电子核心论文发表-关于机械设计中三维CAD技术的研究
发布时间：2013-08-09
摘 要：面对二十一世纪带来的巨大发展契机，缩短产品开发周期，提高产品质量，提高生产效率是机械类企业实现持续发展，增强竞争力的关键。而三维CAD技术的运用为机械制造业提供了强大的技术支持，有效的解决机械类企业中重复性设计多、信息资源利用率低的难题。本文对三维CAD技术的优势、实际运用以及未来的发展等方面进行了新的阐述和研究。
关键词：电子论文,核心论文发表,机械制造,CAD技术,应用,发展趋势
一、引言
当今世界，经济飞速发展，科技进步日新月异，新知识，新技术层出不穷，而世界市场的竞争也越来越激烈。各行业在获得了前所未有的机遇的同时也面临着极大的挑战。这就要求各行业在经营和生产技术等方面都能与现代科技技术共同发展，只有这样，才能顺应潮流，实现企业的持续发展。在这种大背景下，作为基础行业的机械工业更应该不断发展自己的技术水平，提高生产力。机械产品的质量与性能主要由机械设计水平决定，而技术水平是影响机械设计水平的优劣的重要原因。
目前，世界计算机技术飞速发展，CAD技术也在这种环境中日益完善，对于急切的需要更好的设计技术的机械制造业来说，三维CAD技术正好为现代机械技术提供了新的发展平台，各种CAD软件包的使用，使设计的对象和设计的过程模式化，从而使机械设计技术在这个数字化的经济时代获益匪浅。
二、三维CAD技术的优势
与二维CAD相比,三维CAD技术的优越性更高，更直观，也更准确。这是一种先进的技术，代表了科技的进步，是技术发展质的飞跃。三维CAD技术也称建模技术，是CAD的核心技术。三维CAD系统软件比二维CAD在机械设计过程中具有更大的优势,具体表现在以下几点:
2.1三维CAD软件的应用在新产品的开发中发挥了重大作用。在新产品开发过程中，在方案的初步设计阶段，利用三维CAD技术建立多种机构进行构型对比，立体感强、效果逼真，资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来，使人一目了然。同时三维CAD技术的使用也使得在传统设计方法中的大难题-设计创新变得简单多了，在这个平台上设计人员可以充分发挥想像力，不断创新，并利用这个平台来验证其正确性，这样使得新技术、新知识在其日益缩短的保鲜期内发挥了最大功效。同时对提高设计人员的创新能力也起到了重要作。
2.2三维CAD软件的应用，使产品设计更加高效，大幅度地提高设计效率。在装配环境中，利用相邻零件的位置及形状来设计新零件，让不合理因素在设计过程中就尽可能地被发现，这样既避免了单独设计零件导致装配的误差，也使零件设计更加方便快捷。
2.3三维CAD软件的应用，使产品的设计技术和质量得到了进一步的提高。三维CAD使机械设计更加科学和先进，利用限元受力分析、产品的虚拟设计、运动仿真和优化设计等找出最合理的设计方案，保证了产品的设计质量，使设计更加准确，更好地发挥产品的功能。
2.4应用三维CAD软件可以直观、及时验证设计的合理性，节约设计成本。在设计过程中，资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系，若装配不正确即予以显示，另外，零件还可以隐藏，在隐藏了外部零件的时候，可清楚地看到内部的装配结构，这样在设计初期就能判断出零件的合理性和正确性。同时整个机器装配模型完成后还能进行运动演示，对于有一定运动行程要求的，可检验行程是否达到要求，及时对设计进行更改，避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。
2.5三维CAD软件的应用，使产品的设计周期大大缩短。当我们在三维CAD系统中对整个产品的某个部件进行修改时，系统对其它相关的零件尺寸也会自动进行相应修改，不仅更改装配图也更改零件图，非常快速便捷，大大提高了效率。借助于三维CAD系统高度变型设计能力，能够通过快速重构，得到一种全新的机械产品。
三、三维CAD技术的实际运用
3.1零件的实体建模。在很多三维CAD软件实体建模功能中，存在一些基本体系，即立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体等。针对一些简单的零部件，我们可以对其进行结构分析，把它拆分为若干个基本体，通过对这些基本体进行三维实体造型，并对其进行交、并、差等布尔运算，以此来得到实体模型。一些复杂的零件在改造的过程中，其基本体是很难拆分开的，或者最后拆分的基本体较多，很难成型。这种情况仅有基本体系还无法满足机械三维实体造型的要求，我们可在二维几何元素构造中画出零件的截面轮廓，然后在三维实体造型中通过拉伸或旋转得到新的较复杂的“基本体”，进而得到所需零件的三维实体造型。
3.2零部件设计检查。在三维CAD系统中，在整个产品建模过程中和建模完成后，我们都需要对零部件进得设计检查，这个检查包括合零部件本身的尺寸、形状是否正确，也包括零部件之间的装配是否干涉，是否合理。利用三维CAD技术可以让这个操作简单又快捷。
3.3产品设计图纸的生成。在整个实体模型检查无误后，下一步就是要把实体模型转化为产品的详细设计图纸，为生产产品提供依据。三维CAD技术可实现对实体模型进行多种视图的生成，比如辅助视图、剪切视图、断裂视图、断开的剖视图等等，同时还可以对生成的设计图纸进行修改。
四、三维CAD技术未来发展趋势
4.1随着硬件在触摸屏技术的方面的飞速发展，未来三维CAD技术的发展将与硬件的发展紧密的结合，将开发出更为灵活的设计软件，通过指尖(或触摸笔)在触摸屏上的点击、滑动等动作，可以方便的实现点、线面的设计，从而实现工程师对产品的设计。为设计者提供更加灵活、智能的工作环境，让设计师可以解放思路，将更多的经历同发到创造性的设计工作之中，提高工作的效率与质量。
4.2智能化是信息技术发展的一个总体方向， 智能CAD技术也是未来CAD技术发展的必然趋势，在运用知识化、信息化的基础上，建立基于知识的设计仓库，及时准确地向设计师提供产品开发所需的知识和帮助，智能地支持设计人员，同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误，回答问题、提出建议方案等。并具有推理功能，使设计新手也能做出好的设计来，现代设计的核心是创新设计，人们正试图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中，用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品、新工程和新系统的设计制造，这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。
4.3虚拟现实技术在CAD中已开始应用，设计师可以在虚拟的环境中设计新的产品，并可以从人机工程学角度检查设计的效果，直接操作模拟对象，检验操作是否舒适、方便，及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题，及早看到新产品的外形，从多方面评价所设计的产品。虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程。虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析，以评价其性能、可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等，基于虚拟样机的试验仿真分析，可以在真实产品制造之前发现并解决问题，从而降低产品成本。虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向。
结语：
随着社会的高速发展，竞争的白热化程度日趋明显，机械类企业要想在竞争中取胜，必需提高其核心动力—机械设计水平，在信息技术，尤其三维CAD 技术融入到机械设计工作中之后，为机械设计提供了更加广阔的发展空间，为机械制造业提供了强大的技术支持，从根本上改变了机械设计的方法和质量，引进了现代设计理念对传统机械设计进行了创新式变革，对整个机械制造行业的发展产生了积极的、巨大的影响。
