金軍

摘 要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷更新與發(fā)展，各種現(xiàn)代化智能技術(shù)大量涌現(xiàn)，這也為社會(huì)各領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)了良好的技術(shù)契機(jī)。對(duì)于機(jī)械制造行業(yè)來(lái)說(shuō)，智能CAD技術(shù)的出現(xiàn)為機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)制造提供了便利條件，將智能CAD技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造的過(guò)程中，能有效解決企業(yè)信息資源利用率低、設(shè)計(jì)重復(fù)性等多方面的難題，同時(shí)還能縮短生產(chǎn)周期，最大限度地提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。該文就針對(duì)智能CAD技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：智能CAD技術(shù)；機(jī)械制造；IBM系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TH164 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

機(jī)械制造類企業(yè)要想在市場(chǎng)中占據(jù)有利地位，就必須進(jìn)一步縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)間，將重點(diǎn)放在先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)上。大力推廣和應(yīng)用各種先進(jìn)的技術(shù)，提升產(chǎn)品技術(shù)水平。從目前的形勢(shì)來(lái)看，傳統(tǒng)CAD技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足時(shí)代發(fā)展的需求，而智能CAD技術(shù)有效地結(jié)合了CAD技術(shù)與人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，很好地適應(yīng)了現(xiàn)階段產(chǎn)品的多元化需求，逐漸成為我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展的必然選擇。

1 智能CAD技術(shù)的概述

智能CAD技術(shù)實(shí)際上就是人工智能技術(shù)與CAD技術(shù)結(jié)合在一起形成的新技術(shù)，從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，智能CAD技術(shù)主要可分為3個(gè)部分，即基礎(chǔ)層、支撐層和應(yīng)用層。其中，應(yīng)用層的主要功能是根據(jù)不同工作環(huán)境的特點(diǎn)，借助相關(guān)軟件來(lái)完成特定的工作。支撐層主要由數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件、分析軟件等構(gòu)成，其主要作用是為相關(guān)應(yīng)用工作的開(kāi)展提供軟件支撐?；A(chǔ)層可分為計(jì)算機(jī)外部設(shè)備與系統(tǒng)軟件2個(gè)部分，它是智能CAD系統(tǒng)中最基本、核心的部位。具體來(lái)說(shuō)，CAD技術(shù)的功能主要有4個(gè)方面：第一，計(jì)算和分析功能。CAD技術(shù)能借助數(shù)字仿真模擬、有限元分析等來(lái)完成計(jì)算和分析工作，同時(shí)還能提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。第二，圖形圖像處理功能。象比較常見(jiàn)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(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理，利用不同的CAD系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的及時(shí)交換和處理。第四，文字的編輯和文檔的制作等功能。CAD技術(shù)具有強(qiáng)大的文字處理功能，可在短時(shí)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(shù)還具備設(shè)計(jì)功能和一些網(wǎng)絡(luò)功能。

2 智能CAD技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

從當(dāng)前我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀來(lái)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(xué)性上發(fā)揮著關(guān)鍵作用。將智能CAD技術(shù)應(yīng)用到模型構(gòu)建的過(guò)程中，需要將模型內(nèi)部的相關(guān)信息轉(zhuǎn)存到軟件系統(tǒng)內(nèi)部的工程數(shù)據(jù)中，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)把參數(shù)化的模型信息輸入對(duì)應(yīng)的軟件系統(tǒng)中，以便得到精確的零部件模型，適應(yīng)機(jī)械設(shè)備制造的規(guī)范性要求。一般來(lái)說(shuō)，零部件模型參數(shù)都是采用表格的形式來(lái)保存的，在軟件環(huán)境中，IBM DB2是運(yùn)用較多的系統(tǒng)類型，該系統(tǒng)屬于關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，主要借助數(shù)據(jù)分級(jí)技術(shù)對(duì)機(jī)械制造中海量數(shù)據(jù)進(jìn)行下載，從而有效提升數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的運(yùn)作效率，同時(shí)還能使機(jī)械制造行業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的透明化和本地化水平得到提升，推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)的深入發(fā)展。實(shí)踐證明，IBM DB2系統(tǒng)在機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)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(shí)保障，同時(shí)還為整個(gè)機(jī)械制造流程的穩(wěn)定有序運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

