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

　　摘 要：計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)的高效率、高質(zhì)量要求為三維CAD技術(shù)開(kāi)拓了發(fā)展道路，由于二維CAD技術(shù)逐漸無(wú)法滿足計(jì)算機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)的全部需要，三維CAD技術(shù)便應(yīng)需而生，二維CAD技術(shù)逐漸淡出了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，三維CAD技術(shù)借勢(shì)得到發(fā)展。三維CAD技術(shù)憑借其高效性、精確化的特點(diǎn)迅速得到機(jī)械設(shè)計(jì)者的青睞，三維CAD技術(shù)也逐漸被應(yīng)用于復(fù)雜問(wèn)題的處理，二維向三維的轉(zhuǎn)換也為計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)謀得更為廣闊的發(fā)展空間。從零件設(shè)計(jì)和裝配、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量三個(gè)方面闡述了三維 CAD 技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并分析了三維 CAD 技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的影響，展望了三維 CAD 技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的發(fā)展趨勢(shì)。

　　關(guān)鍵詞：三維 CAD 技術(shù);機(jī)械設(shè)計(jì);應(yīng)用探究

　　《今日工程機(jī)械》(半月刊)創(chuàng)刊于2002年，由北京卓眾出版有限公司主辦。從創(chuàng)刊之日起，它以探析工程機(jī)械行業(yè)財(cái)富模式為己任，就立志成為中國(guó)工程機(jī)械行業(yè)最好的經(jīng)管類(lèi)雜志。

　　科技的發(fā)展帶給計(jì)算機(jī)技術(shù)更大的進(jìn)步，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)而言，計(jì)算機(jī)可謂是設(shè)計(jì)中的主力，之前計(jì)算機(jī)主要依靠二維CAD技術(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，但是隨著機(jī)械設(shè)計(jì)要求越來(lái)越高，需要設(shè)計(jì)出來(lái)的部件更為精確和高效。三維CAD技術(shù)是在二維CAD技術(shù)基礎(chǔ)上的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)也不僅僅停留在平面空間，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中會(huì)存在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不全面、不到位的問(wèn)題。對(duì)于簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，二維CAD技術(shù)也許足夠滿足設(shè)計(jì)要求，但是機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性提升要求計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)必須做出改變和提升。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)為機(jī)械設(shè)計(jì)服務(wù)，機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)際需求則是需要在計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行關(guān)注與優(yōu)化，三維CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)不容忽視，所以深刻把握三維CAD技術(shù)才能保證其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的靈活運(yùn)用。

　　1 三維 CAD 技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

　　1.1 在零件設(shè)計(jì)和裝配上

　　機(jī)械設(shè)計(jì)的最終成果是通過(guò)各部分結(jié)構(gòu)拼接、組裝起來(lái)的，三維CAD技術(shù)在對(duì)每一部分、每一個(gè)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)之后，還要負(fù)責(zé)零件的裝配、修改。三維CAD技術(shù)為每一個(gè)零件都提供了立體三維模型，相比二維更為直觀、更為立體、更為全面。在零件裝配的過(guò)程中，通過(guò)三維CAD技術(shù)的展示可以清晰看到裝配過(guò)程中零件每個(gè)部分的位置情況，一旦出現(xiàn)裝配誤差便可以采用相應(yīng)的三維設(shè)計(jì)方法對(duì)整體或局部進(jìn)行調(diào)整。三維CAD技術(shù)能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)裝配中的誤差與錯(cuò)誤，通過(guò)在計(jì)算機(jī)上的三維實(shí)體模型的設(shè)計(jì)、裝配、實(shí)驗(yàn)和反復(fù)修改，避免了成品加工試制過(guò)程中的損耗。

　　1.2 在生產(chǎn)效率上

　　三維CAD技術(shù)設(shè)計(jì)出來(lái)的是立體的實(shí)體模型。立體的實(shí)體模型直接呈現(xiàn)在設(shè)計(jì)者眼前，可以直接與預(yù)期效果做對(duì)比，也可以更加直觀的判斷與自己的設(shè)計(jì)理念中的模型是否相匹配。機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有復(fù)雜和簡(jiǎn)單的區(qū)別，但都是立體呈現(xiàn)的，立體的機(jī)械設(shè)計(jì)有很多個(gè)面，假如用二維平面設(shè)計(jì)便會(huì)增加更多時(shí)間，而三維CAD設(shè)計(jì)直接將機(jī)械零件放在立體空間內(nèi)，減少了單個(gè)面設(shè)計(jì)之后再拼合的時(shí)間，所有的設(shè)計(jì)、裝配、修改都是在立體空間內(nèi)直接進(jìn)行的。例如，高度數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤，并不需要對(duì)每一個(gè)面都進(jìn)行修改，而將實(shí)體模型的高度進(jìn)行拉伸求差即可。

　　1.3 在產(chǎn)品質(zhì)量上

　　三維CAD技術(shù)在二維CAD基礎(chǔ)上發(fā)展并逐漸成為計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的主要力量，而在三維CAD技術(shù)的設(shè)計(jì)下，機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量得到了明顯提高。企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量是消費(fèi)者關(guān)注的熱點(diǎn)，也是為企業(yè)贏得良好聲譽(yù)的關(guān)鍵點(diǎn)，三維CAD技術(shù)的參與使機(jī)械設(shè)計(jì)水平得到了大幅提高，三維CAD技術(shù)在立體空間內(nèi)對(duì)建模產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)、裝配，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、裝配的過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，直到機(jī)械設(shè)計(jì)建模達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求才進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)。這樣生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品殘次品明顯減少，可以說(shuō)在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)每一個(gè)步驟都是經(jīng)技術(shù)審核通過(guò)的，層層的質(zhì)檢才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

