淺談cad技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用-資料下載頁

　　

【正文】 0回車；輸入c回車；形成一個平面正三角形。然后，捕捉第一個端點(diǎn)輸入：@30,（其中X，Z值是計算得出的），得到其中一根空間線段，然后就很簡單了，選擇Line線段選項用端點(diǎn)捕捉功能完成剩下的線段，這樣右圖這個正四面體的框架草圖就建好了。 下面我們該正式開始建造這個桁架模型了。 如果沒有打開該UCS工具條的話，可將鼠標(biāo)放在任意工具條上點(diǎn)擊右鍵，在跳出的對話框里選擇UCS選項。首先，在UCS工具條中選擇Z Axis Vector選項，點(diǎn)擊它，我們可以設(shè)置捕捉端點(diǎn)的功能，這樣就可以捕捉到一條桁架的兩端點(diǎn)，從而得到一個UCS坐標(biāo)系，如右圖X，Y箭頭所示，（該坐標(biāo)系Z軸方向平行于該條桁架）；然后，在桁架端點(diǎn)處作圓R=20，利用實(shí)體建模Solids工具中的拉伸Extrude選項，選取剛剛做好的圓回車，在Paths的提示下捕捉桁架的起點(diǎn)和終點(diǎn)回車，最后用實(shí)體建模Solids工具中的球體Sphere選項，在起點(diǎn)和終點(diǎn)建實(shí)體球如右圖。 此后，我們逐一建立各個桁架的UCS，作圓，拉伸，建球體，一個正四面體的桁架模型就建好了。 好了，更復(fù)雜的模型也是這樣一步步建起來的。也許有人會說我們也可以在3D MAX中這樣建桁架，是的，如果有興趣的話，你可以比較一下，建模的速度。我的體會是復(fù)雜的模型在3D MAX感覺會很吃力的，我是指的是機(jī)器而不是我。但你的機(jī)器足夠快除外。因為我們通常要的桁架遠(yuǎn)比上面的例子復(fù)雜得多。CNC雕刻機(jī)、數(shù)控銑、高速銑的區(qū)別和選型CNC雕刻機(jī)在國內(nèi)的發(fā)展上從最近的一兩年才有較大的發(fā)展，相關(guān)加工廠和使用單位時刻以敏銳的眼光盯著廠家的動向，這也是身為雕銑機(jī)主機(jī)生產(chǎn)廠一點(diǎn)也不敢松懈的真正原因所在。作為用戶當(dāng)然要選合適的設(shè)備，如果選型不當(dāng)，不但不能賺錢反而令陷入為機(jī)器打工的苦澀局面。那么什么樣的機(jī)床才是好機(jī)床？我們認(rèn)為好機(jī)床的定義是這樣的：能夠在短期內(nèi)收回投資的機(jī)床才是好機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的設(shè)計使用壽命一般為7年，主要是數(shù)控方面的使用壽命為準(zhǔn)，這樣花錢和掙錢的比例關(guān)系將直接影響您的生意，所以仔細(xì)分析功能進(jìn)行選型是有效投資的必要條件。在國外很早就有雕銑機(jī)的名詞（CNCengravingandmillingmachine），嚴(yán)格地講雕是銑的一部分，是購買雕刻機(jī)還是購買數(shù)控銑式加工中心是經(jīng)常要問自己的問題。另外，還有目前盛行的高速切削機(jī)床（HSCMACHINE）。還是讓我們首先搞清楚三個機(jī)型區(qū)別：1. 數(shù)控銑和加工中心用于完成較大銑削量的工件的加工設(shè)備 2. 數(shù)控雕銑機(jī)用于完成較小銑削量，或軟金屬的加工設(shè)備 3. 