機械設計中三維CAD 技術的應用研究

鄭美英

（遼寧工程職業(yè)學院，遼寧 鐵嶺 112000）

機械設計是一項具有較高的專業(yè)性，且涉及范圍廣、設計要求高的知識學科。近年來，隨著我國社會經濟的不斷發(fā)展與科學技術快速進步，機械設計工作開展中所需要進行設計考慮的因素也越來越多，其設計要求也不斷提高。其中，三維CAD 技術作為機械設計中最早應用實現(xiàn)的一項計算機應用技術，其在機械設計領域的應用實現(xiàn)，不僅有效的促進了機械設計的設計質量與效果的快速提升，而且取得了較為廣泛的應用，對機械設計的快速發(fā)展起到了十分積極的推動作用。下文將通過對三維CAD 技術及其特點分析，結合三維CAD 技術在機械設計中的應用優(yōu)勢，對機械設計中三維CAD 技術的具體應用與完善策略進行研究，以供參考。

1 三維CAD技術的概念與特點分析

當前，三維CAD 技術的發(fā)展已經具備較為完善的技術條件和體系。三維CAD 技術也被稱為是建模技術，它是以三維模型作為基礎，在長期不斷的發(fā)展與完善基礎上，逐漸形成現(xiàn)有的三維CAD 技術體系。通常情況下，三維CAD 技術的主要內容包含仿真以及圖樣檔案管理、三維造型與三維設計、三維與二維的轉換、機構運行分析等，而一個相對完善的三維CAD 技術體系，其在幾何圖形及性能層面均有著較高的要求，并且只有在較高的要求與完善的技術體系支持下，才能夠對三維CAD 技術在實際應用鐘的各項需求滿足進行支持，同時確保三維CAD 技術在實際應用鐘的結構設計達到最優(yōu)化的狀態(tài)。三維CAD 技術在具體實踐鐘進行應用，不僅能夠促進設計者的創(chuàng)造力與想象力得到充分發(fā)揮，而且能夠使設計者的思維模式與整個設計環(huán)境進行有效融合，在虛擬性設計與仿真性設計的有效結合下，促進設計效果的最優(yōu)化實現(xiàn)，對機械設計產品繪制鐘存在的問題進行有效解決，從而不斷提高機械設計的產品繪制質量和效果。此外，三維CAD 技術也是當前機械設計中應用的一項最為基礎性技術。

2 三維CAD技術在機械設計中的應用優(yōu)勢分析

對機械設計中三維CAD 技術的應用優(yōu)勢，結合機械設計及其技術應用的實際情況，可以從以下幾個方面進行分析。

（1）能夠使機械設計的作品更加直觀和形象，不斷提升機械設計的質量和效果。機械設計工作開展中，是以實現(xiàn)立體性的模型構建為主要目的。傳統(tǒng)的機械設計中，為實現(xiàn)上述設計目的，是通過正投影方式來實現(xiàn)二維方法繪制效果的三維模型轉換。但是，隨著三維CAD 技術的不斷發(fā)展與逐步完善，采用計算機軟件系統(tǒng)進行三維輔助性設計也成為現(xiàn)實。三維CAD 技術在機械設計中的應用，也能夠促進設計產品的更加直觀和形象的展現(xiàn)。即設計人員采用三維CAD 技術，進行產品的仿真性與虛擬性設計后，也能夠利用三維CAD 技術對設計產品進行更加直觀和形象的檢驗，從而對設計作品中存在的問題和不足及時發(fā)現(xiàn)，并在產品設計過程中利用專業(yè)軟件對其進行模擬行調節(jié)與完善，最終促進產品設計的質量和效果得到提升。

