借助CAD/CAM/CAE手段提高创新效率的讨论

在计算机辅助工程中，CAD/CAM/CAE是最常用的手段，既可以大幅度提高创新效率，又增加了相互交流的方便性。本节拟讨论其应用。

在每一项科技创新或工程攻关工作中都有自己的主题和目标，并由此提出方案和设想。以本章的第一、二节为例。第一节是针对钛合金Ti-6Al-4V材料真空退火工艺的条件要求，结合工程试验的规模尺寸情况而进行生产性试验研究用设备的设计和制造任务，借助CAD/CAE手段，对课题组提出的实施方案在论证中进行仿真辅助，并在比较多套仿真方案后为设备结构决策提供依据，同时以计算机建模模拟为基础进行工程设计图纸转换，大大提高了工作效率，也充分发挥了计算机辅助工程在加快科研进度中的效率优势，在时间紧、任务重的情况下其在某些环节中的作用难以替代。第二节是引进数控加工技术改造传统的鞋楦加工模式，以实现制鞋工业的转型升级；数控刻楦机是鞋楦CAD/CAM的实现环节，在数控刻楦机的方案设计中CAE手段的采用大大提高了数控刻楦机的设计效率，其再一次在科研设计工作中显示威力。但是在每一项技术创新和科学研究中都有其自己的基本原理和方案设想，例如本章第一节的钛合金Ti-6Al-4V材料真空退火工艺的条件要求是通过科研协作单位的小型实验真空炉多次对钛合金Ti-6Al-4V薄板材料（客户要求）实验摸索总结出来的，并且按照我们新发明的真空退火、脱氢、整平三工序合一的要求来设计和制造生产性试验研究用设备的，因而在真空炉的设计中不仅要考虑钛合金Ti-6Al-4V薄板材料整板的尺寸、装载量、真空退火炉对加工材料的加热曲线（包括加热、冷却速度和精度误差）、加热保温冷却时加工材料上下左右温度的均匀性、钛合金材料在高温放气（脱氢）阶段真空度的保持、钛合金高温整平所需压制用耐高温材料的载荷分布及对真空退火炉支撑结构的影响等等，这些既复杂又不可或缺的计算机辅助模拟条件参数，要按技术要求和根据工程经验对真空退火炉的炉型结构、真空系统的结构设置及绝热连接和炉体的加热、冷却方式等基本方案给予确定。例如，在本真空退火炉系统的结构设计中，我们抓住加热冷却速度快和持续抽真空要求高这两个关键难点，比照类似的成功案例和综合经验，对这一从无先例的真空退火炉系统的基本结构做出决定；确定采用柴油燃烧器和冷却风机直接加热和冷却耐热钢炉罐的热力学结构，真空系统采用两套三级（滑阀式真空泵—罗茨真空泵—扩散泵）大流量高真空机组通过装有冷却系统的管道连接耐热钢炉胆；连接耐热钢炉罐和真空机组的管道采用风冷、水冷和波纹管空冷三级冷却，同时波纹管还解决了因耐热钢炉罐加热和冷却时所产生的热胀冷缩带来的机械连接问题。实验证明，我们采用柴油燃烧器和冷却风机直接加热和冷却耐热钢炉罐外表面的热力学结构在能满足快速加热和冷却要求的同时还有利于抽真空。本真空退火炉的建造满足了工业化试验的需要，其处理的样品达到了美国宇航材料标准AMS4911H的要求。(www.xing528.com)

总之，计算机辅助手段是加快科研进程、优化设计方案、提高工程设计效率的非常有效的工具，也是实现智能制造的基础，是科技创新中不可或缺的加速器。搞发明创新的科技人员一定要好好掌握。