高速切削機(jī)床用于完成中等銑削量，并且把銑削后的打磨量降為最低的加工設(shè)備 深入分析上述設(shè)備的結(jié)構(gòu)可以幫我們做出正確的選擇一、從機(jī)械角度機(jī)床的機(jī)械分為兩個部分，移動部分和不移動部分：工作臺，滑板，十字花臺等為移動部分，床座，立柱等為非移動部分?jǐn)?shù)控銑加工中心：非移動部分鋼性要求非常好移動部分鋼性要求非常好優(yōu)點(diǎn)：能進(jìn)行重切削；缺點(diǎn)：由于移動部分同樣龐大，犧牲了機(jī)床靈活性，對于細(xì)小的部分和快速進(jìn)給無能為力。數(shù)控雕銑機(jī)非移動部分鋼性要求好移動部分鋼性要以靈活為前題下，盡可能的輕一些，同時保持一定的鋼性。優(yōu)點(diǎn)：可進(jìn)行比較細(xì)小的加工，加工精度高。對于軟金屬可進(jìn)行高速加工；缺點(diǎn)：由于鋼性差所以不可能進(jìn)行重切削。高速切削機(jī)床非移動部分鋼性要求非常好移動部分鋼性要求比較好，而且盡可能的輕巧。優(yōu)點(diǎn)：能進(jìn)行中小量的切削（例一般φ10的平底刀，對于45號鋼（300））；缺點(diǎn)：正確使用下能發(fā)揮高效，低成本，使打磨量變?yōu)闃O少。不正確使用，馬上就會使刀具的廢品堆積如山。如何從機(jī)械上做到上面又輕、剛性又好矛盾的要求，關(guān)鍵在于機(jī)械結(jié)構(gòu)上的功夫。床體采用高低筋配合的網(wǎng)狀架構(gòu)，有的直接采用蜂巢的相接的內(nèi)六角網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)超寬的立柱和橫梁，大家知道龍門式的結(jié)構(gòu)由于其極好的對稱性和極佳的鋼性被高速切削設(shè)備廠家一直做為首選結(jié)構(gòu)。對于移動部分有與數(shù)控銑顯著的不同之處是加寬了很多導(dǎo)軌與導(dǎo)軌之間的距離，以克服不良力矩的問題。從材料上講一般采用了米漢那鑄鐵，也就是孕育鑄鐵，在澆注鐵水時加入一定比例的硅（Si）從而改變了鐵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使之更加耐沖壓，剛性上有顯著提高。機(jī)床的剛性主要用于克服移動部分在高速移動時對非移動部分的強(qiáng)大沖擊，所以導(dǎo)軌、絲桿要求粗一些，以及加強(qiáng)連接部分剛性二、從數(shù)控角度分析數(shù)控銑加工中心對數(shù)控系統(tǒng)要求速度一般，主軸轉(zhuǎn)速0~8000RPM左右雕銑機(jī)要求高速的數(shù)控系統(tǒng)，主軸轉(zhuǎn)速3000~30000RPM左右高速切削機(jī)床要求高速的數(shù)控系統(tǒng)以及極好的伺服電機(jī)特性，主軸轉(zhuǎn)速1500~30000RPM左右三、編程軟件上分析從軟件的角度上講，數(shù)控銑加工中心，高速切削機(jī)床雕銑機(jī)都可以使用標(biāo)準(zhǔn)的CAD/CAM軟件如：MasterCamCimatronPEUG等。銑床通常以為Cimatron刀路較好一點(diǎn)，新版的軟件充分考究到刀具的每時每刻的切削量的均勻性，尤其是刀進(jìn)入走出工作的一刻的速度和圓滑性，以及在拐點(diǎn)的跟隨差算法問題（followingError），使結(jié)果和設(shè)計圖形更加貼進(jìn)，CAD部分剛大量采用直觀的三維實(shí)體造型如Solidworks等再通過IGS等轉(zhuǎn)入CAM軟件進(jìn)行加工。不過不用擔(dān)心，CAD/CAM的發(fā)展速度遠(yuǎn)勝于機(jī)床的CNC的發(fā)展速度。雕刻加工因其刀具的特殊性的有相當(dāng)?shù)募?xì)小的角度控制，用TYPE3為好。四、刀庫自動換刀和全自動對刀要求加工中心是一個體面的名詞，但我覺得對刀庫的要求一定要結(jié)合實(shí)際。