機(jī)械設(shè)計(jì)中三維CAD技術(shù)的運(yùn)用探討

孫明　閆海東

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，各行各業(yè)都將計(jì)算機(jī)技術(shù)引進(jìn)到實(shí)際應(yīng)用中去，提高了工作效率。在機(jī)械設(shè)計(jì)中也引進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其中應(yīng)用較為普遍的是二維CAD技術(shù)，但是傳統(tǒng)的二維CAD存在著局限性，只能用于平面圖紙的快速生成，很難及時(shí)、有效的解決設(shè)計(jì)中形成的難點(diǎn)和突發(fā)問(wèn)題。在這種情形下，計(jì)算機(jī)逐步發(fā)展出現(xiàn)了三維CAD技術(shù)。并應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)中為其取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要分析三維CAD技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，研究機(jī)械設(shè)計(jì)中三維CAD技術(shù)的具體應(yīng)用，以及對(duì)三維CAD技術(shù)的展望。

關(guān)鍵詞：三維CAD技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)；應(yīng)用

0前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的提升，推動(dòng)了三維CAD技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展和普及。而傳統(tǒng)的二維CAD技術(shù)將被三維CAD技術(shù)取代，成為新型的計(jì)算機(jī)技術(shù)，廣泛的應(yīng)用到各行各業(yè)的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中，尤其是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)更為重要，作為機(jī)械工作的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，機(jī)械設(shè)計(jì)的好壞直接影響著整個(gè)機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程，而機(jī)械設(shè)計(jì)中運(yùn)用三維CAD技術(shù)不但能夠降低生產(chǎn)成本，還能夠提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的快速高效發(fā)展。

1三維CAD技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

三維CAD技術(shù)主要包括裝配設(shè)計(jì)、實(shí)體建模等系統(tǒng)功能。以其對(duì)圖樣的檔案管理和快速完成三維造型與設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，在三維建模的基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展成為CAD技術(shù)的核心技術(shù)。打破了傳統(tǒng)CAD技術(shù)只能在紙上作業(yè)的局限，融入計(jì)算機(jī)技術(shù)，解決了圖紙?jiān)诒４婧屠蒙铣霈F(xiàn)的問(wèn)題，提高了圖紙資料的安全性，滿(mǎn)足了不同行業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)的不同要求，將設(shè)計(jì)人員的想法通過(guò)三維特征等準(zhǔn)確的表達(dá)出來(lái)。

2機(jī)械設(shè)計(jì)中三維CAD技術(shù)的具體運(yùn)用

2.1形成階段

在機(jī)械設(shè)計(jì)方案的形成中應(yīng)用三維CAD技術(shù)，利用其編輯功能實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件的排列組合。在機(jī)械設(shè)計(jì)方案中，對(duì)于所需的零部件要加以重組和加工，使其排列和組合達(dá)到合理，這樣才能確定最終的機(jī)械設(shè)計(jì)方案。三維CAD技術(shù)可以將較為復(fù)雜的零部件進(jìn)行拆分和旋轉(zhuǎn)等，經(jīng)過(guò)排列組合得到合適的零部件結(jié)構(gòu)，使機(jī)械設(shè)計(jì)工作能夠順利開(kāi)展。另外三維CAD技術(shù)中CAD/CAM軟件可以利用曲面造型、數(shù)據(jù)分析和平面設(shè)計(jì)等方式，統(tǒng)一管理和應(yīng)用這些數(shù)據(jù)，注重對(duì)該軟件的開(kāi)發(fā)與利用，將有利于促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)方案的按時(shí)保質(zhì)完成效率。

2.2建模階段

機(jī)械設(shè)計(jì)的建模過(guò)程中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用最為普遍，三維CAD技術(shù)因其自身的直觀性特點(diǎn)，能夠呈現(xiàn)出更為直觀的設(shè)計(jì)方案，有助于相關(guān)的設(shè)計(jì)人員根據(jù)直觀的建模發(fā)現(xiàn)其不足，并找到設(shè)計(jì)方案中潛在的弊端。三維CAD技術(shù)中主要的建模有三種方式。首先是表面模型的三維實(shí)體建模。它主要適用于比較簡(jiǎn)單的物理模型的建模，如圓柱體、圓形、球形等，將這些簡(jiǎn)單物體的內(nèi)在零件分解成無(wú)數(shù)個(gè)個(gè)體，逐一的進(jìn)行分析，然后在進(jìn)行實(shí)體建模工作。其次是實(shí)體模型的三維實(shí)體建模，主要應(yīng)對(duì)較為復(fù)雜的零件結(jié)構(gòu)，通過(guò)一定的計(jì)算方式，根據(jù)設(shè)計(jì)人員的意圖對(duì)圖形等進(jìn)行排列組合，找到合理的實(shí)體模型促進(jìn)設(shè)計(jì)方案的完成。最后是線框模型三位實(shí)體建模。根據(jù)機(jī)器運(yùn)行中的相關(guān)信息資料，分析其具體的運(yùn)動(dòng)位置，然后依據(jù)零件所處的相應(yīng)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，生成最終的實(shí)體模型。另外三維CAD技術(shù)還具有檢查的功能。設(shè)計(jì)人員可以利用三維CAD技術(shù)中的資源查找器找出出現(xiàn)問(wèn)題的零件，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其弊端并加以改造和更新。有效的避免了機(jī)械因零件出現(xiàn)故障而導(dǎo)致的損害。

