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

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作為CAD技術(shù)的核心所在，三維CAD 技術(shù)也被稱為建模技術(shù)，主要由二維技術(shù)發(fā)展而來，其主要內(nèi)容包括三維造型、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析、三維設(shè)計(jì)、三維轉(zhuǎn)二維以及仿真等。三維CAD技術(shù)不將設(shè).人員的想象力及創(chuàng)造力充分發(fā).出來，符合人們的設(shè)計(jì)思維，而且還可滿足幾何圖形對形狀及性能的要求，使各方面的指標(biāo)趨于完美狀態(tài)，基于此，本文將著重分析探討三維CAD技術(shù)及其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，以期能為以后的實(shí)際工作起到一定的借鑒作用。

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

1、三維CAD技術(shù)特點(diǎn)

三維CAD 技術(shù)指的是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)及圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員完成設(shè)計(jì)工作。三維CAD 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要建立在計(jì)算機(jī)圖形設(shè)備以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件基礎(chǔ)上。三維CAD 技術(shù)誕生于二十世紀(jì)六十年代，但當(dāng)時(shí)由于硬件設(shè)備過于昂貴，所以該技術(shù)并沒有得到大面積應(yīng)用，僅用于汽車工業(yè)與航空領(lǐng)域。二十世紀(jì)七十年代，小型計(jì)算機(jī)費(fèi)用大幅度下降，三維CAD技術(shù)開始融入美國工業(yè)領(lǐng)域。八十年代后，計(jì)算機(jī)普及度開始不斷上升，開始出現(xiàn)專業(yè)的CAD 軟件及系統(tǒng)開發(fā)公司，CAD 技術(shù)得到空前發(fā)展。九十年后，CAD 技術(shù)基本得到普及，應(yīng)用范圍越來越廣泛?；谌SCAD 技術(shù)下的設(shè)計(jì)環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)曲面設(shè)計(jì)、真實(shí)感模擬、二維繪圖、體素拼合、三維實(shí)體造型、刀具路徑模擬等多種功能，其強(qiáng)大的造型功能為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了理想環(huán)境，能夠設(shè)計(jì)出復(fù)雜的曲面、曲線零件。在設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)者在虛擬三維空間中進(jìn)行設(shè)計(jì)，在這個(gè)三維空間中按照想要表現(xiàn)的對象的形狀、尺寸來建立三維模型，調(diào)整相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)生產(chǎn)想要表現(xiàn)的三維畫面。這種三維畫面能夠給人強(qiáng)烈的視覺沖擊，模擬效果逼真、直觀、準(zhǔn)確，廣泛應(yīng)用于廣告、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、軍事、影視等領(lǐng)域。三維CAD 技術(shù)的誕生與應(yīng)用給設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來了革命性變化，完全顛覆了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，三維CAD技術(shù)將成為核心輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。

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

2.1 虛擬樣機(jī)功能

應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以在視覺與聽覺上對設(shè)計(jì)模型的性能與使用等方面進(jìn)行一定的虛擬操作，該技術(shù)有助于設(shè)計(jì)人員更加了解產(chǎn)品性能的不足，并進(jìn)行及時(shí)的糾正與修改，該功能是在三維CAD技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)的，主要是利用三維CAD技術(shù)創(chuàng)造逼真的產(chǎn)品模型，并在虛擬環(huán)境中對其性能與質(zhì)量進(jìn)行一定的分析，根據(jù)各個(gè)部件的運(yùn)行情況，對產(chǎn)品進(jìn)行必要的修改與完善。因此虛擬樣機(jī)功能的使用在很大程度上提升了產(chǎn)品的質(zhì)量與性能，降低研發(fā)成本，提升產(chǎn)品研制效率。如圖1所示為虛擬樣機(jī)。

圖1 虛擬樣機(jī)

