三維 CAD 技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張龍列 王彥婷 熊彥昭 楊成云 員吉

摘要：文章主要針對(duì)三維 CAD 技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，結(jié)合當(dāng)下三維 CAD 技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀為根據(jù)，從三維 CAD 技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的影響、三維CAD 技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)、三維 CAD 技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的應(yīng)用方面進(jìn)行深入研究與探索，主要目的在于更好的推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展與進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：三維 CAD 技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)；優(yōu)勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-9129（2017）09-092-02

Abstract： this paper mainly analyzes the application of 3D CAD technology in mechanical design， and based on the present development of 3D CAD technology， researchesandexplorestheinfluenceof3DCADtechnologyonmechanicaldesign，theadvantagesof3DCADtechnologyonmechanicaldesign，andtheappli- cation of 3D CAD technology to mechanical design， with the aim of promoting the development and progress of mechanical design.

Keywords： 3D CAD technology； Mechanical design； superiority

在化工機(jī)械制造與生產(chǎn)期間，想要更好的促進(jìn)其運(yùn)行質(zhì)量的提升，需要以機(jī)械設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，對(duì)設(shè)計(jì)方案不斷進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新。以往機(jī)械設(shè)計(jì)模 式存在較強(qiáng)的局限性，不能較好滿足當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)需求。對(duì)三維 CAD 技術(shù)進(jìn)行使用，使得機(jī)械設(shè)計(jì)得到了全新的發(fā)展，并提供了完善的思路，可 較好促進(jìn)三維設(shè)計(jì)環(huán)境的形成，提高機(jī)械設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量。

1 三維CAD 技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的影響

從機(jī)械設(shè)計(jì)角度進(jìn)行分析，以往機(jī)械設(shè)計(jì)模式在技術(shù)等因素影響下， 只能根據(jù)圖紙手繪方法對(duì)機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)與規(guī)劃，同時(shí)以圖紙為基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)修改，致使機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新性較為缺失。三維 CAD 技術(shù)主要以當(dāng)前科學(xué)技術(shù)為依托，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)械模型的創(chuàng)建，使設(shè)計(jì)人員可利用直觀的模式對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)模型進(jìn)行觀測(cè)，充分的提高了機(jī)械設(shè)計(jì)的直觀性。另一方面，應(yīng)用三維 CAD 技術(shù)還可在一定程度上推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)向著智能化方向快速發(fā)展，使得各機(jī)械設(shè)計(jì)方案都利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行創(chuàng)建， 充分滿足當(dāng)前信息時(shí)代對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)的各種需求。

2 三維CAD 技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

2.1 強(qiáng)化機(jī)械質(zhì)量與技術(shù)含量。當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)三維 CAD 技術(shù)進(jìn)行使用，通過(guò)較為前沿先進(jìn)的設(shè)計(jì)模式對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量與水平進(jìn)行提升，確保機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量不斷提升。例如創(chuàng)新與優(yōu)化機(jī)械虛擬設(shè)計(jì)、有限元受力解 析以及運(yùn)動(dòng)方案等。及機(jī)械產(chǎn)品自身通常也需要與信息技術(shù)進(jìn)行充分的 融合，并對(duì) CAD 以及 CIMS 等進(jìn)行組織生產(chǎn)，這也使得機(jī)械設(shè)計(jì)具有了全

新的發(fā)展方向。

2.2 提高零件裝配簡(jiǎn)潔性。在 CAD 軟件不斷發(fā)展期間，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行零件機(jī)械零件設(shè)計(jì)時(shí)可對(duì)三維實(shí)體以及對(duì)具有復(fù)雜運(yùn)行規(guī)律的三維實(shí)體進(jìn)行科學(xué)直觀的設(shè)計(jì)，在一定程度上真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)期間模擬裝配以及運(yùn)行模擬，使得機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械實(shí)際運(yùn)行之間的差距相對(duì)較小。

2.3 提升機(jī)械設(shè)計(jì)效率。在進(jìn)行機(jī)械三維設(shè)計(jì)期間，可較好的實(shí)現(xiàn)變量化與參數(shù)化設(shè)計(jì)。以往的 CAD 設(shè)計(jì)軟件與二維設(shè)計(jì)軟件不能真正的實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，現(xiàn)對(duì)三維 CAD 技術(shù)進(jìn)行使用，可在其變量化與參數(shù)化設(shè)計(jì)功能中使機(jī)械零件結(jié)合機(jī)械自身的規(guī)模自主進(jìn)行改變，更好的實(shí)現(xiàn)適合的效果。與此同時(shí)，在零件大小與形狀出現(xiàn)改變時(shí)，其余機(jī)械結(jié)構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的改變。這也使得通過(guò)三維 CAD 技術(shù)極大程度的降低了機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)量，使得其設(shè)計(jì)時(shí)間不斷降低，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)效率的全面提升，減 少機(jī)械設(shè)計(jì)周期。

