機械設計專(zhuān)業(yè)的論文
三維CAD技術(shù)對機械設計的應用情況
摘要：隨著(zhù)社會(huì )的不斷進(jìn)步,各國綜合國力的不斷提升,科技的迅猛發(fā)展,世界各國都開(kāi)始爭先恐后地發(fā)展起機械制造業(yè),而三維CAD技術(shù)的誕生與發(fā)展正標志著(zhù)機械設計已經(jīng)步入到一個(gè)新紀元。本文主要具體描述了三維CAD技術(shù)的概念與優(yōu)點(diǎn),并在此基礎上進(jìn)一步探究了三維CAD技術(shù)在機械設計中的應用情況,同時(shí)對其今后的發(fā)展方向給予了一定的展望,意在表明在機械設計中應用三維CAD技術(shù)具有劃時(shí)代的現實(shí)意義。
關(guān)鍵詞：三維CAD技術(shù);機械設計;應用情況
在科技逐步發(fā)展進(jìn)步的背景下,各行各業(yè)都開(kāi)始充分地應用起了CAD技術(shù),而在這些產(chǎn)業(yè)中受到較大發(fā)展和突破的還屬機械設計領(lǐng)域�，F階段的三維CAD技術(shù)正在逐步將二維CAD給替換出來(lái)并取而代之,可以說(shuō)三維CAD在機械設計發(fā)展環(huán)節中起到了至關(guān)重要的作用。
1三維CAD的概念
三維CAD技術(shù)在CAD技術(shù)中占據重要地位,它是CAD軟件的核心。三維CAD技術(shù)是在三維模型的基礎上通過(guò)逐漸發(fā)展進(jìn)而最終成型的,如果三維結構被搭建的較好的話(huà)對于建造二維模型來(lái)說(shuō)就比較容易了,我們通常也把三維CAD技術(shù)叫做建模技術(shù)。三維CAD技術(shù)主要包括三維設計與造型、三維轉換二維、分析機構運動(dòng)、管理圖樣檔案等。較完善的三維CAD技術(shù)能夠達到幾何圖形的外觀(guān)與性能需求,使所有指標都達到最佳狀態(tài),設計三維CAD技術(shù)的人員可以充分發(fā)揮自己的想象力來(lái)進(jìn)行思維設計。把三維CAD技術(shù)應用在機械設計中可以使產(chǎn)品變得更加逼真,有效地解決了工程制圖與產(chǎn)品設計上出現的質(zhì)量問(wèn)題,換句話(huà)說(shuō)現階段作為一名機械相關(guān)的設計人員來(lái)講,能夠靈活運用三維CAD技術(shù)是他們所應掌握的最基本的一項技能。
2把三維CAD技術(shù)應用在機械設備中的優(yōu)點(diǎn)
2.1設計出來(lái)的作品更形象逼真
在進(jìn)行作品設計時(shí),設計者最初的目的都是為了實(shí)現立體化�？墒怯捎谑艿皆O計方式的種種局限,設計人員很難在平面圖紙上呈現出立體感,通常情況下在構建三維時(shí)都是在正投影產(chǎn)生的二維的基礎上進(jìn)行描繪的,在CAD技術(shù)的不斷發(fā)展下,通過(guò)三維CAD可把作品設計得更加直觀(guān)逼真。而且應用三維CAD技術(shù)所創(chuàng )造出來(lái)的作品從某種程度上更方便設計人員展開(kāi)檢查工作,另外,在進(jìn)行設計時(shí)通過(guò)三維CAD還能夠展開(kāi)模擬工作,方便檢驗作品的實(shí)用性。
2.2加快了變量化與參數化的設計工作
三維設計意在加快變量化與參數化的設計步伐,在運用傳統的CAD技術(shù)時(shí),如果我們想要改動(dòng)畫(huà)圖的話(huà),就必須要重新進(jìn)行描繪制作,而且只能在規定的尺寸內對幾何元素做出定義,可是,在實(shí)際中,一個(gè)作品的完成其背后都是要經(jīng)過(guò)反復多次的更正才能最終成型,這從一定程度上就為設計工作造成了很大的麻煩,同時(shí)也浪費了很多的時(shí)間。進(jìn)一步來(lái)分析二維CAD技術(shù),雖然它起到了一定的參數化效果,可是在設計裝配環(huán)境參數化上依然存在很大的困難。但是我們在將三維CAD技術(shù)應用在設計工作中時(shí),不僅能夠自動(dòng)修改因為一些尺寸發(fā)生改變進(jìn)而影響到零件設計所帶來(lái)的變化,同時(shí)也會(huì )在其余零件尺寸的基礎上相應展開(kāi)調整。這樣的話(huà),就會(huì )相對減少設計人員工作的時(shí)間,縮減因修改工作帶來(lái)的工作量,在加快設計速度的前提下,能夠盡量避免信息的繁瑣性。
2.3對零部件展開(kāi)有限元分析與優(yōu)化設計
在使用傳統的設計方式進(jìn)行設計時(shí),很難保證設計中的數據與實(shí)際工作中的數據相符合,加大了危險性,致使零部件不是很可靠,特別是一些本身受力程度就比較繁瑣的主要零件數據。但是將三維CAD技術(shù)應用在其中來(lái)對零部件進(jìn)行有限元分析,能夠把參數化后的零部件輸入到有限元網(wǎng)絡(luò )中,并恰當判斷其受力程度和形狀大小等情況。如果經(jīng)過(guò)判斷而得出的`結論與實(shí)際需求相違背,我們就要重新進(jìn)行設計與計算,一直到其與實(shí)際需求相接近為止。由此我們可以知道,充分地將三維CAD技術(shù)應用在機械設計環(huán)節中不僅能夠避免發(fā)生浪費材料的現象,而且還能加快設計的速度與效率,提升產(chǎn)品的可靠程度。
