模块化设计可缩短产品设计周期，降低成本，增强产品的竞争能力。对于机床等机械产品来说，机械结构的静、动态特性对于产品使用具有重要意义。单个模块以及诸多模块组合成的产品，其动态特性如何，是设计人员最为关心的问题。如在设计阶段就对此有所了解，并据此对结构进行优化，将极大提高产品的设计质量。

　　机械结构动态分析和优化为相对独立的CAE部分，目前许多造型功能强大的CAD系统软件（如UniGr叩hics、Catia、Pro/E、SolidWoiks等），一般与有限元分析软件分属不同的系统，所用的数据库格式不同，还不能直接集成。要实现CAD模块的静、动态特性分析和变量化结构优化，从CAD模块到CAE部分数据集成为问题解决的关键。

　　2基于有限元动态特性分析的广义模块化设计框架广义模块化设计包括很多方面内容，以机械结构静、动态特性分析与优化为中心的模块化设计为其中一个分支。设计过程的框架如所示。

　　设计过程为分析用户需求，根据功能一-结构映射，从模块库中选取或建立新模块，该模块应包含了实际物理模块所有信息（几何信息与非几何信息）2）CAE（纸上设计分析）可分析检验该模块是否存在结构干涉或运动干涉等结果可反馈给CAD模块以修改其结构尺寸等3）从CAD模块中提取其中某些信息（包括几何形状、材料特性、结合面部位、所受载荷等信息），建立基于有限元动态特性分析与结构优化的虚拟模块化设计有限元模型4）有限元模型前处理包括简化模型，选择单元类型及网格划分等；5）有限元静态分析可分析结构的应力与应变等静态特性；6）有限元动态分析包括模态分析、瞬态分析、谱分析、多载荷步动态分析等，可分析结构的固有频率、模态振型等动态特性，并与。

　　中心数据库方法在CAD模型与有限元模型之间交换数据的主要过程如所示：由于有限元分析工具软件ANSYS不能直接从CAD模型数据库提取数据，只能通过数据文件传送数据，这样会影响其工作效率，但基于动、静态特性分析的模型优化属于较独立的CAE部分，与CAD模型间数据传送频率需求并不高。这样处理可以保证在ANSYS中模型前、后处理数据与求解所用的数据用AN-SYS的同一个数据库，直到优化结束。

　　3.4在ANSYS中对模块模型的建立进行二次开发ANSYS属于专业CAE软件，使用者除了必须具备相当深度和广度的相关知识，还需要掌握ANSYS的具体操作方法。但利用软件提供的参数化设计语言一APDL对软件进行二次开发，可以简化操作过程，使优化设计更紧凑。对于变量（参数）化的结构优化设计，就可以在VC或FORTRAN中将ANSYS作为子程序来调用。

　　利用外部文件实现数据库与有限元变量化模型之间的数据传递（下转第34页）其他条件变量数据文本文件需变最化设计的（虚拟）模块不需优化设计的（虚拟）模块限模有元型经过刀具半径补偿以后，通过人机界面将刀具中心轨迹相关数据传至DSP运动控制器内，启动DSP运动控制器即可驱动二维工作平台准确移位，借助于模拟铣刀便将被加工工件的程编轨迹和刀具中心轨迹准确地再现。比较、可以判断出该数控系统还是比较理想的。

　　8结束语本文所讨论的计算机数控系统涉及到了DBP、JavaMatlab等技术实现了刀具半径补偿、加减速控制、直线及圆弧实时数值插补等内容。当然，还有待于在以下几个方面做更进一步的研究：实现现场机床的准确控制，动态构建系统的加减速控制曲线，实现远程网络诊断和控制等。

　　系统实际输出程编轨迹及刀具中心轨迹注：该实例中刀补方向为左，刀具半径为3mm.，有限元模型的宏文件划分应与模块划分相一致，应遵循模块化设计过程。为减少宏文件数量便于管理，一个基型模块及其变型模块通用一个宏文件模块；为便于设计时边界条件正常施加，宏文件模块最低层次到模块（零件）级。

　　4结束语CAD模型与有限元模型之间数据的顺利传送能够保证设计数据的一致性，并且是随后进行模型动、静态性能分析及模型结构优化的前提工作。实际工作证明，该方法简单实用，已经应用于液压机模块化设计中。