如何提高中高端機械CAD軟件的使用效率

姜玉珍 季業益

蘇州工業職業技術學院 江蘇蘇州 215104

如何提高中高端機械CAD軟件的使用效率

姜玉珍 季業益

蘇州工業職業技術學院 江蘇蘇州 215104

將CAD軟件作為一個系統，對其軟、硬件環境進行配套，使其產生更高效率。并結合實踐經驗提出幾種實用可行的解決方法。

運行環境；建模與出圖；CAE；優化設計

Author’s addressSuzhou Institute of Industrial Technology, Suzhou, Jiangsu, China 215104

隨著我國經濟逐步融入全球一體化，當前企業的CAD軟件的普及率已經很高，一些中小企業也已經采用主流的三維CAD進行產品設計，所使用設計軟件的檔次并不遜于外國大公司。但僅僅將先進的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，并不能使設計效率產生質的飛躍。對于從事CAD軟件教學和研究的教師，應不斷地推敲和思考，向更先進的設計理念邁進。筆者將CAD軟件作為一個系統，將其軟、硬件環境進行配套，充分挖掘其潛能，使其產生更高的效益和廣泛的應用前景。

1 運行環境

1.1 計算機

運行CAD軟件計算機要求有強勁的計算能力、穩定的工作狀況，配置大屏幕顯示器（17英寸以上）、大容量內存、專業圖形顯示卡（由具有完善的OpenGL驅動和良好的兼容性專業圖形顯示卡獲得的繪圖效率的提高，要大大超過提高主機計算能力的提高）、三鍵高精度鼠標（在使用CAD軟件中鼠標中鍵是一個重要的功能鍵，缺少中鍵會帶來諸多不便）、穩定的操作系統（應使用NT內核的操作系統Windows 2000或Windows XP，盡量不用Windows 98或Windows Me，因其網絡功能和穩定性均不能滿足CAD系統的需要）等是十分必要的。

1.2 網絡

為了共享數據，網絡當然是必不可少的，應具備一個高速可靠局域網，配備專用的服務器和網絡管理員。

1.3 輸出設備

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

2 軟件使用環境的定制

2.1 對CAD軟件進行環境定制

應當首先定制采用的度量單位、制圖標準、模版文件、圖紙文件。

由于高端CAD軟件基本上都是國外的產品，在許多細節方面不符合國內的標準（主要是制圖方面），如基準符號、焊接符號、粗糙度符號等，局部剖的標注，某些視圖邊界的線型需向軟件供應商咨詢，并自己摸索試驗，總結出相應的處理方法。在定制中謹慎使用專用的二次開發定制，原因是二次開發模型脫離原創建環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表（BOM）、標題欄必需的屬性（或參數），在裝配圖中可以用這些信息自動生成明細表、標題欄，節省手工輸入的時間并避免統計錯誤。

2.2 Solidworks[1]圖檔模板的使用說明

1）模板：分為自制件、標準件、外購件，請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填寫以下內容：作者、標題（作為圖紙中名稱欄的鏈接）、DRAW_CODE（作為圖紙中圖號欄的鏈接）、DRAW_SIZE、MODEL_TYPE（零件明細表用）。

3）在零件中設置材料密度：由于Solidworks的質量屬性默認為克，為在圖紙中獲得千克單位，請將實際密度除以1 000輸入。

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

5）在制作標準件時，在系列零件設計表中的配置名稱應按下例填寫：“十字槽盤頭螺釘 M4×10”（作為圖紙中明細欄中名稱項的鏈接）。在自定義屬性中，DRAW_CODE項的內容應填標準號（作為圖紙中圖號欄的鏈接）。

6）針對標準件進行不同的表面處理或材質處理，如標準件要求發黑、鍍鋅、材質為不銹鋼時，應分別存為不同的文件，如：“GB_T 818-2000（發黑）、GB_T 818-2000（鍍鋅）、SLDPRT”等。并分別增加自定義屬性surface項（作為圖紙中明細欄中備注項的鏈接），內容為“發黑、鍍鋅、不銹鋼”等。

7）在借用的零件（或裝配）增加配置時，應在被借用的零件（或裝配）增加一個配置，并在增加的配置中增加自定義指定配置屬性surface項（作為圖紙中明細欄中備注項的鏈接），內容為“借用”。

2.3 實現基本的PDM管理

PDM[2]軟件用以管理所有與產品相關信息（包括零件信息、配置、文檔、CAD文件、結構、權限信息等）和所有與產品相關過程（包括過程定義和管理）。要完全實現PDM管理價格昂貴，且實施周期較長，目前還無法普及。要解決這個難題就必須面對現實，充分利用現有的資源（局域網），從而實現基本PDM管理。

1）規定CAD文件的命名方法，保證創建的模型唯一性，防止重名和便于識別。建議采用項目標識加流水號來命名模型文件，原因是在新項目開始時除基本部件外其他零部件還無法定義圖號，在最終完成后才能在裝配圖中確立圖號，但此時如將文件名改為與圖號一致，還必須在所涉及的裝配中作相應的更改，否則在裝配中會查找不到已改名的文件，改名工作量大，且容易造成錯誤。而工程圖文件應以圖號為文件名（有些CAD軟件和DOS等非Windows平臺不支持帶“.”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的模型。

