三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

陳慶丹

摘要：隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的功能也越加深入生產(chǎn)生活，簡(jiǎn)化便捷了人們的生產(chǎn)活動(dòng)。在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，CAD即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用推動(dòng)了機(jī)械設(shè)計(jì)新的發(fā)展。而三維CAD技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)更深層次的技術(shù)，不斷為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。本文從三維CAD技術(shù)的概況，機(jī)械設(shè)計(jì)中三維CAD技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：三維CAD技術(shù)；現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)；優(yōu)點(diǎn)；應(yīng)用

1 關(guān)于三維CAD技術(shù)

作為機(jī)械設(shè)計(jì)中的核心設(shè)計(jì)，三維技術(shù)也是CAD的核心技術(shù)，也叫建模技術(shù)。主要是將具體的物體和屬性轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可輸入的具體的、精準(zhǔn)的立體幾何形體的方法。三維設(shè)計(jì)主要由二維設(shè)計(jì)發(fā)展而來(lái)，它幫助設(shè)計(jì)師將腦海中的對(duì)未來(lái)事物的想象具體化，通過(guò)三維CAD技術(shù)用圖像表現(xiàn)出來(lái)，能夠充分的發(fā)揮出設(shè)計(jì)師的想像力和創(chuàng)造力。而且能夠讓設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)能夠滿足幾何圖形形狀要求和性能要求，讓設(shè)計(jì)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，趨于完美。同時(shí)三維CAD技術(shù)也能促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，能夠讓零部件處于最佳狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械的制造?？梢哉f(shuō)，三維CAD技術(shù)的應(yīng)用讓機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

隨著CAD技術(shù)的成熟，三維CAD技術(shù)得到越來(lái)越大的發(fā)展。從之前的線框建模發(fā)展到現(xiàn)在的特征建模，三維技術(shù)的發(fā)展讓機(jī)械設(shè)計(jì)的更新和系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更加快速。因此，掌握并熟練運(yùn)用三維CAD技術(shù)是機(jī)械設(shè)計(jì)師所必需有的技術(shù)條件。

2 三維CAD技術(shù)的應(yīng)用所具備的優(yōu)勢(shì)

2.1 零件設(shè)計(jì)更加方便直觀

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)師在畫(huà)紙上畫(huà)出自己的設(shè)想。但是很多時(shí)候設(shè)計(jì)師難以將腦海中的立體圖形呈現(xiàn)在紙上。而三維CAD技術(shù)的直觀性則很好的解決了這樣的問(wèn)題。三維技術(shù)的應(yīng)用讓繪制出三維構(gòu)想成為可能。在設(shè)計(jì)裝配零件時(shí)，三維CAD技術(shù)能夠清晰地反映各部分零件之間的適配程度，大大提高裝配零件的精確度。在設(shè)計(jì)完成后還能夠進(jìn)行檢驗(yàn)和仿真運(yùn)動(dòng)，檢查各零件之間是否有問(wèn)題。如果出現(xiàn)問(wèn)題，設(shè)計(jì)師能夠及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)修改，使零件達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 設(shè)計(jì)周期縮短

隨著三維CAD技術(shù)的普及應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的周期縮短了大約三分之一。設(shè)計(jì)者可以在根據(jù)相鄰位置的零件的形狀和性能，設(shè)計(jì)出新的機(jī)械零件，大部分的零件設(shè)計(jì)樣本能夠保留。因此如果需要設(shè)計(jì)新的機(jī)械，只需要將關(guān)鍵的機(jī)械零件設(shè)計(jì)出來(lái)，其他零件可以調(diào)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的樣本，通過(guò)三維CAD技術(shù)的高度變型設(shè)計(jì)功能，設(shè)計(jì)出一個(gè)全新的機(jī)械，大大節(jié)省了設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)時(shí)間。

2.3 數(shù)據(jù)安全性的保障

三維CAD技術(shù)為設(shè)計(jì)師提供了一個(gè)平臺(tái)，設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)行為全部在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，設(shè)計(jì)過(guò)程中的數(shù)據(jù)樣式等都會(huì)保存在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中圖紙丟失導(dǎo)致關(guān)鍵數(shù)據(jù)丟失、泄露的問(wèn)題，同時(shí)查找資料更為方便。設(shè)計(jì)師還可以通過(guò)加密的措施，防止自己的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)被他人惡意剽竊。三維CAD技術(shù)為數(shù)據(jù)安全提供了一定的保障。

