隨著計算機應(yīng)用的普及，對于工程技術(shù)人員來說，掌握計算機輔助設(shè)計(CAD)十分重要，也是工科類學(xué)生必需掌握的一項基本技能。CAD現(xiàn)已成為全球領(lǐng)先的、使用最為廣泛的計算機繪圖軟件，用于二維繪圖、詳細繪制、設(shè)計文檔和基本三維設(shè)計。本篇汽車核心論文闡述了當(dāng)前機械產(chǎn)品設(shè)計CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢，分析機械產(chǎn)品設(shè)計中電氣設(shè)計的系統(tǒng)，提出設(shè)計要點，以適應(yīng)現(xiàn)代市場經(jīng)濟快變、多變的需求。

　　汽車核心論文發(fā)表期刊推薦：《汽車縱橫》(原機械工業(yè)信息與網(wǎng)絡(luò))(月刊)創(chuàng)刊于2011年，是由中國汽車工業(yè)協(xié)會唯一出品，公開發(fā)行的高端、專業(yè)、權(quán)威的汽車行業(yè)雜志。雜志是一本反映汽車行業(yè)主流輿論的雜志。其秉承“業(yè)界主辦、熱點聚焦、深度報道”的辦刊宗旨，資訊權(quán)威，觀點前沿，內(nèi)容豐富，特色明顯。雜志全面觀察中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的重大事件，深入解讀政府高層的行業(yè)管理及決策重要動向，及時跟蹤汽車產(chǎn)業(yè)和市場發(fā)展中的重要時事。雜志還以國際化的視野，從全局的高度把握中國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展走向，為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)。作為汽車界的高端產(chǎn)業(yè)雜志

　　當(dāng)前機械產(chǎn)品設(shè)計CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　1.集成化

　　計算機集成制造系統(tǒng)是在新的生產(chǎn)組織原理指向下，所形成的一種新型生產(chǎn)模式，它要求從產(chǎn)品整體角度將CAD/CAPP/CAE/CAM集成起來，建立新的設(shè)計、制造、分析及技術(shù)管理一體化，而不是將這些獨立系統(tǒng)進行簡單的連接，CAD模型將最大限度地被后續(xù)的分析、加工、工藝和彷真所利用。目前，基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM的CAD/CAPP/CAE/CAM一體化集成，已成為協(xié)同開發(fā)環(huán)境和實施計算機集成制造、并行工程、敏捷制造等先進制造技術(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)之一。

　　2.網(wǎng)絡(luò)化

　　企業(yè)生產(chǎn)過程是一個包括產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計、工藝準備、零部件生產(chǎn)、標(biāo)準件/外購件采購、產(chǎn)品組裝檢驗、產(chǎn)品銷售及服務(wù)等的信息協(xié)作過程，并行工程等先進制造技術(shù)的發(fā)展，要求現(xiàn)代CAD系統(tǒng)實現(xiàn)從單機到網(wǎng)絡(luò)化的轉(zhuǎn)變。當(dāng)前，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，建立動態(tài)聯(lián)盟制造體系已成為全球化制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化的CAD技術(shù)，將支持動態(tài)聯(lián)盟中協(xié)同設(shè)計所需的環(huán)境和設(shè)計技術(shù)。

　　3.標(biāo)準化

　　隨著CAD系統(tǒng)的集成化和網(wǎng)絡(luò)化，制定各種CAD產(chǎn)品設(shè)計和數(shù)據(jù)的標(biāo)準化及完備的圖庫、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮CAD系統(tǒng)的作用是勢在必行。

　　我國這方面存在的問題及解決途徑

　　1.停留在零部件繪圖的“甩圖板”階段

　　這種以計算機代替圖板及繪圖儀器的二維輔助繪圖，還不能實現(xiàn)真正的輔助產(chǎn)品設(shè)計，它對產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計、提高產(chǎn)品的整機設(shè)計質(zhì)量、縮短產(chǎn)品的設(shè)計制造周期等，都無法起到根本性的作用。

