机械产品开发过程大致分为概念设计、初步设计、详细设计、文档设计、工艺过程设计、加工制造等几个阶段,传统产品开发流程如图1-2所示,在传统的产品设计过程中,每一个环节都是由设计者以手工方式完成的。传统设计的特点是设计者通过类比分析法或经验公式法来确定设计方案,设计工作周期长、效率低,设计者绘制装配图和零件图的时间约占设计时间的70%,设计质量受人工计算条件的限制,通过设计-评价-再设计反复迭代的方式,不断优化设计方案。
图1-2 传统产品开发流程
设计者与CAD系统的软硬件一起组成了协同完成设计任务的人机系统,将设计过程中能用CAD技术实现的活动集合在一起就构成了CAD过程。图1-3表示产品CAD过程模型,虚线框以上为手工设计进程,虚线以内为CAD方法。设计过程中的每个设计活动都要尽可能采用并行工作方式。
图1-3 CAD支持下的产品开发
1)产品方案设计:接到产品设计任务书或顾客的产品订单后,可以帮助设计者进行产品的结构布局方案决策与优选。在这一阶段,根据客户和市场需求,确定新产品的功能和市场定位,给出产品的概念造型或草图。使用CAD实体造型技术,无疑使CAD的图形技术起到了重要作用。
2)结构设计与分析:在完成产品方案设计后,可帮助设计者进行产品或工程结构及其组成部分的几何模型设计与分析,可进行手工无法进行的复杂计算及数据的整理与表达,并可在计算机中进行产品结构立体几何外形的设计与修改,能从多角度直观地观察产品结构的外部形态和颜色是否合理、美观。
3)产品性能分析与仿真:完成产品的结构设计和分析后,可帮助设计者进行产品结构运动过程的仿真分析,对产品的性能进行计算分析,将计算结果以直观图形的形式再现在设计者面前,以判断是否满足顾客要求,并帮助设计者提出设计改进意见。
4)产品结构的可装配性检查:在完成产品结构中的零部件设计后,可在计算机里对产品的各部分进行模拟装配,以便检查产品设计的正确性和装配干涉等,从而保证产品各组成部分生产出来后的一次装配成功。
5)自动生成产品设计文档资料:通过CAD技术可以快速生成精确的产品设计文档资料,如产品的零部件工程图样、产品装配图图样。企业可以将所设计的产品数据样品(虚拟产品)资料通过网络传输给客户,并进一步进行电子商务活动。企业还可以将所设计的虚拟产品数据发送给合作伙伴,实现动态联盟环境下快速开发新产品的目的。
6)设计文档的管理及产品数控加工仿真:设计者完成上述各步任务后,可以生成产品的数控加工指令文件,并在计算机里进行加工仿真,以检查产品的可加工性以及加工刀具轨迹的生成,从而保证实际加工时一次加工成功。