在实际应用中,每个行业领域都有一定的行业特点,对三维CAD设计系统也存在不同的特殊需求。在一些专业行业领域,需要有针对性的行业解决方案,从而能够更高效地处理工作中遇到的一些问题。针对特定的行业开发相应的功能模块,提供专门的行业解决方案来满足不同行业的设计需求,是三维CAD的技术发展方向。
一、机械行业产品设计特点
机械行业产品种类繁多,产品设计特点如下:
产品对曲面精度要求不高;
用户需求个性化设计产品种类繁多,设计任务重;
以往产品设计关注的是产品的绘图过程,目前侧重产品的整个生命周期管理,还包括分析、优化、加工过程;
产品设计周期短。
二、机械行业CAD用户痛点
(一)异构CAD数据无法编辑并重用
一般情况下,只能以Parasolid、IGES、STEP、DXF及DWG等格式打开其他软件的设计作品且查看不了历史特征,更不用说编辑重用。
(二)二三维设计脱节
很多企业应用三维CAD后比较棘手的问题就是与二维文档的交互和对原有二维技术文档的借用,造成了二三维应用脱节。
(三)严格的父子关系、设计变更受限
在设计过程中,如对模型进行修改,需要十分了解建模过程,对设计工作者的水平要求较高。否则修改的过程会导致众多的历史特征失效,与重新建模差别不大。
(四)与其他软件集成性差
很多企业虽然在研发流程中引入了CAD/CAE/CAM/和产品数据管理系统,但往往由于各个软件系统之间相互孤立而没有发挥其应有的价值。如果一个厂商能够提供一体化的解决方案,在集成性方面是没有问题的。
三、机械行业CAD软件选型原则
作为一种企业产品设计中不可或缺的工具,三维CAD技术的发展已经很成熟,各种三维CAD软件也都有其各自的优势。总体而言,目前市场上主流的三维机械CAD软件基本能满足绝大多数企业的应用要求,只是对于不同类型的企业,在选型的方面所考虑的侧重点有所不同。那么,机械行业企业在进行三维CAD软件选型时该从哪些方面进行考虑呢?结合大部分企业的选型经验,提出了三维CAD选型原则,仅供企业选型参考。
(一)三维CAD软件的功能
一般来说,企业在进行三维CAD选型时,可以从以下几个基本功能的角度进行考虑:
1、二维图形功能:基本绘图功能,图形编辑和操作功能,尺寸及形位公差等的标注功能,图纸幅面定义功能,绘图辅助功能。
2、三维造型及零件设计功能:概念设计,线框造型功能,曲面造型功能,实体造型功能,特征造型功能,零件库功能,参数化草图功能和物性分析功能。
3、装配功能:基本规模装配(满足零部件数量的多种装配要求),装配约束(装配约定义、装配约束求解)、干涉检查、爆炸图、装配结构树和生成零件BOM表。
4、2D向3D迁移功能:如果需要借用原有二维图纸信息,可以借助二维转三维的功能,将这些二维图纸转变为三维模型,帮助工程师节省重新进行三维设计的时间。
5、二三维关联功能:二维或三维环境下简单的修改某些尺寸参数,系统就可以自动更新所有相关零部件或图纸。
6、仿真分析功能:应力分析、机构运动分析。
7、数据接口功能:能够打开并快速编辑和重用异构CAD模型的几何体。
(二)三维CAD软件的性能
1、软件的可靠性:可以屏蔽用户操作错误;运行操作错误不会导致系统异常退出;软件应提供数据、图形备份和恢复手段;软件能进行有效性检查;无损坏数据、图形和软件的现象;具有容错性;易恢复;安装运行后对系统中其它程序不产生破环性的影响。
2、软件的易用性:易安装;用户界面友好,各个模块的界面风格一致;操作提示易于理解;界面布局比较合理;所用术语规范、准确;提示准确可引导用户进行正确操作;有联机帮助。具有人性化的快捷操作。
3、软件的可扩展性:用户可进行系统的功能扩充,例如:用户定义的图形库、线型库和符号库;对话框开发;提供二次开发接口。
(三)企业产品特点
CAD选型一定要根据企业产品特点,切莫盲目追求“高、大、上”。如果企业产品复杂,曲面功能要求高,可以优先选择高端三维设计软件CATIA、NX、Creo;若产品结构相对简单,设计流程并不复杂,建议可以选择性价比较高,而且功能也很全面的三维设计软件,如Solid Edge、SolidWorks、CAXA、中望3D等都是不错的选择。
有的三维CAD软件在某些特定的行业有相对优势,比如在模具行业,高端三维CAD软件NX和国产软件SINOVATION都有完备的行业解决方案,因此,模具行业的企业在选型的时候就可以依据所设计模具的复杂程度从这两个软件来考虑;而在航空航天、汽车设计领域,起源于航空航天的高端三维CAD软件CATIA则占有领导地位,成为很多大型集团企业的首选。
因此,企业可以根据自己所处行业的产品特点与厂商的知名度以及所能提供的解决方案,并结合企业的规模来选择相应的软件。
(四)软件集成性
