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

薛金花　籍飛超　張鈺柱

摘要：經(jīng)濟(jì)全面開放后，科學(xué)技術(shù)快速創(chuàng)新，適應(yīng)人們生活需求，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)獲得廣泛普及。計(jì)算機(jī)三維CAD技術(shù)的廣泛普及，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造行業(yè)來講，是一項(xiàng)良好的助推力，為業(yè)內(nèi)人士快速高效的完成作業(yè)提供巨大的幫助。文中通過具體研究三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)用的必要性，探究機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用，提出三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的未來發(fā)展趨勢(shì)。

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

機(jī)械設(shè)計(jì)具有非常高的要求，設(shè)計(jì)過程具有較強(qiáng)的專業(yè)性，所涉及范圍廣。近年來，社會(huì)的不斷發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中所需要考慮的因素非常多，設(shè)計(jì)要求逐漸提高。三維CAD技術(shù)應(yīng)用提高了機(jī)械設(shè)計(jì)的效果與準(zhǔn)確度，因此CAD技術(shù)被廣泛的推廣應(yīng)用。

一、三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用必要性

（一）促進(jìn)新產(chǎn)品的開發(fā)

利用三維CAD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，機(jī)械模型建構(gòu)變得更加快捷方便，立體感非常明顯。三維CAD技術(shù)通過使用動(dòng)畫的方式，還原零件造型，減少零件設(shè)計(jì)的困難程度，三維CAD技術(shù)加快了產(chǎn)品創(chuàng)新的速度，為產(chǎn)品開發(fā)提供了巨大的空間。以工業(yè)為例，機(jī)械廣泛使用到工業(yè)生產(chǎn)過程中，機(jī)械已經(jīng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工方式，提高機(jī)械生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量，節(jié)省人力資源成本。針對(duì)挖掘機(jī)的造型設(shè)計(jì)當(dāng)中，使用三維CAD技術(shù)建構(gòu)挖掘機(jī)的立體模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)挖掘機(jī)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而優(yōu)化其性能。

（二）零件設(shè)計(jì)方便直觀

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)者在紙上將自己的想法畫出來。大部分時(shí)候設(shè)計(jì)者腦海當(dāng)中的立體圖形很難呈現(xiàn)到紙上。然而使用三維CAD技術(shù)的直觀性良好的將這個(gè)問題解決。三維CAD技術(shù)的使用將繪制出三維構(gòu)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。設(shè)計(jì)裝配零件中，三維CAD技術(shù)可以清楚的將各部分零件間的配合程度反映出來，從而良好的提高裝配零件的精準(zhǔn)程度。完成設(shè)計(jì)后，展開檢驗(yàn)仿真運(yùn)動(dòng)，對(duì)各零件之間是否存在問題進(jìn)行檢查，一旦出現(xiàn)問題，設(shè)計(jì)師要及時(shí)修改數(shù)據(jù)，讓零件符合標(biāo)準(zhǔn)。

（三）縮減機(jī)械設(shè)計(jì)的周期

以前都是使用人工設(shè)計(jì)的方式來對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)調(diào)整。不管是零部件的尺寸設(shè)計(jì)、還是零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都將會(huì)給機(jī)械的實(shí)用功能帶來嚴(yán)重的影響。使用三維CAD技術(shù)后，技術(shù)人員可以嚴(yán)格按照產(chǎn)品要求自主匹配零件，明確零件尺寸大小，極大程度上縮減設(shè)計(jì)周期。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)中三維CAD技術(shù)在應(yīng)用

（一）模型建構(gòu)

從三維CAD技術(shù)為機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)帶來的貢獻(xiàn)可以了解到，優(yōu)勢(shì)就在于產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中會(huì)變得更加直觀，從而可以了解到，此種技術(shù)能夠使用到眾多的設(shè)計(jì)工作中來。三維CAD技術(shù)的核心即為建模，建模方式包括表面方式、框架按時(shí)和立體三維方式，不但如此，三維CAD還可以對(duì)一些圖形展開處理，比如圓形、圓柱形等。對(duì)于比較復(fù)雜的圖形構(gòu)造，利用布爾運(yùn)算以及排列組合的方法將所需要的參數(shù)值求出來，讓設(shè)計(jì)人員更加順利的展開工作。在央視大樓進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，就利用了CAD技術(shù)，利用其他輔助軟件的幫助，CAD軟件構(gòu)建出來的大樓圖案有了簡(jiǎn)單的雛形，為之后設(shè)計(jì)方案奠定良好的基礎(chǔ)。

