本文探討了提升中高端機(jī)械CAD軟件使用效率的相關(guān)內(nèi)容。

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)逐步融入全球一體化，當(dāng)前企業(yè)的CAD軟件的普及率已經(jīng)很高，一些中小企業(yè)也已經(jīng)采用主流的三維CAD進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，所使用設(shè)計(jì)軟件的檔次并不遜于外國(guó)大公司。但僅僅將先進(jìn)的CAD軟件作為繪制工程圖的工具來替代繪圖板，只能說只使用了CAD軟件功能很小的部分，并不能使設(shè)計(jì)效率產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。對(duì)于從事CAD軟件教學(xué)和研究的教師，應(yīng)不斷地推敲和思考，向更先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念邁進(jìn)。筆者將CAD軟件作為一個(gè)系統(tǒng)，將其軟、硬件環(huán)境進(jìn)行配套，充分挖掘其潛能，使其產(chǎn)生更高的效益和廣泛的應(yīng)用前景。

　　1 運(yùn)行環(huán)境

　　1.1計(jì)算機(jī)

　　運(yùn)行CAD軟件計(jì)算機(jī)要求有強(qiáng)勁的計(jì)算能力、穩(wěn)定的工作狀況，配置大屏幕顯示器(17英寸以上)、大容量?jī)?nèi)存、專業(yè)圖形顯示卡(由具有完善的OpenGL驅(qū)動(dòng)和良好的兼容性專業(yè)圖形顯示卡獲得的繪圖效率的提高，要大大超過提高主機(jī)計(jì)算能力的提高)、三鍵高精度鼠標(biāo)(在使用CAD軟件中鼠標(biāo)中鍵是一個(gè)重要的功能鍵，缺少中鍵會(huì)帶來諸多不便)、穩(wěn)定的操作系統(tǒng)(應(yīng)使用NT內(nèi)核的操作系統(tǒng)Windows 2000或Windows XP，盡量不用Windows 98或Windows Me，因其網(wǎng)絡(luò)功能和穩(wěn)定性均不能滿足CAD系統(tǒng)的需要)等是十分必要的。

　　1.2網(wǎng)絡(luò)

　　為了共享數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)當(dāng)然是必不可少的，應(yīng)具備一個(gè)高速可靠局域網(wǎng)，配備專用的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)管理員。

　　1.3輸出設(shè)備

　　應(yīng)配備不小于A1圖幅的噴墨繪圖機(jī)(繪圖機(jī)繪制A1圖幅圖紙的實(shí)際描述能力超過手工制圖的A0圖紙)，A3圖幅的激光網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)(分流原由大型繪圖機(jī)完成的工作，提高工作效率，并降低輸出成本)。

　　2 軟件使用環(huán)境的定制

　　2.1對(duì)CAD軟件進(jìn)行環(huán)境定制

　　應(yīng)當(dāng)首先定制采用的度量單位、制圖標(biāo)準(zhǔn)、模版文件、圖紙文件。

　　由于高端CAD軟件基本上都是國(guó)外的產(chǎn)品，在許多細(xì)節(jié)方面不符合國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)(主要是制圖方面)，如基準(zhǔn)符號(hào)、焊接符號(hào)、粗糙度符號(hào)等，局部剖的標(biāo)注，某些視圖邊界的線型需向軟件供應(yīng)商咨詢，并自己摸索試驗(yàn)，總結(jié)出相應(yīng)的處理方法。在定制中謹(jǐn)慎使用專用的二次開發(fā)定制，原因是二次開發(fā)模型脫離原創(chuàng)建環(huán)境可能存在兼容性問題，影響模型的可交換性。

　　在模版文件中定制建立明細(xì)表(BOM)、標(biāo)題欄必需的屬性(或參數(shù))，在裝配圖中可以用這些信息自動(dòng)生成明細(xì)表、標(biāo)題欄，節(jié)省手工輸入的時(shí)間并避免統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤。

　　2.2 Solidworks圖檔模板的使用說明

　　1)模板：分為自制件、標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)件，請(qǐng)按零部件的類型分別選用。

　　2)在零部件的摘要和自定義屬性中應(yīng)填寫以下內(nèi)容：作者、標(biāo)題(作為圖紙中名稱欄的鏈接)、DRAW—CODE(作為圖紙中圖號(hào)欄的鏈接)、DRAW—SIZE、MODEL—TYPE(零件明細(xì)表用)。

　　3)在零件中設(shè)置材料密度：由于Solidworks的質(zhì)量屬性默認(rèn)為克，為在圖紙中獲得千克單位，請(qǐng)將實(shí)際密度除以1 000輸入。

　　4)在自制件、外購(gòu)件模型的配置屬性中“使用在材料明細(xì)表中顯示零件序號(hào)”，選擇“用戶指定的名稱”并填入相應(yīng)名稱(作為圖紙中明細(xì)欄中名稱項(xiàng)的鏈接)。

