機(jī)械設(shè)計中CAD三維軟件技術(shù)的有效運(yùn)用

摘要：隨著計算機(jī)技術(shù)水平的不斷提高，三維CAD技術(shù)逐漸替代了二維CAD技術(shù)，并且在機(jī)械設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用，提高了機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。基于此，本文主要針對如何提高機(jī)械設(shè)計中CAD三維軟件技術(shù)的運(yùn)用效果進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計；CAD三維軟件；技術(shù)；運(yùn)用

在整個機(jī)械生產(chǎn)過程中，機(jī)械設(shè)計工作作為一個重要基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，其產(chǎn)品質(zhì)量受到了機(jī)械設(shè)計水平的直接影響。隨著計算機(jī)性能的不斷提高，三維CAD技術(shù)軟件技術(shù)廣泛的應(yīng)用到了機(jī)械設(shè)計中，進(jìn)一步降低了機(jī)械制造企業(yè)的設(shè)計成本，提高了利用率，促進(jìn)著舊設(shè)備的快速升級，對于提升機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量起著重要作用[1]。因此，研究機(jī)械設(shè)計中CAD三維軟件技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用情況，提高該技術(shù)運(yùn)用的有效性，成為了每一個機(jī)械設(shè)計工作者的重要任務(wù)。

1.CAD三維軟件設(shè)計的一般流程

在機(jī)械設(shè)計中運(yùn)用三維 CAD 技術(shù)，能夠有效解決工程繪圖質(zhì)量易出現(xiàn)的問題，使機(jī)械產(chǎn)品的仿真、虛擬設(shè)計達(dá)到最佳狀態(tài)，從而保證了產(chǎn)品的整體設(shè)計質(zhì)量。CAD三維軟件設(shè)計的流程見圖1。

2.CAD三維軟件技術(shù)對機(jī)械設(shè)計產(chǎn)生的影響

2.1.有利于對復(fù)雜零件體積和重量進(jìn)行計算

在機(jī)械設(shè)計工作中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)將每一個零部件的體積和重量都標(biāo)注在設(shè)計圖紙上，特別是一些技術(shù)難度較為復(fù)雜的零部件更應(yīng)如此。機(jī)械設(shè)備的重量在一定程度上決定了原材料的采購量，關(guān)系著機(jī)械制造企業(yè)生產(chǎn)成本的預(yù)算情況，而成本預(yù)算的準(zhǔn)確度又影響著招投標(biāo)報價的確切性，因此在設(shè)計圖紙上明確標(biāo)注設(shè)備的具體重量非常重要。比如在對一些昂貴金屬設(shè)計零件的重量進(jìn)行計算時，如果計算得出的重量值小于設(shè)備的實(shí)際重量，那么原材料的采購量會因?yàn)樯儆谠O(shè)備實(shí)際需要量，使得設(shè)備鑄造質(zhì)量無法達(dá)到產(chǎn)品的質(zhì)量要求，造成產(chǎn)品報廢，直接損害企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。同理，如果計算得出的重量值過大，也會增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，造成極大的浪費(fèi)。而通過在機(jī)械設(shè)計中應(yīng)用CAD三維軟件，利用該軟件對設(shè)計零件進(jìn)行實(shí)心造型，并在此基礎(chǔ)上模擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，準(zhǔn)確得出三維實(shí)體的質(zhì)量以及體積等參數(shù)，相比于以往人工列公式計算參數(shù)，CAD三維軟件技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提高人員工作效率，降低計算結(jié)果誤差，為企業(yè)的生產(chǎn)提供了更加科學(xué)合理的理論依據(jù)。

