| CAD/CAE/CAM需求及解决方案 |
| 作者: 来源于: 2003-3-14 13:22:49 |
方案说明： 企业现状： 目前国内CAD的应用现状是：制造业领域的厂家均已完成“甩图板”工作，在产品设计和生产中应用二维CAD图形绘制工具——AutoCAD或者是基于AutoCAD平台的二次开发软件，实现计算机制图并做一些技术文档的编制工作。随着软件应用时间的增长，企业各部门均保存有大量的DWG格式的产品图纸文件。在设计过程中，由于二维CAD图形软件存在局限性，不能完整地表达产品的设计信息。所以要达到真正意义上的计算机辅助设计，则必须要使用三维CAD软件，完成诸如零部件的装配干涉检查，有限元分析，机构的运动仿真，数控加工代码的自动生成。只有运用三维CAD软件，才能在产品的初始设计阶段全面了解产品的外观、性能，从而避免产品设计中出现的低级错误。而CAE和CAM系统，由于存在着软件费用高，使用不方便等问题，在一般企业还没有得到广泛的应用。 CAD/CAE/CAM工作目标: 1. 新产品使用基于特征建模的三维造型来进行设计； 2. 在计算机上完成产品整机的总装配，进行干涉检查和动力学分析； 3. 重要零件在计算机上进行有限元刚度、强度分析、模态分析、产品的形状优化设计； 4. 建立各单位自己的三维常用零件库，尽量避免重复劳动，提高设计效率； 5. 对于有数控加工工序的零部件自动生成加工代码。 CAD软件的选型方案及技术说明： 针对国内企业的现有条件和预期目标，我们建议三维CAD软件的选型 ——Autodesk公司的产品 Inventor 5.3（AIS）。 选择该软件不仅能够完全满足国内企业对三维CAD的应用要求，而且此软件的性能价格比较好，能够使国内企业原先的技术储备（AutoCAD的应用基础）和图纸资源（*.DWG文件格式）得到更好的继承和发展。 Inventor 5.3的特点： 业界领先的DWG兼容性：智能的DWG向导使工程师轻松导入AutoCAD的设计文件，体现了无以伦比的兼容性。以DWG和DXF格式导出设计文件的功能简单而强大。 单天生产力：简单的用户界面和顶级的帮助系统，如用于诊断的“设计医生”功能，使得Inventor非常易学易用。直观流畅的用户流程、简单的划分、多样的显示选择以及强大的拖放功能，使工程师在第一天就具有生产力。 功能强大：Inventor包含建立复杂零件模型所需的完整的实体造型特征。造型从动态草图生成器开始，用线、圆弧和样条曲线交互式地定义智能轮廓截面。草图器是一个推理机，并且在后台建立约束关系。草图可以自动地检测封闭的环，用户可以实时地拖动草图元素。复杂的几何特征可以用拉伸、旋转、放样和扫掠进行创建。特征可以在单个组件中定义，也可以在装配环境中定义。 为完美解决设计问题而构建：自适应技术创建了先解决功能后解决造型的工作流程，并通过指定安装驱动零件的形状和位置。大型部件装配性能意味着以空前的速度处理大型部件，同时按需的分段加载技术也使得大型部件的处理异常敏捷。而多个用户并行存取一个部件可缩短设计时间，提高效率。 以部件为中心的产品设计方法：自适应数据引擎只在工程师需要的时候加载需要的数据。它和经过优化可以忽略隐藏的及在屏幕外的零件的图形引擎一起，使Inventor 5.3处理大型部件的速度比其他软件的解决方案快2-10倍。自适应技术的另一个发展使工程师可以使用跨零件的关联性，在部件中包含的模型之间引用零件的边界，这使工作异常快捷和高效。 设计重用：知识库是一组智能技术的总称，包括复合智能装配、智能特征、智能零件以及工程师笔记本，用于捕捉、存储和重用内部的设计知识。为了提高更大的设计灵活性，Inventor 5.3还可以直接读取一些其他软件的数据，并内置了STEP 和IGES转换器。此外，交换编辑器还提供方便灵活的环境来修改导入的3D实体模型，无需担心参数的复杂性。 