　　5)在制作標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，在系列零件設(shè)計(jì)表中的配置名稱應(yīng)按下例填寫：“十字槽盤頭螺釘M4X 10”(作為圖紙中明細(xì)欄中名稱項(xiàng)的鏈接)。在自定義屬性中，DRAW CODE項(xiàng)的內(nèi)容應(yīng)填標(biāo)準(zhǔn)號(hào)(作為圖紙中圖號(hào)欄的鏈接)。

　　6)針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行不同的表面處理或材質(zhì)處理，如標(biāo)準(zhǔn)件要求發(fā)黑、鍍鋅、材質(zhì)為不銹鋼時(shí)，應(yīng)分別存為不同的文件，如：“GB_T 818-2000(發(fā)黑)、GB_T818-2000(鍍鋅)、SLDPRT”等。并分別增加自定義屬性surface頊(作為圖紙中明細(xì)欄中備注項(xiàng)的鏈接)，內(nèi)容為“發(fā)黑、鍍鋅、不銹鋼”等。

　　7)在借用的零件(或裝配)增加配置時(shí)，應(yīng)在被借用的零件(或裝配)增加一個(gè)配置，并在增加的配置中增加自定義指定配置屬性surface項(xiàng)(作為圖紙中明細(xì)欄中備注項(xiàng)的鏈接)，內(nèi)容為“借用”。

　　2.3實(shí)現(xiàn)基本的PDM管理

　　PDM軟件用以管理所有與產(chǎn)品相關(guān)信息(包括零件信息、配置、文檔、CAD文件、結(jié)構(gòu)、權(quán)限信息等)和所有與產(chǎn)品相關(guān)過程(包括過程定義和管理)。要完全實(shí)現(xiàn)PDbi管理價(jià)格昂貴，且實(shí)施周期較長(zhǎng)，目前還無法普及。要解決這個(gè)難題就必須面對(duì)現(xiàn)實(shí)，充分利用現(xiàn)有的資源(局域網(wǎng))，從而實(shí)現(xiàn)基本PDM管理。

　　1)規(guī)定CAD文件的命名方法，保證創(chuàng)建的模型唯一性，防止重名和便于識(shí)別。建議采用項(xiàng)目標(biāo)識(shí)加流水號(hào)來命名模型文件，原因是在新項(xiàng)目開始時(shí)除基本部件外其他零部件還無法定義圖號(hào)，在最終完成后才能在裝配圖中確立圖號(hào)，但此時(shí)如將文件名改為與圖號(hào)一致，還必須在所涉及的裝配中作相應(yīng)的更改，否則在裝配中會(huì)查找不到已改名的文件，改名工作量大，且容易造成錯(cuò)誤。而工程圖文件應(yīng)以圖號(hào)為文件名(有些CAD軟件和DOS等非Windows平臺(tái)不支持帶“.”的文件名，如pro/e等，可用約定的字符代替，如圖名“DK7740.1-1”可存成“DK7740_1-1.prt”，用“”代替“.”)。這樣通過工程圖紙可以方便地找到相應(yīng)的模型。

　　2)規(guī)劃文件存放結(jié)構(gòu)。通常按產(chǎn)品來設(shè)置存放目錄，統(tǒng)一存放在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上并做好備份，由網(wǎng)絡(luò)管理員根據(jù)各個(gè)成員的工作任務(wù)分配不同的共享和修改權(quán)限。存放目錄層數(shù)不能過多，否則增加CAD系統(tǒng)調(diào)用相關(guān)模型的時(shí)間：但也不能過少，否則不便于分配共享權(quán)限，需要進(jìn)行權(quán)衡。

　　3)建立標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)。通常CAD軟件附帶基本的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，但通常不是GB標(biāo)準(zhǔn)，而且從種類上也不能滿足要求，需要利用軟件提供的建庫(kù)方法(零件族表、系列零件配置表等)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)進(jìn)行修改和擴(kuò)充，甚至完全重新構(gòu)建，為以后的工作帶來方便。建庫(kù)時(shí)要考慮可擴(kuò)展性(可以方便地添加或修改配置)、統(tǒng)一性(具有統(tǒng)一的命名規(guī)則和建模規(guī)范，便于查找與替換)、開放性(模型能夠獨(dú)立地被使用而不依賴于配置環(huán)境，便于交流)、標(biāo)準(zhǔn)化(能滿足制圖標(biāo)準(zhǔn)的要求，并具有正確的尺寸和質(zhì)量特性)。同時(shí)在建模時(shí)要在不影響視圖效果的前提下使用盡量少的特征，減少生成時(shí)間和裝配時(shí)占用的內(nèi)存。這一過程需仔細(xì)推敲，反復(fù)試驗(yàn)(包括工程視圖、子零件實(shí)例重建、裝配驗(yàn)證)、調(diào)整才能正式使用。

　　3 提高建模與出圖的效率

　　3.1常用的草圖和特征(螺紋孔、沉孔、鈑金沖孔等)庫(kù)在建模需要時(shí)矗接調(diào)入，減少重復(fù)工作。同時(shí)也將一些制圖上常用的標(biāo)注做成圖塊或符號(hào)，便于調(diào)用。

　　3.2充分利用計(jì)算機(jī)建模易于復(fù)制的特點(diǎn)

