探索和研究三維CAD技術對機械設計的影響

楊啟文　張麗芳　李勇　白瑞冬　張志宏　武瑞清

摘 要：隨著我國科學技術的快速發展，經濟水平的迅速提升。三維CAD技術在機械設計過程中起到了不可小覷的巨大作用。目前三維CAD技術已被機械設計領域得到廣泛的認可和應用。很大程度上解決了傳統機械設計中難以解決的問題，使我國機械設計人員在機械設計領域的工作效率和準確性得到了很大程度的提高。文章針對三維CAD在機械設計領域的優缺點進行分析，并對三維CAD在機械設計領域中的未來發展方向進行探索和研究。

關鍵詞：三維CAD 技術 機械領域 應用與前景展望

中圖分類號：TH122；TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）11-0-01

目前，我國社會朝向信息化、數字化的方向發展，極大的提高了我們的生活水平。我們要通過不斷地學習，積極接受新鮮事物，才能跟上社會的發展。從機械行業的角度來說，機械設計人員要大膽地進行機械產品的創新，不斷地優化機械設計才能順應社會發展的潮流。而三維CAD技術的廣泛應用則正為機械設計的進步提供了強有力的動力，為機械設計提供了非常大的便利。

一、三維CAD技術的概述

三維CAD技術是整個CAD技術的重要組成部分，可以實現對產品的三維建模。CAD 三維實體模型能夠直接建立反映產品真實幾何形狀。機械設計師在設計時可以將更多的時間和精力去構想頭腦中所要設計的機械產品的空間結構以及尺寸要素等。[1]三維CAD 技術在機械設計領域的應用過程中，不僅極大地推動了我國機械設計領域的發展，完善了我國傳統機械設計中的不足，同時其自身的功能也在此過程中也得到不斷的完善。

二、優點

1.用三維CAD軟件在機械設計過程中實現參數化和變量化設計

機械設計師在進行產品的三維設計過程中，主要考慮兩大方面，分別是參數化設計與變量化設計。在傳統的機械設計過程中，若圖紙中不小心畫錯需要進行修改時，由于圖中的幾何要素都是由標準型尺寸來確定的，故修改需要對整個圖進行重新繪圖。在實際繪圖過程中，機械設計人員需要多次修改來保證作品的完整性，因而使整個過程變得成本高、耗時長。而現在三維CAD技術能夠實現參數化和變量化，對有關尺寸的修改可以自動進行，從而大大提高了機械設計人員的工作效率，同時也大大提高了所設計出產品的質量。

2.用三維CAD軟件在機械設計過程中可實現零部件的有限元分析以及合理設計

傳統的設計方法難以保證在設計計算時數據的準確度，進而增加了所設計出產品在實際生活中危險性。而現在三維CAD技術能夠實現對零部件展開有限元分析，通過對所設計出產品的形狀、振動以及受力變形、應力集中等情況的分析，可以有效提高所設計出機械產品的可靠性。

3..用三維CAD軟件所設計出的產品更加形象直觀

機械設計師在進行機械設計的過程中，最想在腦海里想到的便是立體的實體，但由于設計方法等因素的限制，機械設計師很難在圖紙上畫出三維立體圖。但隨著CAD技術的不斷發展，繪制出機械設計師腦海中的立體的實體已經能夠得以實現。在機械設計過程中，通過使用三維CAD技術可以更加形象直觀的將設計者所構思的作品展現出來。

三、三維CAD 技術在機械設計中的具體應用

1.機械實體產品的裝配圖的生成以及機械零件的實體建模

（1）機械實體產品的裝配圖的生成。機械設計師通過三維CAD軟件的三維編輯功能來完成對機械零件的實體建模，機械設計師通過針對性的數據資料，按照不同零件的型號在三維CAD軟件里進行組裝。

（2）機械零件的實體三維建模。在三維CAD軟件中最常見的三種建模方式為線框模型、表面建模以及實體建模。[2]三維CAD軟件中涵蓋了大量的建模體系，例如三維CAD軟件所包含的六種基本體系分別是環狀體、錐形體、圓柱體、球體、圓椎體、立方體。零件能夠劃分為多個基礎性結構，因而機械設計師對機械零件實體建模變得更加方便快捷。

2.機械模具的集成制造

在科技突飛猛進的當下，機械制造行業正朝向數字化的方向發展。目前機械制造業的發展技術有模具CAM/CAD和激光快速成型系統。通過使用三維CAD軟件中的三維繪圖、模擬仿真、以及圖形編輯等功能模塊來完成對機械模塊的建模。

結束語

隨著我國科技的不斷進步，三維CAD 技術在我國機械設計中的應用越來越受到我國機械設計師的喜愛，三維CAD 技術對機械產品的設計效率和質量都有顯著提高。但我國與發達國家還有一定的差距，先進的技術是發展生力的強大動力，我們應該與時俱進，加大對CAD 技術的學習應用和發展。

參考文獻

[1]李孟克，黨建國，孫旺，范浩東.探索和研究CAD對機械設計的影響[J].科技創新與應用，2017，（第18期）.

[2]李長城.三維CAD技術在機械設計中的應用[J].中國科技投資，2018，（第2期）.

作者簡介：楊啟文（1998-），男，漢族，學士，研究方向為車輛工程。

張麗芳（1995-），男，漢族，學士，研究方向為機械設計制造及其自動化。

李勇（1995-），男，漢族，學士，研究方向為機械設計制造及其自動化。

白瑞冬（1996-），男，漢族，學士，研究方向為機械設計制造及其自動化。

張志宏（1997-），男，漢族，學士，研究方向為機械設計制造及其自動化。

武瑞清（1995-），男，漢族，學士，研究方向為機械設計制造及其自動化。