機(jī)械設(shè)計(jì)中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用研究

摘要：在社會(huì)科技不斷發(fā)展的背景下，各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來，三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用變得越來越廣泛。該技術(shù)可以在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中不斷收集與整理信息，在設(shè)計(jì)遇到問題的時(shí)候還可以根據(jù)之前的信息來對問題進(jìn)行分析，最終解決問題，為工業(yè)生產(chǎn)提供了更加安全與穩(wěn)定的環(huán)境。與此同時(shí)，三維CAD技術(shù)的應(yīng)用過程比較簡單，工作人員只需要經(jīng)過簡單的培訓(xùn)就可以自行編程。基于此，本文對機(jī)械設(shè)計(jì)中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值與應(yīng)用方法進(jìn)行了分析與研究，希望能夠?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)工作者提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);三維CAD技術(shù);應(yīng)用價(jià)值;應(yīng)用方法

1.三維CAD技術(shù)的基本概述

近年來，隨著機(jī)械產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，人們對機(jī)械產(chǎn)品的功能與美觀性都提出了更高的要求。為了滿足人們的要求，促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品性能的提升，機(jī)械行業(yè)開始實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，同時(shí)將這些技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中來。在這個(gè)過程當(dāng)中，為了實(shí)現(xiàn)模式化的設(shè)計(jì)，三維CAD軟件開始得到廣泛應(yīng)用，三維CAD技術(shù)也受到了人們的關(guān)注。三維CAD技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是一種建模技術(shù)，它是基于計(jì)算機(jī)而產(chǎn)生的一種輔助設(shè)計(jì)方法^[1]。在發(fā)展的過程當(dāng)中，三維CAD技術(shù)的硬件與軟件都在不斷完善，能夠滿足機(jī)械設(shè)計(jì)的要求。與二維CAD技術(shù)相比，該技術(shù)除了具備三維造型的基本功能之外，還增加了CAE和CAM等拓展性功能。當(dāng)前，三維CAD技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入到了穩(wěn)定發(fā)展的階段，展現(xiàn)出了集成化、智能化與開放化的特征。

2. 機(jī)械設(shè)計(jì)中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

2.1使機(jī)械設(shè)計(jì)的作品更加直觀與形象

在開展機(jī)械設(shè)計(jì)工作的過程當(dāng)中，立體化模型的構(gòu)建是重要的環(huán)節(jié)。在過去，人們通常是通過正投影的方法來完成這一環(huán)節(jié)的，運(yùn)用二維方法來完成繪制，并在這之后實(shí)現(xiàn)三維模型的轉(zhuǎn)換。在三維CAD技術(shù)應(yīng)用之后，人們可以基于計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)來直接進(jìn)行三維輔助性設(shè)計(jì)。通過這種方式，可以使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品變得更為直觀化與形象化。設(shè)計(jì)人員在基于該技術(shù)來進(jìn)行產(chǎn)品的仿真性與虛擬性設(shè)計(jì)的同時(shí)，也可以對產(chǎn)品進(jìn)行直觀化與形象化的檢驗(yàn)，在這個(gè)過程當(dāng)中找到作品當(dāng)中存在的問題，進(jìn)而運(yùn)用專業(yè)化的軟件對作品進(jìn)行調(diào)節(jié)與完善，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量與效果的提升。

2.2能夠滿足機(jī)械參數(shù)化與變量化設(shè)計(jì)需求

在機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中進(jìn)行三維設(shè)計(jì)的時(shí)候，參數(shù)化與變量化設(shè)計(jì)是基本思想。在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，如果需要對圖紙進(jìn)行修改的話，往往需要對整個(gè)圖紙的內(nèi)容進(jìn)行重新繪制，這是由于其中的幾何元素都是運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)型尺寸來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。而為了提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量與效果，很多機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)的時(shí)候都需要多次修改與完善，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)時(shí)間被延長，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)成本也比較高。在三維CAD技術(shù)應(yīng)用的情況下，機(jī)械設(shè)計(jì)已經(jīng)具備了基本的參數(shù)化設(shè)計(jì)性能，基于參數(shù)化與變量化的功能模塊，可以對產(chǎn)品的尺寸信息進(jìn)行自動(dòng)化的修改，同時(shí)也可以根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)來改變裝配環(huán)境，這不僅可以有效減少設(shè)計(jì)人員的工作量，縮短設(shè)計(jì)修改的時(shí)間，同時(shí)也可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)效率^[2]。

