機械設計中三維CAD技術的應用研究

薛金花　籍飛超　張鈺柱

摘要：經濟全面開放后，科學技術快速創新，適應人們生活需求，電子計算機技術獲得廣泛普及。計算機三維CAD技術的廣泛普及，對機械設計及制造行業來講，是一項良好的助推力，為業內人士快速高效的完成作業提供巨大的幫助。文中通過具體研究三維CAD技術在機械設計當中應用的必要性，探究機械設計當中三維CAD技術的應用，提出三維CAD技術在機械設計中的未來發展趨勢。

關鍵詞：機械設計；三維CAD技術；應用

機械設計具有非常高的要求，設計過程具有較強的專業性，所涉及范圍廣。近年來，社會的不斷發展，機械設計當中所需要考慮的因素非常多，設計要求逐漸提高。三維CAD技術應用提高了機械設計的效果與準確度，因此CAD技術被廣泛的推廣應用。

一、三維CAD技術在機械設計中應用必要性

（一）促進新產品的開發

利用三維CAD技術的優勢，機械模型建構變得更加快捷方便，立體感非常明顯。三維CAD技術通過使用動畫的方式，還原零件造型，減少零件設計的困難程度，三維CAD技術加快了產品創新的速度，為產品開發提供了巨大的空間。以工業為例，機械廣泛使用到工業生產過程中，機械已經代替傳統的人工方式，提高機械生產效率以及生產質量，節省人力資源成本。針對挖掘機的造型設計當中，使用三維CAD技術建構挖掘機的立體模型，實現對挖掘機的參數進行調整，從而優化其性能。

（二）零件設計方便直觀

傳統的機械設計就是設計者在紙上將自己的想法畫出來。大部分時候設計者腦海當中的立體圖形很難呈現到紙上。然而使用三維CAD技術的直觀性良好的將這個問題解決。三維CAD技術的使用將繪制出三維構想變為現實。設計裝配零件中，三維CAD技術可以清楚的將各部分零件間的配合程度反映出來，從而良好的提高裝配零件的精準程度。完成設計后，展開檢驗仿真運動，對各零件之間是否存在問題進行檢查，一旦出現問題，設計師要及時修改數據，讓零件符合標準。

（三）縮減機械設計的周期

以前都是使用人工設計的方式來對機械結構實現調整。不管是零部件的尺寸設計、還是零部件的結構設計都將會給機械的實用功能帶來嚴重的影響。使用三維CAD技術后，技術人員可以嚴格按照產品要求自主匹配零件，明確零件尺寸大小，極大程度上縮減設計周期。

二、機械設計中三維CAD技術在應用

（一）模型建構

從三維CAD技術為機械設計制造業帶來的貢獻可以了解到，優勢就在于產品在設計過程中會變得更加直觀，從而可以了解到，此種技術能夠使用到眾多的設計工作中來。三維CAD技術的核心即為建模，建模方式包括表面方式、框架按時和立體三維方式，不但如此，三維CAD還可以對一些圖形展開處理，比如圓形、圓柱形等。對于比較復雜的圖形構造，利用布爾運算以及排列組合的方法將所需要的參數值求出來，讓設計人員更加順利的展開工作。在央視大樓進行設計過程中，就利用了CAD技術，利用其他輔助軟件的幫助，CAD軟件構建出來的大樓圖案有了簡單的雛形，為之后設計方案奠定良好的基礎。

（二）檢驗零部件的設計問題

檢驗零部件的設計問題方面三維CAD技術具有巨大的作用。使用三維CAD技術來檢驗零部件，一般情況下有兩種：第一種就是使用資源查找器來準確的進行查找，找到存在問題的零件，及時調整；第二種就是利用裝配過程的動態演示方法，對數據存在偏差的零部件進行分析。不管是使用任何一種的檢驗方法都可以非常準確的找到出現問題的機械零部件所在的位置，讓自動查找成為可能，節省設計者的精力。這樣高度自動化、智能化的查找方法對提高構建機械的成功率起到不可取代的作用。這也同樣是傳統設計所無可比擬的。另外三維CAD技術綜合CAM技術所建立起來的設計、制造、裝配為一體的生產線，給未來機械制造帶來非常重要的價值。

（三）形成設計方案

隨著我國經濟的不斷進步發展，每一個行業表現出繁榮發展的態勢，特別是生產制造行業，科學技術已經變成生產發展的主要力量，傳統的人工設計已經不能夠順應行業發展的形勢，機械設計從機床朝著數控機床的方向變化。目前，隨著網絡時代的來臨，機械生產制造業也開始朝著高精尖的趨勢發展?，F如今，三維CAD技術已經開始在形成設計方案當中廣泛應用，更好的確保設計方案的科學合理性。

三、三維CAD技術在機械設計中的發展趨勢

（一）智能化

三維CAD技術在參數設計以及特征造型方面的發展比較快，展示出這個技術的智能化。用戶應用軟件時，引入參數值以及特征非常方便，讓設計工作可以良好的展開，并且工程數據可以在三維CAD軟件當中真實的還原?，F如今，CAD軟件存在的特征模型問題就是只能針對零件的幾何造型進行處理，針對其他的分析，比如CAPP、加工問題都還是難以解決的問題。

（二）規范化

機械設計當中三維CAD技術朝著規范化的發展具體表現在數據交換格式的標準化、數據模型的規范化以及CAD資源規范化。數據模型能夠利用STEP標準的體系。

（三）虛擬網絡化

由于計算機網絡技術的不斷進步發展，三維CAD技術獲得了良好的優化，而且已經逐步從單機使用狀態轉化為網絡化的使用狀態。虛擬網絡化的三維CAD技術的產生，給機械設計帶來了非常大的方便。在虛擬的網絡化情況下，用戶全方位掌握機械設計當中的問題，使用互聯網大數據來借鑒同類機械零部件的設計，從而良好的展開機械設計工作。

總而言之，機械設計當中應用三維CAD技術真正縮短了產品設計的周期，簡化設計生產加工的流程，完善機械產品性能，給生產制造行業發展打下堅實的基礎。

參考文獻：

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[2]張宏偉，顏清友.三維CAD技術在機械設計中的應用[J].時代農機，2017，44 （10）：81.