計(jì)算機(jī)三維輔助在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陳立鵬?。?.福州大學(xué),福州　350116;　2.湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院,福建　莆田　351254）

計(jì)算機(jī)三維輔助在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陳立鵬1,2
（1.福州大學(xué),福州350116;2.湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院,福建莆田351254）

摘要：隨著我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸被廣泛的應(yīng)用到了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中。其中，三維輔助設(shè)計(jì)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)之中，已經(jīng)成為企業(yè)贏得市場(chǎng)的制勝法寶。本文通過(guò)闡述CAD技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用現(xiàn)狀，以及CAD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)指出三維設(shè)計(jì)技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展必然趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)；應(yīng)用；發(fā)展前景

0　引言

隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸延伸到了社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域并發(fā)揮著重要的作用。其中，CAD技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式的誤差性大且效率低的問(wèn)題，為我國(guó)研制高精密度機(jī)器與設(shè)備奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著CAD技術(shù)的不斷發(fā)展，CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也越來(lái)越重要。它不僅提高了機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量，還為中國(guó)創(chuàng)造提供了有力的保障。

1　CAD技術(shù)概況

CAD，即ComputerAidedDesign（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）的簡(jiǎn)稱(chēng)，CAD技術(shù)發(fā)展的歷程較為短暫，但是CAD技術(shù)為社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展提供了先進(jìn)技術(shù)，CAD技術(shù)的應(yīng)用具有跨時(shí)代的意義。CAD技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的計(jì)算、分析、模擬、制圖、編制技術(shù)文件等工作，CAD技術(shù)相比較傳統(tǒng)的手工工藝和工作方式方法更為先進(jìn)，它可以避免人為的計(jì)算錯(cuò)誤、精度錯(cuò)誤等，還可以完成人工不能完成的其他各項(xiàng)工作。在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的過(guò)程中，CAD技術(shù)的應(yīng)用適應(yīng)了當(dāng)前產(chǎn)品需提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，快速更新?lián)Q代的需求，CAD已廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)與制造的各個(gè)領(lǐng)域，各種CAD軟件的功能越來(lái)越完善，越來(lái)越強(qiáng)大。

2　我國(guó)CAD技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著信息化、高智能化社會(huì)的不斷發(fā)展，社會(huì)分工和勞動(dòng)也產(chǎn)生了巨大的變化。在信息化社會(huì)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)成為較為典型的代表之一，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用給我們傳統(tǒng)的工作帶來(lái)了革命性的變革，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)成為各個(gè)行業(yè)發(fā)展競(jìng)相追求的工作方式。在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，CAD技術(shù)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)的模式。CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的圖形繪制方面有著其他軟件不具備的優(yōu)點(diǎn)，CAD技術(shù)不僅可以?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)方案，并提高了設(shè)計(jì)效率，解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的難點(diǎn)和不足，縮短了機(jī)械設(shè)計(jì)周期，CAD技術(shù)得到了廣泛的使用和認(rèn)可。

2.1二維CAD應(yīng)用

二維CAD軟件已經(jīng)成為設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)的一種主要工具，計(jì)算機(jī)中有很多繪圖軟件，如CAD、ΡROE等，都可以代替設(shè)計(jì)師的手工繪圖，同時(shí)對(duì)繪圖數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)分析，提高繪圖質(zhì)量，提高工作效率。但要CAD軟件是一個(gè)技術(shù)科技密集型產(chǎn)品，需要大量技術(shù)服務(wù)和支持，如果開(kāi)發(fā)者在技術(shù)上缺乏創(chuàng)新，很難保證CAD技術(shù)的應(yīng)用效果。

2.2三維CAD應(yīng)用前景廣闊

隨著CAD技術(shù)應(yīng)用水平的提高，三維造型軟件開(kāi)始嶄露頭角，機(jī)械設(shè)計(jì)中的三維實(shí)體造型是一件既繁瑣又勞力勞神的工程，但如果借助計(jì)算機(jī)對(duì)造型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，三維實(shí)體造型就能快速、清晰地呈現(xiàn)在設(shè)計(jì)師面前。

