CAD/CAM系统的关键技术优化方案

CAD/CAM系统的关键技术主要包括以下几种:

1.特征造型

特征一般可认为是具有属性及工程语义的几何实体或信息的集合,也可以将特征理解为形状与功能的组合。常用特征信息主要包括:形状特征、精度特征、技术特征、材料特征、装配特征等。特征模型一方面包括了实体模型的全部信息,另一方面又能识别和处理所设计零件的特征。特征模型与实体模型的内部数据表示上是不同的。特征模型能够完整、全面地描述产品的信息,使后续的成形工艺设计与模具结构设计可直接从产品模型中抽取所需信息。

2.参数化设计

传统的CAD绘图技术都是用固定的尺寸值定义几何元素,输入的每一个几何元素都有确定的位置,要想修改图形只有删除原有元素后重画。这种方法每次修改必导致整个图形的重画,设计效率很低,也达不到实用化的要求,因此在CAD/CAM系统中采用参数化设计方法。参数化设计是用几何约束、工程方程与关系来定义产品模型的形状特征,即对零件上各种特征施加各种约束形式,从而达到设计在形状或功能上具有相似性的设计方案。目前能处理的几何约束类型基本上是组成产品形体的几何实体公称尺寸关系和尺寸之间的工程关系,故参数化技术又叫尺寸驱动几何技术。

3.变量化设计

参数化设计是一种全尺寸约束,即设计者在设计初期及全过程中,必须将形状和尺寸联系起来考虑,并且通过尺寸约束来控制形状,通过尺寸的改变来驱动形状的改变。当所设计的零件形状过于复杂时,就容易造成系统数据混乱。为解决这一问题,产生了一种比参数化设计更为先进的实体造型技术,即变量化技术。(www.xing528.com)

变量化设计是通过求解一组约束方程组来确定产品的尺寸和形状。约束方程驱动包括几何关系和工程计算条件。约束结果的修改受到约束方程驱动。变量化技术既保持了参数化技术的原有优点,又克服了它的不足之处。

4.变量装配设计技术

变量装配设计是实现动态装配设计的关键技术。所谓动态装配设计,是指在设计变量、设计变量约束、装配约束驱动下的一种可变的装配设计。其中设计变量是定义产品功能要求和设计者意图的最基本的功能参数和形状参数。设计变量和设计变量约束控制装配体中的零部件的形状。装配约束是通过三维几何约束自动确定装配体内各个零部件的配合关系,它确定了零部件的位置。这些设计变量、设计变量约束、几何约束都是可变化和控制的,是动态的。修改装配设计产生的某些设计变量和约束,原装配设计将在所有约束的驱动下自动更新和维护,从而得到一个原设计没有概念变化的新的装配设计。动态设计过程是正向设计与反向设计相互结合的过程。正向设计是从概念设计到详细设计的自顶向下的设计过程,而反向设计是指对产品设计方案中的一些不满意的地方提出要求或限制条件,通过约束求解对原方案进行设计修改的过程。

5.工程数据库

工程数据库是指能满足人们在工程活动中对数据处理要求的数据库。工程数据库是随着CAD/CAM/CAE/CAPP集成化软件的发展而发展的,这种集成化系统的所有功能模块的信息都在一个统一的工程数据库下进行管理。工程数据库系统与传统的数据库系统有很大差别,主要表现在支持复杂数据类型和复杂数据结构,具有丰富的语义关联、数据模式动态定义与修改、版本管理能力及完善的用户接口等。它不但要能够处理常规的表格数据、曲线数据等,还必须能够处理图形数据。

工程数据库管理系统一般要具有动态处理模式变化、描述和处理复杂的数据类型、支持工程事务处理和恢复、支持多库操作和多版本管理、支持工程数据的长记录存储和文件兼容处理、支持分布环境、权限控制和用户管理等功能。