三維輔助軟件在機械設計的應用

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摘要：隨著計算機技術的不斷發展，計算機技術與多個領域相融合，目前計算機技術已經廣泛的應用到機械制造領域，尤其是CAD（計算機輔助設計）在機械制造領域受到一致好評，成為支撐企業發展的重要動力。本文主要從計算機輔助軟件的應用現狀出發，從三個方面闡述計算機輔助軟件在機械設計中的應用，以期為其他學者的研究提供新的視角。

關鍵詞：三維輔助軟件；機械設計；應用

CAD技術的出現改變了機械設計的方式，提高了機械設計的效率，減少了機械設計的誤差，為我國機械制造領域的發展做出了重要貢獻。尤其是近年來我國一種重視精密機械設備的研究，對機械設計技術又提出了新的要求，因此在設計過程中必須要摒棄傳統設計的不足，不能讓人為因素影響機械設計的精準度。隨著機械制造業的不斷發展CAD技術的應用范圍也會越來越廣，會成為支撐我國機械制造業的主要技術。

1計算機三維輔助軟件應用現狀

1.1CAD技術的優勢。CAD技術已經由傳統的二維CAD轉為三維CAD，三維CAD技術無論是在計算、繪制圖形還是在建模等方面與傳統的二維CAD技術相比都有很大的進步，三維CAD技術的效率更高、誤差更小，已經應用到航空、機械制造、醫療等多個領域，尤其是在機械設計方面受到大家的一致好評。第一，縮短了機械設計周期。在機械設計過程中會涉及到大量的復雜的幾何造型，其設計難度比較大，設計周期比較長[1]。引入CAD技術之后，設計人員可以利用布爾運算等軟件圖形進行重組、加工，不僅減少了工作量還提高了工作的準確度。除此之外三維CAD系統擁有機械設計庫，在設計過程中可以直接應用數據庫中的數據參數，進行快速的重構，并且每部分零件都有對應的機械數據，在設計過程中可以針對某個零件進行單獨設計，進而提高機械設計的效率。第二，提高機械設計質量。在機械設計中使用三維CAD技術已經成為機械制造業未來發展的主要趨勢，尤其是精密儀器制造領域會更多的依賴CAD技術。三維CAD技術依賴于現代數字化機械設備，其以數據庫為基礎進行設計，設計更加嚴謹，準確度會更高，設計出的產品會更加真實，貼合實際。第三，在傳統零件設計過程中往往會收到主觀因素的影響，在細節上出現問題，使用過程中發現零件的匹配度不高，不僅浪費了資源，同時還影響了機械產品的研發和制造。在三維CAD技術下，以數據庫為基礎，以大型現代化設備作為輔助設計設備，能夠提高零件的匹配度。1.2CAD技術在應用過程中存在的問題。雖然CAD技術在機械設計方面得到了廣泛的應用，其設計的效率也比較高，但是在應用過程中仍然存在著一些問題，影響機械設計。第一，CAD技術之所以應用范圍廣，主要是因為CAD技術功能比較多，但是在實際應用過程中許多機械制造的企業并沒有充分發掘其作用[2]。比如個別企業只是利用CAD技術繪制三維圖形，但是并沒有將CAD技術應用到整個的空間設計制作，也沒有對設計圖形進行受力分析，所以CAD技術就失去了其原有的作用。第二，三維CAD技術是一門系統而又復雜的設計技術，并不是每個設計人員都能夠利用CAD技術進行機械設計。尤其是我國三維CAD技術起步比較晚，發展不成熟，在培養專業人才等方面還有所欠缺，所以精通CAD技術的專業人員比較少。許多機械制造領域的企業為了提高產品設計質量，都自行培養設計人才。從總體上看CAD技術在我國機械制造領域還有很大的提升空間。

