淺談三維CAD技術及在機械設計中的應用

【摘?要】隨著我國經濟社會的飛速發展，科學技術的不斷進步，機械工程的發展也取得了卓越的成績。尤其是計算機技術在機械設計中的推廣應用，極大程度上推動了機械工程的改革進程，為機械設計提供了非常大的便利。本文根據筆者多年的研究經驗，針對計算機三維CAD技術在機植設計中的意義、應用以及仍存在的問題展開詳細的論述。

【關鍵詞】三維CAD技術;機械設計;應用;發展

三維CAD技術作為現代科學技術的重要表現形式，在化工、電子、紡織、機械、建筑等行業中具有極為廣泛的應用，其中機械設計行業中的應用比例最大。對此，筆者以三維CAD技術為主要研究內容，對其在機械設計中的應用進行簡要分析與著重探討。

1三維CAD技術的概述

三維CAD技術是CAD技術的重要組成部分，是在二維CAD技術基礎上發展而來的，有多個項目所組成，包括三維造型、仿真、三維轉二維、機構運動分析、三維設計等等，在建模技術領域中具有極高的應用價值"。三維CAD技術需要借助技術人員的綜合素養才能夠將其發揮出最大的功效，因此，設計者要具有豐富的想象力、較強的創新能力，立足于幾何圖形對形狀性能要求的基礎上設計出符合人民群眾客觀需要的圖形，促使設計出來的圖形能夠朝著相對完美的方向發展。此外，在機械設計中應用三維CAD技術可以強化機械產品的仿真度，對工程繪圖、產品設計中存在的質量問題進行及時有效的解決，從而提高產品設計的效率和應用的水平。因此，在現代化的社會背景下，設計者要加強對三維CAD技術的科學運用，以此來不斷提高設計工作的效率和質量。

2三維CAD技術在機械設計中的應用優勢

2.1使得產品更加直觀形象

在機械設計中應用三維CAD技術可以使得產品更加直觀形象。在機械設計中，設計者希望能夠通過技術來呈現具有立體化特征的實物，但是因受技術條件的影響，設計者難以在平面上展示出立體的效果，通常是在正投影形成的二維方法基礎上繪制出三維構想圖。近年來，隨著科學技術水平的提升，三維CAD技術應用則可以有效實現這一實際目標，對產品的裝配、運行過程進行模擬運作，使得機械產品的設計更加符合用戶的實際需求。

2.2增加設計的參數化、變量化含量

在機械設計中應用三維CAD技術可以增加產品設計的參數化、變量化含量。在傳統CAD技術的應用過程中，設計圖紙的修改是需要重新繪制的，并且需要通過固定尺寸的應用來對幾何元素進行定義。然后，圖紙的應用是需要多次修改方可生成，這種繁瑣的CAD制圖技術為機械設計工作帶來了不少麻煩，造成了大量時間的浪費。三維CAD技術的應用則可以有效解決圖紙設計中的這一問題，根據產品的實際需要調整裝配中的某些參數，極大程度上提高了機械設計效率，減少了不必要的時間浪費。

2.3實現零部件的有限元分析及合理設計

在機械設計中應用三維CAD技術可以實現零部件的有限元分析及合理設計。在傳統設計方法的應用過程中，因技術本身的問題難以保證設計計算數據的精準客觀，極易增加機械產品應用的危險性。三維CAD技術的應用則可以對機械產品的零部件進行有限元分析，在有限元網絡中輸入產品零件的參數，可以更好地判斷產品的形狀、震動、受力變形等情況。如果所得出的數據不符合產品應用的實際要求，則需要重新設計，使其符合生產應用的實際要求。由此可見，三維CAD技術的應用可以提高機械設計的效率，減少機械設計的成本投入，進一步強化了產品的可靠性。

