计算机辅助设计：计算机三维辅助软件在机械设计中的应用

计算机辅助设计论文：计算机三维辅助软件在机械设计中的应用摘要：介绍了三维CAD在机械设计中的显著优势，并对目前国内企业机械产品开发过程三维CAD系统应用现状和存在问题进行了分析。从产品开发的实际需求和产品特点与软件功能出发，对企业应用三维CAD过程提出了改进方案，最后介绍了三维CAD技术发展的趋势。关键词：三维CAD；机械设计；应用1三维设计软件现状及其应用产品设计是决定产品外形和产品功能，同时也是决定产品质量最重要的环节，产品的设计工作对产品的成本也起到至关重要的作用。随着计算机的不断发展，CAD技术即计算机辅助设计已成为设计人员不可缺少的工具。CAD技术正从二维CAD向三维CAD过渡。三维设计软件具有工程及产品的分析计算、几何建模、仿真与试验、绘制图形，工程数据库的管理，生成设计文件等功能。三维CAD技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率得以迅速提高。我国CAD技术的研究、开发和推广已取得较大进展，产品设计已全面完成二维CAD技术的普及，结束了手工绘图的历史，对减轻人工劳动强度、提高经济效益起到了明显的作用。有相当一部分CAD应用较早的企业已完成了从二维CAD向三维CAD转换，并取得了巨大的经济效益和社会效益。随着市场经济的逐步深入，市场竞争日趋激烈，加强自身的设计能力是提高企业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力的关键。2三维设计软件的优势2.1CAD技术应用在机械设计的多个方面零件的实体建模设计软件为三维建模提供了多种工具，包括最基本的几何造型如球体、圆柱等，对简单的零件，可通过对其结构进行分析，将其分解成若干基本体，对基本体进行三维实体造型，之后再对其进行交、并、差等布尔运算，便可得出零件的三维实体模型。对于较复杂的图形，软件提供了草图工具，设计人员可以通过它先勾勒出截面，再拉伸出较复杂的几何形体。为了满足人们不断提高的审美要求，目前主要流行的几款三维设计软件基本上都提供面片模块，该模块为设计人员提供了非常方便的曲面设计工具。对于具有大块曲面的零件，设计师可以方便地对单个面或片体进行变形处理，以达到需要的曲面。产品造型修改简便企业生产的产品往往是按系列区分，各系列中每一代产品与上一代产品之间的区别较小，也许只是增加了一个功能部件或是产品造型尺寸上有所改动。三维CAD可以方便地修改一些参数就能达到设计师更改造型的目的。三维CAD在建模中一般使用参数化建模，整个建模的步骤和产品的外型尺寸被参数化，这些参数是与产品的造型直接关联的。若要对尺寸或造型进行局部的更改，只需要更改相关参数，整个造型将被自动更新。这样不仅大大减少了设计人员的工作量，还保证了产品外造型的延续性。生成实体装配图实体装配不仅能让设计人员直观地看到各零件装配后的状态，还可以测量各零件之间的空间大小，方便零件的布置。在装配完成后，零件可以被隐藏或设置成半透明的状态，方便设计人员观察内部结构。此外，在装配状态下，软件提供的标准件库，也方便了设计人员对标准件型号的选择。装配状态下的干涉分析也是常用的功能，计算机通过计算各装配零件的体积的大小和位置来确定是否有相交的部分，并确定各零件是否干涉，自动生成分析报告，明确指出互相干涉零件的名称和干涉的尺寸。方便设计师修改产品设计尺寸。2.2模具CAD/CAM的集成制造随着科学技术的不断发展，为了减轻人工劳动强度，提高产品的精度，制造行业装备从普通机床逐步到数控机床和加工中心，同时，模具CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术（RPM）等，几乎应用到整个制造行业。这些数控加工装备基本都具有与各三维设计软件的接口。当产品模型在三维CAD软件中完成后，再由CAD软件模拟出加工刀具路径，随后生成数控语言，通过接口输入数控设备中，再由数控设备按照模拟出的加工路径加工产品。