（二）檢驗(yàn)零部件的設(shè)計(jì)問題

檢驗(yàn)零部件的設(shè)計(jì)問題方面三維CAD技術(shù)具有巨大的作用。使用三維CAD技術(shù)來檢驗(yàn)零部件，一般情況下有兩種：第一種就是使用資源查找器來準(zhǔn)確的進(jìn)行查找，找到存在問題的零件，及時(shí)調(diào)整；第二種就是利用裝配過程的動(dòng)態(tài)演示方法，對(duì)數(shù)據(jù)存在偏差的零部件進(jìn)行分析。不管是使用任何一種的檢驗(yàn)方法都可以非常準(zhǔn)確的找到出現(xiàn)問題的機(jī)械零部件所在的位置，讓自動(dòng)查找成為可能，節(jié)省設(shè)計(jì)者的精力。這樣高度自動(dòng)化、智能化的查找方法對(duì)提高構(gòu)建機(jī)械的成功率起到不可取代的作用。這也同樣是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所無(wú)可比擬的。另外三維CAD技術(shù)綜合CAM技術(shù)所建立起來的設(shè)計(jì)、制造、裝配為一體的生產(chǎn)線，給未來機(jī)械制造帶來非常重要的價(jià)值。

（三）形成設(shè)計(jì)方案

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步發(fā)展，每一個(gè)行業(yè)表現(xiàn)出繁榮發(fā)展的態(tài)勢(shì)，特別是生產(chǎn)制造行業(yè)，科學(xué)技術(shù)已經(jīng)變成生產(chǎn)發(fā)展的主要力量，傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)已經(jīng)不能夠順應(yīng)行業(yè)發(fā)展的形勢(shì)，機(jī)械設(shè)計(jì)從機(jī)床朝著數(shù)控機(jī)床的方向變化。目前，隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的來臨，機(jī)械生產(chǎn)制造業(yè)也開始朝著高精尖的趨勢(shì)發(fā)展。現(xiàn)如今，三維CAD技術(shù)已經(jīng)開始在形成設(shè)計(jì)方案當(dāng)中廣泛應(yīng)用，更好的確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理性。

三、三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的發(fā)展趨勢(shì)

（一）智能化

三維CAD技術(shù)在參數(shù)設(shè)計(jì)以及特征造型方面的發(fā)展比較快，展示出這個(gè)技術(shù)的智能化。用戶應(yīng)用軟件時(shí)，引入?yún)?shù)值以及特征非常方便，讓設(shè)計(jì)工作可以良好的展開，并且工程數(shù)據(jù)可以在三維CAD軟件當(dāng)中真實(shí)的還原。現(xiàn)如今，CAD軟件存在的特征模型問題就是只能針對(duì)零件的幾何造型進(jìn)行處理，針對(duì)其他的分析，比如CAPP、加工問題都還是難以解決的問題。

（二）規(guī)范化

機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中三維CAD技術(shù)朝著規(guī)范化的發(fā)展具體表現(xiàn)在數(shù)據(jù)交換格式的標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)模型的規(guī)范化以及CAD資源規(guī)范化。數(shù)據(jù)模型能夠利用STEP標(biāo)準(zhǔn)的體系。

（三）虛擬網(wǎng)絡(luò)化

由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，三維CAD技術(shù)獲得了良好的優(yōu)化，而且已經(jīng)逐步從單機(jī)使用狀態(tài)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)化的使用狀態(tài)。虛擬網(wǎng)絡(luò)化的三維CAD技術(shù)的產(chǎn)生，給機(jī)械設(shè)計(jì)帶來了非常大的方便。在虛擬的網(wǎng)絡(luò)化情況下，用戶全方位掌握機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中的問題，使用互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)來借鑒同類機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)，從而良好的展開機(jī)械設(shè)計(jì)工作。

總而言之，機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)用三維CAD技術(shù)真正縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的周期，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)生產(chǎn)加工的流程，完善機(jī)械產(chǎn)品性能，給生產(chǎn)制造行業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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