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3D-CAD的进一步进化(三维设计的应用和可能性)

  • 2020.03.22 11:35:00
  • 米思米
  • 1229

   分2次解说设计过程和3D-CAD系统。

 ① 生产自动化的变迁

   制造业的生产方式一直不断变化并发展至今,从而追求能够以最佳方式实现每个时代需求的手段。

                           3D-CAD的进一步进化(三维设计的应用和可能性)

 ② “设计”在有效利用IT的全面生产系统中的定位

   在上次的专栏中,“设计”的定义如下所示。

   是指为了具体实现所需功能而进行讨论,最终为了制造工业产品和建筑物、信息系统等而制作规格(设计文件)和设计图、设计书等的工作。

   当今时代互联网不断普及,为了让该表现顺应时代需求,将发生如下所示的变化。

   将顾客需求提取出来作为设计信息,并用于产品企划和开发,有效利用IT制作设计信息,从而可以给制造、销售和服务提供信息

   也就是说,从20世纪到21世纪,设计的定位发生了这样的变化。

         3D-CAD的进一步进化(三维设计的应用和可能性)


   21世纪,新的全面生产系统的前提是高度利用IT技术,在顾客价值最优先的产品开发过程中属于子系统,担负着提取主要市场需求和顾客需求的“发送设计信息”的作用(图1)。在整个产品开发过程中,若要通过IT技术来有效利用表现顾客需求的设计信息,可以说3D-设计信息是最合适的。 3D-设计信息的应用事例详细请参考下一章节。


3D-CAD的进一步进化(三维设计的应用和可能性)


 ③ 3D-CAD系统的具体应用事例

3D-CAD的进一步进化(三维设计的应用和可能性)

   图2 3D-CAD模型与周边的夹具类2)

3D-CAD的进一步进化(三维设计的应用和可能性)

   图3 用3D-CAD的动作验证检查干扰情况2)

3D-CAD的进一步进化(三维设计的应用和可能性)

   图4 检查报告的事例2)

   有效利用3D-CAD系统,可以在早期阶段让以产品开发为代表的所有活动可视化。
   这样的话所有相关人员都可以进行检查,将返工控制到最小。
   
以下介绍3D-CAD系统的代表性应用事例。

   1)生产装置的设计领域

   ① 夹具和设备的设计工作简单
・利用3D-CAD制作的工件的外形和姿势信息,设计周边配置的各种装置的空间(图2)
・利用3D-CAD的工件外形,制作夹紧装置的形状和夹紧装置位置的配置方案
・可以用3D实体模型确认夹具的动作,一边确认干扰情况一边进行夹具设计(图3)
・3D-CAD上对周边配置的夹具类的动作进行验证确认后,即可进行夹具的详细设计
・通过确认与邻接机器人的动作,即可轻易确认机器人的姿势和干扰状态

   ② 宏观确认整体布局和大规模设计
・使用3D-CAD系统的walk through功能,即可从视觉上确认布局设计方案。

   2)产品设计/采购领域
・方便使用3D模型信息制作零件报价和报价单
・方便使用3D模型编辑各种报告书

   3)检查领域
・以产品设计的信息为对象,方便制作尺寸和几何交叉方面的产品质量检查报告(图4)

 ④ 3D-CAD进化带来的新的创新趋势

3D-CAD的进一步进化(三维设计的应用和可能性)

   图5 骨切除的最佳工具路径例3

   

   3D-CAD系统不仅用于制造领域,还被广泛应用于医疗和原子/分子世界等所有领域,且快速发展。
   例如,3D打印机出现以后,就可以实现终极多品种单品生产,

 

   在与分子/原子水平的CAE联动的3D-CAD设计开发事例中,有的事例根据发动机燃烧状态的模拟数据,通过采用燃烧室形状和燃烧条件等综合研发方法,满足柴油发动机的废气限制,同时改善了油耗。

   3D-CAD系统也在医疗领域普及,通过模拟的方式研究缩短实际的手术时间以及实现高精度化。其中,一种模拟是在虚拟空间上表现MRI等获得的患者的骨骼结构和手术部位的数字数据,医生从该虚拟的放大空间内部查看手术部位,并通过触摸的方式进行确认。另一种是确保骨切除的最佳加工的工具路径模拟
3

 

   因此,随着CAD的出现和3D-CAD系统的发展,可以实现更多创新性功能,如①提高时间效率,②提高工程水平,③超世界的解决技术实用化,④模拟所有工程领域的实际技术(事先经验)。

 

   参考文献

   1) 案例阐明 有效利用IT的生产、藤原隆宏、朴英元、日本经济新闻出版社

   2) SOLIDWORKS与机器人的密切关系、SolidWorks・Japan㈱

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