機械設計中CAD三維軟件技術的有效運用

摘要：隨著計算機技術水平的不斷提高，三維CAD技術逐漸替代了二維CAD技術，并且在機械設計中得到了廣泛應用，提高了機械制造企業的經濟效益。基于此，本文主要針對如何提高機械設計中CAD三維軟件技術的運用效果進行了分析。

關鍵詞：機械設計；CAD三維軟件；技術；運用

在整個機械生產過程中，機械設計工作作為一個重要基礎性環節，其產品質量受到了機械設計水平的直接影響。隨著計算機性能的不斷提高，三維CAD技術軟件技術廣泛的應用到了機械設計中，進一步降低了機械制造企業的設計成本，提高了利用率，促進著舊設備的快速升級，對于提升機械產品的質量起著重要作用[1]。因此，研究機械設計中CAD三維軟件技術的實際運用情況，提高該技術運用的有效性，成為了每一個機械設計工作者的重要任務。

1.CAD三維軟件設計的一般流程

在機械設計中運用三維 CAD 技術，能夠有效解決工程繪圖質量易出現的問題，使機械產品的仿真、虛擬設計達到最佳狀態，從而保證了產品的整體設計質量。CAD三維軟件設計的流程見圖1。

2.CAD三維軟件技術對機械設計產生的影響

2.1.有利于對復雜零件體積和重量進行計算

在機械設計工作中，設計人員應當將每一個零部件的體積和重量都標注在設計圖紙上，特別是一些技術難度較為復雜的零部件更應如此。機械設備的重量在一定程度上決定了原材料的采購量，關系著機械制造企業生產成本的預算情況，而成本預算的準確度又影響著招投標報價的確切性，因此在設計圖紙上明確標注設備的具體重量非常重要。比如在對一些昂貴金屬設計零件的重量進行計算時，如果計算得出的重量值小于設備的實際重量，那么原材料的采購量會因為少于設備實際需要量，使得設備鑄造質量無法達到產品的質量要求，造成產品報廢，直接損害企業的經濟利益。同理，如果計算得出的重量值過大，也會增加企業的經濟負擔，造成極大的浪費。而通過在機械設計中應用CAD三維軟件，利用該軟件對設計零件進行實心造型，并在此基礎上模擬現實產品，準確得出三維實體的質量以及體積等參數，相比于以往人工列公式計算參數，CAD三維軟件技術的應用能夠有效提高人員工作效率，降低計算結果誤差，為企業的生產提供了更加科學合理的理論依據。

2.2.有利于企業更好的在現場演示設計成果

企業通過參加各種產品展示會來加大產品的推銷力度，展示企業擁有的實力，但是對于機械企業來說，實體產品通常要占用較大的空間，給企業參加會場展示活動帶來了極大的不便，即使可以把產品直接放在展示會場中，參觀者也會因為無法直觀的看到機械的內部構造，不能充分的了解產品。一些企業可能會利用錄像以及照片等進行產品的展示，但是往往會受到現場環境、燈光等限制，極大的削弱了產品宣傳效果。還有一些企業也不惜花費大量的精力制作出一個縮小實體模型以供展示，但是殊不知這樣使得企業花費的成本越來越多。因此如果將CAD三維軟件技術應用到產品演示中，利用該軟件繪制一個實體模型，并在計算機上進行演示，就可以讓用戶充分的了解并接受我們的設計產品。如果客戶想要在現有產品的基礎上進行改動和調整，設計工作者還可以利用CAD三維軟件進一步為客戶設計出使其滿意的產品。另外對于一些結構復雜的產品部件來說，還能夠利用CAD三維軟件中的三維剖視圖命令，將產品的內部構造完全展示出來[2]。最后，由于CAD三維軟件具有圖像和動畫功能，企業還可以將其與其他動畫軟件結合起來，更加立體形象的展示產品構造，進一步提高產品的推廣和營銷效果。

2.3.縮短了產品的開發周期，提高了產品的設計效果

隨著CAD三維軟件技術在機械設計行業中的普及，在提高機械設計效率的同時還縮短了產品的開發周期以及計算機輔助制造樣機的制作周期。另外，CAD三維軟件技術輔助設計結果更具有立體感，極大的提高了虛擬現實的可能性，幫助人們置身于真實的產品模擬環境中，更加直觀的檢驗產品性能。除此之外，CAD三維軟件技術還能夠模擬出產品的具體生產工藝過程，增強機械生產計劃的科學性，及時發現機械設計中存在的問題，并采取有效措施糾正錯誤。