功能优先于造型：Inventor 5.3为工程师提供了独特的草图绘制功能，简单、智能的2D自适应布局，以之作为3D模型的基础。工程师可以自由地混合3D实体模型和2D草图，测试运动的范围。在被三维实体的细节所约束之前创建能够自适应装配的自适应布局，可以减少昂贵的重新设计，从而在总体上缩短设计周期。 Autodesk Inventor Series（AIS）简介 卓越的价值——只有Autodesk Inventor Series才能以Autodesk Inventor的价格为您提供最佳的二维与三维设计技术。这是一笔不容错过的财富。它为您升级到最新的三维技术--Autodesk Inventor提供最简单而且成本最低的路径，从而为您的技术投资提供了完善的投资保护。通过Autodesk Inventor Series，您不但可以获得Autodesk Inventor的设计优势，同时仍可使用您所钟爱的基于AutoCAD平台的产品。 全面的灵活性——Autodesk Inventor Series使您无需在二维与三维技术之间作出选择，是您当然的设计解决方案之选。Autodesk Inventor Series同时提供了最佳的二维和三维技术，能使您利用现有设计数据完成更多的设计工作。而且也保护了您现有的投资，包括AutoCAD、AutoCAD Mechanical和 Autodesk Mechanical Desktop软件。如果您准备利用最新的三维设计技术，最简单的途径已经摆在了您的面前。 无风险契机——Autodesk Inventor Series能使您在利用未来三维自适应设计技术(Autodesk Inventor软件)的同时保持现有的设计系统。您可以继续使用所有现有的基于AutoCAD的机械设计，因为Autodesk Inventor提供业界最佳的DWG兼容性，您可以随时在不同版本的设计系统之间轻松转换数据。这意味着您可以轻松地控制您的技术转换和保护现有的技术投资，几乎不会对业务过程造成干扰。 CAE软件的选型方案及技术说明： 根据国内企业的现有条件和需求，我们建议用户使用有限元分析、机构运动模拟仿真软件 ——MSC公司的产品MSC.visual Nastran 4D。 MSC.visual Nastran 4D是MSC公司于1997年初推出的有限元分析系统，它采用了著名的大型通用有限元分析软件MSC/NASTRAN的解算器，技术上实现了与Inventor 5.3的集成。它的最大特点之一就是易学易用。 有限元分析的主要功能： 有限元分析可求解的类型包括：线性静力（应力和应变）、自然频率（振动）和屈曲（稳定性），此外，它还具有下列特点： 有限元建模功能：可局部加密的网格自动划分；直接与MSC全部产品链接； 用户化的单位制和材料特性； 支持多种荷载工况：集中力、压力、强迫位移、温度、重力、加速度和扭矩；支持点、线、面约束； 在实体上直接显示载荷和约束；我刚刚 有效而易用的后处理：应力、应变、位移和应变能的彩色分布图；动画显示应力、挠度和向量；窗口打印和文本的裁剪与粘贴。 机构运动模拟仿真的主要功能： 可以直接调用Inventor 5.3等CAD软件的三维零件模型（包括三维实体、特征等）进行仿真，自身的造型功能可以直接生成简单零件用于仿真。 4D可以自动将Inventor 5.3中的静态装配约束条件转化为铰链进行仿真。 可以利用两种方式人工定义各种铰链：一种是根据运动性质直接选取铰链的类型；第二种是根据运动规律采用直观的描述，系统自动给出铰链类型。二者的效果一致。 对于相互矛盾的铰链定义能够进行自动探测，在定义时系统自动提出警告，并不予受理。 可以设定各种单位制，比如根据需要可以设定天文、原子、用户自定义的英制、公制单位等。 可以定义重力加速度的大小和方向。 