　　將模型中相同特征提煉出來，通過復(fù)制、陣列等方法構(gòu)建零件，同時(shí)也可以在裝配中使用陣列特征，從而提高工作效率。

　　3.3注意建模的規(guī)范性

　　認(rèn)真學(xué)習(xí)軟件的在線幫助的范例，相互交流經(jīng)驗(yàn)，采用規(guī)范的建模方法，便于更改和數(shù)據(jù)共享。

　　3.4善用軟件提供的專用建模工具

　　如用鈑金特征來生成鈑金件，可以方便地建立折彎、切口、褶邊、鈑金沖模等，并可以展開鈑金，為裁板落料提供方便，避免手工展開可能造成的計(jì)算錯(cuò)誤，便于優(yōu)化設(shè)計(jì)減少用料。使用管道模塊構(gòu)建管路，可以快速地生成管子及在節(jié)點(diǎn)處自動(dòng)插入聯(lián)接件。有時(shí)在使用以上這些功能時(shí)可能較直接建模繁瑣，但實(shí)際上由于這些功能直接與制造流程相關(guān)，其帶來的綜合效益是很高的。

　　3.5盡量少用剖視圖

　　手工制圖時(shí)為了采用盡量少的視圖而使用復(fù)雜的剖視圖，減少繪圖工作量。而按CAD繪圖的特點(diǎn)，適當(dāng)?shù)卦黾右晥D數(shù)量，采用比較基本的視圖和剖視方法，減少使用復(fù)雜和特殊的視圖(可能國(guó)外的CAD軟件對(duì)GB制圖標(biāo)準(zhǔn)理解有限，在某些特殊的視圖和剖視時(shí)，在箭頭、視圖邊界線型等方面不能完全符合GB標(biāo)準(zhǔn))。

　　3.6采用靈活、并行的設(shè)計(jì)流程

　　由上至下開始設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)，在上層裝配環(huán)境下建立下層主要零部件，并定義零部件間的配合關(guān)系、關(guān)聯(lián)尺寸，然后以并行工作方式完成下層主要零部件的基本結(jié)構(gòu)，再返回上層裝配同時(shí)補(bǔ)充些并行工作方式由下至上設(shè)計(jì)的零部件(在上層裝配環(huán)境外獨(dú)立創(chuàng)建)，通過機(jī)構(gòu)分析、干涉檢查等手段來驗(yàn)證并修正下層主要零部件的配合關(guān)系、關(guān)聯(lián)尺寸.根據(jù)需要添加聯(lián)接件、覆蓋件、裝飾件。由上至下建模的好處是保證組成裝配的各個(gè)零部件的配合關(guān)系，對(duì)某個(gè)零部件做的更改會(huì)隨著裝配的更新使與之相關(guān)的零部件同時(shí)得到更新。

　　4 應(yīng)用GAE優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　優(yōu)化設(shè)計(jì)是一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，建立在優(yōu)化數(shù)學(xué)理論和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)之上，其任務(wù)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)確定工程設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量要求越來越高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度也越來越快，這就要求廣大設(shè)計(jì)工作者掌握更加科學(xué)的工程設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)工具，以適應(yīng)生產(chǎn)力迅速發(fā)展的現(xiàn)代市場(chǎng)需要。

　　而目前大部分零件設(shè)計(jì)采用類比法憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，無法對(duì)產(chǎn)品的預(yù)期性能進(jìn)行定量的評(píng)估，但通過CAE中的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)分析可在虛擬環(huán)境中對(duì)產(chǎn)品的各項(xiàng)性能進(jìn)行評(píng)估，獲得優(yōu)化方案。中高端CAD軟件都具有與FEM(有限元分析)的接口，可以較方便地進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和運(yùn)動(dòng)分析。隨著CAE技術(shù)的成熟壯大，要求必須加強(qiáng)CAE軟件與各CAD軟件的專用接口的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)軟件的處理能力，從而使CAD軟件的應(yīng)用更上一個(gè)臺(tái)階。

　　當(dāng)然，作為CAD軟件的使用者，應(yīng)當(dāng)時(shí)刻關(guān)注CAD發(fā)展動(dòng)態(tài)，并精通多個(gè)CAD軟件，熟悉各種CAD軟件的特點(diǎn)和特長(zhǎng)。例如：AutoCAD在處理二維圖形上有功能和速度上的優(yōu)勢(shì)，善于處理產(chǎn)品銘牌、操作面板等有許多復(fù)雜符號(hào)的圖形;UG的曲面功能強(qiáng)大易用，可用于復(fù)雜曲面的設(shè)計(jì);Pro/Engineer則在處理裝配結(jié)構(gòu)上嚴(yán)謹(jǐn)穩(wěn)定;SolidWorks的完全Windows化的操作界面，在零件建模上簡(jiǎn)便快速。通過借鑒其他的CAD軟件，可以拓寬建模思路，揚(yáng)長(zhǎng)避短，解決使用過程中遇到的難題。同時(shí)要善于深入企業(yè)，與企業(yè)多交流，交流越多則會(huì)產(chǎn)生越多的靈感，拓寬CAD的應(yīng)用范圍，推動(dòng)CAD發(fā)展。