全三維設(shè)計(jì)成為企業(yè)深化三維CAD應(yīng)用的方向

         CAD建模技術(shù)經(jīng)歷了從線框建模、實(shí)體/曲面建模到特征建模，如今更是出現(xiàn)了同步技術(shù)、直接建模等多種先進(jìn)建模技術(shù)并存的狀態(tài)，技術(shù)上發(fā)展已經(jīng)非常成熟。但在應(yīng)用上，雖然三維CAD在企業(yè)已普及多年，大部分企業(yè)也都從最初的二維制圖轉(zhuǎn)向了CAD的三維應(yīng)用，企業(yè)之間的應(yīng)用效果卻參差不齊，差異很大，很多企業(yè)只停留在進(jìn)行簡(jiǎn)單的產(chǎn)品建模上。三維CAD模型數(shù)據(jù)信息在工藝設(shè)計(jì)、制造環(huán)節(jié)，并沒有被有效利用。如何提高三維模型的利用率，深化CAD的應(yīng)用成為很多企業(yè)開始關(guān)注并思考的問(wèn)題。

        目前，大部分企業(yè)都是采用二三維CAD混用模式，在三維CAD中進(jìn)行產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工程圖還是在原來(lái)的二維CAD中進(jìn)行，存檔文件依舊采用二維圖檔。由于通過(guò)三維CAD直接生成的工程圖并不符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，工程師還需要對(duì)二維圖進(jìn)行修改和完善，與此同時(shí)，不同的軟件之間還存在兼容性問(wèn)題，這使得很多企業(yè)應(yīng)用三維CAD后，設(shè)計(jì)效率并沒有顯著提高，應(yīng)用效果也沒有凸顯。是什么阻礙了三維CAD進(jìn)入深化應(yīng)用的步伐？

        首先，三維模型缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，無(wú)法作為技術(shù)文件存檔。在三維CAD之前，技術(shù)文件的存檔都是二維圖檔，大部分制造企業(yè)也制定了非常詳細(xì)的二維圖樣標(biāo)準(zhǔn)，二維設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)相當(dāng)成熟和完善。然而，企業(yè)在運(yùn)用三維CAD后，對(duì)三維模型文件并沒有制定存檔規(guī)范，三維模型標(biāo)準(zhǔn)缺失，這使得設(shè)計(jì)工程師在進(jìn)行三維建模時(shí)缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)約束，不同的設(shè)計(jì)師建立的三維模型質(zhì)量差異大，一旦這些沒有規(guī)范的模型文件存檔，將會(huì)影響到后續(xù)的制造、裝配等。

        其次，在三維CAD中，無(wú)法實(shí)現(xiàn)二三維圖形的同步修改。由于缺乏相應(yīng)的三維設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，再加上大部分三維軟件生成的二維工程圖不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)在進(jìn)行了三維設(shè)計(jì)后，還是得轉(zhuǎn)到二維CAD中出工程圖以指導(dǎo)后續(xù)的生產(chǎn)制造，而后續(xù)的修改常常因?yàn)榍闆r緊急，僅僅修改了二維圖檔，造成生產(chǎn)中實(shí)際使用的圖檔和原始的三維設(shè)計(jì)不符，產(chǎn)品文檔的技術(shù)狀態(tài)失控。當(dāng)然，原有的二維存檔文件在使用三維CAD后無(wú)法借用，也是一方面的原因。

        第三，三維CAD無(wú)法清晰地展示零件各尺寸。在三維模型環(huán)境中如果不通過(guò)測(cè)量，很難直觀地看出某兩者之間的距離，在三維尺寸標(biāo)注方面還有待加強(qiáng)。

        第四，企業(yè)購(gòu)買了三維CAD軟件產(chǎn)品，但沒有購(gòu)買服務(wù)，不具備二次開發(fā)能力，缺乏有效的技術(shù)支持。同時(shí)，大部分企業(yè)只是應(yīng)用了三維CAD的基本功能，沒有很好地掌握三維CAD的應(yīng)用技巧，對(duì)于三維CAD具備的運(yùn)動(dòng)仿真等高級(jí)專業(yè)功能并沒有涉及，因此，應(yīng)用效果不明顯。

