学生在校期间牢固掌握理论知识的同时多多增加实践机会。
任何软件都不可能完全按照使用者的想法做事情,人和软件功能的相互整合、双方现有规则的对应,是使用软件必然的、永恒的主题。这个过程随着软件的越来越先进、人的技术准备越来越充分,也会越来越短,但不会是零。
? 不要比出图能力,集中精力体会3D软件辅助设计的优势在三维软件的培训和实施中,表面看的结果,并不是所有的工程师都能理解和掌握三维设计方法。比起二维设计软件的掌握,合格的人数大打折扣。这就是“再学习”的过程的难度所致。 在表达方法上解决了之后,适应软件的规则是另一个问题。人的想法需要经过软件的相关功能实现,如果软件没有提供直接对应的功能,就需要“按照”软件之可能,拐它几个弯完成。由于软件提供的功能不够“专业”,用起来就有些模不着头脑,整合过程也是“再学习”。
作为制图工具,3D软件的出图能力无法与2D软件比肩,如果初学3D软件的人将精力过多地放在比较二者的出图能力上,将无法体会3D软件辅助设计的优势。 另一方面,现阶段很多人无法体会3D辅助设计的优势,甚至觉得使用3D软件要做很多重复性工作。其主要原因在于现阶段开展的大部分3D项目多为验证性质,是根
第 15 页
据已有图纸建3D模型,而非用3D软件直接做设计;建好3D模型后,又要根据得到的3D模型出工程图。整个过程实际上是在考核3D软件的建模能力和出图能力。如何让项目参与者切实体验三维软件辅助设计的能力是一个值得研究的问题。
综上所述,使用 INVENTOR为主要支撑软件的3D设计系统,明显提高机械CAD应用效果的条件己经基本具备,我们应当重新对CAD技术在机械设计中的应用效果及水平和投入规模进行确认,努力提高教学质量和学生动手能力、从CAD/CAE/CAM的系统集成入手,采用合理的3D设计解决方案,正确选择代表 CAD技术开发方向的专业增值软件,大力开展产学研训相结合,真正将 CAD 的软、硬件和师资投入转化为生产力,转化为高职院校的社会效益和经济效益。
5.2 企业推广三维设计面临的问题
发展国产三维CAD的有利条件是, 中国是一个具有旺盛需求的市场,正在向世界的制造工厂发展,对于设计软件的需求是不断增长的。我们只需立足于国内,作好服务中国国内用户的工作, 就能够站稳脚跟。 同时经过多年的国内外各方面的大力的推进工作, 对三维CAD的认同和应用都已经形成。CAD/CAM/CAE/汽车设计/模具 中端三维CAD的出现,给国产三维CAD的研发和应用指明了方向。 国产的中端三维CAD软件,其本地化和国标化好,同时价格低,易于普及,对于国内的用户的特殊要求可以及时反应。 因此,在我国可用性更强一些。虽然有国外成熟产品的竞争压力,但国内较大的市场容量完全可以容纳国产软件的健康成长。不利的因素也有很多,效率是一个不可回避的东西,过高的效率,使得CAD软件开发商的利润无法兑现,市场的回报不足以支持后续的投入。造成很多产品开发商都转向项目型的工作,赚眼前的钱以维持生计。 产品的开发工作就受到很大影响。
由于CAD研究环境的不景气,使得CAD软件开发商可依赖的后备技术力量不足,这对于没有学院背景的新洲软件这类的公司来说,尤其如此。 国际上学术界对于CAD方面的研究虽然关注较少,但是,在几个有实力的CAD厂商内部,理论和技术的研究却一刻没有停止。对于基本处于停顿状态的国内来说,差距可能越来越大,那么国内今后就可能永远处于技术价值链的末端。
CAD]与此同时,国内的各种CAD开发人才分散,重复工作太多。 同一个AutoCAD上的
第 16 页
