智能CAD技術在機械制造中的應用

金軍

摘 要：隨著我國科學技術的不斷更新與發(fā)展，各種現(xiàn)代化智能技術大量涌現(xiàn)，這也為社會各領域的發(fā)展帶來了良好的技術契機。對于機械制造行業(yè)來說，智能CAD技術的出現(xiàn)為機械設備的生產(chǎn)制造提供了便利條件，將智能CAD技術應用于機械制造的過程中，能有效解決企業(yè)信息資源利用率低、設計重復性等多方面的難題，同時還能縮短生產(chǎn)周期，最大限度地提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。該文就針對智能CAD技術在機械制造中的應用進行了分析和研究。

關鍵詞：智能CAD技術；機械制造；IBM系統(tǒng)

中圖分類號：TH164 文獻標志碼：A

機械制造類企業(yè)要想在市場中占據(jù)有利地位，就必須進一步縮短產(chǎn)品的設計時間，將重點放在先進技術的研發(fā)上。大力推廣和應用各種先進的技術，提升產(chǎn)品技術水平。從目前的形勢來看，傳統(tǒng)CAD技術已經(jīng)無法滿足時代發(fā)展的需求，而智能CAD技術有效地結(jié)合了CAD技術與人工智能技術的優(yōu)勢，很好地適應了現(xiàn)階段產(chǎn)品的多元化需求，逐漸成為我國機械制造行業(yè)發(fā)展的必然選擇。

1 智能CAD技術的概述

智能CAD技術實際上就是人工智能技術與CAD技術結(jié)合在一起形成的新技術，從結(jié)構上來看，智能CAD技術主要可分為3個部分，即基礎層、支撐層和應用層。其中，應用層的主要功能是根據(jù)不同工作環(huán)境的特點，借助相關軟件來完成特定的工作。支撐層主要由數(shù)據(jù)庫管理軟件、網(wǎng)絡服務軟件、分析軟件等構成，其主要作用是為相關應用工作的開展提供軟件支撐。基礎層可分為計算機外部設備與系統(tǒng)軟件2個部分，它是智能CAD系統(tǒng)中最基本、核心的部位。具體來說，CAD技術的功能主要有4個方面：第一，計算和分析功能。CAD技術能借助數(shù)字仿真模擬、有限元分析等來完成計算和分析工作，同時還能提高計算結(jié)果的準確性。第二，圖形圖像處理功能。象比較常見的圖形輸出功能、三維幾何模型制造等。第三，數(shù)據(jù)管理和交換功能。象對數(shù)據(jù)庫的管理，利用不同的CAD系統(tǒng)，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的及時交換和處理。第四，文字的編輯和文檔的制作等功能。CAD技術具有強大的文字處理功能，可在短時間內(nèi)完成大量文檔的制作處理工作。除了上述4種主要功能外，CAD技術還具備設計功能和一些網(wǎng)絡功能。

2 智能CAD技術在機械制造中的應用

從當前我國機械制造行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀來看，其內(nèi)部零件模型往往涉及零件之間的各種信息，在確保零件之間的連通性和配置的科學性上發(fā)揮著關鍵作用。將智能CAD技術應用到模型構建的過程中，需要將模型內(nèi)部的相關信息轉(zhuǎn)存到軟件系統(tǒng)內(nèi)部的工程數(shù)據(jù)中，在進行機械設計制造工作的時候，設計人員應當把參數(shù)化的模型信息輸入對應的軟件系統(tǒng)中，以便得到精確的零部件模型，適應機械設備制造的規(guī)范性要求。一般來說，零部件模型參數(shù)都是采用表格的形式來保存的，在軟件環(huán)境中，IBM DB2是運用較多的系統(tǒng)類型，該系統(tǒng)屬于關系型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，主要借助數(shù)據(jù)分級技術對機械制造中海量數(shù)據(jù)進行下載，從而有效提升數(shù)據(jù)庫服務器的運作效率，同時還能使機械制造行業(yè)數(shù)據(jù)庫的透明化和本地化水平得到提升，推動機械制造行業(yè)的深入發(fā)展。實踐證明，IBM DB2系統(tǒng)在機械制造行業(yè)的應用，大大提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理效率和質(zhì)量，為數(shù)據(jù)的完整性提供了切實保障，同時還為整個機械制造流程的穩(wěn)定有序運行奠定了基礎。

