機械設計專業的論文
三維CAD技術對機械設計的應用情況
摘要：隨著社會的不斷進步,各國綜合國力的不斷提升,科技的迅猛發展,世界各國都開始爭先恐後地發展起機械製造業,而三維CAD技術的誕生與發展正標誌著機械設計已經步入到一個新紀元。本文主要具體描述了三維CAD技術的概念與優點,並在此基礎上進一步探究了三維CAD技術在機械設計中的應用情況,同時對其今後的發展方向給予了一定的展望,意在表明在機械設計中應用三維CAD技術具有劃時代的現實意義。
關鍵詞：三維CAD技術;機械設計;應用情況
在科技逐步發展進步的背景下,各行各業都開始充分地應用起了CAD技術,而在這些產業中受到較大發展和突破的還屬機械設計領域。現階段的三維CAD技術正在逐步將二維CAD給替換出來並取而代之,可以說三維CAD在機械設計發展環節中起到了至關重要的作用。
1三維CAD的概念
三維CAD技術在CAD技術中佔據重要地位,它是CAD軟體的核心。三維CAD技術是在三維模型的基礎上透過逐漸發展進而最終成型的,如果三維結構被搭建的較好的話對於建造二維模型來說就比較容易了,我們通常也把三維CAD技術叫做建模技術。三維CAD技術主要包括三維設計與造型、三維轉換二維、分析機構運動、管理圖樣檔案等。較完善的三維CAD技術能夠達到幾何圖形的外觀與效能需求,使所有指標都達到最佳狀態,設計三維CAD技術的人員可以充分發揮自己的想象力來進行思維設計。把三維CAD技術應用在機械設計中可以使產品變得更加逼真,有效地解決了工程製圖與產品設計上出現的質量問題,換句話說現階段作為一名機械相關的設計人員來講,能夠靈活運用三維CAD技術是他們所應掌握的最基本的一項技能。
2把三維CAD技術應用在機械裝置中的優點
2.1設計出來的作品更形象逼真
在進行作品設計時,設計者最初的目的都是為了實現立體化。可是由於受到設計方式的種種侷限,設計人員很難在平面圖紙上呈現出立體感,通常情況下在構建三維時都是在正投影產生的二維的基礎上進行描繪的,在CAD技術的不斷髮展下,透過三維CAD可把作品設計得更加直觀逼真。而且應用三維CAD技術所創造出來的作品從某種程度上更方便設計人員展開檢查工作,另外,在進行設計時透過三維CAD還能夠展開模擬工作,方便檢驗作品的實用性。
2.2加快了變數化與引數化的設計工作
三維設計意在加快變數化與引數化的設計步伐,在運用傳統的CAD技術時,如果我們想要改動畫圖的話,就必須要重新進行描繪製作,而且只能在規定的尺寸內對幾何元素做出定義,可是,在實際中,一個作品的完成其背後都是要經過反覆多次的更正才能最終成型,這從一定程度上就為設計工作造成了很大的麻煩,同時也浪費了很多的時間。進一步來分析二維CAD技術,雖然它起到了一定的引數化效果,可是在設計裝配環境引數化上依然存在很大的困難。但是我們在將三維CAD技術應用在設計工作中時,不僅能夠自動修改因為一些尺寸發生改變進而影響到零件設計所帶來的變化,同時也會在其餘零件尺寸的基礎上相應展開調整。這樣的話,就會相對減少設計人員工作的時間,縮減因修改工作帶來的工作量,在加快設計速度的前提下,能夠儘量避免資訊的繁瑣性。
2.3對零部件展開有限元分析與最佳化設計
在使用傳統的設計方式進行設計時,很難保證設計中的資料與實際工作中的資料相符合,加大了危險性,致使零部件不是很可靠,特別是一些本身受力程度就比較繁瑣的主要零件資料。但是將三維CAD技術應用在其中來對零部件進行有限元分析,能夠把引數化後的零部件輸入到有限元網路中,並恰當判斷其受力程度和形狀大小等情況。如果經過判斷而得出的`結論與實際需求相違背,我們就要重新進行設計與計算,一直到其與實際需求相接近為止。由此我們可以知道,充分地將三維CAD技術應用在機械設計環節中不僅能夠避免發生浪費材料的現象,而且還能加快設計的速度與效率,提升產品的可靠程度。