功能模块,有许多单位各自开发, 人力资源的浪费极其严重。如果不能有机地集中一批这样的资源,实在是太可惜了。
国外进入中国的新一代的三维CAD产品,已经日趋成熟,并在本地化方面也作了不少工作。 这对于依赖本地化服务 和成本优势的国内的三维CAD软件厂商来说, 是一个极大的挑战,国内的企业如果在这方面无法保持自己的优势, 那么竞争中将是非常不利的。
目前国家科技部推进制造业信息化方面作了一些工作,声势不小,实际效果也在逐渐显现。 但从根本上来说,国产三维CAD能否产业化,国产CAD软件能否生存壮大,还是要企业自己能够拿出真正经得起市场考验的、得到用户喜爱的软件,否则,轰轰烈烈的运动一过,留下的只是一些淡漠和苦涩的回忆。(t$ 六 总 结
由此可以发现三维设计是机械工业发展的必然趋势。人在现实生活中看到的3D实
第 17 页
体,是有颜色、材料、硬度、形状、尺寸、位置等概念的实体,甚至是带有相当复杂的运动关系的3D实体。由于以前的表达手段有限,在机械制图中人们不得不共同约定了与第一象限平行正投影的规则,用几个相关联的2D投影图表达自己的3D设计。这种信息表达是不完整的,而且绘图、读图要经过专门训练,如果能直接从 3D概念开始设计,这样的 3D模型就能表达出设计构思所需的全部几何参数。只有从三维开始设计,CAD软件对设计的辅助作用就会很容易扩展和贯穿到产品开发全过程。
美国Autodesk公司的产品INVENTOR是目前的很好用的软件之一。它是建立在 AutoCAD2002的基础上,具有AutoCAD的全部2D图形处理功能,并且增加了大量针对机械设计的支持功能。它对于 3D造型,是基于特征、基于尺寸约束和几何约束的参数化造型方法,有较好的3D与2D双向关联的能力。对于 3D曲面,有良好的造型、修整功能.INVENTOR的另一大特色是为其他公司的应用软件集成到特定的用户环境下提供了相当方便的二次开发接口,这也是对传统 AutoCAD开放结构的有效继承和发展。
对于复杂的投影线生成,漏标尺寸,漏画图线的问题,在INVENTOR中是很容易解决的、在INVENTOR中,并不直接生成2D 工程图,而是首先绘制草图,仅对某些标注尺寸而要人为作些修改和补充。
正确可靠的 2D投影线,意味着容易画错的复杂投影和漏画图线的事不会发生了,对于标尺寸的问题,在INVENTOR中是自动解决的,如果对 3D造型的尺寸约束不完格,INVENTOR会提示你缺少若干个尺寸或几何约束,因此很少会漏标尺寸。
INVENTOR中参数化特征建模功能,在处理由切削加工方式所得到的实体时,可以说是100%成功,那怕是含有相当复杂的造型和尺寸。而对于有大量过渡圆角和拔模斜度的铸般造零件,也有相当满意的成功率。总之,对中等复杂程度的零件造型和全部尺寸驱动都是完美的。对于更加复杂的曲面设计表达与产品造型,INVENTOR中的曲面模块具有相当出色的功能,工程设计人员终于有了一个真正得力的助手。
对于部件机构的空间运动和动力学的分析讨论,在完成了3D设计的概念后,在INVENTOR中加载相关的专业应用软件就可以进行,其操作和结果都和我们很熟悉的 AutoCAD用户界面相似。对于应力应变分析,我们同时结合有限元分析软件如(Dynamic Designer , Visual Nastran FEA),可以对复杂的机械系统进行完整的运动学和动力学仿真。能够计算出机械系统零件的运动情况,包括位移、速度、加速度和作用力及反作用力,还可以作山零件的强度和结构分析。
由于 INVENTOR是以参数化三维特征建模为设计数据的表达,所以对于数控加工的
第 18 页