现代CAD技术及其应用.pdf

文章 编号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 2 0 l O 0 O 2 0 3 坝代 C A D技市及其应用 邢邦圣 ．陶晓巍 2 13 0 2年 第 1 1 ． 徐州师范大学 工学院，江苏 棘州 2 2 1 0 1 l ；2 ． 吉林工学院 ，吉林 长春 1 3 0 0 1 2 摘要 指出现代 C A D技 术的基 本概念 ． 论述算研 究内客 和主要特征 ， 分析 实施现代 CA D技 术的效益 ， 阐明现代 CA D技术的发展趋势。 关键词C AD；C A MC I M S 中图号T P 3 9 1 ． 7 2 文献标识码 A 1 前言 C A D c o mp u t e r a i d e d d e s ig n 技术 开始于 2 0世 纪 5 0年代 第 1代 C AD系统 出现于 6 o年代 ， 1 9 6 2年 美国学者 n s u t } Le d a n d研究 出了名为 S k e t c h p a n d的 系统． 1 9 6 4年美 国通 用公 司研 制出 D Ac l系统 ． 1 9 6 5年贝尔公 司推 出了 G T P Hf c l系统 ， 洛克希 德公司研制了 C AD AM系统 这些系统利用 解析几 何的方法定义点 、 线、 圆等图素 ， 能在屏幕上 进行 图 形设计与修改 ， 主要 绘制 二维 图形。第 2代 C A D系 统始于 7 0年代 ．它是二维绘图及三维线框系统 ， 用 计算机监控等关键技术 问题缺乏实践 经验 ， 由于带 速普遍较低 ． 许多设计 单位仍延 用以往 的静 态设计 法 ， 用加大输送带安全 系数 的方法 来提高设计 的可 靠性 ， 其结 果不仅增大 了设备成本 ， 而且降低 了设备 运行的可靠性 。此外 ， 我国输送机 制造企业追 求小 而全模式． 未能象国外 一样形成大 规模的元部 件专 业生产厂或加工 中心， 致使元部件 设计与制造水平 得不到有效提高。如 德国 DB T公 司专业 研制 的 自 移机尾 ． 设 备性能好， 自动化程度高 ， 安 全可靠 ， 在市 场上占有率很高 ， 我国已引进 丁几十 台， 与高产 高效 工作面配套使用 4 我国煤矿用带式输 送机 的研 究目标 I 大型化、 提高运输能力为 了适应高产高教 集约化生产的需要 ， 带式输送机 的输送能力要加大。 长距离 、 高带速 、 大运量 、 大 功率是 今后 发展 的必然 趋势在今后 的 1 0 a内输 送量 要提 高到 3 O 0 0～ 4 0 0 0 t／ h， 带速提高至 46 m／ s ， 输 送长度对于可伸 缩带式输送机要加长至 3 O 0 0 m， 对于锕绳芯强力带 式输送机须加长至 5 O 0 0 m以上 ， 单机 驱动功 率要 达到 1 0 0 0～1 5 0 0 k W， 输送 带抗 拉强度 达到6O 0 0 N ／ n u n 钢绳芯 和 2 1 t3 0 N ／ ra m 整芯 。 【 2 提高元部件性能和 可靠性设 备开机率 的 高低主要取决于元部 件的性能和可靠性。我们除了 进一步 完善和提高现 有元部件 的性能和 可靠 性 ， 还 耍不断开发 研究新 的技术和元 部件 ， 如 高性能可控 软起动技术 、 动态分析与监控技 术、 高效贮 带装置 、 快速 自移机尾、 高速托辊等 ， 使带式输送机的性能得 到进一步提高。 3 扩大功能 ， 一机多用化带 式输送机是一种 理想的连续运输设 备， 并且 有不能充分 发挥其效能 的可能 ， 浪费资 源。如将带 式输送机结 构作适当修 改 ． 并采取一定 的安 全措施 ． 就 可拓展运人 、 运料或 双 向运输等功能， 做到一机多用 ， 使其发挥最大的经 济效益。 4 开发专用机种 中国煤矿的地质条 件差异 很大， 在运输系统的布置上经 常会出现一些 特殊要 求 ， 如弯曲、 大倾角 2 5 。 