三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用探討

孫樂維

(新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000)

1 三維CAD技術(shù)的概述

1.1 三維CAD技術(shù)的概念

三維CAD技術(shù)在設(shè)計行業(yè)中有著非常廣泛的運(yùn)用，并且具有非常鮮明的特征，也是當(dāng)前階段設(shè)計領(lǐng)域的重要類型。從大范圍來說，三維CAD技術(shù)主要借助于計算機(jī)設(shè)備，通過計算機(jī)的圖形運(yùn)算對工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計和分析，能夠幫助設(shè)計者更好地設(shè)計出工業(yè)產(chǎn)品[1]。三維CAD技術(shù)在構(gòu)建模型等方面有著重要的應(yīng)用，有效地提升了設(shè)計行業(yè)的工作效率。設(shè)計師利用三維CAD技術(shù)對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行分析和設(shè)計，能夠有效地縮減設(shè)計時間，同時可以在計算機(jī)設(shè)備上觀地展示產(chǎn)品模型，通過計算機(jī)圖形處理能夠?qū)υO(shè)計產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時渲染，提升工作效率的同時，還將工業(yè)設(shè)計和工業(yè)制造有機(jī)地結(jié)合在一起，和過去設(shè)計模式相比，三維CAD技術(shù)還能將設(shè)計模型永久地保留在計算機(jī)設(shè)備中，更加方便設(shè)計者查看和修改，通過這種技術(shù)能夠有效地縮減產(chǎn)品設(shè)計周期，減少開發(fā)成本。在過去設(shè)計人員都是通過人工的方式進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，這些零部件的尺寸對最終機(jī)械產(chǎn)品性能有著至關(guān)重要的影響，通過三維CAD技術(shù)，設(shè)計人員能夠根據(jù)具體的情況合理地選擇零部件，通過三維建模確定零部件的尺寸，能夠有效地提升設(shè)計效率。

1.2 三維CAD技術(shù)的特征

首先，三維CAD技術(shù)有利于提高機(jī)械設(shè)計的效率，大大縮短對機(jī)械進(jìn)行設(shè)計的時間，在對三維CAD技術(shù)進(jìn)行利用時，可以對圖紙描畫的時間進(jìn)行壓縮和控制，提高機(jī)械制造的效率。在對新型機(jī)械進(jìn)行設(shè)計時，CAD技術(shù)可以對圖紙進(jìn)行二次重構(gòu)，對制造部分的零件進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)計，其他的零件可以根據(jù)以往的設(shè)計數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行重組，全面提高機(jī)械生產(chǎn)的時效。同時，三維CAD的技術(shù)具有很強(qiáng)的可塑造性和調(diào)節(jié)性，這種靈活性可以使得機(jī)械設(shè)計的能力和價值發(fā)揮到最大，可以利用過往的數(shù)據(jù)優(yōu)勢對設(shè)計構(gòu)思進(jìn)行重新組建，很快就能夠設(shè)計出全新的機(jī)械產(chǎn)品[2]。另一方面，三維CAD技術(shù)可以全面改進(jìn)機(jī)械的加工程序，通過對機(jī)械三維模型的建設(shè)使用CAD功能當(dāng)中的著色和渲染技術(shù)，直接獲取新的機(jī)械設(shè)計方案和效果圖，使得設(shè)計師和管理人員能夠通過效果圖更加直觀地了解機(jī)械設(shè)計的各種過程和細(xì)節(jié)，對于自身功能的發(fā)展也有一定的幫助，開發(fā)審批周期、設(shè)計決策等新功能，使用計算機(jī)和信息技術(shù)拓展設(shè)計師的視野和見解，提高設(shè)計人員對機(jī)械設(shè)計資源的了解和掌握，增強(qiáng)觀察能力和記憶能力，并最終通過機(jī)械設(shè)計作品表達(dá)出來[3]。除此之外，三維CAD技術(shù)還可以增強(qiáng)數(shù)據(jù)存儲的能力，可以幫助數(shù)據(jù)直接被存儲在計算機(jī)的硬盤當(dāng)中，在使用時方便調(diào)出和參考，也可以將已經(jīng)保存好的數(shù)據(jù)放在CD文件當(dāng)中，利用掃描等技術(shù)將設(shè)計圖紙制作成電子檔，保存到計算機(jī)硬盤當(dāng)中，避免數(shù)據(jù)被破壞或被盜取。三維CAD技術(shù)具有進(jìn)行文件分享的功能，并且它不同于CAM的功能，但是也可以輸出標(biāo)準(zhǔn)的格式文件進(jìn)行專業(yè)化的數(shù)據(jù)共享，為機(jī)械工程的設(shè)計帶來益處，推動了機(jī)械設(shè)計的全面發(fā)展。

