三維CAD技術對機械設計的影響探析

張兆東

【摘 要】機械設計是機械工程最主要的構成部分，是機械生產的基礎，良好的機械設計將直接決定機械的性能，因而各工程設計師必須予以高度的重視。而隨著計算機技術的發展，三維CAD技術的出現使得機械設計更加簡單和精確，推動了機械設計行業的發展。本文將簡述三維CAD技術的特征，分析CAD技術在機械設計工作中的應用以及應用中存在的問題，希望能夠推動CAD軟件行業以及機械設計行業的發展。

【關鍵詞】三維CAD技術；機械設計；特征；應用

進入二十一世紀，人類的科學開始迅速的發展，經濟全球化、信息網絡化、社會知識化的深刻發展都大大改變了人們的生產生活方式?？茖W技術的日新月異給人們帶來的是知識不斷的發展和社會的深入進步，人們只有不斷更新自己的思維方式，緊隨著時代的步伐，才能夠適應社會的變化。對于機械設計行業同樣如此，三維CAD技術的出現，為機械設計的發展提供了新的思路。

1.機械設計和三維CAD技術概述

所謂的機械設計，是按照使用功能的要求，分析機械的工作原理、運動方式、力傳遞方式以及能量傳遞方式，在此基礎上設計每一個零件的材質、形狀、尺寸，并將它們轉化成具體的能夠作為制造依據的描述。

三維CAD技術，是計算機技術和電子技術為基礎的建模技術，是由二維CAD技術發展而來的。目前這種技術已經廣泛應用于各個行業，尤其是機械制造業。使用三維CAD技術進行機械設計，能夠有效減少對于人力、物力、財力的消耗，在減少生產成本的同時提高產品的質量，既滿足了客戶的需求又為本企業打響了口碑。

2.三維CAD技術的特征

2.1縮短機械設計周期

三維CAD技術的應用，能夠有效提高機械設計的效率，顯著縮短機械設計的周期，為使用者創造更大的經濟效益。在開發設計新的機械的過程中，三維CAD技術可以記錄一定的信息，允許操作者在原有信息的基礎上進行改動。換句話說，只要新的機械的工作原理與現有的機械差不多，就可以直接借用現有的設計，在此基礎上進行一定的更改，這樣就直接提升了機械設計的效率。

2.2提高機械產品進程

三維CAD技術賦予了三維模型的渲染與著色功能，也就是說在模型建造完成之后，可以直接對其著色，預先了解機械的外觀，這對于設計決策、審批周期與產品開發進程來說可以起到一定的推動作用，提高機械產品的進程。

2.3實現一體化目標

傳統的二維設計工具只能夠設計平面的圖形，對于機械內部的結構則難以表達，就算設計出來了也非常的復雜。而利用三維CAD技術，能夠從三維的角度直接設計機械結構，不僅更加直觀，而且對于操作人員的要求也比較低。當然三維CAD技術還可以直接輸出DXF等多種標準文件實現共享，給工程設計帶來了諸多益處。

3.三維CAD技術的機械設計的影響

3.1充分發揮機械設計的創造性

在傳統的設計中，開發新的機械，其實就是對原有機械的仿造或者是改變，僅僅是改變了原有機器的尺寸，對局部進行了一些更改。因而很多機械都趨于同質化，難以讓使用者覺得耳目一新。依靠三維CAD技術，可以充分結合現代科技新理論，構建不同的結構，制造不同的機械。三維CAD技術減少了相關工作人員設計的難度，有利于充分發揮機械設計的創造性，設計出有特色的、有技術含量的產品。

3.2實現制造過程中全面信息化

利用三維CAD技術，可以實現機械產品的虛擬組裝以及模擬運行，這樣就避免了在制造出樣機后才發現存在的問題，導致人力和財力的浪費，不僅提高了機械設計的效率，還提高了機器的質量。而隨著互聯網的發展，機械設計已經不僅僅再局限于一個地區，如果有難以解決的問題，機械設計人員還可以通過網絡直接向別人尋求幫助。

4.三維CAD技術在機械設計中的運用

4.1構建機械的模型

三維CAD技術可以構建機器的線框模型、表面模型以及實體模型。通過對不同模型的組合應用，設計者可以根據設計方案來組合各種獨立的部件，能夠將復雜的機械簡單化，從而根據客戶的需求制定出合理科學的三維方案，為接下來的制造過程提供強有力的參考依據。

4.2零部件的檢查

通過三維CAD技術，可以很容易地模擬零部件在機械運行時的工作狀況，由此來檢測能量的傳遞效率，在此基礎上設計新的零件。而通過模擬技術，還能夠讓相鄰零部件之間實現良好的結合，避免盲目開發導致的不實用和材料浪費。

4.3實體裝配圖的生成

在機械模型設定完成之后，三維CAD技術可以對系統運行中的資料進行分析，得出機械中各個零部件合理的裝配過程，分析最高效的裝配過程，為實際生產提供依據。

5.三維CAD技術在機械設計中存在的不足

5.1沒有真正實現輔助設計

很多企業對于三維CAD技術的應用僅僅停留在初級階段，也就是建立一個三維模型，獲得機械的最終組裝的效果。而事實上三維CAD技術可以做的事情還有很多，通過對于機械運行的模擬、機械各個零件組裝的模擬，可以更好地調整組裝過程，提高生產效率，這對于實際的生產是很有意義的。企業對三維CAD技術的認識僅僅停留在輔助繪圖紙之上，沒有充分發揮三維CAD技術的各種功能，自然也就難以憑借三維CAD技術實現自身的跨越式發展。

5.2沒有專業的設計人員

三維CAD技術是一項復雜的技術，如果想要靈活地運用三維CAD技術進行機械設計，對于相關設計人員的專業素質要求較高。而事實上很多企業的設計人員都沒有全面了解和掌握三維CAD技術，再者企業也不注重對于相關技術的技能培訓，因而再利用三維CAD技術進行機械設計時，都僅僅停留在基本的運用，也就談不上提高機械設計的效率，為企業創造更多的效益。

6.小結

科技的發展帶來了三維CAD技術的出現，而三維CAD技術的出現給機械設計行業帶來革命性的變革。三維CAD技術能夠充分發揮機械設計的創造性，實現制造過程中全面信息化，為企業構建機械模型，檢查各零部件是否合適，找到最高效率的實體裝配圖。但是在三維CAD技術的推廣應用過程中，很多企業都沒有充分發揮三維CAD技術的輔助設計功能，專業的設計人員也較為匱乏，這就導致企業無法提高機械設計效率，創造出有特色的產品，自然也就無法在激烈的市場競爭中為自己贏得更多的市場份額。機械設計行業應該充分重視對于三維CAD技術的開發應用，唯有如此，才能夠增強整個行業的實力，推動行業不斷向前發展。 [科]

【參考文獻】

[1]張立榮.三維CAD技術在機械設計中的應用[J].煤炭技術，2011，30（2）：16-18.

[2]徐悅.三維CAD技術對機械設計的影響分析[J].價值工程，2014，（19）：51-51，52.

[3]李銀玉.三維CAD技術在機械設計中運用[J].科技資訊，2012，（25）：10-10.

[4]臧凱.三維CAD技術對機械設計的影響分析[J].科技創新與應用，2014，（31）：100-100.