（2）三維CAD 技術在機械設計中應用，還能夠滿足其參數(shù)化與變量化的設計需求，促進機械設計的技術水平不斷提升。三維設計開展中，是以參數(shù)化設計和變量化設計為設計開展的基本思想和觀念。其中，傳統(tǒng)的機械設計中，需要進行設計圖紙修改時，是通過對整個設計圖紙進行重新繪制實現(xiàn)的，而對設計圖紙中的幾何元素均是利用標準型尺寸進行設計和確定。值得注意的是，一般情況下的機械產品設計，其設計開展中，均是由設計人員通過多次設計與修改完善，來實現(xiàn)其設計完整性保障，同時促進設計質量和效果的提升，這樣一來進行設計開展所需的時間以及經濟成本均比較高。而隨著二維CAD 設計的應用實現(xiàn)，由于其本身已經具備相應的參數(shù)化設計性能，但是對裝配環(huán)境的參數(shù)化設計實現(xiàn)難度相對較高，對設計應用以及設計質量和效果的提升存在著一定的不利影響。三維CAD 技術進行機械設計應用，能夠通過其本身的參數(shù)化與變量化功能模塊，對機械設計中有關設計產品的尺寸信息進行自動修改，同時根據設計結構實現(xiàn)裝配環(huán)境的針對性轉變，從而有效減少設計人員在設計過程中的工作數(shù)量，減少其設計修改所需的時間，促進設計質量和效率的有效提升。

3 三維CAD技術在機械設計中的應用

結合上述對三維CAD 技術及其在機械設計中的應用優(yōu)勢分析，根據機械設計的具體工作內容，對三維CAD 技術在機械設計中的應用，可以從以下幾個方面進行簡要分析。

（1）機械模具的集成制造中對三維CAD 技術的應用，機械設計是機械制造行業(yè)中有關作業(yè)開展的一項重要環(huán)節(jié)。隨著我國社會經濟的不斷發(fā)展與各項制造技術的不斷提升，現(xiàn)階段，制造行業(yè)中有關設計人員的設計工作開展也逐漸向模具設計與制造的方向領域轉變，以通過對工業(yè)生產中所需的模具構件的合理設計和制造，將其應用于工業(yè)生產中，從而促進工業(yè)生產的設計與制造水平及其作業(yè)開展的質量和效率提升，為工業(yè)化生產與發(fā)展提供更加充分的支持。值得注意的是，隨著機械制造行業(yè)發(fā)展中，設計人員設計工作開展的模具化轉變和發(fā)展，使得傳統(tǒng)的機床制造行業(yè)發(fā)展也逐漸向著數(shù)控機床方向轉變，而數(shù)字化和信息化漸漸成為當前我國制造行業(yè)發(fā)展的核心趨勢。其中，制造行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展中，模具和激光快速成型技術是其重要的技術形式，通過進行多樣化的模型構件與分析應用，為機械制造與設計的統(tǒng)一開展提供了良好的技術條件和軟件系統(tǒng)支持。因此，對機械設計來講，三維CAD 技術在機械設計中的典型應用，即表現(xiàn)為對模具的設計與集成制造上。

（2）機械設計中，在進行裝配圖的實體生成以及零件實體建模時，也有對三維CAD 技術的應用。其中，在機械設計的裝配圖實體生成環(huán)節(jié)，完成零件的實體建模與分析后，要想實現(xiàn)機械生產中機器向針對性位置上面的運轉，就需要在機械運行設計與控制中對相應的針對性數(shù)據資料進行合理分析和應用，即根據不同零件的型號及其加工操作的具體要求，對其安裝操作進行合理設置。而三維CAD 技術中的三維編輯功能在機械設計的裝配圖實體生成環(huán)節(jié)，就具有較好的適用性，能夠實現(xiàn)機械設計的裝配圖實體生成工作需求。而在機械設計的零件實體建模分析環(huán)節(jié)，采用三維CAD 技術進行機械設計應用中，其最為常見的建模分析方式主要包含實體建模、線框建模和表面建模三種。由于三維CAD 技術軟件系統(tǒng)中包含有較多的建模分析體系，比如，采用三維CAD 技術進行實體建模分析中，其基本性體系就包含球體、圓柱體、立方體、環(huán)狀體、錐形體、圓錐體等。此外，采用三維CAD 技術軟件系統(tǒng)中所包含結構進行機械設計的零件實體建模與分析應用，不僅具有較為突出的便捷性，而且通過對機械零部件進行多個基礎性結構劃分，能夠實現(xiàn)機械零件的實體建模與分析，具有較好的應用效果。