2 三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 模型建構(gòu)的應(yīng)用

在當(dāng)前階段，三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計行業(yè)有著非常廣泛的應(yīng)用，通過直觀的形式為設(shè)計者展現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計過程。在模型建構(gòu)中的應(yīng)用包含以下方面，首先是表面方式，其次是框架方式，最后是立體方式。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計過程中，通過三維CAD技術(shù)能夠根據(jù)設(shè)計者的需求設(shè)計出多種圖形，包括橢圓形、圓柱形以及圓形等等[4]。在機(jī)械設(shè)計制造中有時設(shè)計者需要構(gòu)建非常復(fù)雜的圖形，此時就需要通過布爾運(yùn)算來進(jìn)行輔助設(shè)計，將計算機(jī)內(nèi)部圖形進(jìn)行全新組合，結(jié)合相關(guān)的設(shè)計要求和具體情況，通過布爾運(yùn)算來對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計，通過這種方式能夠有效地提升設(shè)計效率。

2.2 在方案構(gòu)建中的應(yīng)用

在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中，設(shè)計者往往需要將眾多的零部件進(jìn)行有機(jī)地組合和排列，從而達(dá)成自己想要的設(shè)計效果，形成完整的設(shè)計方案。在這個過程中，需要通過CAD專業(yè)軟件來對圖形進(jìn)行編輯和處理，設(shè)計者根據(jù)相關(guān)的設(shè)計要求以及設(shè)計理念選擇合理的設(shè)計方案內(nèi)容，將眾多的零部件進(jìn)行有機(jī)地排列組合，并通過計算機(jī)設(shè)備呈現(xiàn)出直觀的三維模型，在這過程中，通過CAD軟件和CAM軟件能夠有效地管理平面數(shù)據(jù)項(xiàng)目和立體結(jié)構(gòu)項(xiàng)目，通過科學(xué)地管理，使得設(shè)計師的方案能夠有序地開展落實(shí)，并且覆蓋到整個設(shè)計過程中去。

2.3 在設(shè)計檢驗(yàn)中的應(yīng)用

通過三維CAD技術(shù)，在計算機(jī)設(shè)備上直觀地呈現(xiàn)模型渲染效果，既能有效地檢查機(jī)械產(chǎn)品的故障，也能有效地減少開發(fā)時間。當(dāng)設(shè)計者觀察到零部件出現(xiàn)問題時，能夠借助于CAD軟件對零部件進(jìn)行精確地調(diào)整和優(yōu)化，通過三維建模形成全新的零部件形狀，使其具有良好的適配性。在零部件檢驗(yàn)完成后，通過三維CAD技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品分析，記錄不同零部件的坐標(biāo)信息，形成直觀的裝配圖，從而提升機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計效率。

3 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，機(jī)械設(shè)備也朝著智能化的方向發(fā)展，三維CAD技術(shù)在設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用也是時代發(fā)展的必然要求和趨勢，因此設(shè)計人員應(yīng)該加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提升自己的設(shè)計能力，最大程度地發(fā)揮三維CAD技術(shù)價值，設(shè)計出更加完善的工業(yè)產(chǎn)品。