《三維建模軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用分析》

第一章基本概述1.1機(jī)械設(shè)計(jì)及制造概述機(jī)械設(shè)計(jì)及制造是對(duì)各種機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)備、機(jī)械產(chǎn)品、機(jī)械生產(chǎn)的總稱，其研究內(nèi)容包括企業(yè)的機(jī)械產(chǎn)品、裝備、制造、設(shè)計(jì)、運(yùn)行控制到生產(chǎn)過程，機(jī)械設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)和制造為基礎(chǔ)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及下，計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用提高了機(jī)械設(shè)計(jì)及制造水平，提高了機(jī)械制造產(chǎn)品的總體質(zhì)量，機(jī)械行業(yè)得到迅猛發(fā)展。1.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)概述計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)就是計(jì)算機(jī)CAD技術(shù)，在20世紀(jì)60年代中，美國麻省理工大學(xué)提出了平面二維設(shè)計(jì)技術(shù)，隨著CAD技術(shù)的發(fā)展與普及，其功能也越來越強(qiáng)大。當(dāng)前，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的概念重新定義，CAD技術(shù)指在設(shè)計(jì)過程中，利用計(jì)算機(jī)軟件或者其他圖形設(shè)備，輔助設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)。CAD技術(shù)在發(fā)展中，主要應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，同時(shí)在其他領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中具有顯著優(yōu)勢(shì)，工程師通過CAD軟件可進(jìn)行二維畫圖、圖紙顯示，在發(fā)展過程中，CAD技術(shù)能夠完成對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行三維建模，達(dá)到設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)化。第二章計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造中的優(yōu)勢(shì)2.1輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造起始階段，工程師需要利用想象力虛構(gòu)機(jī)械產(chǎn)品的大致輪廓.當(dāng)機(jī)械設(shè)計(jì)遇到問題時(shí)，三維CAD技術(shù)還可以根據(jù)之前的數(shù)據(jù)和信息分析問題和解決問題，使得現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)更加安全、穩(wěn)定、高效。三維CAD技術(shù)可以按照邏輯關(guān)系在繁雜的運(yùn)行路線中選出最佳路徑，即便是有些工作人員之前對(duì)三維CAD技術(shù)不了解，只要通過簡單的培訓(xùn)就可以自行編程,促進(jìn)思維能力的提升。此外，CAD技術(shù)繪制圖紙和模型速度與傳統(tǒng)制圖方式比較，繪制速度快，設(shè)計(jì)師可以通過CAD技術(shù)節(jié)省更多的時(shí)間，快速滿足設(shè)計(jì)要求，提高設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的質(zhì)量。具體幾個(gè)方面為：2.1.1零件設(shè)計(jì)更加方便。新的部件可以在裝配環(huán)境中開發(fā)，也可以用相鄰部件的位置和形狀來引入新的部件，避免單個(gè)部件導(dǎo)致組裝。同時(shí)，您可以通過動(dòng)畫演示建模過程的細(xì)節(jié)。2.1.2裝配零件更加直觀。在構(gòu)建過程中，資源資源路由器記錄了如果組裝不當(dāng)，可以顯示的組件之間的特殊關(guān)系。此外，細(xì)節(jié)可以被隱藏，在隱藏的外觀下可以清楚地看到組裝的結(jié)構(gòu)，完成后可以進(jìn)行體育示范，以驗(yàn)證需求是否得到滿足，即使設(shè)計(jì)被修改以避免修改甚至注銷。2.1.3縮短機(jī)械設(shè)計(jì)周期。使用三維CAD技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)間減少了近三分之一，大大提高了設(shè)計(jì)和性能。在開發(fā)一種新機(jī)器時(shí)，只需重新設(shè)計(jì)和制造這些部件的部分，就可以讓它們中的大多數(shù)繼承以前的信息。與此同時(shí)，三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有很高的變形能力。2.1.4提高產(chǎn)品技術(shù)含量和質(zhì)量。使用優(yōu)化、有限元分析、虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)、體育課程和設(shè)計(jì)優(yōu)化等先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的三維設(shè)計(jì)保證了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量。