當遇到零部件特點比較復雜的情況時，需要定義的特征參數(shù)就會大量增加，這就大大增加了設計者的工作量，很可能導致其在操作的過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)搞混的問題，所以，在開展零件模型設計工作的時候還應當引入實例推理技術，即CBR技術，在機械零件設計的過程中，通過利用實例推理技術，IBM系統(tǒng)可根據(jù)需要自動創(chuàng)建具備高度統(tǒng)一性的軟件接口，在這一過程中，設計人員可把相關參數(shù)直接輸入操作界面，系統(tǒng)便可對參數(shù)進行保存，并完成數(shù)據(jù)接口文件的生成工作。CBR技術是智能CAD系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，它是系統(tǒng)的核心所在，其作用不僅表現(xiàn)在能促進系統(tǒng)零件模型的高效完成，同時還具有突出的重復應用價值，能實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，與現(xiàn)階段我國機械制造行業(yè)的發(fā)展趨勢是相符的。

利用SolidWorks軟件進行實例模型的創(chuàng)建之后，通過對數(shù)據(jù)的合理調(diào)整，就能創(chuàng)建出各種型號的零件模型。

原型實例的創(chuàng)建過程主要涉及以下環(huán)節(jié)：第一是創(chuàng)建零件特征化參數(shù)模型；第二是根據(jù)相關參數(shù)對所需配置的零件模型進行確定；第三是對模型進行適當調(diào)整，用以優(yōu)化產(chǎn)品的質(zhì)量；第四是將創(chuàng)建好的實例模型保存到SolidWorks軟件數(shù)據(jù)中。通過這一過程就能高效地解決實例所呈現(xiàn)出的問題，智能CAD技術除了應用在零件模型參數(shù)化技術上以外，也能有效應用在自動生成、智能顯示以及智能交互等技術上。受到CAD技術中虛擬現(xiàn)實技術的影響，設計者還能在虛擬現(xiàn)實的空間中完成對新產(chǎn)品的設計制作，也能站在多個層面對模擬對象是否具備真實性進行檢驗，進而更加明確地把握設計構造所涉及的碰撞問題，除此以外，基于虛擬技術的虛擬制造還能在模擬的環(huán)境中進行產(chǎn)品的加工、測試等多方面的工作，從而發(fā)現(xiàn)和解決機械制造過程中存在的各種問題，最終實現(xiàn)降低生產(chǎn)費用的目的。

3 智能CAD的展望

智能CAD的概念大約出現(xiàn)于70年代末期，由于其具有較為顯著的經(jīng)濟價值與應用潛力，逐漸受到各領域的關注，大批專家開始投身于CAD技術與AI技術的研究中，并獲得了諸多非常可觀的成果。英國、美國、日本等發(fā)達國家已經(jīng)研發(fā)出了智能CAD應用系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)對機械零件、分子模型以及建筑物外形等的智能優(yōu)化設計，對實際工作的展開具有十分重要的意義。與此同時，智能控制機制、自動推理等技術的出現(xiàn)與應用也在很大程度上促進了智能CAD的發(fā)展。近些年，智能CAD在我國的大力研究與推廣，也成功引起了許多計算機工作者的關注，立足于相關理論研究成果，一些單位已經(jīng)成功研發(fā)出了智能CAD系統(tǒng)，并在機械部件設計、集成電路規(guī)劃、建筑結(jié)構設計等方面進行了有效應用。我國不少大學及研究機構也推出了多種專家系統(tǒng)開發(fā)工具，但從整體上來看，其實用性仍有待提升。

就當前而言，我國的智能CAD理論與技術都還不夠成熟，但同時也呈現(xiàn)出比較光明的發(fā)展前景。在今后的智能CAD研究工作中，首先要注重理論研究上的深入性，象要從知識入手找準問題所在，在實際設計的過程中對決策問題、推理機制等加以評價，并加強對知識表示規(guī)范性等重要問題的研究。其次，應當積極與相關領域的專家進行溝通和交流，選擇最佳的產(chǎn)品方案，結(jié)合實際情況開發(fā)出最具實用性的系統(tǒng)，使其在市場中更具競爭優(yōu)勢。

4 結(jié)語

總之，智能CAD技術在機械制造中的應用具有十分重要的作用，雖然現(xiàn)階段我國智能CAD技術的應用成果已經(jīng)得到了顯著提升，但與國外發(fā)達國家相比仍存在較大差距，需要進一步加強理論與實踐研究。

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