機(jī)械設(shè)計(jì)中CAD三維軟件技術(shù)的有效運(yùn)用

摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的不斷提高，三維CAD技術(shù)逐漸替代了二維CAD技術(shù)，并且在機(jī)械設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用，提高了機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益?；诖?，本文主要針對(duì)如何提高機(jī)械設(shè)計(jì)中CAD三維軟件技術(shù)的運(yùn)用效果進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；CAD三維軟件；技術(shù)；運(yùn)用

在整個(gè)機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械設(shè)計(jì)工作作為一個(gè)重要基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，其產(chǎn)品質(zhì)量受到了機(jī)械設(shè)計(jì)水平的直接影響。隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提高，三維CAD技術(shù)軟件技術(shù)廣泛的應(yīng)用到了機(jī)械設(shè)計(jì)中，進(jìn)一步降低了機(jī)械制造企業(yè)的設(shè)計(jì)成本，提高了利用率，促進(jìn)著舊設(shè)備的快速升級(jí)，對(duì)于提升機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量起著重要作用[1]。因此，研究機(jī)械設(shè)計(jì)中CAD三維軟件技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用情況，提高該技術(shù)運(yùn)用的有效性，成為了每一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)工作者的重要任務(wù)。

1.CAD三維軟件設(shè)計(jì)的一般流程

在機(jī)械設(shè)計(jì)中運(yùn)用三維 CAD 技術(shù)，能夠有效解決工程繪圖質(zhì)量易出現(xiàn)的問(wèn)題，使機(jī)械產(chǎn)品的仿真、虛擬設(shè)計(jì)達(dá)到最佳狀態(tài)，從而保證了產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量。CAD三維軟件設(shè)計(jì)的流程見(jiàn)圖1。

2.CAD三維軟件技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響

2.1.有利于對(duì)復(fù)雜零件體積和重量進(jìn)行計(jì)算

在機(jī)械設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)將每一個(gè)零部件的體積和重量都標(biāo)注在設(shè)計(jì)圖紙上，特別是一些技術(shù)難度較為復(fù)雜的零部件更應(yīng)如此。機(jī)械設(shè)備的重量在一定程度上決定了原材料的采購(gòu)量，關(guān)系著機(jī)械制造企業(yè)生產(chǎn)成本的預(yù)算情況，而成本預(yù)算的準(zhǔn)確度又影響著招投標(biāo)報(bào)價(jià)的確切性，因此在設(shè)計(jì)圖紙上明確標(biāo)注設(shè)備的具體重量非常重要。比如在對(duì)一些昂貴金屬設(shè)計(jì)零件的重量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，如果計(jì)算得出的重量值小于設(shè)備的實(shí)際重量，那么原材料的采購(gòu)量會(huì)因?yàn)樯儆谠O(shè)備實(shí)際需要量，使得設(shè)備鑄造質(zhì)量無(wú)法達(dá)到產(chǎn)品的質(zhì)量要求，造成產(chǎn)品報(bào)廢，直接損害企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。同理，如果計(jì)算得出的重量值過(guò)大，也會(huì)增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，造成極大的浪費(fèi)。而通過(guò)在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD三維軟件，利用該軟件對(duì)設(shè)計(jì)零件進(jìn)行實(shí)心造型，并在此基礎(chǔ)上模擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，準(zhǔn)確得出三維實(shí)體的質(zhì)量以及體積等參數(shù)，相比于以往人工列公式計(jì)算參數(shù)，CAD三維軟件技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提高人員工作效率，降低計(jì)算結(jié)果誤差，為企業(yè)的生產(chǎn)提供了更加科學(xué)合理的理論依據(jù)。