三维CAD软件与其它应用系统的集成主要包括与PDM集成、与CAPP/CAM的集成、与CAE的集成、与ERP的集成、与其他CAD软件的集成。一般来说,如果一个厂商能够提供一体化的解决方案,在集成性方面是没有问题的。如果一个企业的PDM/PLM系统是选用Siemens公司的Teamcenter,那么三维CAD选型就可以考虑选择该厂商的NX或者Solid Edge。如果一个企业的PDM/PLM系统是选用PTC公司的windchill,那么三维CAD选型就可以考虑选择该厂商的Creo。
建议选择具有一体化解决方案的软件厂商,这样可以随时升级为高端产品,保护企业的投资。
(五)三维CAD软件成本
在满足功能、性能、企业需求的情况下,优先选择价位低的软件。软件选型比价格时,不仅要比总价和首付,还要比年服务费和升级费使用费,挤掉软件应用的每一滴多余成本。
(六)三维CAD软件厂商的规模、技术支持和服务
引进三维CAD绝不是买一套软件加几本使用手册甚至一张光盘就行了,技术支持服务也是选择三维CAD系统的需要重要考虑的部分,无良好的售后服务,如同使用一个无使用版权的软件,对于企业来说,是有很大风险的。三维CAD是一项高技术,需要完备的售后服务与有效的技术支持。购买软件在很大程度上是买服务、买承诺,是寻找合作伙伴。因此,软件厂商规模、技术支持队伍素质、培训体系的完善性也是不可忽视的。
四、Solid Edge助力机械行业
(一)免费的二维制图
与大部分常见的二维CAD不同,Solid Edge的二维模块是免费的,且Solid Edge是一个纯Windows软件,这就意味着Solid Edge使用标准的Windows字体,就像Office软件一样。
在Solid Edge中,既可以像传统的二维CAD那样进行非参数化设计,也可以在二维CAD中进行参数化设计。在Solid Edge中,我们可以打开“保持关系”开关,若要修改尺寸,而不修改拓扑关系,只要直接修改尺寸就可以了。而在传统的CAD中,如果修改尺寸的值,图形外形是不会发生改变的,这对许多二维设计师来说,简直是一场噩梦。
Solid Edge的二维采用与三维完全一致的界面。都是类似Office2010的界面。熟悉了二维操作之后迁移到三维建模完全没有难度。用户甚至可以直接将二维的直接“复制”-“粘贴”到三维建模的草图中去。
(二)2D尺寸自动转变为3D可驱动尺寸,平滑过渡3D
在众多的CAD系统中,Solid Edge是唯一实现此功能的3D设计系统。
对于原有的二维技术文档,可以采用分步走的方式来处理。首先用Solid Edge软件将原来的二维文档继承下来,查看和编辑全部使用Solid Edge的图纸功能来实现;然后在三维设计过程中,如果遇到需要借用原来二维图纸信息的,使用二维转三维的功能,将这些二维图纸转变为三维模型,这样既对原来二维图纸进行了梳理,同时也能帮助工程师节省重新进行三维设计的时间,一举两得。
图/2D尺寸自动转变为3D可驱动尺寸
(三)高效的2D工程制图
三维设计是未来的必然趋势,随之而来的就是三维转二维后的标准化问题,即如何在三维模式下创建符合国家标准规范的工程图。
为了能使Solid Edge产生符合要求的二维图纸,需要对当前的二维图纸标准做适当的修正。首先对Solid Edge的二维图纸进行测试和评估,着重了解当前企业所执行的二维图纸标准有哪些在Solid Edge中不能实现,或者实现起来比较麻烦,将这些内容进行归类和讨论,确定哪些内容要通过修改企业的二维图纸标准来实现,哪些需要通过在Solid Edge中进行二次开发来满足。这样,在新的标准以及开发好的环境下,就能自动生成符合标准的工程图了。
Solid Edge ST7通过更轻松地控制尺寸标注延伸线和对齐方式增强了坐标尺寸标注的放置功能,从而提高了草图绘制效率并使得制作满足国际标准的清晰图纸变得更加简单。扩展了放置过程中图纸视图的动态显示功能,以包括所有视图类型(多视图、主视图、辅助视图、剖面视图和细节视图)。提供允许您从更高级的装配体中拉取零件或子装配体并放置这些组件的图纸视图的新功能,从而使您能够更轻松地完成装配体组件的细节设计。
图/Solid Edge自动生成工程图
(四)二三维动态关联
由于二三维一体化CAD系统采用了统一模型数据源,图纸中的绝大多数信息都是根据三维模型自动生成的。因此二三维之间是一致的、相互关联的。当任何一方模型改变时,系统将向另一方发送更新消息,然后自动同步更新。对于设计人员来说,为了在设计后期细化、更正自己的设计意图,或进行变异设计等,一般只需要在二维或三维环境下简单的修改某些尺寸参数,系统就可以自动更新所有相关零部件或图纸。
(五)同步建模技术——改变设计就像改变想法一样容易!
