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.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：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2.1.1零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。2.1.2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。2.1.3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