2.2.有利于企業(yè)更好的在現(xiàn)場(chǎng)演示設(shè)計(jì)成果

企業(yè)通過(guò)參加各種產(chǎn)品展示會(huì)來(lái)加大產(chǎn)品的推銷力度，展示企業(yè)擁有的實(shí)力，但是對(duì)于機(jī)械企業(yè)來(lái)說(shuō)，實(shí)體產(chǎn)品通常要占用較大的空間，給企業(yè)參加會(huì)場(chǎng)展示活動(dòng)帶來(lái)了極大的不便，即使可以把產(chǎn)品直接放在展示會(huì)場(chǎng)中，參觀者也會(huì)因?yàn)闊o(wú)法直觀的看到機(jī)械的內(nèi)部構(gòu)造，不能充分的了解產(chǎn)品。一些企業(yè)可能會(huì)利用錄像以及照片等進(jìn)行產(chǎn)品的展示，但是往往會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、燈光等限制，極大的削弱了產(chǎn)品宣傳效果。還有一些企業(yè)也不惜花費(fèi)大量的精力制作出一個(gè)縮小實(shí)體模型以供展示，但是殊不知這樣使得企業(yè)花費(fèi)的成本越來(lái)越多。因此如果將CAD三維軟件技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品演示中，利用該軟件繪制一個(gè)實(shí)體模型，并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行演示，就可以讓用戶充分的了解并接受我們的設(shè)計(jì)產(chǎn)品。如果客戶想要在現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行改動(dòng)和調(diào)整，設(shè)計(jì)工作者還可以利用CAD三維軟件進(jìn)一步為客戶設(shè)計(jì)出使其滿意的產(chǎn)品。另外對(duì)于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品部件來(lái)說(shuō)，還能夠利用CAD三維軟件中的三維剖視圖命令，將產(chǎn)品的內(nèi)部構(gòu)造完全展示出來(lái)[2]。最后，由于CAD三維軟件具有圖像和動(dòng)畫(huà)功能，企業(yè)還可以將其與其他動(dòng)畫(huà)軟件結(jié)合起來(lái)，更加立體形象的展示產(chǎn)品構(gòu)造，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的推廣和營(yíng)銷效果。

2.3.縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效果

隨著CAD三維軟件技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)中的普及，在提高機(jī)械設(shè)計(jì)效率的同時(shí)還縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期以及計(jì)算機(jī)輔助制造樣機(jī)的制作周期。另外，CAD三維軟件技術(shù)輔助設(shè)計(jì)結(jié)果更具有立體感，極大的提高了虛擬現(xiàn)實(shí)的可能性，幫助人們置身于真實(shí)的產(chǎn)品模擬環(huán)境中，更加直觀的檢驗(yàn)產(chǎn)品性能。除此之外，CAD三維軟件技術(shù)還能夠模擬出產(chǎn)品的具體生產(chǎn)工藝過(guò)程，增強(qiáng)機(jī)械生產(chǎn)計(jì)劃的科學(xué)性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，并采取有效措施糾正錯(cuò)誤。

3.CAD 三維軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1.在制定機(jī)械設(shè)計(jì)方案時(shí)的應(yīng)用情況

在制定機(jī)械設(shè)計(jì)方案時(shí)，需要將已設(shè)計(jì)好的各零部件進(jìn)行加工重組，并進(jìn)一步進(jìn)行科學(xué)排列組合，確保設(shè)計(jì)方案的合理性。而通過(guò)利用CAD三維軟件中的編輯工具，能夠快速按照設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖，將各自獨(dú)立的零部件在短時(shí)間內(nèi)組合成一個(gè)整體。另外，針對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組合難度較大的大型零部件，則可以通過(guò)CAD三維軟件中具有的拆分、旋轉(zhuǎn)等工具，將其進(jìn)行合理調(diào)整，確保設(shè)計(jì)方案的順利形成。除此之外，還要充分考慮到CAD軟件具有的其他功能，由于該軟件是在平面設(shè)計(jì)、曲面造型、立體構(gòu)筑以及數(shù)據(jù)分析等基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，因此可以在規(guī)定時(shí)間確保設(shè)計(jì)方案的高質(zhì)量完成。

