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。科學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.