現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)迭代優(yōu)化、多學(xué)科融合的系統(tǒng)工程,通常遵循“需求分析-概念設(shè)計(jì)-詳細(xì)設(shè)計(jì)-分析仿真-設(shè)計(jì)輸出”的流程。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)貫穿始終,而三維參數(shù)化建模是其核心。
三維建模不僅是生成二維工程圖的工具,更是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)成、虛擬裝配、干涉檢查、運(yùn)動(dòng)仿真和有限元分析的基礎(chǔ)。建模過程始于草圖繪制,通過幾何約束(平行、垂直、相切等)和尺寸約束完全定義草圖輪廓。然后利用拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、放樣等特征操作生成基礎(chǔ)實(shí)體。采用“先整體后局部”或“自底向上”的策略,逐步添加孔、倒角、筋、陣列等細(xì)節(jié)特征。參數(shù)化是精髓,通過定義尺寸間的代數(shù)關(guān)系或建立設(shè)計(jì)表,可以實(shí)現(xiàn)模型的快速修改和系列化設(shè)計(jì)。
建模時(shí)必須兼顧設(shè)計(jì)與制造的可行性。例如,考慮脫模斜度、壁厚均勻性、圓角過渡以減少應(yīng)力集中、加工刀具的可達(dá)性等。在裝配體環(huán)境中,通過定義零部件間的配合關(guān)系(重合、平行、距離等),可以模擬真實(shí)裝配狀態(tài),進(jìn)行動(dòng)態(tài)干涉檢查,提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)沖突。這種基于三維模型的設(shè)計(jì)方式,極大提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量,縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。
現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)流程與CAD三維建模核心技術(shù)