在调用其它CAD软件的三维模型时，可以同时继承其它CAD软件的材料特性定义。 可以人工定义零件的质量特性、转动惯量、初始速度、零件材料特性（包括摩擦系数、密度、碰撞系数等）等特性。系统可以根据三维模型自动生成零件的各种缺省特性，用户也可以人为地修改这些特性。 精度控制可以设定动画步长、配置误差、积分器和积分步长等控制选项，以便能精确地求解出机构的运动情况。 可以实现碰撞、穿透两种仿真模式。 暂停设置可以由公式来控制求解过程在某个位置停止、重启或循环，使用户可以更细致地观察机构的运动细节。 4D采用即算即出的运算模式。无论模型是否正确，都可以试仿真，4D会根据现有的约束情况进行仿真模拟，并输出结果。这样可以随时检测、修改、运行、再检测、再修改、再运行，如此循环，真正实现仿真试验的真实效果，交互性能非常好。 4D可以同时打开多个窗口，从不同角度观察机构运行情况，并可以对多个窗口进行渲染处理。 可以直接将结构运动过程输出成视频文件（avi格式）。 4D提供（角）速度、（角）加速度、位移、轨迹、摩擦力、铰链约束力（矩）等10多种结果输出，输出形式可以是图形、数值或输出到数据文件。 4D 将动力学仿真技术与有限元分析技术有机地结合在一起，可以在机构仿真的每1帧进行有限元分析，动态地显示主要零部件的应力水平，直观地评估你的设计 CAM软件的选型方案及技术说明： 根据国内企业的需求，我们建议用户使用自动化数控编程软件—— Pathtrace公司的产品EdgeCAM EdgeCAM是由英国Pathtrace公司开发研制的自动化数控编程软件。提供的EdgeCAM for Inventor版本可与Inventor 5.3集成，实现无障碍的数据传输。并且充分发挥了实体与刀具路径之间的关联——如果实体的几何特征（如：高度、深度、直径）在Inventor中被修改，只需将刀具路径进行更新即可，而无须重新编辑。 EdgeCAM的功能： 具有2.5坐标和3坐标的多平面的铣削加工、曲面加工功能； 2坐标车削，并支持C和Y坐标的钻孔； 旋转加工； 4坐标及高级的C和Y坐标车削/铣削； 4、5坐标铣削加工； 2 - 4坐标线切割； 高级曲面加工； 独特的附加功能 ； EdgeCAM的特点： 1. 操作方便简单，功能强大 EdgeCAM是一个在WINDOWS 环境下运行的计算机辅助加工(CAM)应用软件。提供各种加工方式功能，例如：专用工具条，关联菜单，直观的图标按扭，鼠标动态捕捉，及按加工需要生成有效的代码等功能。加工过程可以清晰地在实体刀具和零件渲染模式下进行仿真。成组编程简化了零件的编程过程，减少了用户输入相关选项的步骤。 2. 自动特征识别（AFR） EdgeCAM实体加工模块具有自动识别特征的能力。EdgeCAM的实体加工模块自动的给用户提供了诸如型腔、凸台、孔、槽穴等加工特征，而无须用户进行任何选择，同时还提供了针对这些加工特征的加工策略，整个过程无须任何专业技巧。 3. 产品的一体化 EdgeCAM系统将从编程到加工的整个过程融为一体。对应的配套产品：代码生成器，DNC，专用编辑器，实体刀具路径仿真和图形刀具库等功能模块，都统一在软件当中。 4. 交互式的用户界面 EdgeCAM的浏览器，提供了“特征树”的图表，简明工作过程和当前编程的步骤得以直观的体现，标准的编辑命令使处理和重新编排加工步骤变得简单容易；刀具路径可以镜象、旋转或移动以提高编程效率。 5. 完善的CAD/CAM系统 EdgeCAM能够弥补你的CAD系统的不足。它不仅具有CAD风格的界面，而且可利用行业标准输入和输出文件。强大的设计能力使你在EdgeCAM中能方便的建立和处理各种模型，包括从简单的2D轮廓到复杂的3D雕刻曲面。 |
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