　　2.缺乏完善、實用和開放的集成應(yīng)用環(huán)境

　　由于商品化的CAD支撐軟件系統(tǒng)，通常只是提供CAD/CAM等技術(shù)的基本應(yīng)用平臺，如：幾何造型系統(tǒng)、工程圖處理系統(tǒng)、物性計算系統(tǒng)、圖形輸入輸出系統(tǒng)，較高檔的還提供有限元分析系統(tǒng)、數(shù)控加工系統(tǒng)等，并沒有提供一個產(chǎn)品設(shè)計全過程所需各種信息的輔助設(shè)計系統(tǒng)，如各種專業(yè)產(chǎn)品設(shè)計所需方法、數(shù)據(jù)、計算公式、產(chǎn)品標(biāo)準、技術(shù)要求、外購件與原材料優(yōu)選手冊，以及本企業(yè)產(chǎn)品的典型結(jié)構(gòu)、經(jīng)驗數(shù)據(jù)、工裝情況等。因此，要把商品化的CAD硬、軟件的支撐環(huán)境變成設(shè)計人員得心應(yīng)手的工具，需要進行二次開發(fā)，以建成能較全面支持設(shè)計人員應(yīng)用的軟件開發(fā)環(huán)境。

　　3.解決問題的途徑

　　開發(fā)適合設(shè)計人員操作的和開放的CAD應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境，應(yīng)有良好的CAD應(yīng)用框架結(jié)構(gòu)、基于特徵的參數(shù)化或變量化產(chǎn)品建模、完備的圖庫、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，營造開放環(huán)境，使設(shè)計人員可以根據(jù)需要補充開發(fā)，建立起該企業(yè)的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。

　　機械產(chǎn)品設(shè)計中電氣設(shè)計的系統(tǒng)分析

　　市場經(jīng)濟的發(fā)展，傳統(tǒng)的手工設(shè)計方式已難于適應(yīng)市場競爭的需求，采用CAD技術(shù)是必然趨勢。從20世紀80年代以來，各種CAD支撐軟件開發(fā)應(yīng)用已日漸成熟，但是應(yīng)用CAD支撐軟件進行設(shè)計，它僅僅提供了設(shè)計繪圖的工具，而缺乏設(shè)計過程中所需設(shè)計規(guī)范、設(shè)計數(shù)據(jù)、資料、標(biāo)準等。由于機械設(shè)計應(yīng)用CAD比較早，故此已出現(xiàn)了在應(yīng)用CAD支撐軟件的基礎(chǔ)上通過二次開發(fā)形成的機械設(shè)計應(yīng)用軟件，如德國西門子公司開發(fā)SIGRAPH-DESIGN智能型機械CAD系統(tǒng)，包含了機械設(shè)計從概念到結(jié)構(gòu)設(shè)計的全過程，為機械產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)化、通用化、標(biāo)準化以及CAD/CAM一體化提供了統(tǒng)一解決方案。因為機械產(chǎn)品離不開電氣部分，所以電氣設(shè)計也必須有通過二次開發(fā)形成的電氣設(shè)計應(yīng)用軟件。

　　1.電氣設(shè)計的特點

　　機械產(chǎn)品的電氣化已有悠久的歷史，從常規(guī)電氣設(shè)計發(fā)展到應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)、與計算機技術(shù)互相結(jié)合，目前向機電一體化發(fā)展，電氣設(shè)計的工作量與復(fù)雜程度也在不斷增加。

　　另外，由于電氣元器件在國際、國內(nèi)標(biāo)準化程度較高，電氣設(shè)計方式因而以元器件組合達到系統(tǒng)的功能、性能為主。

　　2.電氣設(shè)計存在的問題

　　重復(fù)勞動量大。因為電氣設(shè)計方式以組合元器件為主，而電氣元器件標(biāo)準化程度較高，所以設(shè)計工作中重復(fù)勞動量大;

