試論三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

趙純洋

摘要：機(jī)械設(shè)計(jì)好壞是決定機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)用效果重要因素，想要保證機(jī)械設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用效率，就一定要保證機(jī)械設(shè)計(jì)的合理性。以往使用的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)無法對(duì)產(chǎn)品的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行有效的分析和優(yōu)化，設(shè)計(jì)效果也無法直觀的體現(xiàn)出來，影響設(shè)計(jì)人員對(duì)產(chǎn)品性能的考察。而三維CAD技術(shù)的應(yīng)用，可以有效改善這些問題，同時(shí)，也為機(jī)械設(shè)計(jì)工作提供了新的發(fā)展方向，將三維CAD技術(shù)合理應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)有著重要意義。

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

一、三維CAD技術(shù)的概述

CAD技術(shù)在不斷完善和創(chuàng)新的過程中，許多優(yōu)秀技術(shù)不斷形成，三維CAD技術(shù)是二維CAD技術(shù)在創(chuàng)新和變革的過程中出現(xiàn)的。三維CAD技術(shù)的組成部分有很多，其中有三維設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)、造型、技術(shù)運(yùn)營(yíng)分析等等，在模型構(gòu)建的應(yīng)用中有著非常重要的作用，可以有效促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。想要充分發(fā)揮出該技術(shù)的實(shí)際作用，需要有專業(yè)技術(shù)人員來應(yīng)用，技術(shù)人員的技術(shù)水平和綜合素質(zhì)水平需要達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后才可以熟練應(yīng)用三維CAD技術(shù)。同時(shí)，技術(shù)人員的思維能力和想象力要豐富，應(yīng)用該技術(shù)時(shí)可以對(duì)圖進(jìn)行不斷創(chuàng)新，根據(jù)人們的需求，作出優(yōu)質(zhì)的圖形，充分滿足人們的需要。在機(jī)械設(shè)施設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)用三維CAD技術(shù)，可以將機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)利用圖形完美的展現(xiàn)出來，讓企業(yè)可以更加真實(shí)的看到機(jī)械設(shè)備的各方面特點(diǎn)，如果產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)問題，也可以在第一時(shí)間內(nèi)將問題解決，在一定程度上提高設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用效率。設(shè)計(jì)工作者在工作期間，要對(duì)三維CAD技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的了解掌握，將其應(yīng)用在圖形設(shè)計(jì)中，可以有效提高設(shè)計(jì)人員的工作效率。

二、三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.產(chǎn)品更加直觀形象。三維CAD技術(shù)的應(yīng)用，由于其性質(zhì)上的優(yōu)勢(shì)可以讓機(jī)械設(shè)計(jì)將產(chǎn)品的特點(diǎn)和外形更加直觀的表現(xiàn)出來，可以用三維CAD技術(shù)來進(jìn)行產(chǎn)品事物的呈現(xiàn)。在以往的機(jī)械設(shè)計(jì)中，想利用平面圖形展示產(chǎn)品的立體效果具有一定的困難，一般都是利用投影的方式將產(chǎn)品立體圖形在平面上展現(xiàn)出來，而在最近幾年。三維CAD技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，可以完成相關(guān)的設(shè)計(jì)操作。不但可以將產(chǎn)品的立體形象展現(xiàn)出來，還可以將機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)際運(yùn)作過程體現(xiàn)出來，機(jī)械生產(chǎn)廠家可以在掌握設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況后，及時(shí)對(duì)運(yùn)作過程中的不足進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)也可以讓用戶了解到機(jī)械設(shè)備運(yùn)作過程中的一些性能，加深對(duì)產(chǎn)品的了解，這種技術(shù)可以滿足用戶的需要。

2.增加設(shè)計(jì)的參數(shù)化含量。以前的CAD技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如果想要對(duì)圖形中每個(gè)位置進(jìn)行修改，就需要技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況來重新進(jìn)行圖紙的繪制，需要使用的輔助工具有很多，同時(shí)，還需要將其他為圖形的尺寸固定好，進(jìn)行反復(fù)繪制后才可以形成新的圖紙，這種技術(shù)在應(yīng)用的過程中花費(fèi)的時(shí)間比較長(zhǎng)，同時(shí)操作上還比較麻煩。而三維CAD技術(shù)的出現(xiàn)，可以有效改善這一問題，在實(shí)際應(yīng)用的過程中，了解到圖紙修改的實(shí)際數(shù)據(jù)，可以直接進(jìn)行調(diào)整和修改，不用在進(jìn)行圖紙的反復(fù)繪制，節(jié)約了圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)間，快速完成了相關(guān)工作。

3.實(shí)現(xiàn)零部件的有限元分析。三維CAD技術(shù)在應(yīng)用過程中可以對(duì)零部件的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行合理的分析，首先需要掌握零部件的各項(xiàng)參數(shù)，將所得數(shù)據(jù)輸入到有限元網(wǎng)絡(luò)中，利用這項(xiàng)技術(shù)可以對(duì)零部件的整體進(jìn)行分析，掌握零部件在實(shí)際應(yīng)用過程中的變形情況和震動(dòng)情況，分析零部件的各項(xiàng)參是否符合應(yīng)用要求，如果不滿足應(yīng)用要求，就需要對(duì)零部件進(jìn)完善和修改，直到應(yīng)員工效果符合機(jī)械設(shè)備的需要。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用有效提升零部件應(yīng)用的合理性，減低了企業(yè)的建設(shè)成本。

