CAD軟件的裝配關(guān)聯(lián)淺析

設(shè)計(jì)是創(chuàng)建、策劃、構(gòu)思的意思。設(shè)計(jì)是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，只有經(jīng)過(guò)專業(yè)訓(xùn)練的、有一定天賦的人才能完成。在設(shè)計(jì)時(shí)，各個(gè)相關(guān)要素(如在裝配下的零件、在零件上的結(jié)構(gòu)、在結(jié)構(gòu)中的形狀和尺寸等等)需要反復(fù)調(diào)整、配湊，這是設(shè)計(jì)過(guò)程中始終存在的動(dòng)作。

　　以設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)專用桌椅為例。設(shè)計(jì)的原始條件有兩個(gè)：一是在統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)上的人，二是現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)。根據(jù)人體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)學(xué)尺寸，可以確定椅子坐面高應(yīng)為410mm，桌子面高700mm，這是最舒服的尺寸。根據(jù)具體計(jì)算機(jī)的尺寸，可以確定放鍵盤(pán)的部位應(yīng)不少于750mm×250mm，17寸顯示器距鍵盤(pán)外沿為450mm，因此桌子的面積至少是750mm×800mm。

　　之后進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)，確定結(jié)構(gòu)、外觀、裝配關(guān)系、工藝方法、材質(zhì)、顏色的設(shè)計(jì)，還要考慮可維護(hù)性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果、可加工性、受力狀態(tài)等問(wèn)題。最后才能產(chǎn)生裝配工程圖和零件工程圖，投入試制。從產(chǎn)生需求到確定大致結(jié)構(gòu)，再到設(shè)計(jì)具體零部件，最后完成最終結(jié)構(gòu)，這就是設(shè)計(jì)的基本過(guò)程。

　　最后，還要考慮如果將電子管顯示器更換成液晶顯示器，這個(gè)設(shè)計(jì)隨之改變的可能性。這就要求在這個(gè)過(guò)程中，所有零部件的設(shè)計(jì)都要與相關(guān)的零部件聯(lián)系，在裝配關(guān)系控制下確定參數(shù)。所以，能不能很好地支持自頂向下的創(chuàng)成設(shè)計(jì)構(gòu)思，完成基于裝配關(guān)系的關(guān)聯(lián)零件設(shè)計(jì)，是評(píng)價(jià)CAD軟件能力的主要指標(biāo)。

　　設(shè)計(jì)過(guò)程的實(shí)質(zhì)，就是對(duì)尚未定型的對(duì)象進(jìn)行模擬加工、模擬裝配等一系列動(dòng)作，直到滿足各個(gè)設(shè)計(jì)約束條件，完成最終的幾何模型。反過(guò)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)方案的確定，就必須與被設(shè)計(jì)對(duì)象未來(lái)的加工、測(cè)量、裝配和結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，不可脫節(jié)。

　　如何在CAD軟件中盡量完整地再現(xiàn)這樣的思維過(guò)程?各種專門(mén)的仿真軟件應(yīng)運(yùn)而生，人們可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行過(guò)去生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)才能完成的過(guò)程。這是CAD系列軟件永恒追求的目標(biāo)，也就是學(xué)術(shù)界講的“虛擬設(shè)計(jì)”的主要意思。

　　于是，在現(xiàn)有的軟件功能的基礎(chǔ)上盡可能多地實(shí)現(xiàn)這種“再現(xiàn)”，或者說(shuō)規(guī)則的對(duì)應(yīng)，成為目前CAD軟件的發(fā)展重點(diǎn)。而眼前能夠解決的，也是最需要解決的，就是“基于裝配的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)”。我們以Inventor軟件為例，它最具特色的功能主要表現(xiàn)在四方面。

　　1.參數(shù)化算法下的設(shè)計(jì)參數(shù)關(guān)聯(lián)

　　在零件設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)參數(shù)可以在造型中產(chǎn)生，也可以由用戶自定義。一個(gè)主零件的參數(shù)，可以通過(guò)衍生關(guān)聯(lián)到其他的許多零件，并在模型中直接使用。這樣，當(dāng)主零件參數(shù)改變后，關(guān)聯(lián)零件將跟隨更新。這就表現(xiàn)了設(shè)計(jì)中的主要構(gòu)思：這個(gè)零件的某尺寸，與某零件一樣，或者相關(guān)。

　　2.變量化算法下的裝配關(guān)聯(lián)

　　在裝配設(shè)計(jì)中，設(shè)置新零件的形狀草圖成“緩約束”狀態(tài)，剩余約束通過(guò)裝配功能添加，最后造成與老零件之間的關(guān)聯(lián)。在老零件做了修改之后，新零件將依照裝配關(guān)系跟隨更新。這就表現(xiàn)了設(shè)計(jì)中的另一個(gè)主要構(gòu)思：在裝配中某零件的結(jié)構(gòu)形狀與相關(guān)零部件是某種關(guān)系。

　　3.草圖在設(shè)計(jì)中的作用

　　在Inventor中，草圖不僅僅是特征的基礎(chǔ)，也能參與裝配設(shè)計(jì)，可作為零部件的裝配基準(zhǔn)、甚至用于機(jī)構(gòu)的動(dòng)作模擬。從而圓滿完成了幾何范圍內(nèi)的概念設(shè)計(jì)和后期應(yīng)用。這就完成了設(shè)計(jì)中的“骨頭”，并可以在此基礎(chǔ)上長(zhǎng)出“肉”，完成最終設(shè)計(jì)的概念約束條件。