3在機械設計內應用三維CAD技術的具體情況
3.1整合製造模具ADM/CAD
在科技不斷進步的影響下,製造業在生產方面也在逐漸發生著變革,由傳統的人工設計作圖開始朝著CAM/CAD/CAE轉變,由一開始的普通機床轉變成加工中心與數控機床,從實際中來看現階段的製造業正在一點點向數字化方向發展和轉變。其中具有代表性的主要有模具CAD/CAM和鐳射迅速成型的技術等。CAD軟體的開發系統主要由曲面構造、有限元分析和模擬模擬以及三維繪圖和編輯圖形、數控加工等構成,在工程資料庫的基礎上合理地對資料展開了管理與執行。
3.2模擬實體零件跟生成裝配圖
3.2.1實體零件的建模根據分析我們得出,CAD的建模形式主要有表面模型和實體模型以及線框模型三種。大部分CAD軟體內都會存在一些較為基礎性的體系,比如,在AutoCAD的建模中,軟體系統就呈現出了球體、圓柱體、立方體、圓錐體等共六種體系。在系統結構的幫助下,設計者可對簡單的零件展開相應的分析和點評,並把它分成不同個獨立的基本體,之後再分別進行實體造型,同時進行交、差計算,進而得到實體零件的三維模型。3.2.2生成裝配圖當完成實體零件的建模工作以後,當機器執行到指定位置時可藉助與之相關的一些材料,而後將不同零件的座標當成中心展開裝配。同時合理利用三維CAD軟體內的編輯功能,最終生成裝配圖。
3.3應用CAE軟體
在機械CAE系統中,主要包含有分析工程資料、最佳化設計內部結構、評估壽命、動力學模擬以及加強對設計的點評等功能。當三維CAD有效解決好造型問題以後,才能夠使用CAE來處理運動特徵、壽命、機械硬度等問題。
4三維CAD技術應用在機械設計中的發展趨勢
由於在機械設計領域中越來越廣泛地應用了三維CAD技術,該技術也開始發展得越來越規範化和智慧化。
4.1規範化
三維CAD技術自身系統進行開發的主要根據是幾何資料和工程資料的模型等,該技術變得越來越規範化主要體現在資料交換格式變得越來越標準,資料模型變得越來越規範,CAD資源變得更加規範。
4.2整合化
三維CAD技術並不單一,它涵蓋了網際網路、計算機、資料庫、外圍裝置等諸多技術,另外,它還與管理資訊系統和製造資源管理系統以及計算機輔助系統等相互整合在了一起。由於科技的不斷進步,資訊科技的迅猛發展,三維CAD技術正在悄然朝著CAD/CAM整合的方向逐步發展起來。
4.3智慧化
就三維CAD技術來講,其智慧化主要表現在特徵造型跟設計引數等方面。當用戶使用該軟體時,在把引數與特徵引入其中時就會大大增強靈活度,使其操作起來變得極為便捷,而且還可以充分地把工程資料相關概念涵蓋到資料模型裡。
5結語
總而言之,在科技不斷髮展進步的背景下,三維CAD技術在經歷諸多發展階段以後慢慢發展到了現如今這般模樣：它在設計上變得極為形象逼真,能夠設計變數化與引數化,能夠實現零部件的最佳化設計並對其進行有限元分析,能夠整合製造模具CAD/ADM和對零件實體進行建模等。所以,從今後的發展趨勢來看,筆者認為機械相關設計人員還要進一步最佳化和改良三維CAD技術,在有效發揮出該技術自身作用的前提下,確保三維CAD技術能夠發展得更加完善,進而加快機械製造業前行的腳步,促進機械製造業的發展更加欣欣向榮。
參考文獻
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