CAD在机械产品开发中的应用

宋云霞

［摘要］ 掌握应用CAD技术，可以使产品在研制周期、质量、成本和服务方面提高综合竞争力，取得投入少、见效快的效果，这是吸引广大企业应用CAD的关键所在。

［关键词］ CAD软件； 机械产品； 开发

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2012 . 08. 043

［中图分类号］F270.7；TB237［文献标识码］A［文章编号］1673 - 0194（2012）08- 0065- 02

ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）即计算机辅助设计技术是一个广义的概念，除了我们通常所说的计算机辅助设计与绘图外，还应包括计算机辅助工程分析（ＣＡＥ）、计算机辅助工艺规划（ＣＡＰＰ）、计算机辅助制造（ＣＡＭ）和产品数据及图档管理（ＰＤＭＳ）。

利用ＣＡＤ技术进行设计，通过优化组合、模拟和精确的分析计算使得产品的质量在设计过程中就可以得到很大程度上的保障。ＣＡＤ技术对加速新产品开发、缩短设计制造周期、提高质量、节约成本、增强市场竞争能力发挥重要作用。

经过多年的推广，ＣＡＤ技术已经广泛地应用于机械、电子、航天、化工、建筑等行业，并与柔性计算机集成制造、微米级毫微米级制造、微电子学和光电子学、计算机建模和仿真等技术紧密相关。

１ＣＡＤ在机械产品开发的应用

１．１机械产品开发的要求

１．１．１满足社会需求

机械产品的设计总是以社会需求为前提，一项产品的性能应尽量满足用户的需求。没有需求就没有市场，也就失去了产品存在的价值和依据。社会的需求是变化的，所以，设计师必须确立市场观念，以社会需求和为用户服务作为最基本的出发点。通常随着功能的增加，产品的成本也随之上升，所以设计师就必须进行市场调查和用户访问，查清市场当前的需求和预测今后的需求，然后对产品进行功能分析，遵循保证基本功能、满足使用功能，剔除多余的功能、增加新颖功能、恰到好处地利用功能原则，提高功能价值，降低实现成本，力求提高产品的竞争力。

１．１．２可靠性的要求

可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。可靠性是衡量产品质量的一个重要指标，提高产品可靠性的最有效的方法是进行可靠性设计。设计者应从整机系统出发，对可能发生的故障和失效进行预测和分析，采取相应的预防措施；对整机系统可靠性有关键影响的另部件应进行可靠性分析和设计。

１．１．３经济性要求

提高产品的经济性，既是增加产品市场竞争力、赢得用户的需要，也是节约社会劳动、提高社会效益的需要。提高产品的经济性是以寿命周期成本最低为目标的。

１．１．４安全性要求

机器的安全性包括两方面：① 机器执行预期功能的安全性，即机器运行时系统本身的安全性，如满足必要的强度、刚度、稳定性、耐磨性等要求。② 人—机—环境系统的安全性，即机器是为人类服务的，同时它又在一定的环境中工作，人、机、环境三者构成一个特定的系统。

２机械产品开发的方法

（１） 独立研制。

（２） 技术协作、联合攻关或成立具有经济关系的经济联合体。

（３） 引进国外先进的技术和设备并消化、吸收、创新。

（４） 从技术市场直接购买产品制造技术或产品。

３ＣＡＤ在机械产品开发中的应用策略

３．１引入ＣＡＤ的目的

ＣＡＤ技术为了缩短设计制造周期，提高质量，节约成本，增强市场竞争能力。

３．２产品设计和开发策略

（１） 改变传统的作业方式。在并行工程方法指导下，采用Ｉｎｔｒａｎｅｔ为基础，面向项目组的分布方式，促进企业内部和企业间的合作，加速产品开发过程中复杂信息的传递，缩短产品开发周期。

（２） 单纯的ＣＡＤ技术已不能满足市场竞争的要求，因此，运用价值工程、仿真技术等手段，研究面向Ｘ的设计方法，如面向成本的设计、面向加工的设计、面向测试和维护的设计、面向产品生命周期的设计等。

（３） 利用成组技术和相似性原理，采用标准化技术、模块化技术，改变传统产品结构，建立标准化、模块化和系列化设计体系，充分利用现有的成熟技术和已有的零部件，快速响应市场需求，降低成本，提高质量。

（４） 提高企业创新能力。但需要强调的是：在产品设计过程中的创新，不是源源不断地创造出新的零部件，而是如何利用现有的资源，创造出新的原理和新的方法，实现新的功能。

３．３标准化、规范化策略

标准已成为未来工业战争的中心，谁控制了标准，谁就将掌握未来。标准化、规范化策略包括两个方面的内容：

（１） 产品标准化、规范化。实践表明，尽管面向顾客的产品变化快，但构成产品的零部件应相对稳定。对零部件数量的控制，其意义，不止是少出几张工程图，它节省了大量的费用，所以，应尽量采用标准件和外购件。

（２） 信息标准化、规范化。企业在ＣＡＤ应用中，应遵循统一的信息描述标准，以减少企业间、企业内部和设计人员间的数据交换困难，实现异地、异构数据共享，避免大量重复性工作。

３．４产品模型策略

随着制造技术的发展，产品模型已突破了ＣＡＤ／ＣＡＭ领域，或成为产品生产过程中的关键技术。从而提出了面向产品生命周期的关系型产品模型的概念。由此，才能较好地解决信息在设计、制造、检验和装配等环节的问题，完整地描述产品在概要设计—装配设计—零件设计全过程中的各种属性和相互关系，实现产品生命周期中的内部描述信息和外部过程信息的集成。

４结论

ＣＡＤ系统应是多成员家庭中的一员，和家庭内的其他模块一起，构成从设计、制造到管理的一体化解决方案。此外，还应具有灵活的外部接口、良好的开放性、功能强大的开发语言，使其可以实现与非家庭成员的其他系统无缝集成。

机械工业发展的重要性，导致机械产品开发的前景，利用高科技进行其开发成为必然趋势，ＣＡＤ应用于机械产品的开发设计，主要是由于利用ＣＡＤ软件设计零件更加方便、零件装配更加直观，可以有效地缩短机械设计周期、提高机械产品的技术含量和质量。总之，计算机辅助设计在机械产品开发中的应用会随着技术的不断进步而有更大的提高，也必将为我国的现代化工业的发展插上腾飞的翅膀。

主要参考文献

［１］ 魏生民．机械ＣＡＤ／ＣＡＭ［Ｍ］． 武汉：武汉理工大学出版社，２００１．