三維CAD技術在機械設計中的應用及實踐前景研究

馬金紅

摘 要：在完成機械設計任務的時候，我們最早是應用了三維CAD技術來完成這項工作，但是，隨著科學技術的發展，機械設計方面能夠應用的技術也越來越多。經過長期的發展，三維CAD技術開始在機械設計中大放異彩，很多關鍵的地方需要依靠三維CAD技術來攻破。本文主要是從三維CAD技術的概念出發，分析在今后機械設計發展的過程中，三維CAD技術有哪些是其他技術無法取代的優勢，并分析三維CAD技術今后會向哪個方向發展。

關鍵詞：三維CAD技術；機械設計；建模技術；參數化

0.前言

設計者在利用三維CAD技術在應用過程中，能夠通過仿真性設計與虛擬性設計，將設計效果達到最佳，有效解決產品在繪制過程中所存在的問題，提高產品設計質量。在現階段設計人員設計過程中，三維CAD技術是基礎性技術之一。

1.機械技術在三維CAD技術的運用優勢

1.1設計作品更加直觀形象

在完成機械設計任務的時候，第一步就是按照實際需求，構建一套完整的機械模型。在開始應用三維CAD技術之前，先應用正投影的方式把模型的二維圖像繪制出來，之后再將二維圖像塑造成立體的三維模型。由于科學技術的發展，三維CAD技術也越來越成熟，因此各類三維輔助性的設計軟件也出現在大眾的視野中，這些設計輔助軟件的出現使得設計作品可以更加直觀地展現在用戶面前。

機械設計工作者應用三維CAD技術可以更加便利地檢驗設計作品是否符合相關設計需求，如果作品在設計的過程中存在問題，人們也能在第一時間發現，并且利用專業途徑對該漏洞進行改進，使設計出來的作品質量更高，且性能更佳。

1.2實現參數化和變量化設計

進行三維設計工作的時候，設計工作人員必須要緊緊圍繞著思維觀念開展工作，同時要將參數設計以及變量化設計作為設計工作的重點。從傳統的設計模式中，如果需要對設計好的圖紙進行修改，往往需要將整張設計圖紙作廢重畫。這樣不僅要重新測量各零件的數據，加大了工作量，同時也增加了出錯的幾率，對于設計工作而言有很大的影響。為了有效縮短設計所用的時間，同時也可以對圖紙進行多次修改，保證設計作品的質量，我們可以采用三維CAD技術完成機械設計工作。

2.在機械設計中三維CAD技術的應用

2.1模具的集成制造

由于科學技術的不斷進步、發展，制造行業技術也得到了明顯的提升，正是因為整個社會都在進步，設計人員的設計工作也必須要跟上時代的腳步。以傳統機床的制造作為切入點，將傳統機床朝數控機床的方向發展，使數字化和計算機成為制造業中心，只有滿足數字化、智能化要求的機械設備才是符合新時代發展的機械。

目前，能夠真正代表制造業已經朝著現代化方向發展的標志主要表現在兩個方面，首先是數字化模具的使用，其次是激光快速成型技術的應用。多樣化模型的應用能夠保障軟件在開發的過程能夠更加符合實際情況的要求，模具的使用大多數情況下都是以數據庫作用基礎，并在此基礎之上完成數據應用以及數據管理的工作。

迄今為止模具CAD/CAM的激光快速成型技術已經在社會上得到了大眾的認可，目前該技術在諸多領域中得到廣泛應用。但是三維CAD技術因為難以與仿真模型融合，所以在發展的過程中遇到了一些問題，因此我們可以將三維繪圖以及數控加工等幾項功能融合起來集中到一個軟件中。通過工程數據的應用，機械產品的設計必然能夠得到進一步的改進，機械生產的效率也能得到明顯提升。

2.2裝配圖的實體生成和零件的實體建模

生成實體裝配圖。完成了零件建模工作之后，將有關的零件放在機械對應的位置之上，然后嘗試運行機械，并對機械運行過程中出現的各類數據記錄下來并進行分析。同時根據不同零件的型號進行多次重復的操作，保證零件能夠在實際的運行環境中發揮作用，并且機械運行的各項指標得到了優化。

零件的實體三維建模。從目前來看CAD是最常用的而一種建模手段，其建模的方式分為三種：1、表面建模；2、實體建模；3、線框模型。應用三維CAD技術形成一個三維立體模型是該技術應用領域的又一創新，該創新幫助機械設計人員能夠在實踐中驗證模型是否滿足設計要求。通過三維CAD軟件中的編輯功能，設計人員可以對機械進行全真模擬。同時，該軟件的應用還可以幫助設計人員找到機械設計過程中隱藏的問題，并且借助零件模擬運行的方式找到解決問題的方案。三維CAD軟件的應用使得機械設計工作變得更加簡單，設計的過程更加直觀。通過三維CAD軟件，機械中各部分零件被做成模型，并在計算機強大的計算能力幫助下，給設計人員提出一些行之有效的零件設計改進意見。

2.3對機械生產中的噪聲實現合理的控制

與其他類型的行業相比較，建設性的行業往往伴隨著一些噪音的問題出現，這些問題會對普通居民的生活帶來嚴重的困擾。根據這些問題有關研究數據顯示，機械和液壓泵工作的時候會發出大量噪聲，但是通過優化機械構造可以幫助機械減少工作中發出的噪音，使機械在生產的過程中更加安靜。

在進行生產的過程中，如果產生的噪聲影響過大，那么會對周邊的人們帶來極為不利的影響。如果長期生活在噪聲如此大的環境當中，人們的健康會受到極大的威脅，所以減少噪聲帶來的影響是機械設計工作者非常重要的一項任務。只有生產噪音減小了，機械設備的生產才能擴大規模，產品的生產速度才能得到提升，制造業的發展才能有更廣闊的空間。

2.4 CAD軟件在機械產品設計環節中的應用

從目前的情況來看，中國的CAD系統在發展的過程中結合了很多數據分析的結果，同時對各項設計也進行了優化。所以，現在制造出來的機械類產品是三維CAD技術應用之后，各類信息依然需要進行二次處理。只有這樣才能確保系統能夠得到全面提升，我國在機械領域的發展才能得到充分體現。目前的工作情況看來，如果工作人員要設計出質量更優的機械產品，那么一定要充分應用三維CAD技術，并盡可能提升三維CAD軟件的操作技術。對于企業的發展而言，如果產品的質量得到保障，那么工作人員在操作機械的時候安全性也有了保證。從客戶的角度來看，機械類產品安全性才是最重要的考慮因素，因此在安全性設計方面，一定要多次驗證。

3.結語

三維CAD技術在不斷發展過程中，已經經歷了較長時間，現階段已經基本較為完善，在產品設計上面也能夠更加直觀。三維CAD技術能夠進行參數化與變量化的設計，在對于零件設計過程中也能夠對其進行分析與優化設計。

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