3.CAD 三維軟件在機械設計中的應用

3.1.在制定機械設計方案時的應用情況

在制定機械設計方案時，需要將已設計好的各零部件進行加工重組，并進一步進行科學排列組合，確保設計方案的合理性。而通過利用CAD三維軟件中的編輯工具，能夠快速按照設計人員的設計意圖，將各自獨立的零部件在短時間內組合成一個整體。另外，針對結構復雜、組合難度較大的大型零部件，則可以通過CAD三維軟件中具有的拆分、旋轉等工具，將其進行合理調整，確保設計方案的順利形成。除此之外，還要充分考慮到CAD軟件具有的其他功能，由于該軟件是在平面設計、曲面造型、立體構筑以及數據分析等基礎上，對機械設計過程中的各種數據進行統一管理，因此可以在規定時間確保設計方案的高質量完成。

3.2.在機械設計建模中的應用情況

CAD三維軟件技術能夠更加直觀的展現設計方案的各個部分，以便設計人員及時找出設計方案中存在的不足之處，由此可見，在機械設計方案建模中，CAD三維軟件技術發揮了極大的作用。目前采用CAD三維軟件建模的方法一共有三種，分別為表面模型、實體模型以及線框模型等，在建模過程中一些基本圖形例如圓形、球形、圓柱體以及圓錐體等本身存在于CAD三維軟件的基本功能中，因此該軟件可以更加快速的對這些簡單零部件進行分析，通過把這些零部件進行適當的劃分和排列，有效提高三維實體建模的便捷性。另外針對一些結構較為復雜的零部件，CAD三維軟件也可以根據設計人員的設計意圖通過采用布爾運算對零件中的各種圖形進行排列組合，快速得出這些復雜零部件的三維實體模型，從而提高機械設計方案建模的效率。而在做好各個零件的實體建模工作后，工作人員還可以繼續通過利用CAD三維軟件中的三維編輯工具，對機器運行中的有關資料進行整理和分析，了解各個零件在機器中所處的位置，按照這些位置對應的坐標來完成零件的裝配工作，以此來快速生成機器的實體裝配圖[3]。CAD三維軟件技術還能夠對零部件設計的合理性進行檢查，由于軟件中設有資源查找器，因此設計人員可以通過利用零件回放功能，將零件造型的整個過程完整的呈現出來，以便于更加直觀的尋找設計中存在的問題。除此之外，根據設計方案建模的實際情況，如果需要在原裝機械中進行新零件的設計，還可以直接在CAD三維軟件技術中的裝配環境下完成設計工作，并將設計好的新零件與原有零件組合起來，以確保新機械裝配工作的順利完成。

3.3.在機械設計CAE軟件中的應用

機械設計需要用到CAE軟件，該軟件作為一項重要的計算機輔助工程，能夠進一步優化產品設計，縮短設計時間，及時發現產品設計中存在的弊端，制定出科學合理的解決方案[4]。因此在機械設計中采用CAD三維軟件技術將零部件的尺寸全部計算完成、確定零件造型并建好模型后，可以利用CAE軟件對機械設計方案的合理性進行進一步分析，以此來提高零件尺寸計算的精確度，保證機械產品的設計質量，盡可能的避免機械在使用過程中出現較大的磨損，從而有效延長機械的使用時間。

4.結語

CAD三維軟件技術由于具有更加直觀的設計性能，受到了廣大機械設計工作者的青睞，進一步提高了機械設計水平，增強了機械產品質量。而隨著計算機性能的不斷提高，CAD三維軟件技術在機械設計中應用更加廣泛，因此機械設計行業有必要不斷的探索能夠增強CAD三維技術在實際工作中應用有效性的途徑，促進機械制作行業的快速發展。

參考文獻

[1]李秋娟，張兵.論CAD在機械設計中的應用及機械制造技術的新發展[J].化學工程與裝備.2010（03）：31-32.

[2]陳林波.淺析CAD技術及發展趨勢[J].中國新技術新產品.2011（10）：78-79.

[3]胡亮亮.機械設計中CAD三維軟件的應用[J].設計與研發.2013（23）：24-25.

[4]羅毅.CAD 技術在機械制造中的應用 [J].科協論壇 （下半月）.2011（04）：131-132.

作者簡介：

程亞敏（1968-）女，河南省孟津縣人，工程師，本科，從事工作：工程管理。