2.2 實(shí)體建模功能

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、操作過程等規(guī)范化程度日益提高；智能化發(fā)展主要體現(xiàn)在三維CAD 技術(shù)智能化設(shè)計(jì)水平的不斷提升；虛擬網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展主要體現(xiàn)在機(jī)械建模過程中虛擬空間技術(shù)的不斷完善。這也就要求我們在以后的實(shí)際工作中必須對其實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步研究探討利用三維CAD 技術(shù)進(jìn)行機(jī)械的設(shè)計(jì)工作是十分高效的，可以對機(jī)械設(shè)計(jì)工作進(jìn)行比較全面性的輔助，尤其是在設(shè)計(jì)中的裝配圖和零件的模型建造上被更加深刻的利用，也得到了非常好的設(shè)計(jì)效果，所以具有很強(qiáng)的實(shí)際意義。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行具體的操作過程中，會進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的線框、表面和實(shí)體的建模工作。與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)的過程中還要對不同類型和樣式的零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過三維CAD 技術(shù)的應(yīng)用軟件將它們加入到整體的設(shè)計(jì)模型當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員還可以利用并、交和差等布爾運(yùn)算的方式加入到其中進(jìn)行計(jì)算。在對比較復(fù)雜的零件進(jìn)行改造的時(shí)候，由于零件拆分的過程非常困難，所以三維實(shí)體的模型就能夠有效的對零件進(jìn)行合理的拆分，從而形成新的零件基本體，在裝配圖和零件的設(shè)計(jì)完成之后，機(jī)械的整體模型建構(gòu)也就基本完成了。

2.3 對零部件的檢查功能

通過三維CAD技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以極其簡單地對設(shè)計(jì)模型的零部件進(jìn)行一定的改造與變動，可以極其方便地添加零件，還可以快速地去除部分結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，該技術(shù)還可以使得各個(gè)零部件之間的配合更加完美，在很大程度上降低了模型設(shè)計(jì)的失敗率，另外，關(guān)于設(shè)計(jì)模型的零部件的拼接與拆分都可以通過計(jì)算機(jī)的零件回放功能，通過動畫的形式，使設(shè)計(jì)人員更清楚、直觀地看懂零部件的改造過程。

2.4 設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的一體化功能

在三維CAD技術(shù)的應(yīng)用過程中，該功能已經(jīng)從最初的繪圖逐漸發(fā)展為目前的數(shù)據(jù)建模、零件檢查以及虛擬技術(shù)等功能。三維設(shè)計(jì)已經(jīng)是目前我國機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)最先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，該技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都得到了十分廣泛的應(yīng)用，尤其是在企業(yè)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)方面更是具有無可替代的重要應(yīng)用，例如，美國著名的汽車生產(chǎn)公司福特就通過該技術(shù)大大提升了汽車生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，同時(shí)，還在很大程度上降低了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的修改概率，并且極其明顯地降低了企業(yè)生產(chǎn)的成本。同樣，波音客機(jī)也早早就開始進(jìn)行設(shè)計(jì)的“無紙化”技術(shù)，使得如今的波音飛機(jī)的發(fā)展一直位于世界前茅。

2.5 機(jī)械CAE軟件的應(yīng)用

機(jī)械CAE軟件最重要的性能不僅是對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)也對設(shè)計(jì)圖稿中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析和比較，進(jìn)而保證該方案具備一定的科學(xué)性和合理性。機(jī)械CAE軟件同時(shí)也能對設(shè)計(jì)方案的合理性進(jìn)行判斷，進(jìn)而保證設(shè)計(jì)方案的可實(shí)施性。在機(jī)械CAE軟件中融入三維CAD技術(shù)，只能在建模之后才能充分發(fā)揮它的作用，再借助機(jī)械CAE軟件對設(shè)計(jì)中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行分析，進(jìn)而保證設(shè)計(jì)方案成功執(zhí)行。

3 結(jié)語

總而言之，隨著三維CAD 技術(shù)設(shè)計(jì)與開發(fā)力度的不斷增大，三維CAD 技術(shù)日漸成熟，其也逐漸向著規(guī)范化、智能化、虛擬網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。其中，規(guī)范化發(fā)展主要體現(xiàn)在三維CAD。

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