加工中心是為了完成多種工序于自動狀態(tài)的數(shù)控設(shè)備，主要是對于一些固定的大批量的生產(chǎn)作業(yè)，如果我們加工一個很多孔、牙的箱體，而且要天天做差不多的（一批量最小2百個以上）那就一定選加工中心，對于模具行業(yè)和小批量生產(chǎn)單位千萬不要動不動就上加工中心，因為見過太多的廠家買加工中心，當(dāng)數(shù)控銑來使用，使用刀庫對數(shù)控系統(tǒng)的成本上來講很簡單，但主軸和刀庫、空壓機(jī)以及各種刀柄等會增加成本，所以對于一臺設(shè)備的差價大于10萬元人民幣，而且編程人員要頭腦清醒。不然悲劇就會發(fā)生，問題也相對增多了不少。效率上如何，對于生產(chǎn)量同一品種不到一、二百個的工件盡量不要使用加工中心，效率太低。有什么好辦法提高效率，不使用刀庫，又不會造成人為的換刀誤差，只有全自動對刀系統(tǒng)，刀往上一裝，一個按鈕，機(jī)床自動對刀，直接加工，~.0003μm內(nèi),與自動換時間來比,慢不了一點(diǎn)效率。如果是加工中心又無自動對刀裝置機(jī)床與不帶刀庫，但是自動對刀的機(jī)床相比，實(shí)踐中的效率后者遠(yuǎn)高于前者。又好請您注意自動對刀儀的最好品牌的價格如（Marposs）不過一萬元左右，而且不太可能損壞，如此分析對于勞動力大把的國內(nèi)模具加工，以及小批量工業(yè)零件的加工如果充分考慮資金的利用價值一定不應(yīng)采用加工中心設(shè)備，另外，國內(nèi)廠家的刀庫基本上還很多問題。進(jìn)口的也相當(dāng)貴。（BT40的10把刀庫不會低于10萬人民幣）。五、高速切削設(shè)備的看法精明的加工商一定會大量時間考慮機(jī)床的準(zhǔn)備時間和人員的人為因素所造成的損失，我們永遠(yuǎn)記住不用在這方面提醒他們。而我們該做的是如何從機(jī)床的加工時間上來給他們更高的加工效率，以及進(jìn)可能的降低他們的打磨時間。甚至零打磨。高速切削設(shè)備的閃亮登場是讓加工商砰然心動的事件。先不要考慮其昂貴的造價（150萬左右），單從使用上講我認(rèn)為一定是那句老話：它對有些人來講是一塊香香的肉，對另外一些人來講是劇毒的毒藥，日本人以及歐洲人不遺余力的宣傳高速切削的好處而讓人采用他們的設(shè)備。當(dāng)然有些不實(shí)用的做法。在數(shù)控機(jī)床行業(yè)8年內(nèi)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗告訴我他們的成本應(yīng)在60~70萬左右。如此之高的利潤率是讓我看到了他們的本質(zhì)。國內(nèi)的數(shù)控機(jī)床的毛利應(yīng)為（30~40%）之間。這是合理的，正直的利潤。如果您愿意維護(hù)他們高利潤我想在相同時間就不可能掙更多的錢。更要考慮到售后服務(wù)等等。我不敢相信他們的服務(wù)可以在1~2天內(nèi)解決所有的問題。因為我們現(xiàn)有的科技還不能實(shí)現(xiàn)固體傳真。從振興民族工業(yè)的角度上看應(yīng)該支持國內(nèi)機(jī)床廠的發(fā)展。高速切削的本質(zhì)是把刀具的行走的長度在短時間內(nèi)走完。大家知道距離=速度時間刀具的說明已經(jīng)固定國切削的方式?jīng)Q定長了就意味著無利可圖提高速度就等于把時間縮短。高速切削因當(dāng)前的機(jī)床本身的主軸和采用的刀具的限制決定了它不可能是一定好，目前國外通用的做法是第一臺設(shè)備不采用高速切削，而第二臺或第三臺則可考慮這種設(shè)備。