溧水上元機械設計培訓-機械三維CAD培訓

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1三維CAD技術的發(fā)展


　　三維CAD技術是通過計算機系統(tǒng)利用一組數(shù)據(jù)來描述物體空間形狀的技術。它伴隨著CAD技術的發(fā)展而發(fā)展，從二維平面繪圖發(fā)展到三維產(chǎn)品建模，經(jīng)歷了如下幾個階段。第一代產(chǎn)生于20世紀50年代后期發(fā)達國家的航空和軍事工業(yè)中，1989年，美國國家工程研究院將CAD技術評為1964—1989年十項 杰出的工程技術成就之一。但該技術應用之初，只是使用計算機輔助繪圖，還沒辦法達到計算機輔助設計。第二代出現(xiàn)于20世紀70年代，這個階段的CAD系統(tǒng)解決了表面模型技術只能表達形體的外形表面信息，難以準確地表達零件其他特性的問題，發(fā)展出三維實體建模模型。這使得精確表達零件的全部屬性得以實現(xiàn)，帶來了CAD技術的迅速發(fā)展。第三代始于20世紀80年代中期。CAD系統(tǒng)開始出現(xiàn)了基于特征建模和基于約束的參數(shù)化設計方法，使得二、三維模型的修改具有實時相關性。這兩種方法彼此交叉融合，使得CAD技術進一步提升，其應用場景也不斷擴大，特別是該系統(tǒng)中的二、三維模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與計算機輔助制造所需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是相同的，實現(xiàn)了不同體系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一（CAD/CAM的信息集成）。第四代是 新系統(tǒng)，目前的CAD系統(tǒng)已從一個設計系統(tǒng)，發(fā)展為全面支持產(chǎn)品自動化設計、加工的方法和理論、設計工具、生產(chǎn)加工環(huán)境各相關技術高度集成的綜合系統(tǒng)。這使設計工作實現(xiàn)網(wǎng)絡化、集成化和智能化， 終達到降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品設計質(zhì)量和縮短設計周期的目的。



　　2三維CAD技術的優(yōu)勢



　　2.1在設計過程中采用三維實體建模


　　三維實體建模使得零件設計所見即所得，能夠直觀地發(fā)現(xiàn)設計上存在的問題；三維實體具有數(shù)字體積和曲面面積，便于后續(xù)工藝設計，同時，可賦予三維實體不同的材質(zhì)特性，從而對產(chǎn)品的性能、成本進行核算。


　　2.2特征建模


　　特征作為組成零件的實體模型的基本元素，描述了產(chǎn)品的功能要素及其工程含義，是零件自身信息的集合。在機械設計過程中，依托三維CAD技術，設計人員可直接用凸臺、孔、倒角等特征來表達零件的幾何結(jié)構(gòu)，已不再局限于傳統(tǒng)的線條和線框，使其在設計過程中對零件的結(jié)構(gòu)把握更好，更符合設計意圖，極大地提高了設計效率。


　　2.3參數(shù)化設計


　　參數(shù)化設計是一種基于約束的并能用尺寸驅(qū)動模型變化的設計。設計人員可在設計之初進行草圖設計，再根據(jù)設計要求逐漸在草圖上施加幾何和尺寸約束，根據(jù)約束變化驅(qū)動模型變化。這樣得到的實體模型，使得設計人員在后續(xù)優(yōu)化過程中只需要修改幾個對應的參數(shù)，就可獲得更新后的實體模型，不用再像傳統(tǒng)的設計方法，只能重新計算，可大大縮短開發(fā)流程。


　　2.4虛擬裝配與運動仿真


　　三維CAD技術除了零件實體建模外，還提供了虛擬裝配。相比傳統(tǒng)機械設計方法，通過運用三維技術，設計人員已不再需要制作樣機來檢驗設計的合理性，可直接運用不同的裝配關系將各個三維實體零件裝配起來，并運用靜干涉檢查的方式，檢查設計的合理性，縮短了產(chǎn)品開發(fā)時間。同時，三維CAD技術還提供了運動仿真，除了在靜態(tài)干涉檢查通過的情況下，避免了動態(tài)干涉的出現(xiàn)，還針對有一定運動行程要求的機構(gòu)，可檢驗運動行程是否達到要求，以保證設計的正確性

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