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摘要：随着经济的发展，三维CAD技术在机械设计中得到了广泛的应用。通过将三维 CAD 技术应用到人防设备设计领域，有效的改变了传统人防设备设计中成本高、设计周期长以及设计质量低的问题。因此，探讨三维CAD技术在人防设备设计中的应用具有重要的意义。本文首先对三维CAD技术进行了概述，详细探讨了三维CAD技术在机械设计中的应用，旨在推进机械制造业的发展。
关键词：三维CAD技术；机械设计；人防设备
人民防空工程也叫人防工事，是指为保障战时人员与物资掩蔽、人民防空指挥、医疗救护而单独修建的地下防护建筑，以及结合地面建筑修建的战时可用于防空的地下室。 人防工程是防备敌人突然袭击，有效地掩蔽人员和物资，保存战争潜力的重要设施；是坚持城镇战斗，长期支持反侵略战争直至胜利的工程保障。人防设备具是人防工程的主要设备,有较强的专业性和复杂性，涉及内容和领域非常广泛，加之近几年科学水平的不断进步，人防设备设计中需要考虑的因素越来越多，设计难度大大提升，传统设计模式与思路显然已不在能满足实际设计需求。三维CAD技术是计算机辅助设计的重要技术手段，为人防设备设计提供了一套完整的三维设计环境，有效提高了机械设计质量和效率，减少了设计误差，缩短了设计周期。在人防设备设计中利用三维建模来完成设计，设计效果更直观、更好理解，因此人防设备设计中应积极应用和推广三维CAD技术。
1 三维CAD技术与人防设备概述
1.1三维CAD技术与人防设备的概念
三维CAD技术最早在20世纪60年代出现，是由二维技术发展而成的，建模的过程从最初的线框到曲面、又从曲面变为三维实体，再从简单三维实体发展到现在三维参数化设计，此项技术已经得到了长足的发展和应用。目前，三维CAD设计已经成为了CAD技术中的核心技术。
人防设备是人民防空工程防护设备的简称，设于防护区（在发生战争时对人员及物资能够提供掩蔽的场所）中供人员及设备出入的口部，用以阻挡或是削弱冲击波、阻挡生化毒剂进入，有着重要的战略使用意义。目前，人防设备的设计及开发大多停留在二维设计的层面上，工作量大、设计周期长、容易出错、效率低下。
1.2三维CAD在人防设备设计中技术的优势
（1）有效提高人防设备的设计效率。在人防设备设计中使用三维CAD技术可以有效的提高设计效率。目前，三维CAD软件不仅类别多，性能强大，功能多种多样，而且能够代替工程师自动完成许多二维时代的繁琐工作，极大的提高设计效率。例如，许多三维软件具有的自动干涉检查功能，可以快速的把人防设备装配模型中存在相互干涉的零件及部位高亮显示，提醒设计者及时更改，避免出错，极大的提高了人防设备设计的效率。
（2）有效的减少人防设备的设计周期。在人防设备设计中应用三维CAD技术可以有效的减少设计周期。参数化设计已经在三维CAD设计中得到广泛的应用，对于经参数化构建的三维CAD模型，当某项设计条件发生变化，只要把相应变化条件的参数根据需求进行设置，整个模型就会跟着被驱动变化，瞬间完成新模型的构建，极大的减少了设计周期。
（3）有效的提升人防设备设计的开发。
在人防设备设计中使用三维CAD技术可以有效的提高设计的开发。设计人员可以利用三维CAD技术应用软件的运动仿真功能进行人防设备的动态仿真，进行动力学分析计算。例如，可以通过防淹门（人防设备的一种）的运动仿真分析钢丝绳的动态受载变化，找出真正的危险工况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆也可以利用有限元软件把人防设备三维CAD模型变成有限元模型，进行相关静载受力分析计算及疲劳计算，为设计提供有效的理论计算支持，提升产品的开发质量与速度。
1.3三维CAD技术在人防设备设计中的发展
随着近几年科学技术迅猛的发展，特别是计算机技术在工程领域的广泛而深度的应用，三维CAD设计已经变得越来越成熟，越来越普及，在航空航天、工程机械、车辆船舶等领域中的设计中得到了广泛的应用。目前，针对不同领域、不同行业，都开发出了与之相匹配的三维CAD设计应用软件，目前主流的三维CAD软件有：CATIA、UG、PROE、SOLIDWORKS、AUTODESK INVENTOR等等，而其中PROE、SOLIDWORKS、在人防设备的设计研发应用较普遍。
目前CAD与CAE/CAM技术紧密相连，工业发达国家的CAD/CAM/CAM技术不断创新、完善、逐步发展，已经形成一个从研究开发、生产制造到推广应用和销售服务的完整的高技术产业。但人防设备的设计、制造领域的应用还属于起步探索阶段，如果把人防设备的设计、制造纳入到整个CAD/CAE/CAM系统下，将给人防设备的研发设计带来革命化的变化。
2 在人防设备设计中三维CAD技术的应用
人防设备设计中应积极融入三维CAD技术，利用三维CAD技术提高设计质量和效率，使人防设备设计走向数字化、信息化、高效化。
三维CAD技术在人防设备设计中的应用过程。首先在PROE零件设计模块中对人防设备的相关零件进行三维模型的构建，在构建人防设备零件模型时，及时定义好相关模型参数，建立参数驱动下的零件模型，即参数化模型。然后在PRO装配设计模块中，对各零件进行装配组成相应部件，再把相应部件装配成与实物相一致的最终模型。这样，参数化的人防设备模型就构建成功。接下来，把模型导入ADMAS中，定义部件间的相关运动联接关系，进行系统动力学分析，计算人防设备在运动情况下的载荷情况，确定最恶劣受力情况，并记录载荷值。接着，把PROE中的人防设备零件模型导入划分网格软件HYPERMESHR中，进行网格划分，对构建好的模型进行离散。第三，把离散后的网格模型导入有限元软件ABAQUS或是ANSYS中使之变为有限元模。第四，把动力学分析的载荷作为边界条件加载到有限元模型上，利用求解器进行分析计算。如果，有限元分析计算的结果不满足设计要求，重新进行零件设计进行补强，重复进行以上各部进行有限元分析，直到合格为止。
三维CAD技术在人防设备设计中的应用，切实有效的弥补了传统人防设备设计模式中的不足，提高了设计质量和效率。
3 结束语
综上所述，三维CAD技术在人防设备设计中应用的探讨对人防设备行业的发展具有重要的作用。因此，必须进一步提高和完善三维CAD技术在人防设备设计中的应用，这样才能促使人防设备行业得到快速发展。
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论文作者:刘奇军1,聂松2
论文发表刊物:《防护工程》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/29
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