三維CAD技術(shù)在設(shè)備管理中的運(yùn)用

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摘要：隨著我國(guó)信息技術(shù)的高速發(fā)展，三維cad技術(shù)也得到快速發(fā)展，并在實(shí)踐中不斷拓展應(yīng)用領(lǐng)域。本文簡(jiǎn)述了三維CAD技術(shù)的概念，闡述了三維CAD技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其管理中的應(yīng)用，簡(jiǎn)要敘述了三維CAD技術(shù)的未來(lái)趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：CAD；三維；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1CAD進(jìn)階概述

1.1CAD技術(shù)概述

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用的迅速發(fā)展，特別是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使計(jì)算機(jī)輔助工程（ComputerAidedEngineering，CAE）、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign，CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（ComputerAidedManufacturing，CAM）與計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃或設(shè)計(jì)（computeraidedprocessplanning，CAPP）等新技術(shù)得以迅猛發(fā)展。CAD、CAM已經(jīng)在電子、造船、航空、航天、機(jī)械、建筑、汽車等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，成為最具有生產(chǎn)潛力的工具，也取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)的快速數(shù)值計(jì)算和強(qiáng)大的圖文處理能力，輔助工程技術(shù)人員進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程繪圖和數(shù)據(jù)管理的一門計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用中的一門重要技術(shù)，應(yīng)用廣泛，影響深遠(yuǎn)。1.2CAD技術(shù)應(yīng)用CAD技術(shù)涵蓋范圍廣泛。其設(shè)計(jì)對(duì)象最初包括兩大類：一類是機(jī)械、電子、汽車、航天、農(nóng)業(yè)、輕工和紡織產(chǎn)品等；另一類是工程設(shè)計(jì)產(chǎn)品等，如工程建筑。隨著CAD技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，如今已延伸到藝術(shù)領(lǐng)域，如電影、動(dòng)畫(huà)、廣告、娛樂(lè)和多媒體仿真等，均成為CAD的應(yīng)用范疇。CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程）和CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）是與CAD技術(shù)密切相關(guān)的兩個(gè)概念。CAE（ComputerAidedEngineering）就是使用計(jì)算機(jī)輔助分析軟件，對(duì)原CAD模型進(jìn)行仿真成品分析，通過(guò)反饋的數(shù)據(jù)，對(duì)原設(shè)計(jì)或模型進(jìn)行反復(fù)修正，以達(dá)到最佳效果。CAM（ComputerAidedManufacturing）就是把計(jì)算機(jī)應(yīng)用到生產(chǎn)制造過(guò)程中，以代替人進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備與操作的控制，如計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床、加工中心等都是計(jì)算機(jī)輔助制造的例子。CAM不僅能提高產(chǎn)品加工精度、產(chǎn)品質(zhì)量，還能逐步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，對(duì)降低人力成本、縮短生產(chǎn)周期具有積極作用。把CAD、CAE、CAM等技術(shù)結(jié)合起來(lái)，使得一件產(chǎn)品在由概念、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到成品形成的整個(gè)過(guò)程中，極大地節(jié)省了時(shí)間和投資成本，而且保證了產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)今世界各大航空、航天及汽車等制造業(yè)巨頭不但廣泛采用CAD/CAE/CAM技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，而且投入大量的人力、物力及資金進(jìn)行CAD/CAE/CAM軟件的開(kāi)發(fā)，以保持自己技術(shù)上的領(lǐng)先地位和國(guó)際市場(chǎng)上的優(yōu)勢(shì)。綜上所述，CAD技術(shù)是集計(jì)算、設(shè)計(jì)繪圖、工程信息管理、網(wǎng)絡(luò)通訊等計(jì)算機(jī)及其他領(lǐng)域知識(shí)于一體的高新技術(shù)，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。其顯著特點(diǎn)是：提高設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度和質(zhì)量，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本費(fèi)用，促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，提高技術(shù)創(chuàng)新能力。CAD技術(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)、工程設(shè)計(jì)、機(jī)器制造、科學(xué)研究等諸多領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和快速發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響?，F(xiàn)在，它已成為工廠、企業(yè)和科研部門提高技術(shù)創(chuàng)新能力，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度，促進(jìn)自身快速發(fā)展的一項(xiàng)必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。

