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

胡松延 魏春鋒

摘 要 本文簡單介紹了三維CAD技術(shù)及其在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得人們清晰地認(rèn)識(shí)三維CAD技術(shù)的優(yōu)勢及其今后的發(fā)展趨勢。

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

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)無法優(yōu)化和分析產(chǎn)品參數(shù)，也無法體現(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]。

1概述

CAD技術(shù)在不斷完善和創(chuàng)新的過程中，許多優(yōu)秀技術(shù)不斷形成，三維CAD技術(shù)是二維CAD技術(shù)在創(chuàng)新和變革的過程中出現(xiàn)的。三維CAD技術(shù)的組成部分有很多，其中有三維設(shè)計(jì)、造型、技術(shù)運(yùn)營分析等等，在模型構(gòu)建的應(yīng)用中有著非常重要的作用，可以有效促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。想要充分發(fā)揮出該技術(shù)的實(shí)際作用，需要有專業(yè)技術(shù)人員來應(yīng)用，技術(shù)人員的技術(shù)水平和綜合素質(zhì)水平需要達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后才可以熟練應(yīng)用三維CAD技術(shù)。

2三維CAD技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)

參數(shù)化設(shè)計(jì)是一種基于約束的并能用尺寸驅(qū)動(dòng)模型變化的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員可在設(shè)計(jì)之初進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)，再根據(jù)設(shè)計(jì)要求逐漸在草圖上施加幾何和尺寸約束，根據(jù)約束變化驅(qū)動(dòng)模型變化。這樣得到的實(shí)體模型，使得設(shè)計(jì)人員在后續(xù)優(yōu)化過程中只需要修改幾個(gè)對(duì)應(yīng)的參數(shù)，就可獲得更新后的實(shí)體模型，不用再像傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，只能重新計(jì)算，可大大縮短開發(fā)流程[2]。

2.2 產(chǎn)品更加直觀形象

三維CAD技術(shù)的應(yīng)用，由于其性質(zhì)上的優(yōu)勢可以讓機(jī)械設(shè)計(jì)將產(chǎn)品的特點(diǎn)和外形更加直觀地表現(xiàn)出來，可以用三維CAD技術(shù)來進(jìn)行產(chǎn)品事物的呈現(xiàn)。在以往的機(jī)械設(shè)計(jì)中，想利用平面圖形展示產(chǎn)品的立體效果具有一定的困難，一般都是利用投影的方式將產(chǎn)品立體圖形在平面上展現(xiàn)出來，而在最近幾年。三維CAD技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，可以完成相關(guān)的設(shè)計(jì)操作。不但可以將產(chǎn)品的立體形象展現(xiàn)出來，還可以將機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)際運(yùn)作過程體現(xiàn)出來，機(jī)械生產(chǎn)廠家可以在掌握設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況后，及時(shí)對(duì)運(yùn)作過程中的不足進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)也可以讓用戶了解到機(jī)械設(shè)備運(yùn)作過程中的一些性能，加深對(duì)產(chǎn)品的了解，這種技術(shù)可以滿足用戶的需要。

2.3 虛擬裝配與運(yùn)動(dòng)仿真

三維CAD技術(shù)除了零件實(shí)體建模外，還提供了虛擬裝配。相比傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法，通過運(yùn)用三維技術(shù)，設(shè)計(jì)人員已不再需要制作樣機(jī)來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性，可直接運(yùn)用不同的裝配關(guān)系將各個(gè)三維實(shí)體零件裝配起來，并運(yùn)用靜態(tài)干涉檢查的方式，檢查設(shè)計(jì)的合理性，縮短了產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間。同時(shí)，三維CAD技術(shù)還提供了運(yùn)動(dòng)仿真，除了在靜態(tài)干涉檢查通過的情況下，避免了動(dòng)態(tài)干涉的出現(xiàn)，還針對(duì)有一定運(yùn)動(dòng)行程要求的機(jī)構(gòu)，可檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)行程是否達(dá)到要求，以保證設(shè)計(jì)的正確性。

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

3.1 交互性提升

機(jī)械設(shè)計(jì)中非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計(jì)占據(jù)了很重要的一部分，而對(duì)于非標(biāo)設(shè)計(jì)過程來講，很重要的一點(diǎn)是與客戶進(jìn)行交互，以滿足客戶需求作為出發(fā)點(diǎn)，在交互過程中需要進(jìn)行實(shí)物的呈現(xiàn)，但是，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段往往無法直接進(jìn)行樣機(jī)制作，會(huì)造成與客戶的溝通交流不暢。三維CAD技術(shù)就可以很好地解決這個(gè)問題，它可以通過三維技術(shù)將機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念以及樣機(jī)進(jìn)行模擬展示，能直觀地展示給客戶樣機(jī)的信息，從而提高了設(shè)計(jì)人員與客戶的交互性。

3.2 在機(jī)械CAE中的應(yīng)用

機(jī)械CAE主要的工作內(nèi)容就是在各種機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上做出相關(guān)的調(diào)整，對(duì)產(chǎn)品的應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組合，得出最合適的產(chǎn)品參數(shù)，讓設(shè)計(jì)方案變得更加合理，符合實(shí)際需要。另外，機(jī)械CAE要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)成本投入的合理性來進(jìn)行審核評(píng)估，對(duì)設(shè)計(jì)方案中所有不合理的地方進(jìn)行調(diào)整和修改。將三維CAD技術(shù)應(yīng)用在其中，在產(chǎn)品模型在繪制完成后，機(jī)械CAE可以繪制圖形進(jìn)行全面的分析，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，這樣才可以保證機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的順利完成。

3.3 在方案形成中的應(yīng)用

我國科學(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，便于快速地實(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)方案能夠順利實(shí)施。

4三維CAD技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

4.1 智能化

科學(xué)技術(shù)水平在不斷提高的條件下，智能化的發(fā)展和建設(shè)是必然趨勢，三維CAD技術(shù)也會(huì)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)三維CAD技術(shù)進(jìn)行管理和控制，對(duì)技術(shù)中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的管理，形成一個(gè)專門的數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來對(duì)設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)性的判斷，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)中對(duì)三維CAD技術(shù)的創(chuàng)新和完善，實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)的智能化發(fā)展。

4.2 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。

5結(jié)束語

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和工業(yè)化的要求，機(jī)械設(shè)計(jì)和制造業(yè)與高科技領(lǐng)域技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)成為一種不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，現(xiàn)代化的信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合并不斷地發(fā)展和創(chuàng)新，從而推動(dòng)著機(jī)械設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。但是，現(xiàn)如今的機(jī)械制造技術(shù)仍然落后于世界上的先進(jìn)水平，不斷地發(fā)展CAD技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用是今后發(fā)展工作中的重中之重。

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.