機械設(shè)計專業(yè)的論文
三維CAD技術(shù)對機械設(shè)計的應(yīng)用情況
摘要：隨著社會的不斷進步,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(biāo)志著機械設(shè)計已經(jīng)步入到一個新紀(jì)元。本文主要具體描述了三維CAD技術(shù)的概念與優(yōu)點,并在此基礎(chǔ)上進一步探究了三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用情況,同時對其今后的發(fā)展方向給予了一定的展望,意在表明在機械設(shè)計中應(yīng)用三維CAD技術(shù)具有劃時代的現(xiàn)實意義。
關(guān)鍵詞：三維CAD技術(shù);機械設(shè)計;應(yīng)用情況
在科技逐步發(fā)展進步的背景下,各行各業(yè)都開始充分地應(yīng)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(shè)計領(lǐng)域。現(xiàn)階段的三維CAD技術(shù)正在逐步將二維CAD給替換出來并取而代之,可以說三維CAD在機械設(shè)計發(fā)展環(huán)節(jié)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(jù)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(chǔ)上通過逐漸發(fā)展進而最終成型的,如果三維結(jié)構(gòu)被搭建的較好的話對于建造二維模型來說就比較容易了,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(shè)計與造型、三維轉(zhuǎn)換二維、分析機構(gòu)運動、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與性能需求,使所有指標(biāo)都達到最佳狀態(tài),設(shè)計三維CAD技術(shù)的人員可以充分發(fā)揮自己的想象力來進行思維設(shè)計。把三維CAD技術(shù)應(yīng)用在機械設(shè)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(shè)計上出現(xiàn)的質(zhì)量問題,換句話說現(xiàn)階段作為一名機械相關(guān)的設(shè)計人員來講,能夠靈活運用三維CAD技術(shù)是他們所應(yīng)掌握的最基本的一項技能。
2把三維CAD技術(shù)應(yīng)用在機械設(shè)備中的優(yōu)點
2.1設(shè)計出來的作品更形象逼真
在進行作品設(shè)計時,設(shè)計者最初的目的都是為了實現(xiàn)立體化�？墒怯捎谑艿皆O(shè)計方式的種種局限,設(shè)計人員很難在平面圖紙上呈現(xiàn)出立體感,通常情況下在構(gòu)建三維時都是在正投影產(chǎn)生的二維的基礎(chǔ)上進行描繪的,在CAD技術(shù)的不斷發(fā)展下,通過三維CAD可把作品設(shè)計得更加直觀逼真。而且應(yīng)用三維CAD技術(shù)所創(chuàng)造出來的作品從某種程度上更方便設(shè)計人員展開檢查工作,另外,在進行設(shè)計時通過三維CAD還能夠展開模擬工作,方便檢驗作品的實用性。
2.2加快了變量化與參數(shù)化的設(shè)計工作
三維設(shè)計意在加快變量化與參數(shù)化的設(shè)計步伐,在運用傳統(tǒng)的CAD技術(shù)時,如果我們想要改動畫圖的話,就必須要重新進行描繪制作,而且只能在規(guī)定的尺寸內(nèi)對幾何元素做出定義,可是,在實際中,一個作品的完成其背后都是要經(jīng)過反復(fù)多次的更正才能最終成型,這從一定程度上就為設(shè)計工作造成了很大的麻煩,同時也浪費了很多的時間。進一步來分析二維CAD技術(shù),雖然它起到了一定的參數(shù)化效果,可是在設(shè)計裝配環(huán)境參數(shù)化上依然存在很大的困難。但是我們在將三維CAD技術(shù)應(yīng)用在設(shè)計工作中時,不僅能夠自動修改因為一些尺寸發(fā)生改變進而影響到零件設(shè)計所帶來的變化,同時也會在其余零件尺寸的基礎(chǔ)上相應(yīng)展開調(diào)整。這樣的話,就會相對減少設(shè)計人員工作的時間,縮減因修改工作帶來的工作量,在加快設(shè)計速度的前提下,能夠盡量避免信息的繁瑣性。
2.3對零部件展開有限元分析與優(yōu)化設(shè)計
在使用傳統(tǒng)的設(shè)計方式進行設(shè)計時,很難保證設(shè)計中的數(shù)據(jù)與實際工作中的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。但是將三維CAD技術(shù)應(yīng)用在其中來對零部件進行有限元分析,能夠把參數(shù)化后的零部件輸入到有限元網(wǎng)絡(luò)中,并恰當(dāng)判斷其受力程度和形狀大小等情況。如果經(jīng)過判斷而得出的`結(jié)論與實際需求相違背,我們就要重新進行設(shè)計與計算,一直到其與實際需求相接近為止。由此我們可以知道,充分地將三維CAD技術(shù)應(yīng)用在機械設(shè)計環(huán)節(jié)中不僅能夠避免發(fā)生浪費材料的現(xiàn)象,而且還能加快設(shè)計的速度與效率,提升產(chǎn)品的可靠程度。