2.2.有利于企業(yè)更好的在現(xiàn)場演示設(shè)計成果

企業(yè)通過參加各種產(chǎn)品展示會來加大產(chǎn)品的推銷力度，展示企業(yè)擁有的實(shí)力，但是對于機(jī)械企業(yè)來說，實(shí)體產(chǎn)品通常要占用較大的空間，給企業(yè)參加會場展示活動帶來了極大的不便，即使可以把產(chǎn)品直接放在展示會場中，參觀者也會因?yàn)闊o法直觀的看到機(jī)械的內(nèi)部構(gòu)造，不能充分的了解產(chǎn)品。一些企業(yè)可能會利用錄像以及照片等進(jìn)行產(chǎn)品的展示，但是往往會受到現(xiàn)場環(huán)境、燈光等限制，極大的削弱了產(chǎn)品宣傳效果。還有一些企業(yè)也不惜花費(fèi)大量的精力制作出一個縮小實(shí)體模型以供展示，但是殊不知這樣使得企業(yè)花費(fèi)的成本越來越多。因此如果將CAD三維軟件技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品演示中，利用該軟件繪制一個實(shí)體模型，并在計算機(jī)上進(jìn)行演示，就可以讓用戶充分的了解并接受我們的設(shè)計產(chǎn)品。如果客戶想要在現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行改動和調(diào)整，設(shè)計工作者還可以利用CAD三維軟件進(jìn)一步為客戶設(shè)計出使其滿意的產(chǎn)品。另外對于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品部件來說，還能夠利用CAD三維軟件中的三維剖視圖命令，將產(chǎn)品的內(nèi)部構(gòu)造完全展示出來[2]。最后，由于CAD三維軟件具有圖像和動畫功能，企業(yè)還可以將其與其他動畫軟件結(jié)合起來，更加立體形象的展示產(chǎn)品構(gòu)造，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的推廣和營銷效果。

2.3.縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高了產(chǎn)品的設(shè)計效果

隨著CAD三維軟件技術(shù)在機(jī)械設(shè)計行業(yè)中的普及，在提高機(jī)械設(shè)計效率的同時還縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期以及計算機(jī)輔助制造樣機(jī)的制作周期。另外，CAD三維軟件技術(shù)輔助設(shè)計結(jié)果更具有立體感，極大的提高了虛擬現(xiàn)實(shí)的可能性，幫助人們置身于真實(shí)的產(chǎn)品模擬環(huán)境中，更加直觀的檢驗(yàn)產(chǎn)品性能。除此之外，CAD三維軟件技術(shù)還能夠模擬出產(chǎn)品的具體生產(chǎn)工藝過程，增強(qiáng)機(jī)械生產(chǎn)計劃的科學(xué)性，及時發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計中存在的問題，并采取有效措施糾正錯誤。

3.CAD 三維軟件在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用

3.1.在制定機(jī)械設(shè)計方案時的應(yīng)用情況

在制定機(jī)械設(shè)計方案時，需要將已設(shè)計好的各零部件進(jìn)行加工重組，并進(jìn)一步進(jìn)行科學(xué)排列組合，確保設(shè)計方案的合理性。而通過利用CAD三維軟件中的編輯工具，能夠快速按照設(shè)計人員的設(shè)計意圖，將各自獨(dú)立的零部件在短時間內(nèi)組合成一個整體。另外，針對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組合難度較大的大型零部件，則可以通過CAD三維軟件中具有的拆分、旋轉(zhuǎn)等工具，將其進(jìn)行合理調(diào)整，確保設(shè)計方案的順利形成。除此之外，還要充分考慮到CAD軟件具有的其他功能，由于該軟件是在平面設(shè)計、曲面造型、立體構(gòu)筑以及數(shù)據(jù)分析等基礎(chǔ)上，對機(jī)械設(shè)計過程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，因此可以在規(guī)定時間確保設(shè)計方案的高質(zhì)量完成。