2.3CAE軟件應(yīng)用階段

在接卸應(yīng)用中要將三維CAD技術(shù)應(yīng)用到CAE軟件中，使其共同協(xié)作，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)方案的完成。機(jī)械設(shè)計(jì)中的CAE軟件是機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的一種計(jì)算機(jī)的輔助工程軟件。它自身具有很多的功能，如孫段設(shè)計(jì)和分析的循環(huán)周期、查找產(chǎn)品事故的原因和優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)等。機(jī)械設(shè)計(jì)中的CAE軟件最大的作用就是優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理分析和對(duì)比機(jī)械設(shè)計(jì)方案中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，做出最佳的機(jī)械設(shè)計(jì)方案。將三維CAD技術(shù)應(yīng)用到CAE軟件中，主要是在三維CAD技術(shù)對(duì)零件進(jìn)行基本的數(shù)據(jù)確定并建立相應(yīng)的模型之后，通過(guò)CAE軟件對(duì)其進(jìn)行具體的分析，計(jì)算出最符合規(guī)定的零件的規(guī)格。通過(guò)這種結(jié)合降低對(duì)零件的損耗，延長(zhǎng)機(jī)械的使用壽命。

3 對(duì)三維CAD技術(shù)的展望

3.1規(guī)范化發(fā)展

三維CAD技術(shù)的規(guī)范化發(fā)展，將會(huì)越來(lái)越符合未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，在追求強(qiáng)大的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)與實(shí)際的聯(lián)系。對(duì)于三維CAD技術(shù)的規(guī)范化發(fā)展主要注重在數(shù)據(jù)交換格式、數(shù)據(jù)模型和計(jì)算機(jī)輔助資源三個(gè)方面的規(guī)范化。另外還要重視對(duì)STEP體系的應(yīng)用，將其融入到三維CAD技術(shù)中，達(dá)到良好的結(jié)合，及時(shí)的解決在設(shè)計(jì)中參數(shù)化模型出現(xiàn)的傳輸問(wèn)題。

3.2集成化發(fā)展

三維CAD技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展中集成化性質(zhì)將更加顯著，三維CAD技術(shù)集成了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)硬件等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)，不單單是一種獨(dú)立存在的技術(shù)，它是和多項(xiàng)計(jì)算機(jī)技術(shù)共同協(xié)作的，另外它還集成了制造資源管理、計(jì)算機(jī)輔助制造和管理信息系統(tǒng)。隨著科學(xué)及水平的提高，三維CAD技術(shù)的集成化程度也將加深，人們也將更關(guān)注其在計(jì)算機(jī)中CAD/CAM的集成，為機(jī)械設(shè)計(jì)帶來(lái)便利。

3.3智能化發(fā)展

隨著設(shè)備智能化的發(fā)展，三維CAD技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展中也將越來(lái)越智能化。三維CAD技術(shù)是設(shè)計(jì)人員借助計(jì)算機(jī)載體，把實(shí)際生產(chǎn)生活中的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)通過(guò)參數(shù)編入程序，然后建立一個(gè)計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)庫(kù)，增強(qiáng)計(jì)算機(jī)的判斷力和辨認(rèn)能力的一項(xiàng)技術(shù)。三維CAD技術(shù)將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不局限于提供畫(huà)圖和建模的功能，還會(huì)提供參數(shù)設(shè)計(jì)和特征造型的功能，三維CAD技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展中將實(shí)現(xiàn)工程數(shù)據(jù)集聚到數(shù)據(jù)模型中的功能，在機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用中使設(shè)計(jì)人員能夠最大限度的發(fā)揮技能，實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)的理想標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)提高設(shè)計(jì)人員的工作效率。

4結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，機(jī)械設(shè)計(jì)中也將不斷的引進(jìn)三維CAD技術(shù)，并將其普及到各個(gè)領(lǐng)域。三維CAD技術(shù)也將最大限度的發(fā)揮其自身優(yōu)勢(shì)提高機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，以自身的直觀性實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的真實(shí)性，推動(dòng)自身發(fā)展的同時(shí)促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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