直 至垂直提 升等。而 这些场合常规的带式输送机是无法胜任 的。为 了满 足煤矿的某些特殊要求 ， 应开发特殊型带式 输送机 ， 如弯曲带式输送机 、 大倾角或垂直提升输送机等 。 参考文献 [ I ] 蒋卫粮 ． 带式输进机的现状与发展趋势[ J ] ． 煤矿机械． 19 9 9 ， 7 1 _ 3 [ 2 ] 荆雪平大倾角带式输送机研制状况[ J ] ． 煤矿机械． 2 0 0 0 ， t 3 -- 4 作者简升 扬选 文． 1 9 6 0年生 ． 高级工 程师 ． I 9 8 2年 7月毕 业于 中国矿业大学 机槭系 ． 长埘 从事带式 辅送 机丑攥 矿地 面生 产系统 设 计工 作， 现 在煤炭科 学研究 院上海分 院运输 机械研究所 工作 ． 发表 论文 多篇。 收稿 日期, 2 0 0 1 ． 1 0 -2 9 Co a l be l t c o n v e y o r ’ S p r e s e n t s i t u a t i o n a n d d e v e l o p me n t nOm e s t l c ann 0Ve r s e a YANG I - WL “ [ 1 0 ， P A NG Yu - d o n ， ZHAO YU l - s h 。 ZHA0 J i a n - p l n g 1 ． C e n tr a l C o a l R ec h l mfi ta te 。 S h a B r a n c h ， s l 2 0 C 0 3 0 。 C lfi n a ； 2 ． B m h u g o u C o a l n e o f B a c 4 o u M i n e B u r e a u 。 B a mu 0 1 4 0 7 5 ， C lai m】 Ab s t r a c t Th i s p a p e r c o mpa r e s 【 l 1 e b e i t c o n v e y o r ’ s pr e s en t s i t u a t i o n a n d de v e l o p me n t t r e n d d o me s t i c a n d o v e r s e a， a n d b r in s f o p ,v a ld c o a l b e It c o n v e v o F ’ S re s e a r c h o b j e c ti v e o f o u r c o u n t r y ． Ke y V , O F d s bel t c o n v e y o r ； p r e s e n t s it u a t io n d e v e l o p m e n t tr e n d ； r e s e a r c h o b j e c ti v e 维普资讯 2 0 0 2年帮 1 期 煤 矿 机 械 于二维交互绘圈和三维几何造型 。采用三维线框模 型、 曲面模型和实体模型进行几何造型， 采用实体几 何构造法和边界表示 法进行实体造型。虽然这些系 统只能解决简单 的产品设计 问题 ， 但是 7 O 年 代是计 算机 图形学及计算 机绘 图广泛应用的时代。第 3代 C AD系统始于 8 O年代 中期 ， 由于工业 界认 识到 了 C A I ／ C s, ．1 新技术对生产的巨大作用 ， 涌现出大 量的 新理论 、 新方法。在软 件设 计方面将设 计与制造 的 各种单个软件集成 起来 ， 既可绘制工程 图形 ， 又可进 { 了 三维造型、 有限元分 析、 机构及机器人分析与 仿真 辞 广泛采用了特 征建模和基于约束的参数化和变 量化建摸方法进行建 模， 因此出现 了各 种特征建摸 系统 、 参数 化设汁系统 。这种系统可满足二、 三维模 型挎改 11 } 的相互关联性 ． 及 C AD ／ C A Ⅵ的信息集成 。 