3. 機(jī)械設(shè)計(jì)中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用方法

3.1機(jī)械建模

三維CAD技術(shù)在應(yīng)用的過程當(dāng)中展現(xiàn)出了直觀的空間感和較強(qiáng)的仿真效果，這也是該技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中被廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要原因。而要發(fā)揮三維CAD技術(shù)的優(yōu)勢，就要進(jìn)行機(jī)械建模，這主要包括線框建模、曲面建模以及實(shí)體建模這三個(gè)部分。在建模的過程當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員可以利用標(biāo)準(zhǔn)的圖形作為模型，常見的圖形有圓柱形、球形以及立方體等。在這個(gè)基礎(chǔ)上對機(jī)械產(chǎn)品的零件進(jìn)行分解與整合。如果出現(xiàn)了比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在機(jī)械建模的過程當(dāng)中可以運(yùn)用還布爾運(yùn)算模式來計(jì)算相關(guān)的參數(shù)，在這個(gè)基礎(chǔ)上對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)當(dāng)中的圖形進(jìn)行分析，并對其進(jìn)行重新排列與組合，使其達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果，這樣才能最大化地提高產(chǎn)品的性能。最后，還需要利用三維CAD技術(shù)對設(shè)計(jì)資料進(jìn)行整理與分析，制作相應(yīng)的產(chǎn)品裝配圖，以此來確保產(chǎn)品的質(zhì)量能夠符合設(shè)計(jì)的要求。

3.2設(shè)計(jì)檢驗(yàn)

三維CAD技術(shù)在使用的過程當(dāng)中需要采取三維動(dòng)畫技術(shù)。在完成機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)之后，工作人員需要通過動(dòng)畫來對整體的設(shè)計(jì)效果進(jìn)行演示，以此來對產(chǎn)品能否正常運(yùn)作進(jìn)行檢驗(yàn)，確保產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)的要求。由此可見，三維CAD技術(shù)可以將各個(gè)機(jī)械零部件的使用情況清晰地演示出來，并通過資源檢索器來對產(chǎn)品零部件的適配度進(jìn)行檢驗(yàn)。如果在機(jī)械設(shè)計(jì)過程當(dāng)中出現(xiàn)零部件位置不合適或者設(shè)計(jì)產(chǎn)品與實(shí)際需要不適配的問題，設(shè)計(jì)人員需要及時(shí)進(jìn)行修改，并使用軟件進(jìn)行調(diào)試與優(yōu)化。通過設(shè)計(jì)出不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品零件模型來實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品的多次適配，以此找到最高的適配度。實(shí)踐證明，通過這種方法可以有效降低因單個(gè)零部件出錯(cuò)而導(dǎo)致整體產(chǎn)品設(shè)計(jì)失敗的概率。除此之外，在這個(gè)過程當(dāng)中三維CAD技術(shù)還可以對機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，在縮短農(nóng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的同時(shí)減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

3.3形成裝配圖

在完成機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)體構(gòu)造之后并完成檢驗(yàn)之后，還可以運(yùn)用三維CAD技術(shù)來對產(chǎn)品的運(yùn)作資料進(jìn)行分析與研究，能夠?qū)⒘悴考倪\(yùn)動(dòng)指標(biāo)進(jìn)行完備記錄。在這個(gè)過程當(dāng)中運(yùn)用的是三維CAD軟件的裝配功能，它可以通過三維編輯的方式來形成產(chǎn)品裝配圖示，以此來完成實(shí)體裝配圖^[3]。通過這種方式，可以使機(jī)械設(shè)計(jì)稿與產(chǎn)品成品之間保持高度一致，進(jìn)而促進(jìn)設(shè)計(jì)效率的提升。

4.結(jié)束語

綜上所述，在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中運(yùn)用三維CAD技術(shù)可以提高設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化與智能化水平，使機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制作等流程保持一致。該技術(shù)應(yīng)用的過程當(dāng)中，要先進(jìn)行機(jī)械建模，然后對設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)，最后還要形成裝配圖。為了將三維CAD技術(shù)的功能更好地發(fā)揮出來，設(shè)計(jì)人員還需要加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)和基礎(chǔ)創(chuàng)新，同時(shí)完善對技術(shù)的控制與管理。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：章宏石（1997.08.27），男 ，籍貫：漢 ，學(xué)歷：本科，單位：寧波工程學(xué)院杭州灣汽車學(xué)院 ，專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化.