　　2 三維 CAD 技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的影響

　　三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的快速應(yīng)用給予更多人創(chuàng)新的靈感，但是三維CAD技術(shù)并沒(méi)有達(dá)到技術(shù)頂端水平，其創(chuàng)新型的發(fā)展仍需要后期繼續(xù)開(kāi)動(dòng)腦筋、將技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)行到底。三維CAD技術(shù)是應(yīng)時(shí)代的需求產(chǎn)生的，必然在發(fā)展的過(guò)程中也要跟上時(shí)代的步伐。時(shí)代在發(fā)展，目前三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域基本滿足設(shè)計(jì)的要求，但不代表一直要用不變的技術(shù)去設(shè)計(jì)所有的東西，三維CAD技術(shù)為后來(lái)的技術(shù)創(chuàng)新提供了借鑒方案，也為后來(lái)的創(chuàng)新指明了方向。三維CAD技術(shù)還有加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員聯(lián)系的作用，三維CAD技術(shù)的應(yīng)用并非一人之力可以完成的，而是依靠團(tuán)隊(duì)的力量，在團(tuán)隊(duì)共同設(shè)計(jì)的過(guò)程中為每個(gè)設(shè)計(jì)人員提供了交流學(xué)習(xí)平臺(tái)。除此之外，三維CAD技術(shù)將設(shè)計(jì)與生產(chǎn)密切聯(lián)系起來(lái)，在設(shè)計(jì)中生產(chǎn)在生產(chǎn)中設(shè)計(jì)的工作形式，使企業(yè)降低了生產(chǎn)成本并提高了生產(chǎn)效率，使更多企業(yè)愿意將機(jī)械設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用納入企業(yè)中來(lái)，從而壯大了機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展。

　　3 三維 CAD 技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的發(fā)展趨勢(shì)

　　3.1 規(guī)范化設(shè)計(jì)

　　三維CAD技術(shù)始終跟隨時(shí)代的步伐，順應(yīng)時(shí)代的趨勢(shì)而發(fā)展，未來(lái)三維CAD技術(shù)中應(yīng)加入幾何數(shù)據(jù)建模、工程數(shù)據(jù)建模等建模方式實(shí)現(xiàn)智能化建模。現(xiàn)在的三維CAD技術(shù)存在的最大問(wèn)題就是設(shè)計(jì)還缺乏規(guī)范，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式中存在一些誤差，在設(shè)計(jì)之初存在誤差問(wèn)題便會(huì)給后期的修改工作加大任務(wù)量。未來(lái)三維CAD技術(shù)的發(fā)展將會(huì)更加精確，在設(shè)計(jì)之初就要定出一份精確的規(guī)范設(shè)計(jì)參考圖，參考圖里設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)都需要規(guī)范和精確，隨著三維CAD技術(shù)設(shè)計(jì)的應(yīng)用，其設(shè)計(jì)水平也將會(huì)得到進(jìn)一步的提高。

　　3.2 智能化設(shè)計(jì)

　　目前的機(jī)械設(shè)計(jì)人工的參與還是比較多的，隨著科技的發(fā)展，人工智能必將在未來(lái)與三維CAD技術(shù)結(jié)合起來(lái)，打造機(jī)械智能化設(shè)計(jì)，在對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候便可以由人工智能傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)分配到數(shù)據(jù)模型中去，這樣一來(lái)，便解放了人工勞動(dòng)力。智能化的設(shè)計(jì)方案是將人工智能的智能化成果運(yùn)用到三維CAD技術(shù)中來(lái)，企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)是技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，作為機(jī)械設(shè)計(jì)的主力自然也不能掉隊(duì)，跟隨智能化的步伐不但能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)水平提高，還能保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性。除此之外，智能化的設(shè)計(jì)更符合人們的需求，也更適合應(yīng)用于人類(lèi)社會(huì)。

　　3.3 集成化生產(chǎn)和設(shè)計(jì)

　　輔助技術(shù)是三維CAD技術(shù)在工作過(guò)程中的有力輔助，三維CAD技術(shù)缺少其他技術(shù)的配合和輔助依然無(wú)法完成高效的設(shè)計(jì)工作。因此，在三維CAD技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中必然少不了與其他技術(shù)的聯(lián)系與結(jié)合，其他的技術(shù)能夠彌補(bǔ)三維CAD技術(shù)的短板，為機(jī)械設(shè)計(jì)工作提供進(jìn)一步的技術(shù)保障。集成化生產(chǎn)和設(shè)計(jì)能夠?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)繪制一個(gè)完整的設(shè)計(jì)框架，有助于設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行。

　　在科技、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的大背景下，唯有抓住時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)才能跟緊時(shí)代發(fā)展的進(jìn)度，三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)方面確有著不小的優(yōu)勢(shì)與發(fā)展空間，但是，并不代表三維CAD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在時(shí)代發(fā)展過(guò)程中能夠一直保持，科技的進(jìn)步在為三維CAD技術(shù)提供發(fā)展契機(jī)的同時(shí)也為其提出更高的挑戰(zhàn)，要想迎接挑戰(zhàn)，就要通過(guò)不斷優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)造更大的優(yōu)勢(shì)。三維CAD技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)中發(fā)揮巨大的作用，但同時(shí)也存在著某些不足之處，因此，需要明確三維CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，克服自身弱點(diǎn)，加強(qiáng)與數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的聯(lián)系，從而為三維CAD技術(shù)的發(fā)展開(kāi)拓更為廣闊的空間。

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