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

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛使用在人們生活中，為人們生活帶來(lái)便利。計(jì)算機(jī)CAD三維技術(shù)使用在機(jī)械工程領(lǐng)域中，為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了便利，因此工程設(shè)計(jì)師要高度重視。本文主要探究在機(jī)械設(shè)計(jì)工作中有效使用三維CAD技術(shù)，為今后有關(guān)工作提供參考。

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

0 ?引言

機(jī)械產(chǎn)品使用效果和機(jī)械設(shè)計(jì)的好壞有著直接聯(lián)系，若想讓機(jī)械設(shè)備使用效率得到保證，則需要確保合理設(shè)計(jì)機(jī)械。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)無(wú)法優(yōu)化和分析產(chǎn)品參數(shù)，也無(wú)法體現(xiàn)出設(shè)計(jì)效果，會(huì)影響工作人員考察產(chǎn)品性能。使用三維CAD技術(shù)可以解決這些不足，同時(shí)為機(jī)械設(shè)計(jì)研究提供方向，在機(jī)械設(shè)計(jì)中合理使用三維CAD技術(shù)，對(duì)機(jī)械行業(yè)有著重要的作用。

1 ?闡述三維CAD概念和特征

1.1 三維CAD概念

在CAD技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新中，生成了更多的優(yōu)秀技術(shù)。三維CAD技術(shù)是在二維CAD技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新和變革。三維CAD技術(shù)包含內(nèi)容眾多，包括三維設(shè)計(jì)、建模、技術(shù)操作分析等。它起著非常重要的作用在模式建設(shè)的應(yīng)用中，能夠推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為了將這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際作用充分發(fā)揮出來(lái)，應(yīng)聘請(qǐng)專業(yè)技術(shù)人員。技術(shù)人員只有綜合素質(zhì)和技術(shù)能力符合標(biāo)準(zhǔn)才能夠熟練使用三維CAD技術(shù)，并且也需要技術(shù)人員有著豐富的想象力和思維，通過此項(xiàng)技術(shù)不斷創(chuàng)新圖片，按照人們需求做出符合標(biāo)準(zhǔn)的圖形，滿足人們需求。在機(jī)械設(shè)施環(huán)節(jié)運(yùn)用三維CAD技術(shù)，能夠完美的展現(xiàn)出機(jī)械設(shè)備的圖形，讓企業(yè)可以全方位看到機(jī)械設(shè)備的特征。若是產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)有問題出現(xiàn)，也可及時(shí)解決問題，從而加速了設(shè)計(jì)方案的使用效率。設(shè)計(jì)工作者要在工作上掌握三維CAD技術(shù)，便于更好的設(shè)計(jì)圖形，從而提高工作效率。

1.2 三維CAD技術(shù)特征

第一，縮減機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)間。三維CAD技術(shù)的應(yīng)用縮減了機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)間，大大提高了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率。在設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，三維CAD技術(shù)需要二次設(shè)計(jì)和制造部分零件即可，其余零件則是根據(jù)以往的記錄資料進(jìn)行，以提高機(jī)械設(shè)計(jì)的效率。并且三維CAD系統(tǒng)本身具有高度可變的設(shè)計(jì)能力，可以快速地重建為另一個(gè)新的機(jī)械產(chǎn)品;第二，改進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品的加工過程。三維模型通過著色與渲染功能來(lái)獲得和設(shè)計(jì)方案有關(guān)的效果圖，從而幫助設(shè)計(jì)者和決策者更直接了解外觀，推動(dòng)著審批周期、設(shè)計(jì)決策以及產(chǎn)品開發(fā)等功能的發(fā)展，并且可以使用計(jì)算機(jī)擴(kuò)展設(shè)計(jì)者的知識(shí)，改善其記憶力，即觀察力、記憶力和表達(dá)力;第三，增強(qiáng)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存能力。三維CAD設(shè)計(jì)圖像和圖形文件可以直接被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的硬盤和軟盤中，便于數(shù)據(jù)的調(diào)用和保存。為了把機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)數(shù)據(jù)保存好，設(shè)計(jì)人員可把設(shè)計(jì)文件刻錄到CD中，或者使用掃描儀和數(shù)字化儀將設(shè)計(jì)圖的內(nèi)容輸入到計(jì)算機(jī)，以避免由于數(shù)據(jù)的破壞性存取、潮濕或蛀蟲而造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失;第四，達(dá)到集成的目的。三維CAD技術(shù)雖然沒有CAM功能，但可通過輸出DXF的標(biāo)準(zhǔn)文件實(shí)施共享，也就是其他專業(yè)的CAM共享。三維CAD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)超越了傳統(tǒng)平面設(shè)計(jì)繪圖，一方面推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展，一方面為工程設(shè)計(jì)帶來(lái)了好處[1]。