2.3机械CAE功能应用CAE是三维CAD软件的重要模块，CAE功能包括工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学、运动学仿真等。CAD技术在建模模块完成产品造型后，才能由CAE模块针对设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性进行分析。CAE技术在我国也得到了广泛应用，以汽车制造业为例，国内多家主车厂和汽车设计公司在使用三维CAD软件完成新车型的设计后，进行CAE分析，如干涉检查、钣金成型分析、塑料件拔模角分析、车身强度刚度的测试，在车窗、车门、雨刮器等运动部件上广泛采用CAE模块中的运动仿真功能，计算出零件的运动轨迹，以及零部件在运动中的状态，为设计人员提供直观的参考。这些分析工作大大提高了新车型的可靠度，缩短了新车型的开发周期，减少了返工，节约了研发成本。采用三维CAD技术，机械设计时间缩短了近1/3。同时，三维CAD系统具有高度变型设计能力，能通过快速重构，得到一种全新的机械产品，大大提高了工作效率。3三维设计软件在我国的应用趋势及存在的问题泛3.喇1三曾维设饼计软陆件在能我国拘应用昨趋势柜在过换去的孔10雨多年雁间我话国一查直是遣生产饮大国采，然版而生月产环定节是佩整个雹经济令过程式中耗蜂费最袖多、覆污染勉最多跟、利喇润相欣对较匹小的招一个兰环节割。随曲着中疼国制房造行沉业的勉不断夹壮大栋，越恒来越棉多的垦产品滤要从出中国共制造均转向避中国酿创造堤，不葛断增瓶强我累国企积业在强国际引市场敏上的蜓竞争留力。狗借助辉各种边计算谢机设腥计工基具，洁是提桥高我册国创但造能张力的尘重要装方法劝。现兄代装响备制寨造业冰的产致品结殃构复舱杂，溜一般谊是由嘉多个抖部件弊组成己的大皱型设弦备。助因而煌这样偿的设组计不析再是妇为了宫生产王某一悉个零欲部件便，而耻要考惯虑到吉产品涂整体普的造臂型和爽结构宴，仅雨凭二午维设付计技踢术是珍不够材的，懂三维破必不茅可少匠。先捕进的债设计灯能力讯才能析产生扮先进摘的制压造企有业。叛从长盘远看妹，从疫二维友到三有维是切设计戚软件顾一个种不可丈逆转今的趋辈势。津充分她挖掘兽三维绪设计咸软件稀中的瑞功能艳，把禁这些蜡功能潮应用觉到实谋际设蓝计中炼，并冻作为垄生产称加工悄的依跳据，棋是我丽国制禁造业央发展景的必昼由之超路。担3.贿2我搁国三袭维设话计软尾件在狱应用巩中的财问题心我国移三维峰设计忠软件嘉的应来用始规于2强0世眼纪8箭0年畜代，纹发展柔迅速寿，已悉取得沃了良纽好的横经济斯效益喜。少唱数大巴型企务业，访如一搁汽、膏二汽任等，舰已经纺建立捏起比社较完猎整的挺三维宋CA役D设荡计和耗制造溜系统可，其允应用辜水平蝇也接忽近国驶际先计进水余平。毙许多窄中小洪企业告也运嫁用了物三维誓CA趋D餐技术抵，在合保证众产品伶质量懒、提尾高劳册动效堤率等句方面京取得袭了显耻著的丢经济雷效益秃。但宫总的抗来说坦，国据内在津三维堆机械命设计谷软件帜应用少的深蔑度和咸广度得方面申与国调外先萌进水艰平相井比还垫有很页大差唱距。讨主要托原因兔在于渗：泉3.辟2.嫩1柜未能厉真正闭实现垃辅助排设计语很多暂使用乘企业秋并未麻实现秘真正章的辅堡助设躬计，茎目前森很多喜单位扭用C额AD千软件中可以流做出财三维笔模型片，但漏仅仅确是为末了做奋三维携效果霞图，懒并未鞋真正貌实现颂运用圣三维葱CA概D软绕件进誉行整棍体空照间设虚计和也受力宏分析积，还总停留怎在平邻面图待设计观方面惑。他圾们只爽是做牙到用棍计算梦机出抽图，种只停骨留在挪这个哲阶段钞，就导失去惧了其殿应有软的作欧用，边因为哭CA沃D是融辅助勺设计瓜，不晚是辅巧助绘垮图。撤特别旗是三派维C陕AD医软件疲中的焰CA匀E功章能在躲各企君业间岛应用兽得就悠更少扑了。慌以汽载车行躁业为牲例，察虽然贞现在膝汽车花企业吊普遍题认识象到，缝CA析E功财能可阀以进么行产嚼品的妙性能迷与安性全可肿靠性茂分析认，并垫对产巧品未姓来的枪工作笨状态有和运便行行尾为进裕行虚狡拟运躬行模芽拟，洞及早穴发现睁设计侍缺陷摩，实呢现优顶化设酬计。哈但对掉于如眼何有伯效开肥展C茶AE开的工最作就逝没有桥明确劳的认勒识。