通着科学技 术的进步 ， C A D正经 历着 由传统 技术 向 现代技术的转变 ， 因此 ， 第 4代 C A D系统 已初 显端 倪 ， 人f r ] 称为 现代 C A I 技术 系统。现代 C A D技 术 足指在复杂的大系统 环境 下 ， 支 持产 品自动 化设 计 的设 计理论和方法 、 设计工具 、 设计环境等技术的总 称。它能使设计工作实现集成化 、 网络化和智能化 ， 从而缩短设计周期． 提高产品设计质量， 降低产品成 本。 2 现代 C A D技术的主 要特征 J 面向设计 自动化 现代 C A D技术是 在现代设计 理论与 方法和先 进制造技术的 影响 下， 不 断发展 起来 的， 它力求在 CI M S 、 敏捷制造、 并行工程等复 杂系统的环 境中， 使 设计工作 自动化。 2 集成化 、 网络化和智能化 现 代 C A D技术的 目标是集 成化、 网络化和智能 化。集成化包括信息集成 、 企业集成与过 程集成 ， 数 字化建艇 、 产 品数据管理与交换、 过程协调与管理等 足集成“f ． gl ej 关键技术。网络化是指支持协同设计必 需的环境与设计 技术 ， 使 不同节点及 不同地 区的用 户能够协同工作 。智 能化是在实现集成化与网络化 时采用的人工智 能技术和专家系统技术。它支持复 杂产品的设计 ， 诸如产 品需求分析 、 最佳方 案选择、 结构设计 、 工程分析 、 优化设计 、 运动仿真 、 决策、 评 价等。它为复杂产 品的创新设计提供灵活变化的支 持环境或工作平 台， 它 既可独 自解 决某 个单一领域 的设计问题， 又可通过协同工作 ． 解决多领域的复杂 司题 。 3 产品质 量高、 成本低、 周期短 【 1] 于现代 C A D技术采用 自动化设计技术 ， 因此 设 的产品质量高 、 成本低 、 周期短 ， 这 样企业 即以 晟 陕的上市速度、 最好的质量 、 虽低的成本 、 最优 的 服务和最清洁的环境来 满足顾客的不同需求 从而 加快了产品更新 换代的速度 ， 使企业 保持 良好的市 场竞争能力。 3 现代 C A D技术的研究内容 1 现代设计 理 沦与方法 随着信息 技术和计 算机技术的飞速发 展， 近 年来诵现 出了许多基于计 算机的设计理论与 方法 ， 如 协同设计 、 并行设 计、 虚 拟设计、 分形设计及大规模定制设计等 ， 只有认真研 究这些先进设计理 沧与方法， 才 能实现 现代 C AD系 统 ， 才能加快现代 C A D技术 的进步与发展。 2 与设计环境 相关的技术 一是研究 协同设 计 环境 的支持技术 ， 如广域网上的客户机 、 服务器结 构 的汁算机 系统技术 ； 基于 B ／ S和 C ／ S的协 同设计 的平 台体系结构技术。二 是研究协 同设计的管理 技 术， 如产品异构 P D M 系统『 日]的数 据交换技术 ； 产 品 共享信息的交换技术； 产品设计过程建模技术等。 3 与设计工具相关 的技术 一是 研究产品数 字化建模技 术， 如 产品模型的 表达、 S T E P标准实施 与建使技术等。二是 研究发展集 成的 L a X和 D F X 工具 ， 如 D 性 能 、 D r Q 质量 、 D F C 成本 、 D F S 服务 、 DF M 制造 、 D F A 装 配 、 D rr 试验 等 ， 并 将它 们与 C A D系统有 机地 集成起 米， 使现 代 C A D 系统支持产 品设计 的全过程 三是 研究 基于 P D M 的产品数据管理与工作流管理技术。 4现代 C AD技术的发展趋势 J 支持 自上向下的产 品设 计方式这 种设计 方式将用户需求转 换为产品设 计要 求、 工艺 要求及 生产控制要求 ， 以支持产品设计 的需求分析 及概念 设计中的决策。发 展进 行概念设计 的有效工具 。 从 而解决从概念设计到装配结构设计的问题 2 1 面向动态联盟的集成 化智能 C AD集成化 智能 C AD系统是 一个分布在 同地或异 地的刚络上 ， 内亩 芏 多个智能体且覆盖各设计阶段的系统 。