3 三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

3.1 機(jī)械零件整體建模中的應(yīng)用

CAD系統(tǒng)為機(jī)械建模提供了線框模型、表面模型、立體模型三種模型。在三維CAD軟件中一般會(huì)自帶有圓柱體、楔形體、立方體、圓形等一些簡(jiǎn)單圖形。設(shè)計(jì)師可以運(yùn)用系統(tǒng)功能中的布爾運(yùn)算，通過(guò)對(duì)這些固有的圖形進(jìn)行組合搭配，加上自己的設(shè)計(jì)想法，構(gòu)造出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。通過(guò)一系列組合操作，完成機(jī)械零件的設(shè)計(jì)。

3.2 在零件裝配過(guò)程中的應(yīng)用

在實(shí)現(xiàn)機(jī)械零件實(shí)體建模后，就需要生成實(shí)體裝配圖。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，設(shè)計(jì)者可以通過(guò)三維CAD技術(shù)軟件的三維編輯功能來(lái)完成，根據(jù)設(shè)計(jì)方案將各個(gè)獨(dú)立性的機(jī)械部件進(jìn)行排列組合，尤其是那些復(fù)雜零部件在分析其所在坐標(biāo)及運(yùn)動(dòng)位置后，進(jìn)行合理排列組合，以獲得新的部件。而后，利用三維CAD系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分析，曲面造型、立體構(gòu)筑等功能進(jìn)行機(jī)械零部件的裝配，最終完成實(shí)體裝配圖的生成，從而確保機(jī)械設(shè)計(jì)方案的順利實(shí)施，便于設(shè)計(jì)方案的進(jìn)一步行進(jìn)。

3.3 檢驗(yàn)零部件的設(shè)計(jì)問(wèn)題

三維CAD技術(shù)在檢驗(yàn)零部件設(shè)計(jì)問(wèn)題方面也具有很大的作用。利用三維CAD技術(shù)對(duì)零部件進(jìn)行檢驗(yàn)，在通常情況下有兩種。第一種是通過(guò)利用“資源查找器”進(jìn)行準(zhǔn)確地查找，找出有問(wèn)題的零件，加以調(diào)整。另一種是通過(guò)裝配過(guò)程的動(dòng)態(tài)演示，分析數(shù)據(jù)有偏差的零部件。不論是哪種檢驗(yàn)途徑都能夠精準(zhǔn)找出出錯(cuò)誤的機(jī)械零件所分布的位置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)查找，省去設(shè)計(jì)師不少精力。這種高度智能化、自動(dòng)化的查找方式對(duì)于提升整個(gè)機(jī)械構(gòu)建的成功率發(fā)揮著無(wú)可替代的作用。而這是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所不具備的優(yōu)勢(shì)。除此之外，三維CAD技術(shù)結(jié)合CAM技術(shù)構(gòu)建起來(lái)的設(shè)計(jì)、制造、裝配一體化的生產(chǎn)線對(duì)于未來(lái)只能機(jī)械制造都具有極其重要的意義。

3.4 減少資源浪費(fèi)

三維CAD技術(shù)的自動(dòng)檢驗(yàn)功能和在線調(diào)試功能，大大提高機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的成功率，通過(guò)自動(dòng)查找錯(cuò)誤，省去了大量的人力。通過(guò)對(duì)局部錯(cuò)誤零件的調(diào)整，來(lái)提高機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量，而不用設(shè)計(jì)師改動(dòng)整張?jiān)O(shè)計(jì)稿，也不會(huì)出現(xiàn)等待機(jī)械生產(chǎn)出來(lái)才發(fā)現(xiàn)零件有誤差的問(wèn)題，大大提高了資源的利用效率，產(chǎn)生較好的社會(huì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的進(jìn)步，機(jī)械越來(lái)越智能化，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高，一次，三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用是大勢(shì)所趨。但是，由于CAD系統(tǒng)本身還未成熟，教學(xué)教師對(duì)三維CAD技術(shù)的應(yīng)用也不夠熟練，因此，掌握三維CAD技術(shù)的難度系數(shù)很大，設(shè)計(jì)師應(yīng)該系統(tǒng)學(xué)習(xí)掌握新技術(shù)，提升自我以適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展要求，提高機(jī)械設(shè)計(jì)能力，為國(guó)家的現(xiàn)代化建設(shè)貢獻(xiàn)出一份力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]史越.三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探究[J].電子測(cè)試，2013（12s）：2627.

[2]田煒.三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，2016，3（3）：577580.