2 ?機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用三維CAD技術(shù)

2.1 應(yīng)用在建模中

在三維CAD技術(shù)中，直觀與立體是比較顯著的特征，同時(shí)也是由于此特征被機(jī)械設(shè)計(jì)建模廣泛使用。三維CAD技術(shù)建模方式包括表面方式、框架模式以及立體模式，某些簡(jiǎn)單圖形在CAD軟件中均有自帶圖形，若是機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，則三維CAD技術(shù)便會(huì)通過布爾運(yùn)算排列自身運(yùn)算，同時(shí)按照客戶需求實(shí)施系統(tǒng)運(yùn)算從而獲得預(yù)期圖案，為機(jī)械設(shè)計(jì)方案提供有利參考。比如以央視大樓為例，在計(jì)算機(jī)設(shè)備上運(yùn)用三維CAD技術(shù)，則經(jīng)過預(yù)算獲得簡(jiǎn)單模型后，為完成今后有關(guān)設(shè)計(jì)方案提供參考。

2.2 應(yīng)用在方案形成中

我國(guó)科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，制造業(yè)也得到了創(chuàng)新和改革，其發(fā)展的目標(biāo)便是計(jì)算機(jī)數(shù)字化。當(dāng)完成機(jī)械設(shè)計(jì)方案后，加工重組零部件，合理排列組合形成健全的機(jī)械方案，此時(shí)需要使用到三維CAD技術(shù)中的編輯功能，它是將獨(dú)立的部件按照設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)概念二次排列組合，從而展示三維機(jī)械，把復(fù)雜的部件通過現(xiàn)代化三維技術(shù)中的編輯模式獲取新型的部件，便于快速的實(shí)現(xiàn)三維方案，確保設(shè)計(jì)方案能夠有效地完成。在形成方案時(shí)，需要重點(diǎn)的開發(fā)系統(tǒng)軟件的應(yīng)用。使用曲面造型和平面設(shè)計(jì)等方式開展統(tǒng)一的管理，確保設(shè)計(jì)方案能夠順利的實(shí)施。

2.3 應(yīng)用在機(jī)械CAE軟件中

機(jī)械CAE軟件的功能是優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、對(duì)比方案數(shù)據(jù)。在CAE軟件中使用三維技術(shù)需要模型結(jié)構(gòu)表面良好，通過CAE軟件展示設(shè)計(jì)等步驟，確保各項(xiàng)方案設(shè)計(jì)可以順利開展。從當(dāng)前可看出，CAE系統(tǒng)的功能包括分析工程數(shù)據(jù)、預(yù)估壽命等內(nèi)容，只有使用CAD技術(shù)才可以解決造型問題。

3 ?機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用三維CAD存在的問題和發(fā)展趨勢(shì)