2計算機三維輔助軟件在機械設計中的應用

CAD技術既有其獨特的優勢，但是在實際應用過程中會受到多方面因素的影響，CAD技術并沒有充分發揮其作用，因此必須要對CAD技術在機械設計中應用范圍進行深入研究，然后才能有針對性的找到解決措施，讓CAD技術更好的應用到機械設計之中。2.1修改產品造型。機械制造行業的產品一般都是按照系類進行區分，并且每個系列都會有多代產品，相鄰的兩代機械產品其差異并不大，甚至有些機械產品只是某個零部件發生變動，或者是某個數據發生改變。在傳統機械設計過程中需要對整個機械產品進行重新設計，但是在CAD技術下設計人員通過修改設計參數就可以達到產品升級換代的目的。三維CAD在建模過程中都是以參數為基礎進行建模，將傳統的建模參數化，建模過程中的每一步都有參數作為支撐，而且參數是與機械產品的造型緊密相連的，所以在機械產品升級換代過程中如果只是修改產品的尺寸、造型或者局部零件，那么設計人員就可以修改相關的參數就可以更新整個機械產品。CAD技術的出現和使用大大的簡化了產品修改的流程，提高了產品修改效率，同時還讓產品造型的延續時間越來越長，減少了產品設計的成本[3]。所以在未來發展過程中還需要對CAD技術的建模功能進行深入研究，讓其更加便利，提高其可操作性，讓其更好的為機械產品的升級換代服務。2.2生成實體裝配圖。計算機三維輔助軟件在機械設計中的應用趙金玉（中汽（天津）汽車裝備有限公司，天津301600）在傳統設計方式下，沒有CAD技術所生成的實體裝配圖，設計人員只能根據二維圖形進行裝配和設計，因此工作難度比較大，同時在工作過程中也很難了解到零件裝配后的狀態，尤其是復雜的機械產品，零件較多，許多細小的零件很容易被他人忽略，最終在繼續實體裝配時出現問題。CAD技術在繼續實體裝配之前可以生成清晰的實體裝配圖，讓設計人員能夠清晰的看到零件裝配后的狀態，同時設計人員還可以通過實體裝配圖測量零件的大小，方便設計人員布置零件的位置。其次，設計人員還可以利用CAD技術將一些零件進行隱藏，只觀察需要的零件，這不僅減少了設計人員的工作難度，同時也提高了工作人員的工作效率。工作人員通過隱藏或半透明化部分零件，設計人員就可以更加直觀的觀察裝配后產品的內部構造，設計人員可以根據裝配情況選擇合適的零件型號。在CAD技術下設計人員還可以進行干涉分析，分析各個零件的體積以及位置是否合適，是否互相干涉，如果存在這干涉問題，設計人員就根據生成的干涉報告，針對問題調整零件型號或者零件位置。2.3實體建模。實體建模時機械設計過程中比較常用的功能，通過CAD技術，機械產品可以通過模型的方式展示出來。CAD技術有多種三維建模的工具，設計人員在設計過程中可以先對機械產品進行結構分析，然后將產品分為多個基本體，確定好三維實體造型，最后再運用布爾運算設計出產品的實體模型。在設計過程中會經常遇到比較復雜的機械產品，而CAD技術可以給設計人員提供草圖工具，讓設計人員先勾勒出產品的草圖，然后在不斷對其優化，讓其轉換成復雜的幾何圖形[4]。隨著人們審美水平的不斷提高，對機械產品的造型要求也越來越高，未來滿足人們的審美需求，設計軟件也不斷的優化升級，現階段許多設計軟件都有面片模塊，可以幫助設計人員進行曲面設計等工作，同時設計人員還可以利用該工具對面或者片進行單獨修改，以滿足人們的審美需求。

3結束語

隨著我國機械制造業的不斷發展，計算機三維輔助軟件的應用范圍也會越來越廣，所以必須要充分了解其應用現狀以及在機械設計中的具體應用，才能夠有針對性的進行研究，讓其更好的應用到機械設計領域之中。

參考文獻：

[1]許乾.計算機輔助設計技術在機械設計中的應用分析[J].科技與創新，2017（8）：160.

[2]吳鑫強.探析計算機輔助設計技術在機械設計中的應用[J].電腦迷，2018，100（07）：121.

[3]陳慶丹.三維CAD技術在機械設計中的應用分析[J].科技風，2018，346（14）：149.

[4]孫啟明，孫冉.CAD三維軟件在機械設計中的運用[J].電子技術與軟件工程，2018（13）：50.

[5]郭楊，徐佳.計算機輔助設計技術在機械設計中的應用[J].內燃機與配件，2016（08）：128-129.

作者:趙金玉 單位:中汽（天津）汽車裝備有限公司