3在機械設計內應用三維CAD技術(shù)的具體情況
3.1集成制造模具ADM/CAD
在科技不斷進(jìn)步的影響下,制造業(yè)在生產(chǎn)方面也在逐漸發(fā)生著(zhù)變革,由傳統的人工設計作圖開(kāi)始朝著(zhù)CAM/CAD/CAE轉變,由一開(kāi)始的普通機床轉變成加工中心與數控機床,從實(shí)際中來(lái)看現階段的制造業(yè)正在一點(diǎn)點(diǎn)向數字化方向發(fā)展和轉變。其中具有代表性的主要有模具CAD/CAM和激光迅速成型的技術(shù)等。CAD軟件的開(kāi)發(fā)系統主要由曲面構造、有限元分析和模擬仿真以及三維繪圖和編輯圖形、數控加工等構成,在工程數據庫的基礎上合理地對數據展開(kāi)了管理與運行。
3.2模擬實(shí)體零件跟生成裝配圖
3.2.1實(shí)體零件的建模根據分析我們得出,CAD的建模形式主要有表面模型和實(shí)體模型以及線(xiàn)框模型三種。大部分CAD軟件內都會(huì )存在一些較為基礎性的體系,比如,在A(yíng)utoCAD的建模中,軟件系統就呈現出了球體、圓柱體、立方體、圓錐體等共六種體系。在系統結構的幫助下,設計者可對簡(jiǎn)單的零件展開(kāi)相應的分析和點(diǎn)評,并把它分成不同個(gè)獨立的基本體,之后再分別進(jìn)行實(shí)體造型,同時(shí)進(jìn)行交、差計算,進(jìn)而得到實(shí)體零件的三維模型。3.2.2生成裝配圖當完成實(shí)體零件的建模工作以后,當機器運行到指定位置時(shí)可借助與之相關(guān)的一些材料,而后將不同零件的坐標當成中心展開(kāi)裝配。同時(shí)合理利用三維CAD軟件內的編輯功能,最終生成裝配圖。
3.3應用CAE軟件
在機械CAE系統中,主要包含有分析工程數據、優(yōu)化設計內部結構、評估壽命、動(dòng)力學(xué)仿真以及加強對設計的點(diǎn)評等功能。當三維CAD有效解決好造型問(wèn)題以后,才能夠使用CAE來(lái)處理運動(dòng)特征、壽命、機械硬度等問(wèn)題。
4三維CAD技術(shù)應用在機械設計中的發(fā)展趨勢
由于在機械設計領(lǐng)域中越來(lái)越廣泛地應用了三維CAD技術(shù),該技術(shù)也開(kāi)始發(fā)展得越來(lái)越規范化和智能化。
4.1規范化
三維CAD技術(shù)自身系統進(jìn)行開(kāi)發(fā)的主要根據是幾何數據和工程數據的模型等,該技術(shù)變得越來(lái)越規范化主要體現在數據交換格式變得越來(lái)越標準,數據模型變得越來(lái)越規范,CAD資源變得更加規范。
4.2集成化
三維CAD技術(shù)并不單一,它涵蓋了互聯(lián)網(wǎng)、計算機、數據庫、外圍設備等諸多技術(shù),另外,它還與管理信息系統和制造資源管理系統以及計算機輔助系統等相互集成在了一起。由于科技的不斷進(jìn)步,信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,三維CAD技術(shù)正在悄然朝著(zhù)CAD/CAM集成的方向逐步發(fā)展起來(lái)。
4.3智能化
就三維CAD技術(shù)來(lái)講,其智能化主要表現在特征造型跟設計參數等方面。當用戶(hù)使用該軟件時(shí),在把參數與特征引入其中時(shí)就會(huì )大大增強靈活度,使其操作起來(lái)變得極為便捷,而且還可以充分地把工程數據相關(guān)概念涵蓋到數據模型里。
5結語(yǔ)
總而言之,在科技不斷發(fā)展進(jìn)步的背景下,三維CAD技術(shù)在經(jīng)歷諸多發(fā)展階段以后慢慢發(fā)展到了現如今這般模樣：它在設計上變得極為形象逼真,能夠設計變量化與參數化,能夠實(shí)現零部件的優(yōu)化設計并對其進(jìn)行有限元分析,能夠集成制造模具CAD/ADM和對零件實(shí)體進(jìn)行建模等。所以,從今后的發(fā)展趨勢來(lái)看,筆者認為機械相關(guān)設計人員還要進(jìn)一步優(yōu)化和改良三維CAD技術(shù),在有效發(fā)揮出該技術(shù)自身作用的前提下,確保三維CAD技術(shù)能夠發(fā)展得更加完善,進(jìn)而加快機械制造業(yè)前行的腳步,促進(jìn)機械制造業(yè)的發(fā)展更加欣欣向榮。
參考文獻
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