總之，采用三維CAD 技術進行機械設計應用中，由于機械設計的類型與內容較為多樣，為滿足其設計要求，需要結合不同的應用情況，根據其機械設計的具體要求，對三維CAD 系統(tǒng)結構與功能進行合理的增加或減少，以促進其在機械設計中的專業(yè)性和適用性增強，從而提高機械設計的質量和水平。此外，三維CAD 技術系統(tǒng)的工作運行與操作運用難度相對較小，需要有關工作人員在對其技術系統(tǒng)的整體熟悉和準確掌握基礎上，實現(xiàn)對軟件系統(tǒng)及其具體設計中的各項信息與數(shù)據的準確把握，并結合自身的機械設計工作經驗，對機械設計的質量和效果進行保證。

4 機械設計中三維CAD技術的應用策略

結合上述對三維CAD 技術及其應用優(yōu)勢的分析，根據三維CAD 技術在機械設計中的具體應用，為促進該技術在機械設計應用的進一步發(fā)展，應注意從以下幾個方面，對其具體設計和應用進行準確把握。

首先，為促進三維CAD 技術在機械設計中的進一步發(fā)展和快速發(fā)展，應加強對三維CAD技術的應用進行不斷改進和優(yōu)化。三維CAD 技術在機械設計領域中的應用與發(fā)展時間相對較長，并且由于其具備較為突出的操作便捷、功能豐富、可控性較強、學習應用相對簡單等特征優(yōu)勢，在實際應用中十分受歡迎。但是，需要注意的是，由于三維CAD 技術進行機械設計應用，在面臨一些較為特殊的設計情況，也會存在一定的問題和不足，對其在機械設計實踐中的推廣應用存在一定的不利影響。針對這種情況，就需要加強三維CAD 技術的不斷研究與創(chuàng)新，在促進三維CAD 技術及其軟件系統(tǒng)的不斷優(yōu)化與改進完善基礎上，使其在機械設計領域取得更好的應用和發(fā)展。

其次，為促進三維CAD 技術在機械設計中應用，還應加強對三維CAD 技術應用的控制和管理。隨著現(xiàn)代信息技術的不斷發(fā)展，各行業(yè)領域建設中對自動化建設的需求也越來越突出，同時對三維CAD 等技術的應用和發(fā)展也提出了更高的要求。在這種情況下，只有通過對三維CAD 技術程序的不斷開發(fā)與研究，才能夠促進其在具體實踐中的更加廣泛應用，從而通過技術革新推動有關行業(yè)領域的持續(xù)發(fā)展和進步。需要注意的是，在機械設計與工業(yè)自動化發(fā)展中，對三維CAD 技術的不斷創(chuàng)新與研究應用，一方面，應加強對新技術與新方法的引進應用，即要求有關工業(yè)生產實踐人員能夠結合其生產開展的具體情況與技術條件，對其生產領域中對新型技術與生產手段的運用進行準確把握和及時反饋，并通過對技術運用經驗的不斷總結，來促進其技術研究與創(chuàng)新推進，從而更好的適應工業(yè)生產與發(fā)展中的各項技術需求，推動三維CAD 技術在機械設計及有關領域的更好應用。

最后，為促進機械設計中對三維CAD 技術的有效應用和發(fā)展，還應對機械設計的發(fā)展方向進行明確。穩(wěn)定的技術因素是促進機械設計及有關行業(yè)發(fā)展的關鍵，為對技術的穩(wěn)定性把握，則需要相應的技術形式有效匹配，同時對人為操作失誤在技術應用中的不利影響進行合理控制。對于機械設計來講，為促進三維CAD 技術在機械設計中的有效應用和發(fā)展，就需要不斷提升三維CAD 技術的抗干擾能力，從而為機械設計及其自動化發(fā)展提供良好的技術支持。而信息化時代，對三維CAD 技術的抗干擾能力提升，則需要通過不斷強化三維CAD 技術與現(xiàn)代信息技術等先進技術的有效融合運用，并將三維CAD 技術作為其技術研究與發(fā)展的重點，在對人工智能等現(xiàn)代化技術手段的合理引進和應用基礎上，對三維CAD 技術及其應用發(fā)展中的不足進行有效彌補。

5 結語

總之，對機械設計中三維CAD 技術的應用進行研究，有利于促三維CAD 技術在應用優(yōu)勢在機械設計應用中充分發(fā)揮，從而不斷完善與提升機械設計的質量和效果，滿足新的社會經濟與科學技術發(fā)展環(huán)境下機械設計的更高要求，推動機械設計的不斷發(fā)展和進步，具有十分積極的作用和意義。