全参数化机械CAD是一种计算机辅助设计技术,它允许设计师通过定义变量和参数来控制图形的形状和尺寸。这种方法的优势在于能够快速地修改和调整设计,以适应不同的设计需求,从而大幅提高设计效率。全参数化CAD技术的应用,对于实现产品设计的系列化具有重要的作用。
计算机辅助设计(CAD)技术已经是一项非常成熟的应用技术。自从上世纪80年代以来,AutoCAD等绘图软件就已经被广泛使用,并随着版本的更新,其功能不断增强。国内的二维绘图软件如PICAD和CAXA也发展迅速,它们在参数化绘图方面进行了大量的开发工作,为企业提供了许多便利。
在制造业中,企业面临着如何提高快速反应能力、缩短生产周期以适应市场经济变化的挑战。其中,产品技术资料的准备工作非常重要,提高产品的“标准化、系列化、集成化”水平是解决这一问题的关键。建立企业标准和相似零件图册,可以大大提高“三化”水平。因此,计算机辅助设计软件的研究与开发必须符合企业的实际需求,才能发挥其优越性。
大多数二维绘图软件提供的参数化功能是部分参数化,一旦图形插入后,一般不能再进行尺寸驱动,这限制了参数化功能的便利性和灵活性。而全参数化CAD软件的开发,提供了全参数化尺寸驱动功能,用户可以随意修改图形尺寸,并且图形会相应地发生变化。例如,在一个图形中,如果尺寸D1和D2分别由30和25修改为25和15,图形的大小也会相应缩小。
此外,全参数化CAD软件还允许用户在绘图过程中指定尺寸关系,如相同的尺寸关系、表达式关系以及图形与数据库的关联。通过图形与数据库的关联,企业可以建立标准数据库和相似零件图形库,从而实现设计的系列化和标准化。例如,可以通过主参数尺寸变量连接到DBF文件,直接从数据库中获取其他参数。
在加工精度数据与尺寸变量关联方面,全参数化CAD软件能够在标注尺寸时自动查出相应的公差带和精度等级。在标注形位公差时,如果给出了尺寸变量作为主参数尺寸,软件可以自动查出相应的公差值。
全参数化CAD的基本原理包括图素的数据结构。图素的数据结构由多个属性和指针组成,包括坐标、线型、约束关系代号、特征代号、度量代号等。这些属性和指针共同定义了图素本身的特性,并确定了图素之间的几何约束关系和变化的先后顺序。例如,在绘制键槽的图形时,可以将圆弧c1作为原始图素,然后通过约束关系确定其他相关图素,如直线和圆弧,并建立它们之间的先后动作关系。当原始图素c1的尺寸发生变化时,这些相关图素也会相应地发生尺寸变化。
尺寸的多态性是全参数化CAD软件的另一个特点。尺寸有三种状态:尺寸变量状态、尺寸值状态和尺寸代号状态。尺寸变量状态用于参与表达式计算和连接数据库,尺寸值状态用于读图和图形打印输出。通过这些功能,全参数化CAD软件可以满足绘制参数化系列图形的要求。
全参数化CAD技术通过将设计参数化,使得设计者在面对设计修改和调整时能够快速响应,极大地提高了设计的灵活性和效率。这种方法特别适合于需要进行系列化设计的场合,比如在制造业和工程设计领域中,可以大大提升产品设计的标准化和自动化程度,降低设计成本,缩短产品开发周期。