成功的做法例如：1臺仿形銑把大部分切削量完成（重切削）而剩于2~3mm的加工余量，把剩余的切削量在高速機(jī)床上快速完成，這樣做有很多好處：1）重切削機(jī)床很多，加工費(fèi)很低2）加工量大，精度要求不高極易達(dá)到3）刀具便宜4）轉(zhuǎn)入高速切削后，因為加工對象已接近成形，所以第一刀的切削量很均勻5）成形快速準(zhǔn)確6）免太多打磨，配合尺寸精確7）刀具雖貴，但時間短，切削量不大，性能價格比率很好8）很多細(xì)微之處，如小角度導(dǎo)度等，細(xì)致加工一次完成而不用電火花幫快，9）極好的表面光潔度（鏡面效果）如此看來，設(shè)備的協(xié)調(diào)本是取勝之道，因為它的剩余量有2~3個mm所以在工作臺上XY上做兩個校準(zhǔn)G54的檔板就完成工件裝夾的問題，而對于切削量不大的工件則直接在高速機(jī)床完成了。六、還有一個問題要討論是主軸的問題對于數(shù)控銑和加工中心因為要求低轉(zhuǎn)速大扭據(jù)，所以一定需要主軸變速箱來的減速比來提升扭力的轉(zhuǎn)速低而精度差是不可避免的，所以不大可能用小半徑刀具。對于雕銑機(jī)來說要主軸工作在2~3萬RPM才可工作，回轉(zhuǎn)精度一般2個μ左右，不然斷刀現(xiàn)象全很嚴(yán)重，所以一定要用電主軸，即電機(jī)和主軸是一體的。對于高速切削設(shè)備來講，要求內(nèi)藏式電主軸，~8KW以上,轉(zhuǎn)速要超過25000RPM。CAD技術(shù)發(fā)展歷程概覽CAD技術(shù)起步于50年代后期。進(jìn)入60年代，隨著在計算機(jī)屏幕上繪圖變?yōu)榭尚卸_始迅速發(fā)展。人們希望借助此項技術(shù)來擺脫繁瑣、費(fèi)時、繪制精度低的傳統(tǒng)手工繪圖。此時CAD技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是用傳統(tǒng)的三視圖方法來表達(dá)零件，以圖紙為媒介進(jìn)行技術(shù)交流，這就是二維計算機(jī)繪圖技術(shù)。 在CAD軟件發(fā)展初期，CAD的含義僅僅是圖板的替代品，即：意指Computer Aided Drawing(or Drafting)而非現(xiàn)在我們經(jīng)常討論的CAD(Computer Aided Design)所包含的全部內(nèi)容。CAD技術(shù)以二維繪圖為主要目標(biāo)的算法一直持續(xù)到70年代末期，以后作為CAD技術(shù)的一個分支而相對單獨(dú)、平穩(wěn)地發(fā) 展。早期應(yīng)用較為廣泛的是CADAM軟件，近十年來占據(jù)繪圖市場主導(dǎo)地位的是 Autodesk公司的AutoCAD軟件。在今天中國的CAD用戶特別是初期CAD用戶中，二維繪圖仍然占有相當(dāng)大的比重。1. 第一次CAD技術(shù)革命──貴族化的曲面造型系統(tǒng) 　　 60年代出現(xiàn)的三維CAD系統(tǒng)只是極為簡單的線框式系統(tǒng)。這種初期的線框造型系統(tǒng)只能表達(dá)基本的幾何信息，不能有效表達(dá)幾何數(shù)據(jù)間的拓?fù)潢P(guān)系。由于缺乏形體的表面信息，CAM及CAE均無法實(shí)現(xiàn)。 進(jìn)入70年代，正值飛機(jī)和汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展時期。此間飛機(jī)及汽車制造中遇到了大量的自由曲面問題，當(dāng)時只能采用多截面視圖、特征緯線的方式來近似表達(dá)所設(shè)計的自由曲面。由于三視圖方法表達(dá)的不完整性，經(jīng)常發(fā)生設(shè)計完成后，制作出來的樣品與設(shè)計者所想象的有很大差異甚至完全不同的情況。