邢建國(guó)

摘要：隨著科技的發(fā)展，三維CAD技術(shù)在近年來(lái)取得了較大的進(jìn)步，在機(jī)械、電子設(shè)計(jì)、航空航天以及水利水電等領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)中，得到了十分廣泛的應(yīng)用。在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用三維CAD技術(shù)，具有其他技術(shù)不可替代的顯著優(yōu)勢(shì)，能使工程設(shè)計(jì)質(zhì)量和效果得到提高?；诖耍瑢?duì)三維CAD技術(shù)進(jìn)行了概述，然后著重分析了三維CAD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用途徑。

關(guān)鍵詞：三維CAD技術(shù);工程設(shè)計(jì);應(yīng)用

引言

CAD是一種功能齊全的制圖軟件，通常應(yīng)用在機(jī)械工程領(lǐng)域和建筑領(lǐng)域中。設(shè)計(jì)師通過(guò)使用CAD技術(shù)不僅能夠有效地提高工作效率，還能夠保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度，保證設(shè)計(jì)能夠在機(jī)械加工的過(guò)程中得到更好的應(yīng)用。機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是機(jī)械專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，在機(jī)械專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)的過(guò)程中重點(diǎn)對(duì)CAD技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了講解。隨著機(jī)械行業(yè)的不斷發(fā)展，設(shè)計(jì)師應(yīng)該熟練地掌握CAD技術(shù)的使用技巧，同時(shí)提高機(jī)械加工的工作效率，在一定程度上推動(dòng)了機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。

1三維CAD技術(shù)的基本概述

CAD技術(shù)的全稱(chēng)是ComputerAidedDesign，即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)設(shè)備和圖形設(shè)備，為設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)工作提供輔助。早在20世紀(jì)70年代，該技術(shù)就已出現(xiàn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)完成計(jì)算。在1963年開(kāi)發(fā)的畫(huà)板程序，設(shè)計(jì)者和計(jì)算機(jī)可通過(guò)圖形的方法進(jìn)行交互。設(shè)計(jì)時(shí)，在陰極射線管屏幕中使用光筆向計(jì)算機(jī)中繪制，即圖形化用戶(hù)界面的雛形，在現(xiàn)代CAD中，這種界面也具有重要的價(jià)值。目前，我國(guó)CAD技術(shù)在國(guó)外相關(guān)平臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展，在傳統(tǒng)二維CAD的基礎(chǔ)上，發(fā)展為三維CAD設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高了其應(yīng)用價(jià)值。在三維CAD設(shè)計(jì)中，具有較強(qiáng)的直觀性，不但可以對(duì)二維圖紙進(jìn)行繪制，也能如同UG一般，對(duì)3D模型加以建立。工程模型可采取立體角度觀察，不存在死角，能使人們更加準(zhǔn)確的了解工程概況。另外，采用組裝程序能動(dòng)態(tài)的展示和體現(xiàn)工程各個(gè)部分結(jié)構(gòu)建造裝配過(guò)程。傳統(tǒng)的二維圖紙僅采取了平面展示的方法，難以直觀展現(xiàn)工程構(gòu)造，需要采取階梯剖、半剖、全剖等方式進(jìn)行二維展示。在日常生活中，對(duì)于簡(jiǎn)易的三維理解，可以通過(guò)三視圖加以實(shí)現(xiàn)。但是，在工程設(shè)計(jì)中，構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，傳統(tǒng)二維識(shí)圖具有較大的局限性，為三維CAD技術(shù)的發(fā)展提供了可能。在工程設(shè)計(jì)中，三維CAD是未來(lái)主要的發(fā)展趨勢(shì)。

2機(jī)械設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

由于我國(guó)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，因此人們會(huì)不斷更新自身的設(shè)計(jì)理念，擺脫傳統(tǒng)的手工繪制方式。但是在工程師心中，設(shè)計(jì)圖紙對(duì)整個(gè)工程來(lái)說(shuō)是非常重要的，其也是一種語(yǔ)言表達(dá)形式。好的設(shè)計(jì)圖紙不僅能夠體現(xiàn)工程設(shè)計(jì)師的思想，同時(shí)還能夠促進(jìn)設(shè)計(jì)人員之間的交流。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛使用為機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展提供了便利，逐漸淘汰了手工繪圖的方式，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，并且在一定程度上提高了繪圖的質(zhì)量，推動(dòng)了機(jī)械設(shè)計(jì)的順利發(fā)展。在設(shè)計(jì)階段，CAD技術(shù)能夠有效地展示繪圖的效果，利用繪制裝配置圖對(duì)工程進(jìn)行詳細(xì)地分析。因此，為了方便裝配圖的繪制，在繪制過(guò)程中逐漸使用繪圖工具，以此來(lái)減少工作人員的勞動(dòng)量，有效提高經(jīng)濟(jì)效益。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)也得到了有效發(fā)展，CAD技術(shù)已經(jīng)變成了三維CAD技術(shù)，同時(shí)也促進(jìn)了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的提高。企業(yè)在發(fā)展的過(guò)程中需要使用相關(guān)的CAD技術(shù)，因此需要引進(jìn)大量的人才并對(duì)其進(jìn)行培養(yǎng)，幫助他們成為復(fù)合型人才。

3CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1計(jì)算機(jī)輔助建模

計(jì)算機(jī)輔助建模是CAD技術(shù)的內(nèi)容之一，同時(shí)它也是當(dāng)代機(jī)械工程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，通過(guò)三維CAD軟件建模版塊，工作人員可創(chuàng)建需要的設(shè)計(jì)產(chǎn)品模型和相關(guān)尺寸，但在計(jì)算機(jī)中僅能顯示比例，三維建模是工程設(shè)計(jì)人員通過(guò)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品和設(shè)計(jì)的有效保證，使用三維CAD技術(shù)，通過(guò)特征和參數(shù)，工作人員可在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境下直觀設(shè)計(jì)產(chǎn)品模型，特別是產(chǎn)品的裝備，讓三維造型的優(yōu)勢(shì)更加顯著。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)使其工作人員僅能發(fā)揮自己的想象力創(chuàng)建模型，此種設(shè)計(jì)會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，但此種差錯(cuò)卻無(wú)法提前預(yù)知，甚至到產(chǎn)品的裝備時(shí)期，人們才會(huì)發(fā)現(xiàn)原始設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，影響產(chǎn)品質(zhì)量和效率，此種問(wèn)題會(huì)在CAD中解決。三維建模功能可以有效解決此種困難。工作人員需要將產(chǎn)品模型裝備在一起，從而直接發(fā)現(xiàn)建模功能或結(jié)構(gòu)的錯(cuò)誤之處，并進(jìn)行改正，一方面提高了設(shè)計(jì)效率方面，確保了可行性。

3.2地形地質(zhì)規(guī)劃

在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用三維CAD技術(shù)，可將國(guó)家部門(mén)提供的地理數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)模擬?；诖?，能夠?qū)θS地貌圖形快速直觀的建立。例如，在水利水電工程中，囊括泄洪洞、引水洞、上下游水里圖、大壩圖以及其他相關(guān)的自然地形地貌等。利用初步描繪操作，可利用計(jì)算機(jī)向施工人員提供更加直觀的三維仿真地貌圖，使施工人員更加準(zhǔn)確、客觀、全面的了解工程設(shè)計(jì)方案。在不同的施工階段運(yùn)用三維CAD技術(shù)，還能隨時(shí)更新施工后發(fā)生改變的地形地貌圖。另外，在地貌圖當(dāng)中并不單是對(duì)地表的展示，也能準(zhǔn)確反映地表下數(shù)十米、數(shù)百米的地質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型。在施工中能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)山體，切割施工剖面，挖通山體等施工措施。

3.3機(jī)械設(shè)計(jì)、輔助繪圖

在機(jī)械設(shè)計(jì)中使用的三維CAD技術(shù)具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能，能夠在一定程度上對(duì)機(jī)械進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)，形成一種全新的設(shè)計(jì)體系，同樣在特定的裝配環(huán)境中設(shè)計(jì)新零件，不僅方便快捷，而且能夠有效地保證零件裝配的整齊性。這樣在一定程度上提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率，并且能夠提高設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化程度。在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，工作人員的工作量很大，并且還需要手工完成，這樣不僅不能有效保證信息的準(zhǔn)確性，而且也不能保證設(shè)計(jì)的美觀性。利用CAD技術(shù)具有的豐富美觀性和功能完備的繪圖命令，可以很容易地繪制高質(zhì)量的機(jī)械工程圖，不僅有效減輕了工作人員的工作量，還能夠提高機(jī)械制圖的質(zhì)量和效率。

3.4設(shè)計(jì)檢驗(yàn)

利用CAD系統(tǒng)軟件的零件回放功能，可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)播放的形式，清晰地演示機(jī)械產(chǎn)品的零件裝配情況。如果在回放的過(guò)程中能夠發(fā)現(xiàn)零部件結(jié)構(gòu)和功能不合理的地方，這樣才有利于及時(shí)地采取措施進(jìn)行解決，有效地提高機(jī)械零件部分之間配置的準(zhǔn)確性，同時(shí)在一定程度上避免了質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)。在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程中，這零件部分設(shè)計(jì)的自動(dòng)化檢驗(yàn)方法，不僅能夠有效提高機(jī)械零部件之間的準(zhǔn)確性，防止產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，而且可以保證設(shè)計(jì)的可行性，提高設(shè)計(jì)效率。

3.5優(yōu)化工程的分析和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

工作人員應(yīng)該對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的力學(xué)進(jìn)行詳細(xì)的分析和對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，這是機(jī)械設(shè)計(jì)中的不可或缺的環(huán)節(jié)，隨著現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)力學(xué)的不斷發(fā)展，CAD技術(shù)的工程分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能也越來(lái)越完善。但是有很多的CAD軟件已經(jīng)具備有效的接口，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該直接把產(chǎn)品的三維實(shí)體模型導(dǎo)入有限元分析的軟件中，對(duì)產(chǎn)品的模式進(jìn)行詳細(xì)的分析，并結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。同時(shí)還能夠利用機(jī)械CAD技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性等方面進(jìn)行分析和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在工程建設(shè)領(lǐng)域取得了較大的進(jìn)步。工程設(shè)計(jì)是工程建設(shè)中的重要步驟，對(duì)后續(xù)的工程施工、造價(jià)控制等都有直接的影響。將三維CAD技術(shù)應(yīng)用在工程設(shè)計(jì)中，能有效解決傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的局限性，直觀展示工程各方面情況。利用該技術(shù)，對(duì)工程設(shè)計(jì)效率、質(zhì)量的提升有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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