1.2 CAD技術在機械產品開發中的應用

1.傳統產品開發過程

機械產品開發過程大致分為概念設計、初步設計、詳細設計、文檔設計、工藝過程設計、加工制造等幾個階段，傳統產品開發流程如圖1-2所示，在傳統的產品設計過程中，每一個環節都是由設計者以手工方式完成的。傳統設計的特點是設計者通過類比分析法或經驗公式法來確定設計方案，設計工作周期長、效率低，設計者繪制裝配圖和零件圖的時間約占設計時間的70%，設計質量受人工計算條件的限制，通過設計-評價-再設計反復迭代的方式，不斷優化設計方案。

2.CAD支持下的產品開發過程

設計者與CAD系統的軟硬件一起組成了協同完成設計任務的人機系統，將設計過程中能用CAD技術實現的活動集合在一起就構成了CAD過程。圖1-3表示產品CAD過程模型，虛線框以上為手工設計進程，虛線以內為CAD方法。設計過程中的每個設計活動都要盡可能采用并行工作方式。

1）產品方案設計：接到產品設計任務書或顧客的產品訂單后，可以幫助設計者進行產品的結構布局方案決策與優選。在這一階段，根據客戶和市場需求，確定新產品的功能和市場定位，給出產品的概念造型或草圖。使用CAD實體造型技術，無疑使CAD的圖形技術起到了重要作用。

2）結構設計與分析：在完成產品方案設計后，可幫助設計者進行產品或工程結構及其組成部分的幾何模型設計與分析，可進行手工無法進行的復雜計算及數據的整理與表達，并可在計算機中進行產品結構立體幾何外形的設計與修改，能從多角度直觀地觀察產品結構的外部形態和顏色是否合理、美觀。

3）產品性能分析與仿真：完成產品的結構設計和分析后，可幫助設計者進行產品結構運動過程的仿真分析，對產品的性能進行計算分析，將計算結果以直觀圖形的形式再現在設計者面前，以判斷是否滿足顧客要求，并幫助設計者提出設計改進意見。

4）產品結構的可裝配性檢查：在完成產品結構中的零部件設計后，可在計算機里對產品的各部分進行模擬裝配，以便檢查產品設計的正確性和裝配干涉等，從而保證產品各組成部分生產出來后的一次裝配成功。

5）自動生成產品設計文檔資料：通過CAD技術可以快速生成精確的產品設計文檔資料，如產品的零部件工程圖樣、產品裝配圖圖樣。企業可以將所設計的產品數據樣品（虛擬產品）資料通過網絡傳輸給客戶，并進一步進行電子商務活動。企業還可以將所設計的虛擬產品數據發送給合作伙伴，實現動態聯盟環境下快速開發新產品的目的。

6）設計文檔的管理及產品數控加工仿真：設計者完成上述各步任務后，可以生成產品的數控加工指令文件，并在計算機里進行加工仿真，以檢查產品的可加工性以及加工刀具軌跡的生成，從而保證實際加工時一次加工成功。