3.1 機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用三維CAD的問題

三維CAD技術(shù)推動(dòng)著機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展，有著輔助優(yōu)勢(shì)，但在推廣三維CAD技術(shù)中也有問題出現(xiàn)，主要表現(xiàn)在：第一，工作人員未熟練掌握有關(guān)技術(shù)。三維CAD技術(shù)屬于復(fù)雜多樣的體系，有著較強(qiáng)的技術(shù)性，若是想成功使用此項(xiàng)技術(shù)，則需要先掌握三維CAD技術(shù)的基礎(chǔ)功能。但工作人員對(duì)于有關(guān)三維CAD技術(shù)知識(shí)掌握缺乏，致使無(wú)法在機(jī)械設(shè)計(jì)中把三維CAD技術(shù)的作用發(fā)揮出來(lái)，使用效果差;第二，無(wú)法發(fā)揮出輔助功能。三維CAD技術(shù)功能強(qiáng)，技術(shù)成熟，但制圖工作人員僅是按照傳統(tǒng)的制圖理念和思維工作，在使用三維CAD制圖時(shí)，只發(fā)揮出制圖功能，但未有效利用三維技術(shù)，無(wú)法發(fā)揮出新技術(shù)，此種情況需要工作人員反思[2]。

3.2 三維CAD技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

第一，規(guī)范化。主要是指在設(shè)計(jì)三維軟件時(shí)，應(yīng)和實(shí)際情況結(jié)合在一起，不可只看重功能，需要與現(xiàn)實(shí)結(jié)合在一起，只有如此才能保證CAD技術(shù)的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性。在實(shí)際使用中也要關(guān)注STEP體系，有效結(jié)合STEP和CAD體系，從而解決參數(shù)化模型中存在的問題;第二，智能化。三維CAD技術(shù)雖然也獲得一些成就，但是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展快，此技術(shù)會(huì)變得更加智能化。工作人員使用三維CAD技術(shù)時(shí)，使用計(jì)算機(jī)操縱，將實(shí)踐過程的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)記錄下來(lái)，從而構(gòu)建完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，提供計(jì)算機(jī)的辨認(rèn)力，從而達(dá)到智能化設(shè)計(jì)的目標(biāo);第三，虛擬網(wǎng)絡(luò)化。三維CAD技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展，主要是通過計(jì)算機(jī)等有關(guān)網(wǎng)絡(luò)工具的發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，三維CAD技術(shù)會(huì)逐漸轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡(luò)化狀態(tài)，對(duì)于虛擬空間而言，三維CAD技術(shù)有著重要的作用，是由于使用三維CAD技術(shù)通過虛擬空間建造機(jī)械模型，讓人們能夠直觀立體的掌握設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)，同時(shí)為其提供正確的參數(shù)，從而為今后機(jī)械設(shè)計(jì)工作提供參考。由此可看出，今后三維CAD技術(shù)有著重要的作用在虛擬空間中;第四，集成性。三維CAD技術(shù)可集成了外圍設(shè)備和計(jì)算機(jī)軟硬件設(shè)備，并且也和管理信息系統(tǒng)、制造資源管理系統(tǒng)等集成在一起。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，信息技術(shù)的進(jìn)步，人們關(guān)注的重點(diǎn)將會(huì)放在構(gòu)建CAD系統(tǒng)上，尤其是在全球一體化經(jīng)濟(jì)背景下，需要實(shí)現(xiàn)異地設(shè)計(jì)制造，同時(shí)確保有關(guān)設(shè)計(jì)方案能夠?qū)崿F(xiàn)[3]。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在現(xiàn)實(shí)生活中三維CAD技術(shù)已被廣泛使用，尤其是在機(jī)械制造業(yè)中。三維CAD技術(shù)由于立體性、直觀性以及安全性等特點(diǎn)而被廣泛使用在機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)中，一方面主要體現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)的方案中，一方面體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)中。雖然在機(jī)械軟件中存在不足，但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中將會(huì)發(fā)揮出更重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛金花，籍飛超，張鈺柱.機(jī)械設(shè)計(jì)中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用研究[J].中國(guó)綠色畫報(bào)，2018（8）：207.

[2]楊啟文，張麗芳，李勇，等.探索和研究三維CAD技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的影響[J].中文信息，2018（11）：215.

[3]張官清.三維CAD技術(shù)在水利水電工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究，2018（3）：63-64.

作者簡(jiǎn)介：朱萬(wàn)鶴（1980-），男，湖北大冶人，機(jī)械中級(jí)工程師，本科，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)與制造。