CAD技术在电动工具设计中的应用
<p> 我国的电动工具企业大多是一些中小企业。这些企业的研发能力不足，仅仅拥有一些地方品牌，参与国际竞争通常是采用一种OEM的方式来进行的。这种方式要求产品的开发周期要尽可能地短，以适应市场不断变化的需要。</p><p> 近年来，电动工具产品的开始设计观念已有了很大的变化。过去注重产品的功能设计，往往一个产品设计完成以后销售许多处，其生命周期达10年以上。而现在由于市场的需要，主流产品的生命周期只有3-4年，通常是产品的内部几乎有或者变化不大，只是产品的外形发生了变化。这样，设计工作主要就在于产品的外形设计上。</p>
<p> 过去我们搞外形设计，是先完成二维外形图，然后由模具工根据图纸加工出木质或者是其化材料的模型。这样的过程比较多地依赖模具工的经验和二维图的精确性，同时设计者与模具工要有比较多的交流。只有这样，才能保证外形设计的准确。其过程是复杂的，而且设计更改非常困难。</p>
<p> 现在，由于计算机的普及和工程软件应用能力的增强，我们可以通过计算机辅助技术来加快这个过程并提高其精确性，这就是所谓CAD技术。</p>
<p> 事实上，一些国际公司提出的设计概念是在工具的外形上体现仿生学和人体工程学的效果。初期的设计往往是一张美术效果图。我们必须对自己现有的产品的外形进行设计，以满足这种需要，这样对外形提出了更高的要求。</p>
<p> 我们在设计一款新的工具时，首先得到的可能是一幅效果图或者是一些设计概念。我们必须结合自己现有的产品进行二维空间外形和内部结构设计，同时进行必要的结构、安全分析，得到二维的外形轮廓图。这个轮廓图应尽可能地反映一些关键截面的信息。这些截面应该是在二维图中经过验证的，通常可以采用普通的CAD软件，例如采用AUTOCAD和CAXA这样的软件就可以实现。下一个任务就是将这个二维外形图的计算机文件转变为三维文件。由于电动工具的外形比较复杂，所以必须用到高端的CAD设计软件，例如CATIA、PROIE、UG和MASTERCAM。</p>
<p> 首先，我们必须在三维软件中将各个截面放置在一起，并且保证各个截面的相对位置是准确的。完成这一步以后，我们将得到一个带有关键截面的三维框图，然后在这个基础上进行三维造型。必须说明的是，由于电动工具的外形都比较复杂，用CAD软件提供的实体造型功能很难得到我们想要得到的形状。只有运用曲面造型才能达到目的。曲面造型有着很大的弹性，能够实现复杂物体的造型。</p>
<p> 运用CAD软件提供的曲面造型功能，先完成一些规则曲面的造型，然后对这些曲面进行编辑，再运用高级曲面造型功能将这些曲面连接起来，得到一个三维的曲面造型。有了这个三维的曲面造型，我们就可以在计算机的虚拟环境中观察其形状，与我们需要的外形进行比较。在计算机环境中进行修改，必要时可以通过CAM技术将外形加工出来进行直观的观察、比较。最终得到满足我们需要的三维曲面造型。这样的设计流程，外形的设计工作将由设计人员完成，没有中间环节，保证了原始设计意图的完整和正确。</p>
<p> 曲面造型完成后，我们在这个曲面的基础上进行曲面编辑，得到一个有壁厚的实体。然后在这个实体的基础上再运用CAD软件提供的实体造型功能来增加内部结构，最终完成整个零件的造型。事实上，在整个造型过程中曲面造型和实体造型是结合起来运用的。这是运用CAD技术进行设计时工作量最大、难度也最大的工作。</p>
<p> 在所有零件的造型完成后，我们就可以在CAD软件环境中进行虚拟装配，并且对整个装配体进行装配的干涉检查和运行分析。同时可以进行重要的安全结构检查，必要时也可以对各个零件的物理特性进行设置，对各个零部件的机械、物理等性能进行分析，从而达到优化设计的目的。这样，可以大大地提高设计的可靠性和精确性。</p>
<p> 如果是一个全新的结构设计，我们可以运用快速成型技术得到一个与三维CAD模型完全一样的制件来进行实物装配、安全结构分析和相关的实验。这样就可以避免由于结构设计的失误造成的其他费用的损失。</p>
<p> 由于有了三维的实体造型，我们可以运用CAD软件提供的功能得到二维零件图，然后再对这些零件图进行编辑，得到用于生产、检验的工程图纸。</p>
<p> 同样，有了三维造型，就可以运用CAD技术直接将这些造型运用于模具的设计与制造。这样，模具的生产周期将大大缩短，并且将可能出现的失误减小到最小。</p>
<p> 电动工具的设计开始是满足功能的需要，现在由于人体工程学和仿生学在电动工具上的大量运用，电动工具的外形设计已经成为整个工具设计的最重要的部分。随着现代自动化加工技术得到发展，模具制造也必须使用三维实体造型。所以，运用CAD技术是电动工具设计的必须趋势。合理的运用CAD技术才能满足企业发展的需要，才能参与激烈的国际竞争。<A href="http://www.mechnet.com.cn" >【MechNet】</a></p>
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