2.4 CAD 與 CAM 的集成。因?yàn)槿S設(shè)計(jì)可促進(jìn)CAD 與CAM 的有機(jī)融合，因此也就是在三維 CAD 技術(shù)中，機(jī)械在設(shè)計(jì)至生產(chǎn)這一環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)人員可利用信息自動(dòng)化與信息集成保證機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)加工具有較強(qiáng)的契合 度，并使得 CAM 直接對(duì) CAD 數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與處理。以往設(shè)計(jì)方法則是工作人員結(jié)合CAD 設(shè)計(jì)形成的機(jī)械圖紙實(shí)施相應(yīng)的數(shù)控加工處理與編輯，致使早CAM 與 CAD 中存在兩套相同的機(jī)械零件數(shù)據(jù)，并提高管理的復(fù)雜性。

3 三維CAD 技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用看出，如以 351 元 /MWH 的電價(jià)能爭(zhēng)取到平均負(fù)荷 210MW 的電量，降低電價(jià)到 341 元 /MWH 時(shí)必須爭(zhēng)取到平均負(fù)荷 225MW 以上的電量才能更有經(jīng)濟(jì)效益；如以 351 元 /MWH 的電價(jià)能爭(zhēng)取到平均負(fù)荷 227MW 的電量，降低電價(jià)到

341 元 /MWH 來(lái)繼續(xù)爭(zhēng)取電量就沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 建模的運(yùn)用。三維 CAD 技術(shù)通過(guò)自身直觀與立體等都是在機(jī)械設(shè)計(jì)中有著較為廣泛的運(yùn)用，尤其是在機(jī)械建模期間，也有著較高的使用價(jià)值。在機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)三維 CAD 技術(shù)進(jìn)行使用通?？煞譃槿N結(jié)構(gòu)，其分別為表面、框架以及立體結(jié)構(gòu)，從方形、圓形等簡(jiǎn)單圖形角度進(jìn)行分析， 其都在三維 CAD 軟件自身的范疇中。設(shè)計(jì)難度角度的，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的圖形，設(shè)計(jì)人員可通過(guò)三維 CAD 技術(shù)進(jìn)行組合，在根據(jù)設(shè)計(jì)人員以及用戶要求等創(chuàng)建完善的機(jī)械產(chǎn)品。

3.2 機(jī)械方案設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。設(shè)計(jì)人員在機(jī)械設(shè)計(jì)期間，應(yīng)根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品個(gè)零件進(jìn)行組合并形成完善的機(jī)械設(shè)計(jì)方案，這通常需要對(duì) CAD 軟件的編輯功能進(jìn)行使用。設(shè)計(jì)人員利用自身的機(jī)械設(shè)計(jì)思路形成初期的機(jī)械設(shè)計(jì)方案，再利用各機(jī)械零件的科學(xué)組合為他人提供完善的機(jī)械三維立體模型，同時(shí) CAD 與 CAM 軟件平臺(tái)可對(duì)機(jī)械平面數(shù)據(jù)與機(jī)械立體結(jié)構(gòu)等進(jìn)行合理統(tǒng)一管理，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)方案的良好落實(shí)，并在實(shí)際生產(chǎn)加工期間進(jìn)行良好的運(yùn)用。

3.3 CAE 軟件的運(yùn)用。所謂 CAE 軟件主要是以三維 CAD 技術(shù)為基礎(chǔ)形成的，可較好對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)方案中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析與比較，結(jié)合機(jī)械實(shí)際狀況對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，并以此為基礎(chǔ)創(chuàng)建出較為完善與科學(xué)的

機(jī)械設(shè)計(jì)方案。這也充分的證明了 CAE 軟件通常在機(jī)械模型創(chuàng)建后進(jìn)行使用，可較好對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)合理性進(jìn)行分析與評(píng)估，確保設(shè)計(jì)方案具有較強(qiáng)的科學(xué)性與合理性，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)的穩(wěn)定進(jìn)行。另一方面，CAE軟件還具有結(jié)構(gòu)優(yōu)化、數(shù)據(jù)信息分析以及強(qiáng)度評(píng)估等功能，根據(jù)三維 CAD 技術(shù)在確定機(jī)械模型的同時(shí)，可通過(guò) CAE 軟件的使用，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)期間的材料、剛度等特征與不足進(jìn)行及時(shí)的解決與彌補(bǔ)。

綜上所述，隨著化工行業(yè)的不斷發(fā)展與完善，使得機(jī)械設(shè)計(jì)受到人們

的廣泛關(guān)注，我國(guó)也從中國(guó)制造逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹袊?guó)創(chuàng)造。但在創(chuàng)造期間需要 對(duì)機(jī)械進(jìn)行完整的設(shè)計(jì)，其中三維設(shè)計(jì)極為重要。企業(yè)在對(duì)三維 CAD 技術(shù)進(jìn)行使用期間，也會(huì)對(duì)三維 CAD 應(yīng)用需求進(jìn)行強(qiáng)化。在通過(guò)相應(yīng)的方法將其在機(jī)械設(shè)計(jì)中進(jìn)行使用，進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展與完善。

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