2.3國(guó)內(nèi)CAD技術(shù)存在的不足

國(guó)內(nèi)二維CAD系統(tǒng)仍然占據(jù)著市場(chǎng)上的主要份額，盡管目前我國(guó)的三維CAD就軟件有了嶄露頭角的態(tài)勢(shì)，但其穩(wěn)定性和功能與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比還存在差距，依舊發(fā)展不足，缺乏創(chuàng)新。對(duì)于CAD技術(shù)理論的研究仍有待于進(jìn)一步提高，CAD軟件開(kāi)發(fā)者缺乏對(duì)模型建立的理論和算法研究，只有對(duì)于理論正確的理解和認(rèn)識(shí)，才有實(shí)現(xiàn)技術(shù)上重大的突破和創(chuàng)新。同時(shí)CAD技術(shù)的深化應(yīng)用需要巨大的投資，企業(yè)管理模式和業(yè)務(wù)流程也需要深入的變革。

3　計(jì)算機(jī)三維輔助在機(jī)械設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)分析

3.1縮短了機(jī)械設(shè)計(jì)周期

采用三維CAD技術(shù)，更利于體現(xiàn)復(fù)雜的幾何造型，解決了機(jī)械設(shè)計(jì)中復(fù)雜的幾何造型問(wèn)題，通過(guò)布爾運(yùn)算等軟件功能，對(duì)簡(jiǎn)單圖形的組合、重組、加工、導(dǎo)入、導(dǎo)出，自動(dòng)生成直觀易操作的截交線。不但縮減了工作量，而且提高了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率，在用三維CAD系統(tǒng)進(jìn)行新機(jī)械的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，只需對(duì)其中部分零部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和制造，使機(jī)械設(shè)計(jì)的效率進(jìn)步了3～5倍。同時(shí)，三維CAD系統(tǒng)借由其豐富的機(jī)械元件參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠通過(guò)快速重構(gòu)，得到一種全新的機(jī)械產(chǎn)品。

3.2提高機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量

隨著現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品與計(jì)算機(jī)通信技術(shù)功能上的融合程度越來(lái)越高，機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中采用三維CAD設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，也是未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)的“必由之路”。一是在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中采用三維CAD設(shè)計(jì)可以提高生產(chǎn)效率，二是在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中采用三維CAD設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平，保證了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。三是在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中采用三維CAD設(shè)計(jì)可以與大型數(shù)字化現(xiàn)代設(shè)備相得益彰，提高中國(guó)創(chuàng)造能力。在機(jī)械零件加工方面由于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的配合，更加真實(shí)、準(zhǔn)確、充分、全面地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，提高了產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量品質(zhì)。

3.3便于零件設(shè)計(jì)與裝配

在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的過(guò)程中使用三維CAD系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)出相對(duì)較為高精密的零件，零件的合格率較高。另外，在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中使用三維CAD系統(tǒng)可以快速、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)出符合要求的圖形與所需零件。使用三維CAD系統(tǒng)，還可以在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中利用相鄰零件的位置及外形來(lái)設(shè)計(jì)新零件，這種設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)方法能夠確保新零件和相鄰零件之間的有機(jī)融合，改變了傳統(tǒng)零件設(shè)計(jì)過(guò)程中的不足之處。另外，在裝配過(guò)程中，資源查找器中的裝配路徑查找器可清楚地看到內(nèi)部的裝配結(jié)構(gòu)，及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改，非常方便。

4　我國(guó)CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的發(fā)展前景

隨著中國(guó)機(jī)械行業(yè)的不斷壯大，整個(gè)產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)，單憑二維技術(shù)是不夠的，從二維到三維是CAD一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。隨著信息化與智能化的不斷發(fā)展，三維CAD三維技術(shù)正向著開(kāi)放、集成、技能和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，智能CAD技術(shù)是CAD技術(shù)不斷深化的必然結(jié)果，雖然目前的三維CAD設(shè)計(jì)過(guò)程中仍然離不開(kāi)設(shè)計(jì)師的輸入操作，未來(lái)智能CAD技術(shù)在解決此問(wèn)題的方向上將引進(jìn)人工智能AI以及專(zhuān)家指導(dǎo)ES系統(tǒng)，為機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中的三維CAD技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了新的發(fā)展方向，使智能CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的發(fā)展達(dá)到一個(gè)新的水平。

參考文獻(xiàn)：

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