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1、4.2 机械CAD应用软件的类型,参数化CAD系统,基于成组技术的CAD系统,交互式CAD系统,4.2.1 参数化CAD系统,主要用于标准化、系列化和通用化程度比较高的定型产品，如减速器、电动机、组合机床等。这些产品的结构都是固定不变的，所不同的是产品的结构尺寸，而结构尺寸的差异是由于已知条件在不同规格的产品设计中取不同值而造成的，对这类产品，将已知条件及其它的随着产品规格而变化的基本参数用相应的变量代替，然后根据这些已知条件和基本参数，由计算机自动查询图形数据库，或由相应的软件计算出绘图所需的全部数据，由专门的绘图生成软件在屏幕上自动地设计出图形来。特点,它具有效率高、可靠性高的优点，但其专
2、用性强，只适于特定的设计对象，得不到广泛推广，因此，软件开发本身效益较低。,参数化CAD系统的工作流程,主要特征参数,检索产品数据库,有同类型的产品,读出产品信息并处理,产品数据库,设计计算产品数据形成新的产品规格,绘制工程图,评价？,图纸输出,交互修改,参数化图形库,N,Y,Y,N,许多企业的产品结构尽管不一样，但比较相似，可以根据产品结构和工艺性的相似性，利用成组技术将零件划分成有限数目的零件族，根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”。GT-CAD不仅可以减少重复的设计工作、提高设计效率，也便于零件加工工艺的规范化和工装
3、夹具设计的成组化和标准化，从而大大减少了工艺和工装设计的工作量，有利于CAD/CAPP/CAM系统的集成。GT-CAD/CAM可方便地完成相似结构产品的设计，其适用面比参数化CAD/CAM要宽。但开发成组CAD/CAM软件系统，由于其结构比较复杂，开发难度要大一些。,基于成组技术的CAD应用系统,成组CAD应用系统中零件的分类,标准件族：标准件族主要是指出国标、部标和厂标统一标准化的零件的集合，其基本形状、功能要素以及在特征元素的排列方式已标准化，其主要尺寸也已标准化，这类零件族具有很高的相似性。通用件族：通用件族是指没有进行标准化处理，但可能在 些产品中重复使用或借用的零件集合。相似件族：相
4、似零件族是指在基本形状、功能要素及其排列方式上具有相似件。而主要尺寸尚未标准化的零件集合。,用参数化图库实现,用通用件图库管理,典型（复合）零件法,相似件族零件的CAD处理方法,利用成熟的编码系统进行分类和编码。在零件分类和编码的基础上，将零件进行分类成族，对零件族内所有零件的分析统计，归纳出一个所谓的“典型零件”、该零件将零件族内所有零件的功能要素集于一身，将各个零件族的“典型零件”进行标准化和参数化处理，建立相应的数据库和参数化图库，满足零件族内所有零件的设计。设计一个新的零件可以通过修改一个现有同族典型零件而形成。,首先由用户输入零件的总体信息，由系统自动或交互方式生成零件的GT编码，根
5、据零件的GT编码可以判别确定该零件为标准件、相似件还是通用件。如果是标准件，系统便自动地到标准件参数化图库中检索相应零件，并直接绘制出零件工程图样；若是通用件，系统则到系统图库中检索图号、调出图纸，经修改后绘制输出，同时将修改后的图纸更新存入原有图库；如果是相似件，则需根据GT编码由零件族特征矩阵库确定所属零件族，然后从GT-CAD参数化图库中调用相应的“典型零件”图纸，经编辑修改后绘制输出。,GT-CAD应用系统工作原理（图）,输入零件的总体信息,零件类别？,生成零件GT编码,标准件数据库参数化图库,确定零件族,修改？,设计结束,零件族特征矩阵,标准件,Y,GT-CAD系统工作原理,开始,标
6、准件绘图,相似件,零件设计,存入图库,GT-CAD软件库,图库,检索图库,通用件,完成修改,Y,N,有些企业的生产特点属于单件、小批量生产，其产品结构千差万别,无法应用参数化CAD或成组CAD的原理进行产品的设计。对这样的产品，可开发交互式CAD系统。交互式CAD系统就是通过各种交互设备，以人机交互的方式进行设计。交互式CAD的开发工作就是充分利用系统提供的硬、软件资源进行二次开发，提高交互设计速度。交互CAD应用软件的开发通常包括数据库、图形库和程序库的建立，以及人机交互主控程序的开发等。,交互式CAD系统,(1)数据库(2)图形库(3)程序库(4)人机交互主控程序,交互CAD/CAM应用软
7、件开发内容,数据库中主要存放设计计算、绘图及各类标淮数据。建立这样一个数据库的目的就是为了减少甚至消除在计算机辅助设计中仍需人工查阅设计资料的现象。同时，将设计中一些中间数据输入数据库中，减少数据输出、输入的次数。,图形库是利用图形支撑软件提供的一些基本功能，将交互设计中遇到的一些基本图形如螺钉、螺钉孔等标准件，和一些常用的标准因素如退刀槽、导角等，以及有关部门和企业自行制定的一些标准零部件,采用参数化绘图的方法编制成参数化图形库。在设计过程中，可以方便地从图库中将需要的标准零部件或因素调出，从而大大提高交互设计速度。,在程序库中存放有各种所需的设计、分析和数据处理软件，如有限元分析计算、优化
8、程序等；在设计过程中可以随时根据需要调用，做到边算边画，体现交互的特点。,提供良好的人机交互界面。,交互式CAD系统的特点,交互式CAD设计系统应用广泛，适应性强，能应用于较大范围的机械产品的设汁。由于软件的各个功能模块相互独立，因此系统的开发、扩充比较容易，但要求系统操作人员对系统各种功能比较熟悉，并具有较强的机械产品设计能力。交互式CAD系统比较适用于标准化、通用化和模块化程度低，产品结构变化比较大的单件、小批量生产的企业。,典型(复合)零件的产生,特征矩阵,矩阵描述是一种数字描述法，是将零件的特征用矩阵的形式来描述，其中码位可表示零件的名称类别、形状及加工、材料、毛坯形状、热处理、主要尺寸、精度等，码域则表示每一码位的特征分类，实际上是用一个二维数组来描述。这种矩阵描述便于计算机进行处理，因此应用比较广泛。零件的分类编码描述很容易转换为特征矩阵形式，其方法是先将零件编码转换为二维数组，然后再列成矩阵形式，如图，其中“1”表示有此特征，“0”表示无此特征。,特征矩阵描述法,