        第五，企業(yè)三維CAD的應(yīng)用并沒有與其它應(yīng)用充分結(jié)合，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，沒有考慮產(chǎn)品的加工工藝，沒有考慮可制造性，造成后續(xù)制造中出現(xiàn)問(wèn)題。

        三維CAD設(shè)計(jì)的應(yīng)用是一個(gè)從形到數(shù)再?gòu)臄?shù)到形的過(guò)程。全三維設(shè)計(jì)標(biāo)志首先體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須是三維，其次設(shè)計(jì)過(guò)程中的數(shù)據(jù)一定是獨(dú)立的、穩(wěn)定的、可管理的、可重用的，模型中包含的數(shù)據(jù)信息能在工藝、制造環(huán)節(jié)有效傳遞，生產(chǎn)制造包括后續(xù)的過(guò)程都高度自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)數(shù)字樣機(jī)和物理樣機(jī)中間各個(gè)環(huán)節(jié)的通路，這才是真正的全三維設(shè)計(jì)。企業(yè)要實(shí)現(xiàn)全三維設(shè)計(jì)，需要從以下方面入手。

        首先，在進(jìn)行三維建模時(shí)應(yīng)該做好以下工作的規(guī)范化：

        ●三維設(shè)計(jì)不要用簡(jiǎn)單的體素特征堆砌，必須采用相關(guān)特征建模；

        ●要充分運(yùn)用具有幾何約束的草圖特征，以方便零件的變型修改；

        ●要充分利用部件間參數(shù)進(jìn)行互配零件的相關(guān)設(shè)計(jì)；

        ●對(duì)模型的重要參數(shù)應(yīng)按規(guī)則進(jìn)行變量命名，不要采用系統(tǒng)的缺省變量名；

        ●不要采用絕對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行裝配定位，要使用配對(duì)條件把裝配件關(guān)聯(lián)起來(lái)；

        ●在設(shè)計(jì)完成的三維模型文件中不要保留無(wú)關(guān)、冗余的幾何元素；

        ●嚴(yán)格按圖層分類管理進(jìn)行不同幾何類型元素的操作；

        ●以主模型為基礎(chǔ)開展2D制圖、工程分析、數(shù)控編程、模具設(shè)計(jì)。

        其次，3D應(yīng)用推廣的思路要清晰。要從現(xiàn)有的修改設(shè)計(jì)、新的研發(fā)設(shè)計(jì)和典型零部件系列化設(shè)計(jì)三個(gè)方面入手，對(duì)于不同類型的設(shè)計(jì)，采用不同的思路。在現(xiàn)有的修改設(shè)計(jì)上，關(guān)鍵部件必須3D造型與預(yù)裝（數(shù)字化樣機(jī)），干涉檢查，避免廢品和返修，解決質(zhì)量、成本、工時(shí)、交貨期問(wèn)題；對(duì)于新的設(shè)計(jì)研發(fā)，必須從3D建模開始，3D造型與預(yù)裝，數(shù)字化樣機(jī)，直接出2D圖，3D模型與2D圖紙關(guān)聯(lián)，做到修改3D模型，2D工程圖自動(dòng)修改，快速出圖；而典型零部件系列化設(shè)計(jì)，3D參量化建模，3D模型變量化驅(qū)動(dòng)，快速出工程圖，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。

        第三，要保證3D應(yīng)用推廣的基礎(chǔ)支撐。比如，要建立一定規(guī)模的外購(gòu)件3D模型庫(kù)、特殊外購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件3D模型庫(kù)、企業(yè)通用部件的3D模型庫(kù)以及具有快速查詢3D模型庫(kù)的工具等。

        第四，對(duì)3D模型文件的管理要到位。同2D設(shè)計(jì)圖紙一樣，最終3D模型肯定要納入到PDM平臺(tái)下統(tǒng)一管理，包括模型版本管理，輕量化模型的自動(dòng)生成，流程審批與發(fā)布等。