機械產品設計中三維建模技術的應用分析

支曉鵬，郭海南，徐昊遠沈陽理工大學機械工程學院，遼寧沈陽　110159

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機械產品設計中三維建模技術的應用分析

支曉鵬，郭海南，徐昊遠
沈陽理工大學機械工程學院，遼寧沈陽110159

摘要隨著軟件工業(yè)的發(fā)展，我國的機械產品設計工程開發(fā)技術逐漸成熟。使用CAD/CAM/CAE等三維建模技術，開展機械產品的優(yōu)化設計，有利于提高我國產品設計制造領域的機械使用壽命。我國目前正在走“資源節(jié)約型”和“環(huán)境友好型”的能源發(fā)展道路，推行高性能機械設計技術的研究，有利于提高機械的生產效率，促進節(jié)能減排活動工業(yè)創(chuàng)新模式的開展。本文根據(jù)三維建模技術的設計特點展開討論，提出幾點有利于機械產品設計技術提高的可行性措施。

關鍵詞機械產品；三維建模；技術運用；效果分析

使用三維建模技術指導于機械創(chuàng)新設計，要求設計者在機械設計的過程中兼顧設計的新穎性、創(chuàng)造性，使其更加符合動力學中能耗利用的相關要求。運用新技術，體現(xiàn)機械產品制作發(fā)明的實用性，開發(fā)更多符合市場需要的機械功能。為了提高機械產品三維建模設計的效能，技術人員應該做好數(shù)據(jù)控制與知識熔接工作，將產品性能的管控體現(xiàn)到設計質量的檢測活動中去。在工業(yè)項目的機械產品綠色創(chuàng)新設計活動中，相關負責人應該安排一些具有生產經驗的工人參與到設計活動中去，針對機械產品運行中最容易出現(xiàn)損耗的部分進行分析，設計出一套保護機械產品核心零部件的可行性方案。

1　開展機械產品設計三維建模技術開發(fā)的基本原則

基于三維建模技術運用中的機械產品設計活動，不僅僅是針對機械產品的某一個零部件進行設計，而是應該立足于全局機械產品整體使用功能的優(yōu)化設計。針對機械產品的設計與創(chuàng)新活動，我們應該對設計圖紙進行創(chuàng)新性思考，盡可能采用新技術來開展機械制造的活動。同時，工作人員還應該重視機械產品的理論性研究，在基礎理論的指導下，提高機械設計制造中的技能水平。在概念設計的過程中，設計人員應該從工業(yè)設計的角度出發(fā)，使用三維技術對零部件參數(shù)進行多次調整，從而找到最佳的設計方案。從結構分析的角度入手，設計人員應該從新型的建模技術中找到動態(tài)仿真中的關鍵細節(jié)特點，對傳統(tǒng)機械設計中不足的部分進行針對性的改進。使用新技術和新材料，對機械零件的安裝與調配方法進行改進。

2　提高機械產品設計中三維建模技術開發(fā)效果的措施

2.1開發(fā)機械設計師的核心創(chuàng)新能力

為了培養(yǎng)機械設計師的核心創(chuàng)新能力，必須要機械師加強設計方面的理念創(chuàng)新工作。基礎信息工作人員應該建立起完善的綠色設計資源數(shù)據(jù)庫，對于各個設計環(huán)節(jié)的環(huán)保細節(jié)和排放標準，應該進行數(shù)據(jù)入庫儲存。機械設計師在進行新產品的三維技術開發(fā)時，可以根據(jù)此類型產品中的經典2D模型設計方法為藍本，吸收傳統(tǒng)設計活動中的優(yōu)秀理念，進一步推行傳統(tǒng)產品中的3D模型裝配方法創(chuàng)新，在虛擬樣機的設計中體現(xiàn)出對于新技術的探索和革新運用。機械設計師在設計的過程中，一定要認真參考規(guī)范設計的細節(jié)標準問題，保證設計機械產品符合國家相關的排放標準，促進機械產品的節(jié)能、環(huán)保和生產高效。

在機械產品設計的三維建模技術運用中，技術人員首先要對樣品的設計參數(shù)進行深入分析，使用3D點數(shù)據(jù)測量的方法，對虛擬樣機的產品結構進行前期開發(fā)。參考同類型產品的設計優(yōu)勢，對采集的點數(shù)據(jù)進行處理，確保產品設計過程中的各項零件大小、硬度符合規(guī)定。使用CAD曲面構造的方式，創(chuàng)建后期的全面造型。為了保證機械產品設計中的零件組合方式的科學合理，還需要構造人員使用CAD軟件生成NC程序，對機械的各個零件標準進行后期優(yōu)化，對前期的CAD制作參數(shù)進行整理，生成ATL文件，并且將其拆分成單個設計板塊，將文字和設計圖片進行對應存檔。如果后期生產活動中存在技術問題，可以及時調取單個板塊的原始設計參數(shù)，作出有益的修正，確保機械產品使用性能的提高。

