隨著CAD應(yīng)用軟件和技術(shù)的不斷發(fā)展，很多工程機(jī)械制造企業(yè)已不再滿足于借助CAD系統(tǒng)來“甩掉圖版”，希望向三維的實(shí)體設(shè)計(jì)方向發(fā)展。由于三維CAD系統(tǒng)具有可視化好、形象直觀、設(shè)計(jì)效率高和支持并行工程等優(yōu)點(diǎn)。因此，三維實(shí)體造型在液壓挖掘機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)中開始得到的應(yīng)用，在三維設(shè)計(jì)環(huán)境中可以進(jìn)行挖掘機(jī)產(chǎn)品的模擬裝配以獲得整機(jī)或部件的三維實(shí)體，建立充分而完整的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量特性分析、零部件間的干涉檢查、自動(dòng)創(chuàng)建二維工程圖、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的有限元分析、計(jì)算機(jī)輔助制造、商業(yè)廣告造型與動(dòng)畫生成等。
　　挖掘機(jī)零部件的三維造型
　　挖掘機(jī)三維實(shí)體造型包括所有零件的三維實(shí)體造型，總成和整機(jī)裝配仿真。挖掘機(jī)是由金屬結(jié)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和輔助設(shè)備等組成。零、部件共計(jì)一千多個(gè)。盡管挖掘機(jī)零、部件結(jié)構(gòu)形式各不相同，但在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行三維實(shí)體造型有一些規(guī)律可循，一般過程如下:創(chuàng)建草圖→根據(jù)零件的基本特征和附加特征生成零件的三維模型→依照裝配關(guān)系裝配零部件→形成整機(jī)裝配仿真。
　　1.1 三維造型應(yīng)用軟件和基本方法
　　世界上著名的幾家公司的三維CAD軟件產(chǎn)品，如Pro/Engineer、UG、I-DEAS、Solidworks、MDT等，在主要工程機(jī)械企業(yè)中都已采用。無論采用那家的三維CAD軟件，都可以較好地完成挖掘機(jī)零部件的三維造型，三維造型時(shí)常用以下方法:
　　(1)對(duì)形狀比較規(guī)則的簡(jiǎn)單零件，利用三維軟件自帶的標(biāo)準(zhǔn)幾何體(方形、圓柱、圓管、圓錐和球、溝槽)庫(kù)，直接生成零件實(shí)體，如方板、光軸、軸套等。
　　(2)繪制最能反映零件基本特征的幾何草圖，經(jīng)拉伸、旋轉(zhuǎn)生成三維實(shí)體。
　　(3)沿路徑配置的二維幾何圖形經(jīng)掃描，蒙皮生成曲面形實(shí)體。
　　(4)從草圖入手建模 設(shè)計(jì)者根據(jù)設(shè)計(jì)的要求用手勾畫出理想的結(jié)構(gòu)形狀，然后賦予每一條曲線以尺寸約束或幾何約束，使曲線按照設(shè)計(jì)者的意圖去更新交換，生成參數(shù)化特征的實(shí)體建模。從草圖入手建模很容易實(shí)現(xiàn)參數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計(jì)，是挖掘機(jī)最理想的建模方式。
　　(5)利用三維實(shí)體間的布爾運(yùn)算(交、并、補(bǔ))，將多個(gè)簡(jiǎn)單零件組合成一體，生成新的實(shí)體等等，且生成的實(shí)體模型均采用參數(shù)化特征造型。
　　1.2 挖掘機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的三維造型
　　一臺(tái)液壓挖掘機(jī)的零部件有一千多個(gè)，全部采用三維造型設(shè)計(jì)工作量很大。實(shí)際設(shè)計(jì)挖掘機(jī)時(shí)，也可以只制作與整機(jī)外形仿真、運(yùn)動(dòng)分析有關(guān)和影響主要性能的金屬結(jié)構(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件、司機(jī)室和機(jī)罩等。
　　挖掘機(jī)三維造型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是金屬結(jié)構(gòu)件的三維造型，如動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、回轉(zhuǎn)支承、行走機(jī)構(gòu)和行走架等，這些金屬結(jié)構(gòu)件都是由多個(gè)零件焊接成形，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。如動(dòng)臂本體由上板、下板、側(cè)板、加強(qiáng)筋板、連接耳板和軸套等十多個(gè)零件焊接而成，這些單個(gè)零件結(jié)構(gòu)一般比較簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)者根據(jù)零件的具體結(jié)構(gòu)畫出反映零件特征的二維草圖，草圖一般由直線、多邊形、圓弧線和圓等構(gòu)成封閉的圖形。將二維截面草圖進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、倒角，生成三維圖形。最后將這些零件組裝并通過布爾運(yùn)算等操作，形成動(dòng)臂的三維實(shí)體模型。