三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用

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三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用
  摘要：隨著計算機性能的提高，網(wǎng)絡(luò)通訊的普及化、信息處理的智能化，CAD三維技術(shù)正向著開放、集成、智能和標準化的方向發(fā)展。本文介紹了三維設(shè)計手段的優(yōu)勢，指出了三維設(shè)計的應(yīng)用是CAD發(fā)展的必然趨勢及目前推廣存在的問題。   
3 H. s2 `+ @$ m* m1 m 1.引言     二維CAD是我國機械行業(yè)目前應(yīng)用最普遍的技術(shù)，然而，傳統(tǒng)的二維CAD只是起到了電子圖板的作用，沒能解決設(shè)計中最困難的幾個問題，所以，二維機械CAD沒有做到真正的計算機輔助設(shè)計。隨著計算機性能的提高，信息處理的智能化，機械設(shè)計手段正從二維CAD向三維CAD過渡，有相當一部分企業(yè)已完成了轉(zhuǎn)換，并取得了巨大的經(jīng)濟效益。相對于二維系統(tǒng)而言，三維系統(tǒng)才是真正的計算機輔助設(shè)計。   
; C/ C. x' s/ I6 i( b9 t 2.三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的優(yōu)點     通過實際運用三維CAD系統(tǒng)軟件，體會到三維CAD系統(tǒng)軟件比二維CAD在機械設(shè)計過程中具有更大的優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下幾點。     
2 K. R) {: W" O* x. H/ m- v（1）三維設(shè)計形象、直觀。設(shè)計人員在設(shè)計零件時原始設(shè)想是三維實體，甚至是帶有相當復(fù)雜的運動關(guān)系的三維實體。由于以前的繪圖手段有限，人們很難在圖紙上將設(shè)想的零件表達成立體圖形，不得不遵循共同的標準用正投影法形成的二維視圖來表達自己的三維設(shè)想。現(xiàn)在隨著CAD軟件的不斷發(fā)展，現(xiàn)在能夠在軟件的支持下，直接由思維中的三維模型開始設(shè)計，其最直接的好處就是三維設(shè)計形象、直觀，設(shè)計結(jié)構(gòu)的合理性讓人一目了然，且能非常直觀方便的進行干涉檢查，甚至可以作運動干涉分析。     
/ d: U; X* r; Z8 _% k  s（2）可實現(xiàn)參數(shù)化、變量化設(shè)計。參數(shù)化及變量化設(shè)計是三維設(shè)計的基本思想。傳統(tǒng)的CAD繪圖軟件都是用固定的尺寸值定義幾何元素，要進行圖面修改只有刪除原有的線條后重畫，而且大多數(shù)設(shè)計工作都是在原有設(shè)計基礎(chǔ)上的改進三維設(shè)計中的參數(shù)化和變量化設(shè)計模塊，使得零件的設(shè)計可以隨著某些結(jié)構(gòu)尺寸的修改而自動修改，在裝配設(shè)計中可以用參數(shù)化和變量化技術(shù)來建立裝配體中各個零部件之間的特征形狀和尺寸之間的關(guān)系，使得當其中某個零部件的形狀和尺寸發(fā)生變化時，其他相關(guān)零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸也隨之改變。這可以減少大量的重復(fù)勞動，減輕設(shè)計工作量。     
（3）可以實現(xiàn)CDA/CAM集成。狹義的CAM指應(yīng)用CAM技術(shù)進行數(shù)控程序的生成、數(shù)控代碼經(jīng)通訊接口傳輸?shù)綌?shù)控機床，進行數(shù)控加工。傳統(tǒng)做法是在CAD中完成設(shè)計任務(wù)，由繪圖機輸出圖紙，再由人工根據(jù)圖紙進行數(shù)控加工編程。由此在CAD和CAM中存在二套同樣零件數(shù)據(jù)，易導(dǎo)致管理上的混亂；且在CAM中二次定義產(chǎn)品數(shù)據(jù)易產(chǎn)生誤差和失誤。利用三維設(shè)計可實現(xiàn)CDA/CAM集成，使CAM直接取CAD信息進行加工，即產(chǎn)品從設(shè)計到制造全過程的信息集成和信息流自動化，保證加工的產(chǎn)品與設(shè)計精確的吻合。     
（4）可對重要零件進行有限元分析與優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計對于形狀、受力復(fù)雜的重要零件，在運用傳統(tǒng)的設(shè)計方法進行設(shè)計時，由于設(shè)計計算數(shù)據(jù)不能做到與實際的工作狀態(tài)高度接近，為保證零件工作的可靠性，往往要加大安全系數(shù)，使設(shè)計出的零件粗大笨重。目前常用的三維設(shè)計軟件都設(shè)有與有限元分析軟件的接口，因此重要的零件經(jīng)參數(shù)化三維造型設(shè)計后即輸入到有限元分析軟件當中，自動生成有限元網(wǎng)格并進行應(yīng)力變形等分析，同時可對不同的工況進行對比分析。