末首先半，汽兰车行导业相纽关企必业的幸领导退层要广充分毒认识沸CA秧E的柴作用站和难器度，日再次辉企业罩还要出努力部建立北自己店的C延AE诵分析低标准断。目挣前，仇我国捷汽车胖CA旋E应财用中扫的最投大问雷题就胜在于迈我们俩的企别业没旧有自大己的净标准伯或者竞标准杆不完颜善，士换句渴话说秋，就晨算做阿了C纽AE惰分析具，也璃无法膏有效乘地评时价分菊析结泰果。污标准茂的解播决途删径有叶2个站：一荷是自紧己通畏过试点验和望仿真乐相互访校核鞋，建嚼立相霞关产拨品的揪评价暂标准瞒；二妨是利狼用相例关行胸业已植有的焦经验韵来辅眼助建傍立自奇己的邀CA蛾E分逐析标垫准。太由此士可见贫，C逗AE性分析井标准弊的建鸡立相残当不碑易，茎需要另做大协量的毫工作队，并象且要状结合逗试验吉结果弟。然久而，批这个范过程范是必禁须要种建立案的。顷3.蛙2.至2惭精通兰CA传D技恭术的举设计脆人员箩缺乏蜻三维品CA啄D系坐统是沾一个梳复杂殿、多呼样的队系统鹊，并吧不是挑每个蜂设计拼人员勒都能躁很好爹地掌唐握，南更何聋况大新部分戚设计袖人员邻并没衔有接俭受过脊CA逆D的族应用帖培训秩，对铲CA极D的焰多数床功能减知之呢甚少尸，他液们完朴成的斑设计市很可门能就炉存在白一些斤缺陷克。世倦界著胡名的负汽车豆制造水商福欠特、晶通用糊、戴她姆勒找-克甘莱斯冶勒等年企业猾之所谊以C威AD石/C住AM矿技术钥应用议得好扔，是早因为伞得益想于几桑十年很来一段直大禁力开滤展C置AD构/C与AM涉应用研而积阴淀下奸来的春宝贵跪经验计以及假培养赛出了妻一支跪高水浇平的跟技术届队伍饿。现作在国僵内既摔懂计闷算机参软、月硬件键，又只有丰消富专例业知展识的境人才穴匮乏迹，而缝这恰说是企代业最晃为宝伐贵的换财富柳。为疑了留承住人瞧才，祝各企裁业也洲做出鞭了很肉大的遇努力窃，但派整个翅行业牺还是义缺乏插培养按人才懂的氛漫围，自部分芳企业弊还是机没有徒意识居到自刷己培阔养出估的人豪才比促在市陷场上轧招聘泽的人亡才更里了解卵自己痕的企咏业，财也是物企业找发展民的中丈坚力棋量。躁改变丛这一板点还辣需要联付出富大量凶的努绿力，能需要捏经历栗一个雀长期级的过伏程。愚4隶CA松D前绞沿技夺术欺计算汗机辅络助设药计软斥件已察经给健人们质的设际计工谜作提威供了雁很大醉的便曾利，仍但其凯自身朋仍在穴不断陷的完击善之弄中，青同时旋也在释向着拖以下猫几个缴方向箩发展春：密4.抢1图幼形交达互技隆术班一个睬直观鼓的、黑智能化化的怀工作疏界面圾可以差开拓温设计夕师的比思路裙，解议放大欣脑，假让他休把精恨力集吨中到怜创造殃性的誓工作眯中。约CA匪D软合件是体产品狭创新询的工柳具，追务求并易学陡好用时，复帖杂的捡功能教操作渗简单孝，简捡单的雅功能酿能够辜实现声自动绑化。衰因此互，智读能化铸图标乖菜单应、实帽时生饿成的鼠造型怒、动魄态提挪示指恼引等除一系伯列人酬性化症的功仍能，阻为设丑计师赶提供被了方跨便。搅此外问，触们摸输型入法矿草图罪识别改、语夫言识窜别和朱特征渠手势扛建模始等新扩技术因也正砖在研绵究之绘中。艇4.尾2智荐能C柜AD奉技术匆随着永人们障一定含程度滋上掌尸握创他造性遍活动苦的规谜律，三逐渐淹对计岛算机致辅助随设计逗软件窗提出获智能开化需帐求。吓设计脖是一蓄个含廉有高庆度智汪能的窄人类世创造赌性活湖动，义智能水CA予D/骨CA烂M是冠发展谋的必融然方始向。毒智能犬设计钻在运状用知绵识化低、信重息化绩的基骄础上辆，建黎立基嗽于知姑识的朵设计供仓库存，及爹时准浴确地宵向设呈计师近提供荒产品寺开发荐所需钳的知庭识和低帮助否，智中能地乒支持柱设计既人员琴，同乞时捕访获和舰理解库设计具人员饺意图姻、自询动检陡测失边误，字回答财问题挎、提洞出建译议方即案等音。并探具有寸推理阿功能商，使毒设计胶新手消也能舅做出狸好的亩设计傅来。蔽现代纹设计娘的核腹心是址创新岩设计稻，人览们正展试图润把创环新技涌法和德人工磨智能堂技术史相结搁合应板用到歼CA晶D技归术中年，用妻智能焰设计叔、智绿能制共造系潮统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