　　設(shè)計周期增長。由于機械產(chǎn)品電氣復(fù)雜程度不斷增加，電氣設(shè)計的工作量也隨之增加，設(shè)計周期必然增長;

　　設(shè)計自由度大，設(shè)計不規(guī)范。電氣設(shè)計中電氣元器件標(biāo)準化程度較高，但電氣元器件品種規(guī)格非常多，而且更新?lián)Q代非常快，如何組合元器件以達到系統(tǒng)功能、性能要求沒有規(guī)范或規(guī)范不全，設(shè)計自由度將非常大，同時影響產(chǎn)品功能、性能、結(jié)構(gòu)的標(biāo)準化，以及電氣元器件采購、產(chǎn)品成本與交貨期。

　　基于傳統(tǒng)機械產(chǎn)品設(shè)計中電氣設(shè)計方式、方法無法適應(yīng)現(xiàn)代市場經(jīng)濟快變、多變的需求，為此必須改變傳統(tǒng)機械產(chǎn)品設(shè)計中電氣設(shè)計方式、方法。

　　機械產(chǎn)品設(shè)計中電氣CAD系統(tǒng)的設(shè)計

　　1.電氣CAD系統(tǒng)的目標(biāo)與范圍

　　機械產(chǎn)品電氣設(shè)計包括電路圖、接線圖、安裝圖、接線盒和電柜以及按鈕站的設(shè)計，這五個部分之間不是孤立存在的，而是互相聯(lián)系，這五個部分既能單獨運行又能實現(xiàn)信息共享。為此電氣CAD系統(tǒng)的目標(biāo)與范圍是：建立適應(yīng)完成以上功能要求、保證設(shè)計質(zhì)量又能提高效率、縮短設(shè)計周期、減少人工勞動的電氣CAD系統(tǒng)，包括電路圖、接線圖、安裝圖、接線盒和電柜、按鈕站的設(shè)計。

　　2.電氣CAD系統(tǒng)擬采用的設(shè)計方式

　　首先，根據(jù)機械產(chǎn)品設(shè)計中電氣設(shè)計的特點及存在的問題，必須采用檢索式設(shè)計方式，以解決電氣設(shè)計中設(shè)計自由度大、設(shè)計不規(guī)范問題，使電氣元器件選用實現(xiàn)標(biāo)準化，電氣設(shè)計功能、性能達到規(guī)范化，滿足降低產(chǎn)品成本的要求，并能解決電氣設(shè)計中大量的重復(fù)勞動，縮短設(shè)計周期以達到縮短交貨期的目的，把設(shè)計人員從大量的重復(fù)勞動中解放出來，去從事創(chuàng)造性的勞動。

　　在傳統(tǒng)機械產(chǎn)品電氣設(shè)計中已積累了大量的資料，可以整理、歸納由元器件組合為一定功能的常用的組件或小部件，這為電氣CAD系統(tǒng)建立通用組件或小部件圖形庫、數(shù)據(jù)庫奠定基礎(chǔ)，也為進一步發(fā)展模塊化設(shè)計創(chuàng)造了條件。

　　再者，通過對機械產(chǎn)品電氣設(shè)計中部分零部件的分析，發(fā)現(xiàn)不單其形狀較規(guī)范和相似，而且尺寸也比較規(guī)范，有很多品種和規(guī)格，根據(jù)這些條件完全可以采用參數(shù)化設(shè)計方法。

　　為了提高電氣設(shè)計的水平，在檢索式設(shè)計的基礎(chǔ)上，總結(jié)電氣設(shè)計的經(jīng)驗，使之形成設(shè)計規(guī)則，并利用檢索式設(shè)計已建立的各種數(shù)據(jù)庫、圖形庫，將系統(tǒng)提升為專家系統(tǒng)。