2）規劃文件存放結構。通常按產品來設置存放目錄，統一存放在網絡服務器上并做好備份，由網絡管理員根據各個成員的工作任務分配不同的共享和修改權限。存放目錄層數不能過多，否則增加CAD系統調用相關模型的時間；但也不能過少，否則不便于分配共享權限，需要進行權衡。

3）建立標準件庫。通常CAD軟件附帶基本的標準件庫，但通常不是GB標準，而且從種類上也不能滿足要求，需要利用軟件提供的建庫方法（零件族表、系列零件配置表等）對標準件庫進行修改和擴充，甚至完全重新構建，為以后的工作帶來方便。建庫時要考慮可擴展性（可以方便地添加或修改配置）、統一性（具有統一的命名規則和建模規范，便于查找與替換）、開放性（模型能夠獨立地被使用而不依賴于配置環境，便于交流）、標準化（能滿足制圖標準的要求，并具有正確的尺寸和質量特性）。同時在建模時要在不影響視圖效果的前提下使用盡量少的特征，減少生成時間和裝配時占用的內存。這一過程需仔細推敲，反復試驗（包括工程視圖、子零件實例重建、裝配驗證）、調整才能正式使用。

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

在建模需要時直接調入，減少重復工作。同時也將一些制圖上常用的標注做成圖塊或符號，便于調用。

3.2 充分利用計算機建模易于復制的特點

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

3.3 注意建模的規范性

認真學習軟件的在線幫助的范例，相互交流經驗，采用規范的建模方法，便于更改和數據共享。

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算錯誤，便于優化設計減少用料。使用管道模塊構建管路，可以快速地生成管子及在節點處自動插入聯接件。有時在使用以上這些功能時可能較直接建模繁瑣，但實際上由于這些功能直接與制造流程相關，其帶來的綜合效益是很高的。

3.5 盡量少用剖視圖

手工制圖時為了采用盡量少的視圖而使用復雜的剖視圖，減少繪圖工作量。而按CAD繪圖的特點，適當地增加視圖數量，采用比較基本的視圖和剖視方法，減少使用復雜和特殊的視圖（可能國外的CAD軟件對GB制圖標準理解有限，在某些特殊的視圖和剖視時，在箭頭、視圖邊界線型等方面不能完全符合GB標準）。

3.6 采用靈活、并行的設計流程

由上至下開始設計總體結構，在上層裝配環境下建立下層主要零部件，并定義零部件間的配合關系、關聯尺寸，然后以并行工作方式完成下層主要零部件的基本結構，再返回上層裝配同時補充些并行工作方式由下至上設計的零部件（在上層裝配環境外獨立創建），通過機構分析、干涉檢查等手段來驗證并修正下層主要零部件的配合關系、關聯尺寸，根據需要添加聯接件、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零部件的配合關系，對某個零部件做的更改會隨著裝配的更新使與之相關的零部件同時得到更新。

4 應用CAE優化設計

優化設計是一種現代設計方法，建立在優化數學理論和現代計算機技術基礎之上，其任務是運用計算機自動確定工程設計的最優方案。隨著生產技術的發展和科技的進步，對機械產品的設計質量要求越來越高，產品更新換代的速度也越來越快，這就要求廣大設計工作者掌握更加科學的工程設計方法和設計工具，以適應生產力迅速發展的現代市場需要。

而目前大部分零件設計采用類比法憑經驗設計，無法對產品的預期性能進行定量的評估，但通過CAE[3]中的結構和運動分析可在虛擬環境中對產品的各項性能進行評估，獲得優化方案。中高端CAD軟件都具有與FEM（有限元分析）的接口，可以較方便地進行結構分析和運動分析。隨著CAE技術的成熟壯大，要求必須加強CAE軟件與各CAD軟件的專用接口的學習，增強軟件的處理能力，從而使CAD軟件的應用更上一個臺階。

當然，作為CAD軟件的使用者，應當時刻關注CAD發展動態，并精通多個CAD軟件，熟悉各種CAD軟件的特點和特長。例如：AutoCAD在處理二維圖形上有功能和速度上的優勢，善于處理產品銘牌、操作面板等有許多復雜符號的圖形；UG的曲面功能強大易用，可用于復雜曲面的設計；Pro/Engineer則在處理裝配結構上嚴謹穩定；SolidWorks的完全Windows化的操作界面，在零件建模上簡便快速。通過借鑒其他的CAD軟件，可以拓寬建模思路，揚長避短，解決使用過程中遇到的難題。同時要善于深入企業，與企業多交流，交流越多則會產生越多的靈感，拓寬CAD的應用范圍，推動CAD發展。

[1]葉修梓.SolidWorks工程圖教程[M].北京:機械工業出版社,2009:25

[2]高奇微,莫欣農.產品數據管理（PDM）及其實施[M].北京:機械工業出版社,1998:10

[3]杜平安.CAD/CAE/CAM方法與技術[M].北京:清華大學出版社,2010:48

How to Improve Efficiency of High-end Mechanical CAD Software

Jiang Yuzhen, Ji Yeyi

In this paper, CAD software is used as a system, supporting its hardware and software environment, in order to produce greater efficiency. Combing with the practical experiences, some practical and feasible solutions are put forward.

operating environment; modeling and drawing; CAE; optimal design

TP391.72

B

1671-489X(2010)27-0090-03

10.3969/j.issn.1671-489X.2010.27.090