三維CAD技術在機械設計中的應用分析

胡松延 魏春鋒

摘 要 本文簡單介紹了三維CAD技術及其在機械設計領域的應用，使得人們清晰地認識三維CAD技術的優勢及其今后的發展趨勢。

關鍵詞 三維CAD技術;機械設計;應用研究

引言

機械產品使用效果和機械設計的好壞有著直接聯系，若想讓機械設備使用效率得到保證，則需要確保合理設計機械。傳統機械設計技術無法優化和分析產品參數，也無法體現出設計效果，會影響工作人員考察產品性能。使用三維CAD技術可以解決這些不足，同時為機械設計研究提供方向，在機械設計中合理使用三維CAD技術，對機械行業有著重要的作用[1]。

1概述

CAD技術在不斷完善和創新的過程中，許多優秀技術不斷形成，三維CAD技術是二維CAD技術在創新和變革的過程中出現的。三維CAD技術的組成部分有很多，其中有三維設計、造型、技術運營分析等等，在模型構建的應用中有著非常重要的作用，可以有效促進相關行業的發展。想要充分發揮出該技術的實際作用，需要有專業技術人員來應用，技術人員的技術水平和綜合素質水平需要達到一定標準后才可以熟練應用三維CAD技術。

2三維CAD技術的優勢

2.1 參數化設計

參數化設計是一種基于約束的并能用尺寸驅動模型變化的設計。設計人員可在設計之初進行草圖設計，再根據設計要求逐漸在草圖上施加幾何和尺寸約束，根據約束變化驅動模型變化。這樣得到的實體模型，使得設計人員在后續優化過程中只需要修改幾個對應的參數，就可獲得更新后的實體模型，不用再像傳統的設計方法，只能重新計算，可大大縮短開發流程[2]。

2.2 產品更加直觀形象

三維CAD技術的應用，由于其性質上的優勢可以讓機械設計將產品的特點和外形更加直觀地表現出來，可以用三維CAD技術來進行產品事物的呈現。在以往的機械設計中，想利用平面圖形展示產品的立體效果具有一定的困難，一般都是利用投影的方式將產品立體圖形在平面上展現出來，而在最近幾年。三維CAD技術的出現和應用，可以完成相關的設計操作。不但可以將產品的立體形象展現出來，還可以將機械產品的實際運作過程體現出來，機械生產廠家可以在掌握設備的實際運行情況后，及時對運作過程中的不足進行改進，同時也可以讓用戶了解到機械設備運作過程中的一些性能，加深對產品的了解，這種技術可以滿足用戶的需要。

2.3 虛擬裝配與運動仿真

三維CAD技術除了零件實體建模外，還提供了虛擬裝配。相比傳統機械設計方法，通過運用三維技術，設計人員已不再需要制作樣機來檢驗設計的合理性，可直接運用不同的裝配關系將各個三維實體零件裝配起來，并運用靜態干涉檢查的方式，檢查設計的合理性，縮短了產品開發時間。同時，三維CAD技術還提供了運動仿真，除了在靜態干涉檢查通過的情況下，避免了動態干涉的出現，還針對有一定運動行程要求的機構，可檢驗運動行程是否達到要求，以保證設計的正確性。

3三維CAD技術在機械設計中的應用

3.1 交互性提升

機械設計中非標設備的設計占據了很重要的一部分，而對于非標設計過程來講，很重要的一點是與客戶進行交互，以滿足客戶需求作為出發點，在交互過程中需要進行實物的呈現，但是，傳統設計階段往往無法直接進行樣機制作，會造成與客戶的溝通交流不暢。三維CAD技術就可以很好地解決這個問題，它可以通過三維技術將機械產品的設計理念以及樣機進行模擬展示，能直觀地展示給客戶樣機的信息，從而提高了設計人員與客戶的交互性。

3.2 在機械CAE中的應用

機械CAE主要的工作內容就是在各種機械產品設計結構的基礎上做出相關的調整，對產品的應用數據進行分析，再對數據進行重新組合，得出最合適的產品參數，讓設計方案變得更加合理，符合實際需要。另外，機械CAE要對機械設計成本投入的合理性來進行審核評估，對設計方案中所有不合理的地方進行調整和修改。將三維CAD技術應用在其中，在產品模型在繪制完成后，機械CAE可以繪制圖形進行全面的分析，對各項參數進行優化，這樣才可以保證機械產品設計方案的順利完成。

3.3 在方案形成中的應用

我國科學技術快速發展，制造業也得到了創新和改革，其發展的目標便是計算機數字化。當完成機械設計方案后，加工重組零部件，合理排列組合形成健全的機械方案，此時需要使用到三維CAD技術中的編輯功能，它是將獨立的部件按照設計師的設計概念二次排列組合，從而展示三維機械，把復雜的部件通過現代化三維技術中的編輯模式獲取新型的部件，便于快速地實現三維方案，確保設計方案能夠有效地完成。在形成方案時，需要重點的開發系統軟件的應用。使用曲面造型和平面設計等方式開展統一的管理，確保設計方案能夠順利實施。

4三維CAD技術的未來發展趨勢

4.1 智能化

科學技術水平在不斷提高的條件下，智能化的發展和建設是必然趨勢，三維CAD技術也會與計算機技術相結合，可以利用計算機技術對三維CAD技術進行管理和控制，對技術中的數據信息進行有效的管理，形成一個專門的數據管理信息系統。利用計算機技術來對設計中的各項參數進行精準性的判斷，可以實現計算機中對三維CAD技術的創新和完善，實現該項技術的智能化發展。

4.2 規范化

主要是指在設計三維軟件時，應和實際情況結合在一起，不可只看重功能，需要與現實結合在一起，只有如此才能保證CAD技術的規范性和標準性。在實際使用中也要關注STEP體系，有效結合STEP和CAD體系，從而解決參數化模型中存在的問題。

5結束語

隨著社會的不斷發展和工業化的要求，機械設計和制造業與高科技領域技術的結合已經成為一種不可逆轉的趨勢，現代化的信息技術和自動化技術結合并不斷地發展和創新，從而推動著機械設計和制造技術的進步和發展。但是，現如今的機械制造技術仍然落后于世界上的先進水平，不斷地發展CAD技術在機械制造業中的應用是今后發展工作中的重中之重。

參考文獻

[1] 薛金花，籍飛超，張鈺柱.機械設計中三維CAD技術的應用研究[J].中國綠色畫報，2018（8）：207.

[2] 楊啟文，張麗芳，李勇，等.探索和研究三維CAD技術對機械設計的影響[J].中文信息，2018（11）：215.