2.2由零部件三維模型轉化為工程圖

使用模具NC加工的方式，保證建模產品的快速成型制造。對成型模具進行前期的技術測試，在保證生產模具符合設計的強度需要之后，才能夠開展大批量的生產復制活動，從而將產品設計活動中的耗損率降低到較小水平。

在產品的工藝裝配活動中，工作人員需要對產品生產工藝設計流程進行優(yōu)化，對于工模具設計的方法，應該融入新型的理念。推行標準化的產品生產，降低標準件生產過程中的單個產品差異，從而吸引投資商進行外購件的采購。對于建模產品的制造執(zhí)行與參數(shù)更改，設計人員應該考慮到機械三維設計模型與實體轉化之間的差異，集合公司的設計人員對參數(shù)更改的方案進行探討，最終對產品外觀設計的更改計劃進行審慎安排。在產品生產尺寸控制的過程中，應該對零部件數(shù)控加工代碼進行反復調試，確保CAX集成數(shù)據(jù)收集成功。在PRO等三維設計軟件的使用過程中，設計人員需要使用鑄造工藝CAD接口軟件，對機械產品的前期設計進行測試。對于機械產品三維設計的前期工作來說，技術人員應該首先對數(shù)據(jù)的讀取與轉化模塊進行性能調試。在DXF文件讀取過程中，進行設計參數(shù)與三維圖形的數(shù)據(jù)轉化，根據(jù)軟件的編程對數(shù)據(jù)交互方式進行定義。在節(jié)點、軸線及其實體生成模塊上，進行節(jié)點生產方法的捕捉。在三維軸線生成過程中，技術人員除了應該利用計算機進行零部件投影捕捉，還應該加強同期檢測，防止自動投影捕捉過程中出現(xiàn)影像疊加導致建模缺陷的問題。

2.3計算機上的三維實體建模分析

三維實體建模的過程，就是設計人員在計算機上進行產品制造、性能測試的過程。三三維實體構思的過程中，設計人員需要使用計算機三維實體建模的方法，對產品的有限元進行深入分析。在分析的過程中，技術人員需要將機械中的零部件進行拆分，對比其設計尺寸與三維實體工藝編程之間的區(qū)別，最終調試出最佳的零部件組合方法。

產品設計上在現(xiàn)代化的機械創(chuàng)新設計的應用過程中，設計師運用多種機械設計和制作手段方面的創(chuàng)新，綠色理念指導下的機械設計工作，需要設計人員從全局性的設計思維出發(fā)，最終落實到大型機械制造的局部。大型機械的生產的過程中，很容易出現(xiàn)由于部分零件損害，導致了整個機械生產活動出現(xiàn)問題的情況。對于同一行業(yè)的不同品牌機械產品設計，相關部門一定要做好零配件產品的型號參數(shù)設計統(tǒng)一性設計。以三維鋼架結構快速建模系統(tǒng)與生產為例，技術人員應該根據(jù)本公司的試驗臺設計參數(shù)為要求，確定初期的設計方案，對于機械產品中的零部件表達方法和數(shù)據(jù)規(guī)模進行整合分析。確定了最終的設計方案和模塊導入框架之后，技術人員需要依據(jù)同類型的建模零件實體、以及機械相關知識和相關資料進行工藝特征設定。在三維裝備體建模及其干涉檢查的過程中，對具體的物理參數(shù)設計工程進行計算和分析，保證輸出部分的設計文件和圖紙三維轉化誤差降低至最低水平。

3　結論

三維建模技術的廣泛使用和眾多商業(yè)三維設計軟件的不斷發(fā)展，推動了機械產品的傳統(tǒng)設計手段變革。在三維建模技術實體生成的環(huán)節(jié)，技術人員應該對結構的運動仿真效果進行預判，從而保證機械實體生成與后期的機械運動不出現(xiàn)錯位。為了達到最佳的三維建模技術的運用效果，對實體編輯模塊進行后期調試和必要修改。細節(jié)類型的修改應該依據(jù)節(jié)點坐標的采集分配來進行，使機械三維模型的基本形狀和幾何特征符合產品三維表達模式的需要。

參考文獻

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中圖分類號TH12

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2016）155-0088-02