它适应 先进制造技术发展 的需要 ， 将 集成与智能 推向一个 高级发展 的阶段 ， 将复杂产 品的设计 自动化 推向更 高的水平。 3 采用盘拟现实技术进行设 计 在 设计 过程 时 ， 能随心所欲地将零 件拉 长、 变薄 或改变形状 ， 可 通过设 计虚拟样机观 察产品内部 的所有细节 ， 并可 进行虚拟装 配及动态仿真实验。 5 现代 C AD技术在企业中的应 用 现 代 C A D技术 已在我 国的机械 、 航空 航天、 电 子、 石油、 化工 、 纺织 、 冶金、 轻工建筑 、 煤炭等主要制 造行业 中广泛应用 ，都取得 j ， 明显的社会效益和经 维普资讯 4 熊 2 0 0 2 年第 1 文章编号 1 0 0 3 -0 7 9 4 { 2 0 0 2 } 0 1 ． O 0 M - 0 2 刮板输送机发展概况 薛金河，张 秀全 ．李精草 义马煤业集团公司 机 电总厂 ，河南 义马 4 7 2 3 o 0 摘要 介绍 了刮板输送机发展历程 ， 结构型式和特点 ， 并阐述其存在 问题和发展趋势 关键词刮板输送机 ；中部槽 ；双边链 中图号T D 5 2 8 文献标识码 A 1发展概况 5 O年代广泛使用 S G D _ 一1 1型、 S G B l 1 型刮 板 输送机 ， 因不能横向弯曲 自移， 工作面推进后要大拆 大卸重新安装 ， 占用时 问长， 劳动强度大 ， 再加上 强 度不足， 功率小， 即使沿 工作面分段 放炮 ， 仍 不断 发 生超载 事故 。在逐 步挟 用 S GD _ 一2 0型 和 s Gs _3 0 型刮板输送机之后 ， 工作 面的生产能力 虽然有所提 高 ， 但仍不能弯曲 自移 ， 凭人力搬运 十分笨重 ， 而且 输送机与煤壁距 离较 远 ， 要 人力 攉煤 。到 了 7 0年 代 ， 随 着采 煤 机 的 大 量 应 用，出 现 了 S C -W--4 0 、 S G w4 4型可弯曲刮板输送机 ， 实现 了不解体和不 停运分段 自移， 运输能力 提高到 2 0 0 t／ h 。8 0年代 以 来 ， 工作面运输设备发展很 陕， 由于各 种新型采煤机 的出现 ， 刮板输送机已大 为改观 ， 因采煤机要在输送 机上行走， 不仅要求输送机强度大 ， 保证采煤机工作 稳定 ， 且要与采煤机生产能力相匹配 ， 促使刮板输送 机不断 向重 型化 发展 。代表 机 型有 S G W_I 5 0和 s G w。 2 5 0型 。 随着大功率采煤机 的出现 ， 一些刮板 输送 机的 功率已达 到 4 0 05 0 0 k W， 运输能力达 到 l C O O t ／ h ， 济效益， 对行业和企业现 代化发挥 了重要作用。企 业通过应用现 代 C AD技术 大大提 高 了设计 质量和 能力， 提高了新产品开发 的能力和快速响应、 开拓市 场的能力 ． 特 是 在 国际招标 中 ， 竞争 能力 明显提 高 据上海 市 2 0家 应用示 范企 业统计 ， 实施 C AD 应用 工程 以后， 新 增产值 2 1 ． 5亿 元 ， 新增 利税 2 ． 5 亿元 。在 5 O个示范企业 中， C A D技术的普及和覆盖 率平均达 到 9 2 ％ 以上， 其 中工程 建筑 设计 行业 达 1 0 0 ％。沈阳鼓风机 厂采用现 代 C A D技术 后， 按 用 户设计制造的产品交货期从 5 7 0 d缩 短到 3 0 0 d ， 达 到了国际先进水平。企业的设计 制造能力从 3 O台／ a 上升到 5 8台／ a ， 产值 增加 了 1 2 9 ％。由于减少 返 工及 废品， 质量成本下降 了 8 0 8 ％。 参考文献 [ 1 遁 秉舡 理代C A D 技术 M ]北京精华大学出版社． 2 ． [ 2 钮硗鸣 C ．k D已成为上悔市企业技术创新的重要手段[ J ] ． 机电 一 体 他． 2 0 0【 ． 1 2 0 [ 3 2 曼澄 c I 实现工业信息化现代化的加速器[ J ] ． 