) Z. n* L5 s8 T5 L. v' c3.常用的三維CAD軟件
4 G5 q! E3 `# i$ M5 P6 r    目前國際上流行的三維CAD(多數(shù)包含CAE和CAM等模塊)軟件有數(shù)十種，基本功能大體相同，但也各有所長。主要有美國SDRC公司的IDEAS、美國EDS公司的UG、PTC公司的Pro/Engineer、SolidWorks公司的SolidWorks、MDT及國產(chǎn)的新洲Solid3000和CAXA等三維軟件。   
3 g& C- s* v% _1 A  (1)UG軟件起源于美國麥道飛機公司，它集成了美國航空航天、汽車工業(yè)的經(jīng)驗，成為集成化CAD/CAE/CAM主流軟件之一。主要應(yīng)用在航空航天、汽車、通用機械、家電等領(lǐng)域。在曲面造型、數(shù)控加工方面是強項，但在分析方面較為薄弱。
1 p  `/ o4 Z8 M/ y2 V7 P" h$ O: U(2)Pro/Engineer軟件是一個全參數(shù)化、基于特征和全相關(guān)的系統(tǒng)。它把所有的功能模塊在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫下聯(lián)系起來，使其在同一數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)下工作，提供了所有工程項目之間的全關(guān)聯(lián)。  
+ X1 W. R8 }9 H0 ]   4.三維CAD技術(shù)在目前應(yīng)用中的不足     在機械設(shè)計中，三維CAD技術(shù)具有無可比擬的優(yōu)勢和特點，可以有效地提高產(chǎn)品技術(shù)含量和質(zhì)量，縮短機械設(shè)計周期，從而提高生產(chǎn)效率，增強企業(yè)競爭力，但目前在其使用推廣過程中，在有些地方、有些企業(yè)，尚存在一些不足之處：     
（1）軟件的選擇上存在一定誤區(qū)，盲目追求功能強大的軟件。對于一般的中小企業(yè)而言，高端的三維CAD軟件，并不一定是最佳的選擇，因為這些軟件雖然功能強大，但不易掌握，并且價格不俗，因此在選擇軟件時應(yīng)該從企業(yè)當前的實際需求和近期的發(fā)展目標出發(fā)，以功能滿足產(chǎn)品設(shè)計需求為原則，同時兼顧到性價比、軟件商的技術(shù)支持、服務(wù)等因素。
（2）缺乏精通三維CAD技術(shù)的人才，不能充分發(fā)揮三維CAD的功能。三維CAD技術(shù)本身是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，很多大學(xué)生畢業(yè)后還不會使用三維CAD軟件，許多企業(yè)工程師也不會使用，雖然企業(yè)也花很多資金和精力培訓(xùn)，但人才流動性大，培訓(xùn)成本高，導(dǎo)致企業(yè)積極性不高，造成精通三維CAD技術(shù)的人才不足。   
5．結(jié)束語     從制造到創(chuàng)造是任何科技發(fā)達國家都要經(jīng)歷的一個發(fā)展過程，隨著我國機械行業(yè)的不斷發(fā)展、壯大，中國制造將逐漸轉(zhuǎn)變成中國創(chuàng)造，而創(chuàng)造過程中的機械設(shè)計就不再是為了解剖或生產(chǎn)某一個零部件而進行的設(shè)計，而是整體設(shè)計整個產(chǎn)品的設(shè)計，單憑二維設(shè)計是遠遠不夠的，三維自然必不可少。先進的設(shè)計能力才會產(chǎn)生先進的制造企業(yè)，三維CAD勢必會取代二維CAD，國家應(yīng)該大力提倡開發(fā)、研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)、符合設(shè)計習(xí)慣、行業(yè)標準和企業(yè)文化的、面向行業(yè)的應(yīng)用模塊，同時加強三維CAD技術(shù)人才的培養(yǎng)，推動我國整個制造行業(yè)技術(shù)水平的進步和發(fā)展。

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zhouqingtong

最后還是要用二維工程圖加工啊！

zhengsen13

學(xué)習(xí)了。。。。。。。。。。。。。。。

YINGmiss

我就是 對3維是個半調(diào)子  有些時候 遇到要三維才好表達的物品  就特別費勁

叫我龍哥

技術(shù)不行，三維有點搞不定

lizhi539633

學(xué)三維，難吧？看上去，是主流！

luchun6304

樓主說的不錯。三維有其很多的優(yōu)勢。也不是很難掌握。
本人就是經(jīng)歷手繪圖，ACAD，現(xiàn)在使用sw做設(shè)計。p-roe 也學(xué)過。
# D" s7 w0 K( {4 G關(guān)鍵是要自己有興趣。本人全是自學(xué)的。畢業(yè)時那年代全是手工繪圖，能用繪圖機繪圖就是很不錯的企業(yè)了。

黃先進

我也想學(xué)啊，怎么才能最快的學(xué)成
  z. g. q* G! \* M- L: T( f

老B82330

關(guān)鍵是要自己有興趣！！！！！！！！！！！！！！！！！！

飛揚1981

學(xué)習(xí)了，不過我覺得能用最好，其他無所謂