基于數(shù)字化的三維機械制圖的發(fā)展分析

杜宇

【摘 要】進(jìn)入新時代后，數(shù)字化成為工業(yè)生產(chǎn)的基本準(zhǔn)繩，數(shù)字化的使用極大的提升了工業(yè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，給工業(yè)化生產(chǎn)的效率提升開啟了新的時代。三維機械制圖是機械設(shè)計及制作中對于制造物品的藍(lán)圖設(shè)計，實現(xiàn)其數(shù)字化是發(fā)展的必然要求，因此本文在闡述了三維機械制圖基本內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了深入系統(tǒng)地論述了實現(xiàn)基于數(shù)字化的三維機械制圖的必要性與可行性等方面的內(nèi)容，闡述了基于數(shù)字化的三維機械制圖是未來發(fā)展的必然趨勢。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化；三維機械制圖；可行性分析

0 前言

機械制圖涉及幾何圖學(xué)，是幾何學(xué)的應(yīng)用和延伸，機械制圖在機械設(shè)計和制造方面極為重要，隨著CAD等相關(guān)技術(shù)的高速發(fā)展，以三維參數(shù)化相關(guān)的實體幾何圖形的設(shè)計標(biāo)志著現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已經(jīng)在涉及技術(shù)和形式上發(fā)生了深刻的變革，傳統(tǒng)的二維機械平面制圖以及不能夠滿足當(dāng)前日益提升的要求，而以實體三維數(shù)字化制圖的技術(shù)成為未來發(fā)展的趨勢，因此本文詳細(xì)闡述了數(shù)字三維制圖的相關(guān)內(nèi)容。

1 數(shù)字化三維機械制圖實現(xiàn)的必要性分析

1.1 現(xiàn)代制造業(yè)信息化發(fā)展的必然要求

傳統(tǒng)的制造業(yè)主要通過人工的方式來實現(xiàn)對相關(guān)的機械器件的設(shè)計，從而為進(jìn)一步制造相關(guān)器件來提供依照的藍(lán)圖。而現(xiàn)代制造業(yè)的開啟主要的標(biāo)志就是CAD技術(shù)的誕生。自CAD技術(shù)誕生以來的近七十年的時間里，其設(shè)計的方式經(jīng)歷了從被動式圖形設(shè)計，到交互式圖形設(shè)計，進(jìn)而到三維線框模型設(shè)計以及三維實體模型設(shè)計等發(fā)展過程，到如今已經(jīng)形成了成熟的技術(shù)體系，成為現(xiàn)代制造業(yè)設(shè)計中不可缺少的技術(shù)手段。當(dāng)前，現(xiàn)代制造業(yè)已經(jīng)在絕大部分的應(yīng)用中已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的制造業(yè)。當(dāng)前，現(xiàn)代化制作業(yè)和當(dāng)前最為流行的信息化技術(shù)緊密結(jié)合在一起，成為改善制造業(yè)相關(guān)缺陷的重要技術(shù)基礎(chǔ)?，F(xiàn)代制造業(yè)的出現(xiàn)與伴隨著現(xiàn)在設(shè)計新理念的的發(fā)展緊密相連，其相互依托成為共同發(fā)展的基礎(chǔ)。當(dāng)前設(shè)計理念從傳統(tǒng)的實用性為主的設(shè)計演化為虛擬設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計等一系列現(xiàn)代設(shè)計方法，極大的豐富了現(xiàn)代設(shè)計的內(nèi)容和技術(shù)，提升了設(shè)計的高耦合性。尤其是現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，精細(xì)的加工工藝成為保障機械制造的高性能體現(xiàn)的基礎(chǔ)。

1.2 機械制圖課程教學(xué)改革的迫切需要

機械制圖是高校課設(shè)的基礎(chǔ)課程之一，其主要是培養(yǎng)學(xué)生的空間設(shè)計能力，因此對于制造業(yè)這一和當(dāng)前各行各業(yè)高度相關(guān)聯(lián)的行業(yè)來說，培養(yǎng)更多的具有相關(guān)能力的人極為重要。因此早在在上個世紀(jì)末，一些高校已紛紛開設(shè)了與實體造型的課程。高等學(xué)校作為培養(yǎng)人才的主要基地，因此需要和社會的相關(guān)需求相適應(yīng)，才能夠使得培養(yǎng)的人才有用武之地，因此課程教學(xué)需要同社會與技術(shù)發(fā)展的前沿相聯(lián)系，但是由于教學(xué)和實際生產(chǎn)之間有不小的差距，導(dǎo)致在我國高校的機械制圖課程中采用的教學(xué)手段和方法大部分還停留在傳統(tǒng)手段上，并且教學(xué)的內(nèi)容主要還是經(jīng)典的投影理論以及制圖技法等，并結(jié)合基于CAD相關(guān)的技術(shù)軟件的計算機繪圖為主。但是這些教學(xué)的技術(shù)手段和教學(xué)內(nèi)容主要還是二維制圖的基礎(chǔ)，但是三維制圖才是當(dāng)前機械制造發(fā)展中的主流手段。雖然己有越來越多的高校開始使用三維參數(shù)化軟件進(jìn)行數(shù)字化建模和教學(xué)，并取得了一定的成效，但是僅僅在這種基于表層的教學(xué)過程無法實現(xiàn)對當(dāng)前學(xué)生培養(yǎng)已復(fù)核社會需求的發(fā)展。從目前來看，實現(xiàn)數(shù)字化的三維制度在高校教育中需求重視，從而培養(yǎng)更多的實體設(shè)計人才，以滿足社會的需求。