3在機械設(shè)計內(nèi)應(yīng)用三維CAD技術(shù)的具體情況
3.1集成制造模具ADM/CAD
在科技不斷進步的影響下,制造業(yè)在生產(chǎn)方面也在逐漸發(fā)生著變革,由傳統(tǒng)的人工設(shè)計作圖開始朝著CAM/CAD/CAE轉(zhuǎn)變,由一開始的普通機床轉(zhuǎn)變成加工中心與數(shù)控機床,從實際中來看現(xiàn)階段的制造業(yè)正在一點點向數(shù)字化方向發(fā)展和轉(zhuǎn)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軟件的開發(fā)系統(tǒng)主要由曲面構(gòu)造、有限元分析和模擬仿真以及三維繪圖和編輯圖形、數(shù)控加工等構(gòu)成,在工程數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上合理地對數(shù)據(jù)展開了管理與運行。
3.2模擬實體零件跟生成裝配圖
3.2.1實體零件的建模根據(jù)分析我們得出,CAD的建模形式主要有表面模型和實體模型以及線框模型三種。大部分CAD軟件內(nèi)都會存在一些較為基礎(chǔ)性的體系,比如,在AutoCAD的建模中,軟件系統(tǒng)就呈現(xiàn)出了球體、圓柱體、立方體、圓錐體等共六種體系。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的幫助下,設(shè)計者可對簡單的零件展開相應(yīng)的分析和點評,并把它分成不同個獨立的基本體,之后再分別進行實體造型,同時進行交、差計算,進而得到實體零件的三維模型。3.2.2生成裝配圖當(dāng)完成實體零件的建模工作以后,當(dāng)機器運行到指定位置時可借助與之相關(guān)的一些材料,而后將不同零件的坐標(biāo)當(dāng)成中心展開裝配。同時合理利用三維CAD軟件內(nèi)的編輯功能,最終生成裝配圖。
3.3應(yīng)用CAE軟件
在機械CAE系統(tǒng)中,主要包含有分析工程數(shù)據(jù)、優(yōu)化設(shè)計內(nèi)部結(jié)構(gòu)、評估壽命、動力學(xué)仿真以及加強對設(shè)計的點評等功能。當(dāng)三維CAD有效解決好造型問題以后,才能夠使用CAE來處理運動特征、壽命、機械硬度等問題。
4三維CAD技術(shù)應(yīng)用在機械設(shè)計中的發(fā)展趨勢
由于在機械設(shè)計領(lǐng)域中越來越廣泛地應(yīng)用了三維CAD技術(shù),該技術(shù)也開始發(fā)展得越來越規(guī)范化和智能化。
4.1規(guī)范化
三維CAD技術(shù)自身系統(tǒng)進行開發(fā)的主要根據(jù)是幾何數(shù)據(jù)和工程數(shù)據(jù)的模型等,該技術(shù)變得越來越規(guī)范化主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)交換格式變得越來越標(biāo)準(zhǔn),數(shù)據(jù)模型變得越來越規(guī)范,CAD資源變得更加規(guī)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(shù)據(jù)庫、外圍設(shè)備等諸多技術(shù),另外,它還與管理信息系統(tǒng)和制造資源管理系統(tǒng)以及計算機輔助系統(tǒng)等相互集成在了一起。由于科技的不斷進步,信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,三維CAD技術(shù)正在悄然朝著CAD/CAM集成的方向逐步發(fā)展起來。
4.3智能化
就三維CAD技術(shù)來講,其智能化主要表現(xiàn)在特征造型跟設(shè)計參數(shù)等方面。當(dāng)用戶使用該軟件時,在把參數(shù)與特征引入其中時就會大大增強靈活度,使其操作起來變得極為便捷,而且還可以充分地把工程數(shù)據(jù)相關(guān)概念涵蓋到數(shù)據(jù)模型里。
5結(jié)語
總而言之,在科技不斷發(fā)展進步的背景下,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(xiàn)如今這般模樣：它在設(shè)計上變得極為形象逼真,能夠設(shè)計變量化與參數(shù)化,能夠?qū)崿F(xiàn)零部件的優(yōu)化設(shè)計并對其進行有限元分析,能夠集成制造模具CAD/ADM和對零件實體進行建模等。所以,從今后的發(fā)展趨勢來看,筆者認(rèn)為機械相關(guān)設(shè)計人員還要進一步優(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,進而加快機械制造業(yè)前行的腳步,促進機械制造業(yè)的發(fā)展更加欣欣向榮。
參考文獻
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