當(dāng)遇到零部件特點(diǎn)比較復(fù)雜的情況時(shí)，需要定義的特征參數(shù)就會(huì)大量增加，這就大大增加了設(shè)計(jì)者的工作量，很可能導(dǎo)致其在操作的過(guò)程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)搞混的問(wèn)題，所以，在開(kāi)展零件模型設(shè)計(jì)工作的時(shí)候還應(yīng)當(dāng)引入實(shí)例推理技術(shù)，即CBR技術(shù)，在機(jī)械零件設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)利用實(shí)例推理技術(shù)，IBM系統(tǒng)可根據(jù)需要自動(dòng)創(chuàng)建具備高度統(tǒng)一性的軟件接口，在這一過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可把相關(guān)參數(shù)直接輸入操作界面，系統(tǒng)便可對(duì)參數(shù)進(jìn)行保存，并完成數(shù)據(jù)接口文件的生成工作。CBR技術(shù)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(jìn)系統(tǒng)零件模型的高效完成，同時(shí)還具有突出的重復(fù)應(yīng)用價(jià)值，能實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，與現(xiàn)階段我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是相符的。

利用SolidWorks軟件進(jìn)行實(shí)例模型的創(chuàng)建之后，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的合理調(diào)整，就能創(chuàng)建出各種型號(hào)的零件模型。

原型實(shí)例的創(chuàng)建過(guò)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(guān)參數(shù)對(duì)所需配置的零件模型進(jìn)行確定；第三是對(duì)模型進(jìn)行適當(dāng)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(shí)例模型保存到SolidWorks軟件數(shù)據(jù)中。通過(guò)這一過(guò)程就能高效地解決實(shí)例所呈現(xiàn)出的問(wèn)題，智能CAD技術(shù)除了應(yīng)用在零件模型參數(shù)化技術(shù)上以外，也能有效應(yīng)用在自動(dòng)生成、智能顯示以及智能交互等技術(shù)上。受到CAD技術(shù)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的影響，設(shè)計(jì)者還能在虛擬現(xiàn)實(shí)的空間中完成對(duì)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制作，也能站在多個(gè)層面對(duì)模擬對(duì)象是否具備真實(shí)性進(jìn)行檢驗(yàn)，進(jìn)而更加明確地把握設(shè)計(jì)構(gòu)造所涉及的碰撞問(wèn)題，除此以外，基于虛擬技術(shù)的虛擬制造還能在模擬的環(huán)境中進(jìn)行產(chǎn)品的加工、測(cè)試等多方面的工作，從而發(fā)現(xiàn)和解決機(jī)械制造過(guò)程中存在的各種問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)降低生產(chǎn)費(fèi)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(jì)價(jià)值與應(yīng)用潛力，逐漸受到各領(lǐng)域的關(guān)注，大批專家開(kāi)始投身于CAD技術(shù)與AI技術(shù)的研究中，并獲得了諸多非?？捎^的成果。英國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)研發(fā)出了智能CAD應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械零件、分子模型以及建筑物外形等的智能優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)際工作的展開(kāi)具有十分重要的意義。與此同時(shí)，智能控制機(jī)制、自動(dòng)推理等技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用也在很大程度上促進(jìn)了智能CAD的發(fā)展。近些年，智能CAD在我國(guó)的大力研究與推廣，也成功引起了許多計(jì)算機(jī)工作者的關(guān)注，立足于相關(guān)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(jī)械部件設(shè)計(jì)、集成電路規(guī)劃、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了有效應(yīng)用。我國(guó)不少大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)也推出了多種專家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具，但從整體上來(lái)看，其實(shí)用性仍有待提升。

就當(dāng)前而言，我國(guó)的智能CAD理論與技術(shù)都還不夠成熟，但同時(shí)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(shí)入手找準(zhǔn)問(wèn)題所在，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)決策問(wèn)題、推理機(jī)制等加以評(píng)價(jià)，并加強(qiáng)對(duì)知識(shí)表示規(guī)范性等重要問(wèn)題的研究。其次，應(yīng)當(dāng)積極與相關(guān)領(lǐng)域的專家進(jìn)行溝通和交流，選擇最佳的產(chǎn)品方案，結(jié)合實(shí)際情況開(kāi)發(fā)出最具實(shí)用性的系統(tǒng)，使其在市場(chǎng)中更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，智能CAD技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用具有十分重要的作用，雖然現(xiàn)階段我國(guó)智能CAD技術(shù)的應(yīng)用成果已經(jīng)得到了顯著提升，但與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，需要進(jìn)一步加強(qiáng)理論與實(shí)踐研究。

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