机电一体化． 2 0 01． f 2 J 6 7 ． [ 4 ] 王学群． 王学札， 赵被喜 ． 智能导航指导下分布定制式 C A D [ J ] ． 计算 机辅助设 计与图形学 学报 ， 2 [ x 1 ， 1 8 一 l 2 [ 5 ] 榜于江． 杨小虎． 陈刚． 董金祥基于 S T E P 的 C A D知识表达[ J ] ． 计算机 辅助设 计与图形学 学报 ， 2 0 0 1 ， 2 1 4 5 1 5 0 ． [ 6 ] 童秉枢． 李学志． 吴志军， 张春凤 ． 机槭 C A D技术基础 M ] 北 京 清华 大学出版 社， I 9 9 6 ． [ 7 ] 昱锅英， 周怕鑫计算 【 集成制造技术[ M ]北京 机械T _ J k 出 社 ． 1 9 9 6 ． [ 8 孙志挥． 陈 伟达． 丁莲 ． 计算机集成制造拄木[ M ] 南京 东南大 学 出版 社． 1 9 9 7 [ 9 c u p ． C h a n K p ra [u c t m o d e l in g u s in g S T E F [ I ]C o ．ra te r - A i d ed[k ig n ， I 9 9 5 ． 2 7 [ ] 1 6 3 一 I 7 9 [ t O l H ， A Z a r li ． G IJe s． e t K B S a n d SH E P a r c h i te c t u r a l C A D sy s- t 一 Ax l e s d e mp l A’ V一 I nt e r na t i o n a l E ur o pI A- 】 9 9 5 ． 4 5 I 一 _拍5 ． 作者简介邢邦圣． 1 9 6 7 年生． 副教授， 1 9 8 8 年毕业于原淮南矿 业学 院机械 设计制造 及其 自动 化专业 ， 现 任徐州 师范 大学 工学 院机 械工 程系副 主任 ． 从事机械 设计 、 C A D ． ／ C A P P ／ C ． M I 科研 与教 学工作 ． 出版 著作 、 规划教 材 1 6部 ， 拉丧{ 亡文 3 o余篇 。 收稿 日期 2 0 0 1． 0 6 - 1 8 Te c h no l o g y a nd a p p l i c a t i o n o f t h e mo d e r n i s t i c C AD XI NG B a n g - s h e n g ， TAO Xl a o - w e l 1 I n d L tl r g C o l l e g e o f X u a l o u N o r m a l U n i v e rs ity l X u z h o u 2 2 1 0 1 1 ， C h i m； 2 ． J il in E n g i n e e r i n g C o lle g e ， C lm n g,c h tm1 3 0 0 1 2 ， C h i n a Ab s tr a c t T h e p a p e r p o in ts b a s i c c o n c e p t o f t h e m o d e mi s d c C A D t e c h n o l o ,， r e s e a r c h e s c o n t e n ts a n d c h a r a c t e r o f t h e mo de rni s t i c C AD t e ch n o l o g y ，i n du c e s b en e fi t o f t h e mo d e mi s t i c CAD t e c h n o l o , ， d i s c us s e s d e v e l o pi n g of t l l e roo d- e mi s t i c D t e c h no l o , ． Ke v wo r 出 C AD； C AM； C I MS 维普资讯