三維CAD技術在機械設計中的運用范文

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【摘要】

隨著科學技術的不斷發(fā)展，計算機網(wǎng)絡技術不斷的被運用到社會生活中的方方面面，使得信息處理變得更加的智能化。在機械設計中，相對于二維CAD，三維cad技術在機械設計過程中具有更大的優(yōu)勢，三維CAD技術正在向著開放、集成、技能、標準化的方向發(fā)展，在未來的發(fā)展中，有希望成為真正的計算機輔助設計。

【關鍵詞】

三維CAD技術；機械設計；應用探究

三維CAD造型技術在機械設計領域也叫作建模技術，是CAD技術的核心。隨著科技領域的拓展，計算機技術被廣泛的運用到機械設計行業(yè)中，輔助機械設計的相應工作。目前國內(nèi)機械行業(yè)運用最普遍CDA技術也從傳統(tǒng)的二維升級到三維，很多企業(yè)已經(jīng)將機械設計中的二維CAD技術轉(zhuǎn)換成三維CAD技術，使得三維CAD技術真正成為計算機輔助設計，有效的處理了機械設計中的復雜問題，具有很強的實用性。本文通過介紹三維CAD技術的優(yōu)勢和影響，結合分析三維CAD技術在機械設計中的應用情況，認為正確把握三維CAD技術的發(fā)展趨勢，對企業(yè)的長久發(fā)展具有深遠的意義。

1三維CAD技術在機械設計中的應用優(yōu)勢

1.1在零件設計和裝配上通過三維CAD技術，有利于零件的設計和裝配，使得機械各個部分的設計和裝配的整個過程都非常的智能高效。比如，能夠簡單快捷的在電腦上進行新零件的設計，克服了傳統(tǒng)二維CAD技術的局限，使得機械設計實現(xiàn)了在原裝的機械中設計或者是通過相鄰的機械零部件設計，克服了單獨設計零件導致裝配失敗的問題。能夠通過動漫演示零件造型的過程，了解相鄰部件與新的零件結合的情況，零件裝配不正確還能夠直接顯示，能夠直觀的了解到內(nèi)外部零件的裝配結構。線框模型、表面模型和實體模型是實際工作中CAD的三維建模方法，對于一些比較簡單的零部件，對其進行改造，可以通過CAD技術進行結構分析，通過交并差等布爾運算，最終確定其實體模型；對于一些比較復雜的零部件，對其進行改造，必須先確定截面的輪廓，實踐中大多采用二維幾何元素構造確定，然后可以考慮通過在三維實體造型中進行拉伸或旋轉(zhuǎn)等方法，最終確定三維實體造型。在零件裝配完成后可以在電腦上生產(chǎn)實體裝配圖，進行模擬機械運動，提前了解到機械是否達標，及需要進行整改的情況，避免成品出來以后又要返工。

1.2在生產(chǎn)效率上通過運用三維CAD技術，可以有效減少機械設計上使用的時間，使得機械設計和生產(chǎn)效率得到明顯提高。整個機械設計的時間縮短了三分之一，可以在保持原有的設計信息的基礎上，有效的對部分零件信息進行整改，使機械設計的效率提高了3~5倍；其高度變型設計的能力，可以在短時間內(nèi)進行重構，得出一個新的機械產(chǎn)品。

1.3在產(chǎn)品質(zhì)量上目前很多企業(yè)已經(jīng)擁有非常完善的數(shù)控加工技術，如果在實踐中再采用CAD/CAPP/CAM進行機械零件加工，則能夠有效的提高了機械產(chǎn)品的技術含量和整體質(zhì)量。所以，設計人員如果能夠熟練掌握先進的三維CAD計算機設計技術（如優(yōu)化、有限元受力分析、產(chǎn)品的虛擬設計、運動方針和優(yōu)化設計等），并將其運用到機械產(chǎn)品生產(chǎn)設計中，保證了機械產(chǎn)品的科技含量，使得機械產(chǎn)品設計有了新發(fā)展。

