全三維設計成為企業(yè)深化三維CAD應用的方向

         CAD建模技術經歷了從線框建模、實體/曲面建模到特征建模，如今更是出現了同步技術、直接建模等多種先進建模技術并存的狀態(tài)，技術上發(fā)展已經非常成熟。但在應用上，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向了CAD的三維應用，企業(yè)之間的應用效果卻參差不齊，差異很大，很多企業(yè)只停留在進行簡單的產品建模上。三維CAD模型數據信息在工藝設計、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的應用成為很多企業(yè)開始關注并思考的問題。

        目前，大部分企業(yè)都是采用二三維CAD混用模式，在三維CAD中進行產品功能結構設計，工程圖還是在原來的二維CAD中進行，存檔文件依舊采用二維圖檔。由于通過三維CAD直接生成的工程圖并不符合相應的標準和規(guī)范，工程師還需要對二維圖進行修改和完善，與此同時，不同的軟件之間還存在兼容性問題，這使得很多企業(yè)應用三維CAD后，設計效率并沒有顯著提高，應用效果也沒有凸顯。是什么阻礙了三維CAD進入深化應用的步伐？

        首先，三維模型缺乏相應的標準和規(guī)范，無法作為技術文件存檔。在三維CAD之前，技術文件的存檔都是二維圖檔，大部分制造企業(yè)也制定了非常詳細的二維圖樣標準，二維設計標準已經相當成熟和完善。然而，企業(yè)在運用三維CAD后，對三維模型文件并沒有制定存檔規(guī)范，三維模型標準缺失，這使得設計工程師在進行三維建模時缺乏相應的標準約束，不同的設計師建立的三維模型質量差異大，一旦這些沒有規(guī)范的模型文件存檔，將會影響到后續(xù)的制造、裝配等。

        其次，在三維CAD中，無法實現二三維圖形的同步修改。由于缺乏相應的三維設計標準，再加上大部分三維軟件生成的二維工程圖不符合國家標準，企業(yè)在進行了三維設計后，還是得轉到二維CAD中出工程圖以指導后續(xù)的生產制造，而后續(xù)的修改常常因為情況緊急，僅僅修改了二維圖檔，造成生產中實際使用的圖檔和原始的三維設計不符，產品文檔的技術狀態(tài)失控。當然，原有的二維存檔文件在使用三維CAD后無法借用，也是一方面的原因。

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

        第四，企業(yè)購買了三維CAD軟件產品，但沒有購買服務，不具備二次開發(fā)能力，缺乏有效的技術支持。同時，大部分企業(yè)只是應用了三維CAD的基本功能，沒有很好地掌握三維CAD的應用技巧，對于三維CAD具備的運動仿真等高級專業(yè)功能并沒有涉及，因此，應用效果不明顯。

        第五，企業(yè)三維CAD的應用并沒有與其它應用充分結合，設計人員在進行產品設計時，沒有考慮產品的加工工藝，沒有考慮可制造性，造成后續(xù)制造中出現問題。

        三維CAD設計的應用是一個從形到數再從數到形的過程。全三維設計標志首先體現在產品設計必須是三維，其次設計過程中的數據一定是獨立的、穩(wěn)定的、可管理的、可重用的，模型中包含的數據信息能在工藝、制造環(huán)節(jié)有效傳遞，生產制造包括后續(xù)的過程都高度自動化，實現數字樣機和物理樣機中間各個環(huán)節(jié)的通路，這才是真正的全三維設計。企業(yè)要實現全三維設計，需要從以下方面入手。

        首先，在進行三維建模時應該做好以下工作的規(guī)范化：

        ●三維設計不要用簡單的體素特征堆砌，必須采用相關特征建模；

        ●要充分運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進行互配零件的相關設計；

        ●對模型的重要參數應按規(guī)則進行變量命名，不要采用系統(tǒng)的缺省變量名；

        ●不要采用絕對坐標進行裝配定位，要使用配對條件把裝配件關聯(lián)起來；

        ●在設計完成的三維模型文件中不要保留無關、冗余的幾何元素；

        ●嚴格按圖層分類管理進行不同幾何類型元素的操作；

        ●以主模型為基礎開展2D制圖、工程分析、數控編程、模具設計。

        其次，3D應用推廣的思路要清晰。要從現有的修改設計、新的研發(fā)設計和典型零部件系列化設計三個方面入手，對于不同類型的設計，采用不同的思路。在現有的修改設計上，關鍵部件必須3D造型與預裝（數字化樣機），干涉檢查，避免廢品和返修，解決質量、成本、工時、交貨期問題；對于新的設計研發(fā)，必須從3D建模開始，3D造型與預裝，數字化樣機，直接出2D圖，3D模型與2D圖紙關聯(lián)，做到修改3D模型，2D工程圖自動修改，快速出圖；而典型零部件系列化設計，3D參量化建模，3D模型變量化驅動，快速出工程圖，提高設計效率和質量。

        第三，要保證3D應用推廣的基礎支撐。比如，要建立一定規(guī)模的外購件3D模型庫、特殊外購標準件3D模型庫、企業(yè)通用部件的3D模型庫以及具有快速查詢3D模型庫的工具等。

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