3.2.在機(jī)械設(shè)計(jì)建模中的應(yīng)用情況

CAD三維軟件技術(shù)能夠更加直觀的展現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的各個(gè)部分，以便設(shè)計(jì)人員及時(shí)找出設(shè)計(jì)方案中存在的不足之處，由此可見(jiàn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)方案建模中，CAD三維軟件技術(shù)發(fā)揮了極大的作用。目前采用CAD三維軟件建模的方法一共有三種，分別為表面模型、實(shí)體模型以及線框模型等，在建模過(guò)程中一些基本圖形例如圓形、球形、圓柱體以及圓錐體等本身存在于CAD三維軟件的基本功能中，因此該軟件可以更加快速的對(duì)這些簡(jiǎn)單零部件進(jìn)行分析，通過(guò)把這些零部件進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭澐趾团帕?，有效提高三維實(shí)體建模的便捷性。另外針對(duì)一些結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的零部件，CAD三維軟件也可以根據(jù)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖通過(guò)采用布爾運(yùn)算對(duì)零件中的各種圖形進(jìn)行排列組合，快速得出這些復(fù)雜零部件的三維實(shí)體模型，從而提高機(jī)械設(shè)計(jì)方案建模的效率。而在做好各個(gè)零件的實(shí)體建模工作后，工作人員還可以繼續(xù)通過(guò)利用CAD三維軟件中的三維編輯工具，對(duì)機(jī)器運(yùn)行中的有關(guān)資料進(jìn)行整理和分析，了解各個(gè)零件在機(jī)器中所處的位置，按照這些位置對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)來(lái)完成零件的裝配工作，以此來(lái)快速生成機(jī)器的實(shí)體裝配圖[3]。CAD三維軟件技術(shù)還能夠?qū)α悴考O(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行檢查，由于軟件中設(shè)有資源查找器，因此設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)利用零件回放功能，將零件造型的整個(gè)過(guò)程完整的呈現(xiàn)出來(lái)，以便于更加直觀的尋找設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。除此之外，根據(jù)設(shè)計(jì)方案建模的實(shí)際情況，如果需要在原裝機(jī)械中進(jìn)行新零件的設(shè)計(jì)，還可以直接在CAD三維軟件技術(shù)中的裝配環(huán)境下完成設(shè)計(jì)工作，并將設(shè)計(jì)好的新零件與原有零件組合起來(lái)，以確保新機(jī)械裝配工作的順利完成。

3.3.在機(jī)械設(shè)計(jì)CAE軟件中的應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)需要用到CAE軟件，該軟件作為一項(xiàng)重要的計(jì)算機(jī)輔助工程，能夠進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中存在的弊端，制定出科學(xué)合理的解決方案[4]。因此在機(jī)械設(shè)計(jì)中采用CAD三維軟件技術(shù)將零部件的尺寸全部計(jì)算完成、確定零件造型并建好模型后，可以利用CAE軟件對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)方案的合理性進(jìn)行進(jìn)一步分析，以此來(lái)提高零件尺寸計(jì)算的精確度，保證機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，盡可能的避免機(jī)械在使用過(guò)程中出現(xiàn)較大的磨損，從而有效延長(zhǎng)機(jī)械的使用時(shí)間。

4.結(jié)語(yǔ)

CAD三維軟件技術(shù)由于具有更加直觀的設(shè)計(jì)性能，受到了廣大機(jī)械設(shè)計(jì)工作者的青睞，進(jìn)一步提高了機(jī)械設(shè)計(jì)水平，增強(qiáng)了機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量。而隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提高，CAD三維軟件技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用更加廣泛，因此機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)有必要不斷的探索能夠增強(qiáng)CAD三維技術(shù)在實(shí)際工作中應(yīng)用有效性的途徑，促進(jìn)機(jī)械制作行業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

程亞敏（1968-）女，河南省孟津縣人，工程師，本科，從事工作：工程管理。