CAD在现代工程设计及虚拟制造中的应用.pdf

CAD（计算机辅助设计）技术是现代工程设计领域的重要工具和核心技术。在虚拟制造领域中，CAD技术的应用已经成为制造业未来的发展方向。下面详细解析CAD在现代工程设计及虚拟制造中的应用，并阐述虚拟制造技术应用的三个方面、现代机械工程设计的特征以及虚拟制造及其特点。 1. 虚拟制造技术的应用 虚拟制造技术已在国外得到应用，而国内研究则处于起步阶段。虚拟制造技术的应用主要集中在产品虚拟设计技术、产品虚拟制造技术和虚拟制造系统这三个方面： 1.1 产品虚拟设计技术 产品虚拟设计技术包括虚拟产品开发平台、虚拟测试、虚拟装配以及机床、模具的虚拟设计实现等。例如，清华大学使用Labview开发平台实现了锁相电路的虚拟设计，机械科学研究院则通过C语言和OpenGL编程实现了立体停车库的虚拟现实参数化设计，使得车库布局、设计、分析和运动模拟变得直观。 1.2 产品虚拟制造技术 产品虚拟制造技术主要包括材料热加工工艺模拟、加工过程仿真、板材成型模拟、模具制造仿真等。北京航空航天大学与一汽集团合作开发的板料成型软件能够模拟汽车覆盖件和其他中等复杂程度的冲压成型件的成型过程。合肥工业大学研制的双刀架数控车床加工过程模拟软件已在马鞍山钢铁股份有限公司得到应用，显著缩短了数控程序调试时间并保证了一次试切成功。 1.3 虚拟制造系统 虚拟制造系统涵盖了虚拟制造技术的体系结构、技术支持和开发策略等。上海同济大学张曙教授提出的分散网络化生产系统以及西安交通大学谢友柏院士组建的异地网络化研究中心，代表了虚拟制造系统研究的先进思想。这些系统以虚拟制造技术为核心，推动了相关技术的研究和协同发展。 2. 现代机械工程设计的特征 机械设计的目的是实现特定的使用功能，并考虑运动、制造和经济的可能性。传统的机械设计方法依赖于设备条件和落后技术，存在较大的随意性，依赖个人经验和习惯，难以实现合理、准确和高效的设计。现代设计技术充分利用了计算机技术、应用数学、力学、电子学、测试和分析技术，推动了设计技术从依赖经验的传统设计转变为基于计算数据和知识工程的现代设计。 3. 虚拟制造及其特点 信息技术的发展为制造业带来了新的生机，敏捷制造系统是一种满足客户个性化需求的新型制造技术。敏捷制造基于虚拟现实技术与机械制造技术的结合，通过虚拟制造系统来实现。虚拟制造系统的特点在于它能够模拟整个制造过程，允许在实际生产之前预测和评估产品设计和制造流程，从而减少实物制造的试错成本和时间。 CAD技术在现代工程设计和虚拟制造中的应用至关重要，它不仅提升了产品开发的效率和质量，还推动了制造业的信息化和智能化发展。CAD技术的应用和发展需要结合虚拟制造技术的三个方面，利用现代设计技术的特征，来适应日益激烈的全球化竞争，满足市场对新产品的要求。通过虚拟制造系统和敏捷制造系统的建立，可以进一步强化CAD技术在制造业中的核心地位，促进新技术的研究和应用。