3.2.在機(jī)械設(shè)計建模中的應(yīng)用情況

CAD三維軟件技術(shù)能夠更加直觀的展現(xiàn)設(shè)計方案的各個部分，以便設(shè)計人員及時找出設(shè)計方案中存在的不足之處，由此可見，在機(jī)械設(shè)計方案建模中，CAD三維軟件技術(shù)發(fā)揮了極大的作用。目前采用CAD三維軟件建模的方法一共有三種，分別為表面模型、實(shí)體模型以及線框模型等，在建模過程中一些基本圖形例如圓形、球形、圓柱體以及圓錐體等本身存在于CAD三維軟件的基本功能中，因此該軟件可以更加快速的對這些簡單零部件進(jìn)行分析，通過把這些零部件進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭澐趾团帕校行岣呷S實(shí)體建模的便捷性。另外針對一些結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的零部件，CAD三維軟件也可以根據(jù)設(shè)計人員的設(shè)計意圖通過采用布爾運(yùn)算對零件中的各種圖形進(jìn)行排列組合，快速得出這些復(fù)雜零部件的三維實(shí)體模型，從而提高機(jī)械設(shè)計方案建模的效率。而在做好各個零件的實(shí)體建模工作后，工作人員還可以繼續(xù)通過利用CAD三維軟件中的三維編輯工具，對機(jī)器運(yùn)行中的有關(guān)資料進(jìn)行整理和分析，了解各個零件在機(jī)器中所處的位置，按照這些位置對應(yīng)的坐標(biāo)來完成零件的裝配工作，以此來快速生成機(jī)器的實(shí)體裝配圖[3]。CAD三維軟件技術(shù)還能夠?qū)α悴考O(shè)計的合理性進(jìn)行檢查，由于軟件中設(shè)有資源查找器，因此設(shè)計人員可以通過利用零件回放功能，將零件造型的整個過程完整的呈現(xiàn)出來，以便于更加直觀的尋找設(shè)計中存在的問題。除此之外，根據(jù)設(shè)計方案建模的實(shí)際情況，如果需要在原裝機(jī)械中進(jìn)行新零件的設(shè)計，還可以直接在CAD三維軟件技術(shù)中的裝配環(huán)境下完成設(shè)計工作，并將設(shè)計好的新零件與原有零件組合起來，以確保新機(jī)械裝配工作的順利完成。

3.3.在機(jī)械設(shè)計CAE軟件中的應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計需要用到CAE軟件，該軟件作為一項(xiàng)重要的計算機(jī)輔助工程，能夠進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，縮短設(shè)計時間，及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計中存在的弊端，制定出科學(xué)合理的解決方案[4]。因此在機(jī)械設(shè)計中采用CAD三維軟件技術(shù)將零部件的尺寸全部計算完成、確定零件造型并建好模型后，可以利用CAE軟件對機(jī)械設(shè)計方案的合理性進(jìn)行進(jìn)一步分析，以此來提高零件尺寸計算的精確度，保證機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，盡可能的避免機(jī)械在使用過程中出現(xiàn)較大的磨損，從而有效延長機(jī)械的使用時間。

4.結(jié)語

CAD三維軟件技術(shù)由于具有更加直觀的設(shè)計性能，受到了廣大機(jī)械設(shè)計工作者的青睞，進(jìn)一步提高了機(jī)械設(shè)計水平，增強(qiáng)了機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量。而隨著計算機(jī)性能的不斷提高，CAD三維軟件技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中應(yīng)用更加廣泛，因此機(jī)械設(shè)計行業(yè)有必要不斷的探索能夠增強(qiáng)CAD三維技術(shù)在實(shí)際工作中應(yīng)用有效性的途徑，促進(jìn)機(jī)械制作行業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李秋娟，張兵.論CAD在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用及機(jī)械制造技術(shù)的新發(fā)展[J].化學(xué)工程與裝備.2010（03）：31-32.

[2]陳林波.淺析CAD技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2011（10）：78-79.

[3]胡亮亮.機(jī)械設(shè)計中CAD三維軟件的應(yīng)用[J].設(shè)計與研發(fā).2013（23）：24-25.

[4]羅毅.CAD 技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用 [J].科協(xié)論壇 （下半月）.2011（04）：131-132.

作者簡介：

程亞敏（1968-）女，河南省孟津縣人，工程師，本科，從事工作：工程管理。