Solid Edge可以处理广泛的数据格式,包括Parasolid、IGES、STEP、DXF及DWG等。Solid Edge同步建模技术可以快速编辑和重用异构CAD模型的几何体,而无需重新创建模型历史。研究数据表明,使用Solid Edge同步建模技术的企业不会因为数据兼容性而暂停工作,也无需依赖供应商更新数据。
如果在一个基于历史记录的CAD系统中进行编辑,在编辑失败时就要求重新生成模型并且把特征清理掉,因此变更不仅无法预测,而且还非常耗时。随着增加到模型的特征越来越多,这些问题就变得更加复杂。
图/同步建模技术对比传统技术
(六)全面读取二维图纸(双向)
Solid Edge可以读取二维设计软件AutoCAD 的数据,这一转换支持双向转换且操作也非常容易,从而可以方便使用2D图纸来启动3D设计流程。
图/AutoCAD向Solid Edge转换向导
(七)数据转移导入导出完全兼容SolidWorks
从Solid Edge ST6版本开始,借助扩展的批量数据迁移工具,可以轻松地从SolidWorks向Solid Edge迁移设计项目或文件夹,并保留重要的设计参数:识别孔隙与螺纹参数、转移组件间结合关系、保留组立件组态结构、带入自定义材料属性。
图/从SolidWorks向Solid Edge迁移设计项目或文件夹
(八)出色的钣金设计
Solid Edge提供一套完整的钣金设计系统,能够完成建模、展平和制造文件编制。创建带有弯边、孔、缺口和拐角的直弯、轧制或过渡型部件。您可以验证设计以进行制造、记录折弯序列并直接发送展平图DXF文件以投入生产。借助Solid Edge,更快地将钣金设计推向市场。
图/Solid Edge钣金设计作品
与通用的CAD工具相比,Solid Edge的专用钣金设计辅助工具极大地提高了生产力。过程特定的命令与结构化工作流加速了钣金零件建模过程。嵌入的系统智能通过自动计算材料处理并验证零件的可制造性,节省了大量时间;同时可直接用于加工的展开模型有助于避免产生废品和返工,提高钣金部件的质量,从而缩短制造时间。
(九)移动设计
Microsoft Surface Pro为Solid Edge设计任务提供全面支持,另外现在还针对手势提供扩展的支持。例如,单指拖曳将执行二维平移操作以及三维旋转操作,而双指捏合将执行缩放操作。
图/先进的Microsoft Surface Pro支持
(十)按月租用,怎么玩您来定!
西门子将为客户提供主流计算机辅助设计(CAD)解决方案Solid Edge、软件的全新许可模式。特定国家的客户可以按月购买Solid Edge,企业客户可以选择最符合其项目和预算要求的Solid Edge许可方式。
客户可以在Solid Edge在线商店按月购买Solid Edge许可,并可在四个不同版本中进行选择以获得最满足其需求的软件功能。这种许可模式具有独特的灵活性,通过只在需要时购买软件许可,企业能够加速满足项目需求,或优化管理有限的运营开支。
五、总结
具有同步建模技术的Solid Edge软件,提供了强大的实体造型、钣金设计、焊接设计、二维工程图设计、产品渲染和文档管理等功能,可以快速绘制出基本轮廓,方便添加各种机械特征、编辑复杂的参数化模型、简化设计过程。而且此软件基于Windows操作系统,完全与Microsoft产品相兼容,是机械行业CAD系统不错的选择。
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本文标题:机械行业三维CAD选型与应用