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

1.在機(jī)械CAE中的應(yīng)用。機(jī)械CAE主要的工作內(nèi)容就是在各種機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上作出相關(guān)的調(diào)整，對(duì)產(chǎn)品的應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組合，得出最合適的產(chǎn)品參數(shù)，讓設(shè)計(jì)方案變得更加合理，符合實(shí)際需要。另外，機(jī)械CAE要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)成本投入的合理性來進(jìn)行審核評(píng)估，對(duì)設(shè)計(jì)方案中所有不合理的地方進(jìn)行調(diào)整和修改。將三維CAD技術(shù)應(yīng)用在其中，在產(chǎn)品模型在繪制完成后，機(jī)械CAE可以繪制圖形進(jìn)行全面的分析，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，這樣才可以保證機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的順利完成。

2.在方案建模中的應(yīng)用。設(shè)計(jì)方案符合實(shí)際要求后，還需要按照設(shè)計(jì)方案來進(jìn)行產(chǎn)品模型的創(chuàng)建，如果將三維CAD技術(shù)應(yīng)用在模型的建設(shè)中，可以讓建模工作操作更加方便，將設(shè)計(jì)方案變的更加立體，這樣有助于產(chǎn)品模型各個(gè)角度的建設(shè)。三維CAD技術(shù)在方案建模的應(yīng)用中表現(xiàn)形式有很多種，其中比較常見的方式有：框架式、立體式和表面式。通常在實(shí)際應(yīng)用的過程中，該技術(shù)可以根據(jù)方案建模的難易程度來進(jìn)行圖形的生成，直接生成方案模型主要針對(duì)的是比較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方案。如果機(jī)械設(shè)計(jì)方案比較復(fù)雜，三維CAD技術(shù)可以對(duì)圖形生成情況進(jìn)行全面分析，并重新對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，這樣才可以為用戶提供優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)圖形，為方案建模節(jié)省了時(shí)間，對(duì)后續(xù)的產(chǎn)品建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。

3.在方案形成中的應(yīng)用。三維CAD技術(shù)在應(yīng)用的過程中有很多功能，可以對(duì)機(jī)械設(shè)方案中各個(gè)零部件的參數(shù)和組合形式進(jìn)行編輯處理，為方案的設(shè)計(jì)、建模和方案的完成提供輔助性的作用，只有將各個(gè)零部件組合在一起，才可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)計(jì)的方案的完成。各種零部件在設(shè)計(jì)的過程中是互不相干的，利用三維CAD技術(shù)可以將任意兩個(gè)零部件有機(jī)的組合在一起，跟根據(jù)不同的需求來對(duì)不同的零部件進(jìn)行組合排列。對(duì)于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零部件，也可以利用該技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)功能對(duì)零部件進(jìn)行合理配置，這樣可以對(duì)設(shè)計(jì)方案全方位考察。

4.三維CAD技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)。（1）智能化。科學(xué)技術(shù)水平在不斷提高的條件下，智能化的發(fā)展和建設(shè)是必然趨勢(shì)，三維CAD技術(shù)也會(huì)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)三維CAD技術(shù)進(jìn)行管理和控制，對(duì)技術(shù)中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的管理，形成一個(gè)專門的數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來對(duì)設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)性的判斷，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)中對(duì)三維CAD技術(shù)的創(chuàng)新和完善，實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)的智能化發(fā)展。（2）規(guī)范化。三維CAD技術(shù)在目前的應(yīng)用過程中功能性比較強(qiáng)，應(yīng)用的方面比較廣，在今后的發(fā)展中，該技術(shù)可以在現(xiàn)有功能的基礎(chǔ)上來進(jìn)行功能的拓展，讓應(yīng)用該技術(shù)設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品和設(shè)計(jì)方案更加符合人們的生活需求，可以滿足產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中的各項(xiàng)需要，實(shí)現(xiàn)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的規(guī)范化管理，建立一個(gè)新型的三維CAD技術(shù)的應(yīng)用模式。另外，在未來發(fā)展的過程中，該項(xiàng)技術(shù)還需要與STEP體系相結(jié)合，這樣可以在一定程度上解決設(shè)計(jì)模型在傳輸上的問題。（3）虛擬網(wǎng)絡(luò)化。三維CAD技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中主要憑借著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)，在各項(xiàng)技術(shù)不斷的發(fā)展過程中，該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展方向也一定與計(jì)算式網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向是一致的，三維CAD技術(shù)在發(fā)展的過程中也會(huì)逐漸應(yīng)用在其他領(lǐng)域，將設(shè)計(jì)方案用模型展示出來，并通過模型來發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案中的不足，以此是完善設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬海濤.論三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)：引文版：00282-00282.

[2]沈麗.試論機(jī)械設(shè)計(jì)中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用[J].科技展望，2016，25（12）.