2三維CAD及其應(yīng)用

2.1三維CAD概述

CAD技術(shù)在機(jī)械行業(yè)應(yīng)用最早，也最為廣泛。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員必須具有較強(qiáng)的三維空間想象能力和表達(dá)能力，當(dāng)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)新產(chǎn)品時(shí)，首先必須構(gòu)想出產(chǎn)品的三維形狀，然后按照投影規(guī)律，用二維工程圖將產(chǎn)品的三維形狀表示出來(lái)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)繪圖開(kāi)始取代圖板繪圖，即最初的計(jì)算機(jī)輔助繪圖CAD（ComputerAidedDrafting），所繪制出來(lái)的圖形為二維圖形。后來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)展迅速，帶動(dòng)了CAD技術(shù)逐漸由二維繪圖向三維設(shè)計(jì)過(guò)渡。三維CAD系統(tǒng)采用三維模型進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，CAD的含義由ComputerAidedDrafting變?yōu)镃omputerAidedDesign，即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。這樣，采用CAD技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，不但可以使設(shè)計(jì)人員甩掉圖板，更新傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化，降低產(chǎn)品的成本，提高企業(yè)及其產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力；還可以使企業(yè)由原來(lái)的串行式作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿凶鳂I(yè)，建立一種全新的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)管理體制，縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

2.2三維CAD技術(shù)應(yīng)用

（1）可更加方便直觀地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。三維CAD技術(shù)為設(shè)計(jì)開(kāi)啟了新的視角和工作方式，使設(shè)計(jì)工作直觀可視，有利于解決設(shè)計(jì)中尺寸相關(guān)性及干涉等相關(guān)問(wèn)題，提高了設(shè)計(jì)效率，縮短了設(shè)計(jì)周期。

（2）可方便直觀地進(jìn)行產(chǎn)品裝配、維修。在產(chǎn)品裝配過(guò)程中，可直觀地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品干涉或其他裝配問(wèn)題，并有針對(duì)性地進(jìn)行檢查、修改，然后進(jìn)行重新裝配，大大提高了設(shè)計(jì)的正確率，并且在產(chǎn)品修改、維護(hù)中，因?yàn)榭梢郧逦乜吹礁髁慵奈恢眉把b配信息，從而大大提高后續(xù)維保的效率。

（3）三維CAD技術(shù)可以在產(chǎn)品裝配階段或者裝配完成后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，可清晰地顯示出產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分析、檢驗(yàn)十分有利。運(yùn)動(dòng)仿真功能還可方便地進(jìn)行產(chǎn)品的后續(xù)維修保養(yǎng)，大大提高了產(chǎn)品的維護(hù)效率和保養(yǎng)進(jìn)程。

（4）可方便地對(duì)設(shè)計(jì)不合理的部件進(jìn)行升級(jí)改造。根據(jù)零件設(shè)計(jì)信息，可方便地對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)問(wèn)題的零部件進(jìn)行分析判斷并進(jìn)行修改設(shè)計(jì)。在產(chǎn)品維護(hù)保養(yǎng)中，也可據(jù)此對(duì)缺失的零部件進(jìn)行重新改制，有利于延續(xù)產(chǎn)品壽命，助力產(chǎn)品的升級(jí)改造。

3結(jié)語(yǔ)

三維CAD技術(shù)大大提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)進(jìn)程。隨著應(yīng)用的不斷擴(kuò)大和需求的越來(lái)越高，引入MBD基于模型的工程定義，使數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造一體化成為可能。產(chǎn)品信息獲取的便利性、模型的再利用能力進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的升級(jí)改造進(jìn)程。近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及WebGL技術(shù)的普及，云端CAD發(fā)展迅速，在線三維建模成為可能。未來(lái)，隨著人工智能、多媒體、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，CAD技術(shù)必然朝著集成化、智能化、協(xié)同化的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]浦嘉浚.三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2017（4）:182.

作者:劉穎 單位:中國(guó)民用航空華東空管局山東分局