CAD软件二次开发在机械设计中的应用与发展

摘要：本文主要论述了cad软件二次开发在机械设计中的应用与发展，主要介绍了其特点，开发方法以及

关键词：CAD软件；二次开发；机械设计；应用；发展

中图分类号：TD402 文献标识码：A

引言

CAD软件的二次开发提供了包括机械在内的各个行业所需要的一些特殊功能, 在各行业的产品开发设计中发挥了巨大的作用。对于机械设计方面，CAD软件二次开发也有着巨大的贡献，它在零件设计以及其它的关键部位设计上有着不可替代的作用，因此，我们应了解其特点，使用方法等相关特性，进而做好机械设计。

CAD软件二次开发的特点

（1）CAD二次开发系统主要是对机械工程设计进行的,所以其开发工作涉及了机械设计规范与国家标准、施工技术与方法、工具与环境以及产品信息管理等很多方面，贯穿了机械设计过程的各个阶段。

（2）由于机械设计本身内容繁多，数据量大、种类多以及表格、计算公式多的情况,得使CAD二次开发工作量比以往增大。

（3）二次开发系统的运行过程主要是对具体机械设计过程进行模拟,其主要是工程设计人员的,因此，二次开发系统的设计应满足工程设计人员的设计习惯与要求，同时符合工程的相关标准。

2、CAD软件二次开发中的成组CAD开发方法

尽管许多企业的产品结构不同,但它们是比较相似的,因此，可以依据产品结构以及工艺性的相似性,运用成组技术将零件划分成有限数目的零件族,依据同一零件族中各零件的结构特点编制相应的CAD应用软件,用于该族所有零件的设计,这就是所谓的“成组CAD”。采用成组CAD可以进行检索型CAD、老产品图纸的检索和相似零件的新设计。

在取其成组编码时，应依据待设计零件的特征,由成组编码确定图库中是否有已设计好的相似图样,若有,那么就将图形提取来进行比较,这样可以用来确定是完全借用还是要进行小幅度的修改。要注意的是，为了下次检索方便，在设计完成后，一定要存入图库。这种方法称为“检索型CAD”。比如待设计零件的编码在图库中如果没有已设计好的图样,那么就要根据编码对待设计零件属于哪个零件族进行确定,之后在成组CAD软件库内对该零件族的通用CAD软件调用，将必要的参数输入，依据编码的信息功能要素自动取舍,就可以从数据库中自动查询到大量参数,进而能够快速的形成零件图,再经过一定的修改,最终实现新零件的设计过程。

常用的开发零件族通用CAD软件方法是“复合零件法”。通过分析统计零件族内所有零件,归纳出一个“复合零件”,此零件集中了零件族内全部零件的功能要素,并对每个功能要素的参数进行了标准化处理,同时，建立相应的数据库。大多情况下“复合零件”是个假想零件，但也能是真实零件。对这种的“复合零件”就可能开发出通用的CAD软件,满足零件族内所有零件的设计。

二次开发技术在机械产品快速设计工具集构建中的应用

2.1、快速设计的基本概念

快速设计（RapidDesign;RD）也称敏捷设计(AgileDesign)、快速响应设计（RapidResponseDesign;RRD）。快速设计技术是目前市场在对产品瞬变性、多样化等需求的形势下提出并发展起来的。1992年6月，在CIRP国际会议上正式提出并行工程技术，在此基础上发展成旨在缩短产品设计周期的快速设计技术（RapidDesignTechnology;RDT）。美国AUTOFACT’96以“快速设计与制造”为主题进行了专题讨论，同时，各国纷纷掀起了“快速设计”理论、方法研究的热潮。1998年，我国机械工程科学基金会开始对“快速设计”进行立项，一些大学与研究机构开始了对“快速设计”理论的研究。

2.2、快速设计的关键技术

（1）计算机辅助模块化产品设计：依据产品的特点，选用模块化技术，进而实现产品规划和客户化产品设计。实现产品模块化的主要技术有模块创建、模块组合、模和块划分。在这之中，针对产品系列特点创建模块系统的技术是模块的创建与识别。模块组合是在模块化系统内依据用户要求选择模块快速组合成满足用户要求的产品。模块系统创建的合理性对系统运行性能与成本有着决定因素。