2三維CAD技術在機械設計中的影響

三維CAD技術對機械設計的影響主要體現(xiàn)在以下三個方面：首先，創(chuàng)新性的發(fā)揮。創(chuàng)新是當展的主題，機械設計也是必須要不斷追求創(chuàng)新的。傳統(tǒng)的機械設計創(chuàng)新性沒有那么突出，往往是要以仿型設計和改型設計來進行設計的，單純的是對現(xiàn)有材料的借鑒，對原有模型的改裝，屬于仿照生產(chǎn)，沒有創(chuàng)新、新穎的地方，產(chǎn)品設計沒突破性不高。單是，如果使用三維CAD技術，產(chǎn)品開發(fā)或者是設計人員可以在方案設計階段，就能夠充分運用現(xiàn)代的計算機技術，構建多個模型圖，設計出多個機械產(chǎn)品設計圖，進行比對，進而通過動漫進行展示，最終選擇合適的產(chǎn)品，這樣能夠有效的激發(fā)設計人員的創(chuàng)新思維，促進產(chǎn)品設計和開發(fā)。其次，加強了設計員間的聯(lián)系。隨著三維CAD技術的推廣，產(chǎn)品設計更加強調(diào)團隊合作，單憑一個或幾個設計員來完成設計工作的情況已經(jīng)不存在，更多的是需要設計員團結合作和溝通交流。最后，實現(xiàn)制造過程全面信息化，使得設計和生產(chǎn)的一體化。通過三維CAD技術，可以實現(xiàn)虛擬組裝和動態(tài)仿真，保證在產(chǎn)品生產(chǎn)出來以前能夠有效的解決產(chǎn)品設計瑕疵的問題，有效的提高了生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，降低企業(yè)投資的成本，提高收益率，為將來實現(xiàn)無圖樣生產(chǎn)的技術奠定技術基礎，推動實現(xiàn)虛擬制造，最終促進機械設計行業(yè)的全面發(fā)展。

3三維CAD技術在機械設計中的發(fā)展趨勢

3.1規(guī)范化設計上CAD三維技術使得設計的對象和設計的過程模式化、規(guī)范化發(fā)展，為現(xiàn)代機械技術提供了一個新的發(fā)展平臺。在未來的發(fā)展中，數(shù)據(jù)模型應采用STEP標準體系（與幾何數(shù)據(jù)、工程數(shù)據(jù)模型的思想將成新一代CAD系統(tǒng)的開發(fā)指南），將會出現(xiàn)數(shù)據(jù)模型的規(guī)范化(標準化)、數(shù)據(jù)交換格式的標準化、CAD資源的規(guī)范化等。從機械設計界的實際情況看，當前學界的一個重難點問題（即參數(shù)化特征模型的傳輸）如能夠在實踐中有所突破，那么在STEP標準基礎上，必定能夠使得CAD技術在機械設計中更加規(guī)范化。

3.2智能化設計上隨著三維CAD技術應用的不斷深入，逐漸會提出智能化的需求，現(xiàn)代設計的核心是創(chuàng)新設計，智能設計在運用知識和信息化的基礎上，能夠有效的把創(chuàng)新技法和人工智能技術相結合，使得軟件突破了傳統(tǒng)局限，除了能夠提供一些繪制的工具由人們?nèi)ナ褂靡酝猓€能夠?qū)⒄季€面數(shù)據(jù)存儲在一起，通過三維CAD技術能，更大限度地將工程數(shù)據(jù)概念集成到數(shù)據(jù)模型中，虛擬現(xiàn)實技術。

3.3集成化生產(chǎn)和設計上由于Internet的發(fā)展，CAD技術在機械設計中不是孤立存在的，通過與機械設計的各項技術相結合，有利于實現(xiàn)真正的全數(shù)字化設計，有效的設計和創(chuàng)造相結合。另外，隨著CAD技術在機械設計中的不斷推廣運用，如何構造在Internet體系上的CAD/CAM集成化系統(tǒng)將會是人們追蹤的熱點，結合當下已有一些標準和互聯(lián)網(wǎng)中的構架，如：解決異構系統(tǒng)平臺的XML和XML-3D等，有利于建立集成化和協(xié)同化的環(huán)境。

4結語

在數(shù)字經(jīng)濟時代，要充分發(fā)揮好三維CAD技術在機械設計領域的作用，以促進企業(yè)的長久發(fā)展。三維CAD技術在機械設計領域未來的發(fā)展前景非常好，要清晰的認識到三維CAD技術的發(fā)展趨勢，加強對三維CAD技術在機械設計中的應用探究。

參考文獻：

[1]楊梅,姚繼權,毛志松.CAXA在機械設計中的應用[J].機械設計與制造,2006(01).

[2]秦瑤.三維CAD在過程裝備產(chǎn)品中的應用研究[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟,2008(24).

作者：曹元勛 單位：吉林工業(yè)職業(yè)技術學院