機械設計中三維CAD技術的應用

孟莎莎

摘要：三維CAD技術，即基于計算機輔助設計的一種更深層次新興技術，在制造技術中極具先進性這一大特點，該技術的不斷發展為現代機械設計行業發展提供了有力的技術支持。在現代機械設計中，三維CAD技術得到了廣泛的應用，展現出極大的優勢及不可替代的作用。

關鍵詞：機械設計；三維 CAD 技術；優勢

下面介紹一些與三維CAD技術相關的概念。

一、三維CAD技術

三維CAD技術，主要是由核心的軟件系統與物質基礎的硬件系統兩個重要部分構成，在制造技術中極具先進性。與此同時，三維CAD技術具有直觀性、安全性的特點。從當前的發展情況來看，三維CAD技術發展勢態非常良好，較高水準的硬件條件可確保設計過程中的零差錯，而在軟件方面也能夠滿足及適應現階段的發展需求。

二、現代機械設計中三維CAD技術的優勢

由于三維CAD技術具有直觀性、安全性的特點，該技術在現代機械設計行業中應用得十分廣泛，表現出較大的優勢。

（一）方便直觀的進行機械零件設計

在三維CAD技術的輔助下，該技術的直觀性特點方便了設計者進行機械零件的設計，可確保設計過程基本上不會出現差錯。首先在裝配機械零件的過程中，利用資源查找器可清晰、直觀的顯示出各零件之間的裝配關系，進而提高了零件裝配的速度與精確度。同時，在機械產品裝配完成后，還可利用三維CAD技術來進行檢驗和運動仿真，以幫助設計者精準檢驗零件裝配是否達標。再有，在修改機械零件的過程中，由于在裝配過程中資源查找器已經記錄了零件裝配的全過程，并在計算機上列出了零件制成的所有指令，所以當設計者需要修改零件時，只需在相對應的指令上操作即可，方便而快捷。

（二）設計周期縮短且保證質量

計算機三維CAD系統中具有較強且多樣的功能性，能夠滿足設計者多方面的設計需求。在三維CAD系統設計中，設計者可根據相鄰零件的形狀與位置，來設計新的機械零件，且大部分的零件可以保留樣本。因而，當設計者進行新機械設計開發時，可直接使用之前的基礎零件樣本，然后重新設計與制作一些關鍵的零部件，提高機械零件設計的效率。同時，三維CAD系統擁有高度變型的設計功能，利用快速重構原理與方式來進行新機械的設計，從而能夠在極短時間內設計出一個全新的機械產品。

此外，三維CAD技術采用先進的設計方法，并結合信息技術、CIMS對產品進行設計和生產制造，這不僅實現了機械設計周期的縮短，而且還保證了設計產品的質量。

（三）數據安全性的保障

三維CAD技術為機械設計者提供了一個計算機作業的平臺，機械設計的全過程都在計算機上操作，設計的所有圖樣、數據、資料全部保存在計算機系統當中，從而避免了傳統圖紙作業過程中，相關資料的丟失及設計過程中資料使用時的不方便。同時，設計者還可以加密保存與維護，在計算機系統中的機械設計資料，以防止病毒或外人的惡意侵害。在三維CAD技術的支持下，利于保障現代機械設計中的數據安全性，以減少不必要的損失。

三、CAD技術的特點與作用

CAD是綜合了計算機科學與工程設計方法發展而成的一門新興學科。它與計算機輔助設計的發展，計算機軟件、硬件技術的發展和完善，以及工程設計方法的革新緊密相關。

采用三維CAD技術，縮短了機械設計周期近1/3，大幅度地提高了設計和生產效率。在用三維CAD系統進行新機械的開發設計時，只需對其中部分零部件進行重新設計和制造，而大部分零部件的設計都將繼承以往的信息，使機械設計的效率提高了3一5倍。同時，三維CAD系統具有高度變型設計能力，能夠通過快速重構，得到一種全新的機械產品。

CAD技術作用如下：

第一，更好地渲染了效果

利用三維模型的著色和渲染功能，可以得到設計方案的三維效果圖，這使得設計人員和決策人員在產品投產和工程項目投標之前就能全面準確地了解其外觀，有助于設計的決策，縮短審批的周期，加快產品開發的進程。同時通過計算機擴展設計者的知識范圍，增強設計者的記憶能力，主要是對人的觀察力、表達力和記憶力的模擬。

第二，實現了設計、制造的一體化

盡管（CAD不具備（其他的功能，但它可以通過輸出1）XF等標準文件，為其他專業的其他軟件所共享。三維設計已遠遠超出平面設計的繪圖功能，為工程設計帶來了巨大變革，把設計推上了前所未有的高度。

第三，資料保管方便

CAD軟件制作的圖形、圖象文件可以直接存儲在軟盤、硬盤上，資料的保管、調用極為方便。你可以將設計文件刻錄成光盤，數據至少可以保存50年。還可以將以前的圖紙通過掃描儀、數字化儀輸入電腦，避免資料因受潮、蟲蛀及破壞性查閱造成的不必要損失。

CAD技術在機械設計中的運用

（一）零件與裝配圖的實體生成

零件的實體建模。（CAD的三維建模方法有三種，即線框模型、表面模型和實體模型）。在許多具有實體建模功能的（CAD軟件中，都有一些基本體系）.的三維實體造型模塊中，系統提供了六種基本體系，即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環狀體和楔形體等等。對簡單的零件，可通過對其進行結構分析，將其分解成若干基本體，對基本體進行三維實體造型，之后對其進行交、并、差等布爾運算，便可得出零件的三維實體模型。

實體裝配圖的生成。在零件實體構造完成后，利用機器運動分析過程中的資料，在運動的某一位置，按各零件所在的坐標進行“裝配”，這一過程可用（姚D軟件的三維編輯功能實現。

（二）零部件設計檢查

使用三維CAD系統，可以在裝配環境中設計新零件，也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設計新零件，既方便又快捷。還可以保證新零件與相鄰零件的精確配合，避免了單獨設計零件導致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的全過程通過動畫連續的演示出來，使人一目了然。

四、總結

機械工程作為較早應用計算機技術的領域之一。到如今，計算機三維CAD技術己經逐漸步入成熟階段，設計人員可以利用CAD技術設計圖紙，進行元件內外空間三維效果的預覽，以及三維演示動畫及虛擬現實技術、仿真技術等更為復雜的設計服務。

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