（2）基于KBE的知识化设计技术：其关键是知识化产品集成建模技术，也就是运用面向对象产品知识将工具和方法建立在产品生命周期中可重复利用产品知识模型上进行表达。产品设计以适应性设计、变型设计和创新设计为主，所以，有效利用设计经验与知识，影响着产品的设计质量和效率。关于设计知识的采集、表达和推理方法的一直是研究的重要课题。其中，基于实例的知识采集和推理（CBR）是AI技术中的一项重要技术，它是一种相似推理方法，主要核心是采用以往的经验来解决新问题。

（3）基于变量化设计与分析的产品性可以快速的对技术进行预测与修改：基于产品结构优化分析的产品性能设计直接影响着产品的快速响应设计。快速设计不仅需要确保快速响应的用户需求，还需要确保产品的性能、质量满足要求；除此之外，提升产品性能分析的标准化、程序化、规范化，实现产品的快速设计，也是提升快速设计的方法。

2.3、用CAD软件二次开发技术构建机械产品快速设计工具集

要完成机械产品快速设计工具集的开发，不仅要求开发出功能强大的基于知识化、参数化、变量化和模块化的设计工具，而且要使这些工具的功能直接能够生成CAPP/CAM处理对象或快速转化为CAD模型，或者转化为FEM工程分析的对象，只有如此才能称为一定意义上的快速设计工具。

二次开发技术的发展趋势

目前，对CAD二次专用软件的开发与需求越来越多，这主要是由于各企业提高产品开发能力和创新能力所致。随着完善CAD软件本身功能以及应用场合的多样化，开发商已逐渐把注意力投向制造领域和专用设计，其中，二次开发模块的完善和改进是实现CAD软件专业化和本地化的重要因素，即以前作为附属功能模块的二次开发模块正渐渐转化为关键模块，它是机械产品多样化和制造业分工进一步细化的结果。

CAD软件二次开发技术有着以下的发展趋势：

3.1、开发需求专用化程度的提高

由于CAD软件的二次开发技术是在产品专用化需求下产生的，因此伴随产品设计专用化程度的提高，设计者对CAD应用软件专业化需求的程度相对的增加。

3.2、开发工具的多元化

CAD软件开始发展时，我们可以接触到的二次开发工具基本是一些主流的软件开发工具，如VB、VisualC++等。伴随CAD软件的应用推广和其它工具软件以及软件开发方法和模式的出现，二次开发工具逐渐向多元化发展。目前，除了主要的开发工具外，还出现了一些辅助工具，这些工具能够有效的相互配合，为实现开发目标相互调用。如脚本语言已被广泛采用。

3.3、知识工程的应用传统

CAD技术与人工智能技术相结合，系统可以代替设计人员完成一定的智能工作，加强计算机工作的高效性，进而减少人的依赖，如CATIA的KnowledgeAdvisor、UG提供的KBE模块、I-Deas的智能化动态导引技术以及DesignSpace的分析向导等。

3.4、集成化

CAD软件二次开发逐渐向CAD/CAM/CAPP/CAE集成方式发展：如在CAD系统中集成有限元分析功能，建立面向设计的快速分析工具，如CATIA、UG、pro/e、等系统中集成的典型有限元分析求解器的前后处理功能；平台的各功能模块间有统一的数据库或专用的内部数据转换接口，确保了各模块可以在集成状态下运行。

结语

总而言之，要重视CAD 软件二次开发在机械设计中的应用，同时利用不断发展的科学技术，优化其设计，进而增加机械的使用效果，加强其功能建设。

参考文献：

[1]苗飞. 面向机械产品设计系统构建的CAD软件二次开发技术[D].天津大学,2004.

[2]李小青. CAD软件二次开发方法及应用[J]. 机械研究与应用,2004,02:64-65.