與此同時(shí)，大公司正在通過提供產(chǎn)品質(zhì)量的三維零件處理技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。這種有限的元分析對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的三維設(shè)計(jì)非常有用。2.2方便修改傳統(tǒng)的機(jī)械繪圖繪制周期長，修改難度大。而三維CAD技術(shù)，只要提供詳細(xì)參數(shù)，就可快速繪制新的機(jī)械零件，在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)問題時(shí)，工程師可針對(duì)問題，及時(shí)利用CAD技術(shù)修改圖紙，完成后續(xù)糾正工作。設(shè)計(jì)完成后，還可以通過回放功能，查看在零件設(shè)計(jì)過程中的詳細(xì)操作步驟，設(shè)計(jì)程序全程透明化。參數(shù)設(shè)計(jì)以一個(gè)尺寸控制器為基礎(chǔ)緊的設(shè)計(jì)者可以先用圖形設(shè)計(jì)開始設(shè)計(jì)，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求，逐步對(duì)圖紙采用幾何和尺寸限制，并修改基于變更系數(shù)的模型，使之與法律相符米特斯這樣獲得的物理模型使設(shè)計(jì)者能夠在優(yōu)化過程中通過修改相關(guān)參數(shù)獲得最新的物理模型。第三章CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的具體應(yīng)用3.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)在機(jī)械制圖中的應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造中，通常通過設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)，所以圖紙的繪制非常重要，圖紙的準(zhǔn)確性決定了加工制造零件產(chǎn)品的質(zhì)量。通常，機(jī)械圖紙是由機(jī)械設(shè)計(jì)工程師繪制完成，在計(jì)算機(jī)CAD技術(shù)未普及的情況下，機(jī)械工程師采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制圖方式，機(jī)械工程師在腦海里先構(gòu)造零件的輪廓，接著采取手繪的形式，將一個(gè)或多個(gè)零件的各個(gè)參數(shù)通過圖紙展現(xiàn)出來。其繪制難度大，工作量大，尤其是針對(duì)復(fù)雜的裝配圖，有的需要很長時(shí)間來完成，甚至要有若干個(gè)工程師共同輔助完成，而且極容易發(fā)生誤差，影響整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)程，耽誤零件的生產(chǎn)制造，進(jìn)而導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)率低下，生產(chǎn)成本高。而隨著CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中得到應(yīng)用，機(jī)械工程師利用CAD軟件繪制圖形，三維實(shí)體造型使零件設(shè)計(jì)具有所見即所得的效果，可以直接發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題；三維實(shí)體具有數(shù)字化的體積和表面積，便于后續(xù)工藝設(shè)計(jì)。同時(shí)，可以給出不同材料的三維實(shí)體特性，從而計(jì)算出產(chǎn)品的性能和成本。沒有必要像方法那樣重新計(jì)算。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，大大減少了其發(fā)展進(jìn)程。由此可見，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)保證繪制的速度和質(zhì)量，提高繪圖制圖的準(zhǔn)確性，具有重要作用。3.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)準(zhǔn)確使用圖形及符號(hào)在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造中，在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中有明確的規(guī)定，為了起到簡化的作用，機(jī)械圖紙?jiān)趥鏖嗊^程中往往出現(xiàn)歧義m。而計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)的應(yīng)用，可以利用繪圖知識(shí)將零件分解為基本幾何圖形，然后分別建模后，通過布爾運(yùn)算將它們組合起來，得到所需的三維實(shí)體模型；三維CAD技術(shù)可以按照邏輯關(guān)系在繁雜的運(yùn)行路線中選出最佳路徑，即便是有些工作人員之前對(duì)三維CAD技術(shù)不了解，只要通過簡單的培訓(xùn)就可以快速掌握具體符號(hào)的具體含義，在工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。3.3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)三維CAD技術(shù)在建模中的應(yīng)用在廣義上，三維CAD不局限于Autodesk公司開發(fā)制作的AutoCAD軟件，指計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)三維設(shè)計(jì)的同類軟件，其中有CATIA,Solidworks,UG、國產(chǎn)三維CAD軟件SINOVATION等。