3三維CAD技術在機械設計中的應用

3.1在機械CAE中的應用

三維CAD技術在機械CAE中具有極高的應用價值。機械CAE主要是對產品的設計結構進行優化調整，通過對比分析的方式來重新整合數據，進而保證機械設計方案的合理。同時，還需要對設計方案的應用投入進行預測評估，如果發現其中存在問題則需要及時調整。三維CAD技術在機械CAE中的應用，主要是指在產品設計模型形成之后，運用機械CAE軟件循序漸進、有步驟的開展定向分析，這對設計方案的順利實施具有極為重要的現實意義。

3.2在方案建模中的應用

三維CAD技術在設計方案建模中具有極高的應用價值，可以保證設計方案的直觀、立體。方案建模中應用三維CAD技術的方式主要分為三種，分別是框架式、立體式、表面式，如果設計方案中有一些極為簡單的圖形，三維CAD技術則會在設計建模中自動生成。對于結構復雜的機械方案建模，三維CAD技術會在布爾運算的基礎上對圖形進行重新排列組合，根據客戶的實際要求科學篩選，最后設計出符合用戶要求的滿意圖形，極大程度上提高了方案建模的效率，為后期設計方案的形成奠定了良好基礎。

3.3在方案形成中的應用

三維CAD技術在設計方案形成中具有極高的應用價值。三維CAD技術具有編輯功能，可以在機械產品零部件設計完成之后將其排列組合，為設計方案的完成提供必要條件。也就是說，在表面上來看這些零部件之間沒有什么必然聯系，但是借助三維CAD技術的編輯功能則可以根據設計者客觀需要來誠信排列。如果結構較為復雜則可以運用三維CAD技術的旋轉、對稱等方式優化配置，有效提高了設計方案的成功率。此外，在方案形成中CAD/CAM軟件開發系統的應用也是必不可少的，運用平面設計、曲面造型等方式來對數據進行全面管理，使得設計方案更好地落實在實際工作中。

4三維CAD技術的未來發展趨勢

4.1智能化

三維CAD技術會朝著智能化的方向發展。隨著科學技術研究程度的不斷深入，科學創新進程的加快，三維CAD技術會被設計者以編程的形式寫入計算機中，有計算機對三維CAD技術進行操控。同時，建立以三維CAD技術為基礎的數據管理信息中心，計算機根據各項參數的設置來辨識、判斷數據的準確客觀，極大程度上增強了三維CAD技術的智能化內涵。

4.2規范化

三維CAD技術會朝著規范化的方向發展。三維CAD技術在功能拓展的基礎上，所設計出來的產品更加符合用戶的實際需要，能夠滿足日常生活的客觀需求，加強計算系統與生活實際之間的聯系，從而構建保障三維CAD技術行業的規范機制。同時，在三維CAD技術的發展中要注重STEP體系的應用，通過兩者的結合來解決參數化模型傳輸問題。

4.3虛擬網絡化

三維CAD技術會朝著虛擬網絡化的方向發展。三維CAD技術以現代科學技術、計算機網絡工具為基礎，隨著社會進步發展，三維CAD技術也會向網絡化的方向變革，在網絡環境中的應用領域更是會不斷拓展，通過建構機械模型促使設計者了解方案中存在的不足，從而建立相應的設計標準。

5結語

綜上所述，在信息化的時代背景之下，三維CAD技術得到了進一步的深化發展，并且廣泛應用在我國各行各業中，為我國國民經濟的穩定發展打下了堅實穩固的基礎，因此，在應用重要對三維CAD技術給予關注，通過科學技術的創新投入來不斷發展該技術。

參考文獻：

[1]馮仁專.三維CAD技術在化工機械設計中的應用[J].化工設計通訊，2017.43（2）：36.48.

[2]李星.CAD/CAM技術在糧食機械設計制造中的應用探討[J].科技風，2016（1）：50.

作者簡介：

朱家寶，男，遼寧省錦州市，本科，就讀于遼東學院化工與機械學院B1706機械設計制造及自動化專業，學號：0612417027。研究方向：機械設計制造及其自動化。

（作者單位：遼東學院化工與機械學院）