CAD技術(shù)在電動工具設(shè)計上的應(yīng)用

我國的電動工具企業(yè)大多是一些中小企業(yè)。這些企業(yè)的研發(fā)能力不足，僅僅擁有一些地方品牌，參與國際競爭通常是采用一種OEM的方式來進(jìn)行的。這種方式要求產(chǎn)品的開發(fā)周期要盡可能地短，以適應(yīng)市場不斷變化的需要。 

近年來，電動工具產(chǎn)品的開始設(shè)計觀念已有了很大的變化。過去注重產(chǎn)品的功能設(shè)計，往往一個產(chǎn)品設(shè)計完成以后銷售許多處，其生命周期達(dá)10年以上。而現(xiàn)在由于市場的需要，主流產(chǎn)品的生命周期只有3-4年，通常是產(chǎn)品的內(nèi)部幾乎有或者變化不大，只是產(chǎn)品的外形發(fā)生了變化。這樣，設(shè)計工作主要就在于產(chǎn)品的外形設(shè)計上。 

過去我們搞外形設(shè)計，是先完成二維外形圖，然后由模具工根據(jù)圖紙加工出木質(zhì)或者是其化材料的模型。這樣的過程比較多地依賴模具工的經(jīng)驗和二維圖的精確性，同時設(shè)計者與模具工要有比較多的交流。只有這樣，才能保證外形設(shè)計的準(zhǔn)確。其過程是復(fù)雜的，而且設(shè)計更改非常困難。 

現(xiàn)在，由于計算機的普及和工程軟件應(yīng)用能力的增強，我們可以通過計算機輔助技術(shù)來加快這個過程并提高其精確性，這就是所謂CAD技術(shù)。 

事實上，一些國際公司提出的設(shè)計概念是在工具的外形上體現(xiàn)仿生學(xué)和人體工程學(xué)的效果。初期的設(shè)計往往是一張美術(shù)效果圖。我們必須對自己現(xiàn)有的產(chǎn)品的外形進(jìn)行設(shè)計，以滿足這種需要，這樣對外形提出了更高的要求。 

我們在設(shè)計一款新的工具時，首先得到的可能是一幅效果圖或者是一些設(shè)計概念。我們必須結(jié)合自己現(xiàn)有的產(chǎn)品進(jìn)行二維空間外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)、安全分析，得到二維的外形輪廓圖。這個輪廓圖應(yīng)盡可能地反映一些關(guān)鍵截面的信息。這些截面應(yīng)該是在二維圖中經(jīng)過驗證的，通常可以采用普通的CAD軟件，例如采用AUTOCAD和CAXA這樣的軟件就可以實現(xiàn)。下一個任務(wù)就是將這個二維外形圖的計算機文件轉(zhuǎn)變?yōu)槿S文件。由于電動工具的外形比較復(fù)雜，所以必須用到高端的CAD設(shè)計軟件，例如CATIA、PROIE、UG和MASTERCAM。 

首先，我們必須在三維軟件中將各個截面放置在一起，并且保證各個截面的相對位置是準(zhǔn)確的。完成這一步以后，我們將得到一個帶有關(guān)鍵截面的三維框圖，然后在這個基礎(chǔ)上進(jìn)行三維造型。必須說明的是，由于電動工具的外形都比較復(fù)雜，用CAD軟件提供的實體造型功能很難得到我們想要得到的形狀。只有運用曲面造型才能達(dá)到目的。曲面造型有著很大的彈性，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜物體的造型。 

運用CAD軟件提供的曲面造型功能，先完成一些規(guī)則曲面的造型，然后對這些曲面進(jìn)行編輯，再運用高級曲面造型功能將這些曲面連接起來，得到一個三維的曲面造型。有了這個三維的曲面造型，我們就可以在計算機的虛擬環(huán)境中觀察其形狀，與我們需要的外形進(jìn)行比較。在計算機環(huán)境中進(jìn)行修改，必要時可以通過CAM技術(shù)將外形加工出來進(jìn)行直觀的觀察、比較。最終得到滿足我們需要的三維曲面造型。這樣的設(shè)計流程，外形的設(shè)計工作將由設(shè)計人員完成，沒有中間環(huán)節(jié)，保證了原始設(shè)計意圖的完整和正確。 

曲面造型完成后，我們在這個曲面的基礎(chǔ)上進(jìn)行曲面編輯，得到一個有壁厚的實體。然后在這個實體的基礎(chǔ)上再運用CAD軟件提供的實體造型功能來增加內(nèi)部結(jié)構(gòu)，最終完成整個零件的造型。事實上，在整個造型過程中曲面造型和實體造型是結(jié)合起來運用的。這是運用CAD技術(shù)進(jìn)行設(shè)計時工作量最大、難度也最大的工作。 

在所有零件的造型完成后，我們就可以在CAD軟件環(huán)境中進(jìn)行虛擬裝配，并且對整個裝配體進(jìn)行裝配的干涉檢查和運行分析。同時可以進(jìn)行重要的安全結(jié)構(gòu)檢查，必要時也可以對各個零件的物理特性進(jìn)行設(shè)置，對各個零部件的機械、物理等性能進(jìn)行分析，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)計的目的。這樣，可以大大地提高設(shè)計的可靠性和精確性。 

如果是一個全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計，我們可以運用快速成型技術(shù)得到一個與三維CAD模型完全一樣的制件來進(jìn)行實物裝配、安全結(jié)構(gòu)分析和相關(guān)的實驗。這樣就可以避免由于結(jié)構(gòu)設(shè)計的失誤造成的其他費用的損失。 

由于有了三維的實體造型，我們可以運用CAD軟件提供的功能得到二維零件圖，然后再對這些零件圖進(jìn)行編輯，得到用于生產(chǎn)、檢驗的工程圖紙。 

同樣，有了三維造型，就可以運用CAD技術(shù)直接將這些造型運用于模具的設(shè)計與制造。這樣，模具的生產(chǎn)周期將大大縮短，并且將可能出現(xiàn)的失誤減小到最小。 

電動工具的設(shè)計開始是滿足功能的需要，現(xiàn)在由于人體工程學(xué)和仿生學(xué)在電動工具上的大量運用，電動工具的外形設(shè)計已經(jīng)成為整個工具設(shè)計的最重要的部分。隨著現(xiàn)代自動化加工技術(shù)得到發(fā)展，模具制造也必須使用三維實體造型。所以，運用CAD技術(shù)是電動工具設(shè)計的必須趨勢。合理的運用CAD技術(shù)才能滿足企業(yè)發(fā)展的需要，才能參與激烈的國際競爭。