設(shè)計者對自己設(shè)計的曲面形狀能否滿足要求也無法保證，所以還經(jīng)常按比例制作油泥模型，作為設(shè)計評審或方案比較的依據(jù)。既慢且繁的制作過程大大拖延產(chǎn)了產(chǎn)品的研發(fā)時間，要求更新設(shè)計手段的呼聲越來越高。 　　此時法國人提出了貝賽爾算法，使得人們在用計算機(jī)處理曲線及曲面問題時變得可以操作，同時也使得法國的達(dá)索飛機(jī)制造公司的開發(fā)者們，能在二維繪圖系統(tǒng)CADAM的基礎(chǔ)上，開發(fā)出以表面模型為特點(diǎn)的自由曲面建模方法，推出了三維曲面造型系統(tǒng)CATIA。它的出現(xiàn)，標(biāo)志著計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)從單純模仿工程圖紙的三視圖模式中解放出來，首次實(shí)現(xiàn)以計算機(jī)完整描述產(chǎn)品零件的主要信息，同時也使得CAM技術(shù)的開發(fā)有了現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)。曲面造型系統(tǒng)CATIA為人類帶來了第一次CAD技術(shù)革命，改變了以往只能借助油泥模型來近似準(zhǔn)確表達(dá)曲面的落后的工作方式。 　　 此時的CAD技術(shù)價格極其昂貴(也許還有人記得，曾幾何時，在國內(nèi)租用一套CATIA的年租金即需15～20萬美元)，而且軟件商品化程度低，開發(fā)者本身就是CAD大用戶，彼此之間技術(shù)保密。只有少數(shù)幾家受到國家財政支持的軍火商，在70年代冷戰(zhàn)時期才有條件獨(dú)立開發(fā)或依托某廠商發(fā)展CAD技術(shù)。例如： CADAM 由美國洛克希德(Lochheed)公司支持 CALMA 由美國通用電氣(GE)公司開發(fā) CV 由美國波音(Boeing)公司支持 IDEAS 由美國國家航空及宇航局(NASA)支持 UG 由美國麥道(MD)公司開發(fā) CATIA 由法國達(dá)索(Dassault)公司開發(fā) 這時的CAD技術(shù)主要應(yīng)用在軍用工業(yè)。但受此項技術(shù)的吸引，一些民用主干工業(yè)，如汽車業(yè)的巨人也開始摸索開發(fā)一些曲面系統(tǒng)為自己服務(wù)，如： 大眾汽車公司 SURF 福特汽車公司 PDGS 雷諾汽車公司 EUCLID 另外還有豐田、通用汽車公司等都開發(fā)了自己的CAD系統(tǒng)。由于無軍方支持，開發(fā)經(jīng)費(fèi)及經(jīng)驗不足，其開發(fā)出來的軟件商品化程度都較軍方支持的系統(tǒng)要低，功能覆蓋面和軟件水平亦相差較大。 曲面造型系統(tǒng)帶來的技術(shù)革新，使汽車開發(fā)手段比舊的模式有了質(zhì)的飛躍，新車型開發(fā)速度也大幅度提高，許多車型的開發(fā)周期由原來的6年縮短到只需約3年。CAD技術(shù)給使用者帶來了巨大的好處及頗豐的收益，汽車工業(yè)開始大量采用CAD技術(shù)。80年代初，幾乎全世界所有的汽車工業(yè)和航空工業(yè)都購買過相當(dāng)數(shù)量的CATIA，其結(jié)果是CATIA躍居制造業(yè)CAD軟件榜首，并且保持了許多年。最近幾年，從造型理論上來說，CATIA并沒有突破性的進(jìn)展，CAD技術(shù)本身已相對落后。，這并不足以使其穩(wěn)據(jù)世界排名第二的位置。但其龐大用戶群的巨大慣性以及由IBM提供的約3億美元的強(qiáng)有力系統(tǒng)集成支持，使得它依然排在CAD行業(yè)前列。 2. 第二次CAD技術(shù)革命──生