在本文中三維CAD技術(shù)以廣義上的定義為準(zhǔn)，三維實(shí)體造型使零件設(shè)計(jì)具有所見即所得的效果，可以直接發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題；三維實(shí)體具有數(shù)字化的體積和表面積，便于后續(xù)工藝設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)輔助三維CAD技術(shù)能夠快速準(zhǔn)確的建立三維模型，在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，借助三維CAD技術(shù)，設(shè)計(jì)者可以直接表達(dá)具有凸臺(tái)、孔、倒角等特征的零件幾何結(jié)構(gòu)，不再局限于傳統(tǒng)的線條和線框，從而在設(shè)計(jì)過程中更好地掌握零件的結(jié)構(gòu)，更符合設(shè)計(jì)意圖，大大提高了設(shè)計(jì)效率。與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法相比，通過三維技術(shù)的運(yùn)用，設(shè)計(jì)者不再需要制作樣機(jī)來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性。他們可以直接利用不同的裝配關(guān)系來裝配三維實(shí)體零件，在優(yōu)化過程中通過修改相關(guān)參數(shù)獲得最新的物理模型，并采用靜態(tài)干涉檢驗(yàn)的方法來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性，縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間。在使用3D-CAD技術(shù)時(shí)，員工利用計(jì)算機(jī)操作記錄實(shí)踐過程中的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，從而建立完整的數(shù)據(jù)庫并提供計(jì)算機(jī)識(shí)別，從而達(dá)到智能化設(shè)計(jì)目的。三維CAD技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展主要通過計(jì)算機(jī)和其他相關(guān)網(wǎng)絡(luò)工具來發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，三維CAD技術(shù)逐漸網(wǎng)絡(luò)化。對(duì)三維技術(shù)起著重要的作用。通過虛擬技術(shù)，直觀掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的三維參數(shù)，為今后的機(jī)械設(shè)計(jì)工作提供參考。一般為了繪圖的方便快捷，機(jī)械工程師也可先繪制零件的二維圖，惜助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)三維CAD零件圖，將二維CAD圖轉(zhuǎn)換為三維CAD圖，完成三維建模。此外也可反向操作，利用繪制好的三維CAD零件圖，智能轉(zhuǎn)換為二維圖紙，同時(shí)能自動(dòng)生成標(biāo)注，若復(fù)合模具在制造中的設(shè)計(jì)圖紙與復(fù)合模具實(shí)體存在差異，達(dá)不到生產(chǎn)預(yù)期，對(duì)于投入成本與投入時(shí)間來說不劃算，針對(duì)這一問題，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)完成三維建模，將三維建模與裝配圖紙進(jìn)行對(duì)比，找出問題，減少誤差，避免又要重新規(guī)劃，從而對(duì)生產(chǎn)效率進(jìn)行提高。第四章結(jié)束語本文以三維建模軟件CAD為例，說明了其在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用。首先闡述了三維CAD，然后介紹了三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的優(yōu)勢(shì)，比如在輔助設(shè)計(jì)和方便修改等，最后說明了三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。綜上所述，三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域做出了巨大貢獻(xiàn)，準(zhǔn)確使用圖形符號(hào)于三維建模中，能夠有效提高機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，縮短制造周期，促進(jìn)機(jī)械行業(yè)良性發(fā)展。在未來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，CAD技術(shù)應(yīng)用型軟件在機(jī)械行業(yè)中發(fā)揮的作用將在機(jī)械工程自動(dòng)化的研究道路上越走越遠(yuǎn)。參考文獻(xiàn)[1]計(jì)算機(jī)三維輔助軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].趙金玉.內(nèi)燃機(jī)與配件.2019(18)[2]計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造中的應(yīng)用[J].楊明陽.中國設(shè)備工程.2019(03)[3]三維CAD軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用分析[J].趙立勛.中國設(shè)備工程.2017(19)[4]CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中