2 數(shù)字化三維機械制圖實現(xiàn)的可行性分析

2.1 實現(xiàn)數(shù)字化三維機械制圖的有利條件分析

當(dāng)前實現(xiàn)數(shù)字化三維機械制圖是機械設(shè)計發(fā)展的需求和趨勢。而機械設(shè)計經(jīng)過長時間的歷史積累，在技術(shù)手段上有了極大的提升，為數(shù)字化三維制圖的實現(xiàn)提供了相當(dāng)多的有利條件。首先一個有利條件就是市場上己出現(xiàn)了一大批優(yōu)秀的三維參數(shù)化實體設(shè)計軟件，這些軟件的出現(xiàn)為實現(xiàn)數(shù)字化三維制圖提供的基礎(chǔ)。目前相關(guān)軟件的越來越豐富，其性能也越來越強勁，比如Pro/Engineer Wildfire3.0這款軟件，其不僅可以方便地創(chuàng)建任意復(fù)雜的三維參數(shù)化實體模型，而且能為模型添加生產(chǎn)加工過程中所需的各種信息元素，實現(xiàn)了傳統(tǒng)的設(shè)計模式的性能極大提升。在一個有利條件就是目前美國機械工程協(xié)會已制定出一項新的標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)了對典型的制圖相關(guān)元素實現(xiàn)配置到三維實體模型中的這一過程出具了詳細(xì)的規(guī)定，這樣為行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化形成互通提供了保障，這樣實現(xiàn)了無障礙的行業(yè)技術(shù)研發(fā)，行業(yè)的規(guī)范化打下基礎(chǔ)，促進(jìn)行業(yè)的快速發(fā)展。在一個就是現(xiàn)代制造業(yè)獲得的飛速發(fā)展的動力，因此在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合下，其數(shù)字信息化程度越來越高，那么強大的競爭壓力就會促使能夠為商家提供更多利潤的數(shù)字化三維機械制圖進(jìn)入到眼中，成為社會需求，從而為三維機械制圖提供發(fā)展的動力。除此之外，還有一個有利條件就是三維機械制圖相比于傳統(tǒng)的二維機械制圖，其不僅擁有更多的表現(xiàn)形式，并符合真實世界的具體形狀，使其如同實體的存在，并與設(shè)計師能夠有著充分發(fā)揮的基礎(chǔ)。近年來，隨著機械制造業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展，以及不斷提升的社會需求，成為推動數(shù)字化三維機械制圖發(fā)展重要推動力，當(dāng)然相關(guān)的技術(shù)人員正在從一部分高校的培養(yǎng)中國年誕生，為未來相關(guān)設(shè)計的工作體用人才保障。

2.2 數(shù)字化三維機械制圖實現(xiàn)中需要解決的主要問題

雖然數(shù)字化三維機械制圖有著很多的優(yōu)點，并且有著充分的發(fā)展有利條件，但是其如要具體推廣實現(xiàn)尚存一些問題亟待解決。首要的問題就是傳統(tǒng)的機械制圖理念由于悠久的歷史沉淀，導(dǎo)致其深入人心，固化在相關(guān)設(shè)計人員的心中，成為潛意識來住到了相關(guān)設(shè)計人員的設(shè)計行為，因此要在短時間內(nèi)徹底改變這種現(xiàn)狀是比較困難的，需要一定的時間來實踐。再者就是，我國雖然在制造業(yè)方面取得了長足的進(jìn)步，并在部分領(lǐng)域保持領(lǐng)先的優(yōu)勢，但是從整體來看，我國制造業(yè)的整體技術(shù)水平相比一些發(fā)達(dá)國家來說有一定的差距，尤其是這些先進(jìn)的機械制圖理念還沒有普惠到過我國的絕大多數(shù)的設(shè)計人員，因此推行數(shù)字化三維機械制圖相關(guān)技術(shù)理念還缺少擁有相關(guān)的技術(shù)本領(lǐng)的設(shè)計人員的參與，如要在我國推廣實現(xiàn)數(shù)字化三維制圖理念，首先需要培養(yǎng)相關(guān)人才，因此這是一個漫長的過程，短時間來實現(xiàn)是不實際的。這一個就是我國還沒有制定正式的三維機械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)，因此這也會影響相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和推廣。

3 結(jié)語

本文從數(shù)字化三維機械制圖的實現(xiàn)必要性和可行性進(jìn)行了分析，其中對于必要性來說，數(shù)字三維機械制圖是現(xiàn)代制造業(yè)信息化發(fā)展的必然要求，是機械制圖課程教學(xué)改革的迫切需要，而從可行性來說從其有利條件和需要解決的問題入手，分析了其可行性。從這兩方面的分析和闡述，可以看出，數(shù)字化的三維機械制圖必將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二維機械制圖。由于數(shù)字化的三維機械制圖有著眾多明顯的優(yōu)勢，因此在未來的發(fā)展中，經(jīng)典的二維制圖必將逐步退出歷史舞臺，而數(shù)字化的三維制圖必將迎來發(fā)展的生機。

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