机械设计中三维CAD技术的应用研究

薛金花　籍飞超　张钰柱

摘要：经济全面开放后，科学技术快速创新，适应人们生活需求，电子计算机技术获得广泛普及。计算机三维CAD技术的广泛普及，对机械设计及制造行业来讲，是一项良好的助推力，为业内人士快速高效的完成作业提供巨大的帮助。文中通过具体研究三维CAD技术在机械设计当中应用的必要性，探究机械设计当中三维CAD技术的应用，提出三维CAD技术在机械设计中的未来发展趋势。

关键词：机械设计；三维CAD技术；应用

机械设计具有非常高的要求，设计过程具有较强的专业性，所涉及范围广。近年来，社会的不断发展，机械设计当中所需要考虑的因素非常多，设计要求逐渐提高。三维CAD技术应用提高了机械设计的效果与准确度，因此CAD技术被广泛的推广应用。

一、三维CAD技术在机械设计中应用必要性

（一）促进新产品的开发

利用三维CAD技术的优势，机械模型建构变得更加快捷方便，立体感非常明显。三维CAD技术通过使用动画的方式，还原零件造型，减少零件设计的困难程度，三维CAD技术加快了产品创新的速度，为产品开发提供了巨大的空间。以工业为例，机械广泛使用到工业生产过程中，机械已经代替传统的人工方式，提高机械生产效率以及生产质量，节省人力资源成本。针对挖掘机的造型设计当中，使用三维CAD技术建构挖掘机的立体模型，实现对挖掘机的参数进行调整，从而优化其性能。

（二）零件设计方便直观

传统的机械设计就是设计者在纸上将自己的想法画出来。大部分时候设计者脑海当中的立体图形很难呈现到纸上。然而使用三维CAD技术的直观性良好的将这个问题解决。三维CAD技术的使用将绘制出三维构想变为现实。设计装配零件中，三维CAD技术可以清楚的将各部分零件间的配合程度反映出来，从而良好的提高装配零件的精准程度。完成设计后，展开检验仿真运动，对各零件之间是否存在问题进行检查，一旦出现问题，设计师要及时修改数据，让零件符合标准。

（三）缩减机械设计的周期

以前都是使用人工设计的方式来对机械结构实现调整。不管是零部件的尺寸设计、还是零部件的结构设计都将会给机械的实用功能带来严重的影响。使用三维CAD技术后，技术人员可以严格按照产品要求自主匹配零件，明确零件尺寸大小，极大程度上缩减设计周期。

二、机械设计中三维CAD技术在应用

（一）模型建构

从三维CAD技术为机械设计制造业带来的贡献可以了解到，优势就在于产品在设计过程中会变得更加直观，从而可以了解到，此种技术能够使用到众多的设计工作中来。三维CAD技术的核心即为建模，建模方式包括表面方式、框架按时和立体三维方式，不但如此，三维CAD还可以对一些图形展开处理，比如圆形、圆柱形等。对于比较复杂的图形构造，利用布尔运算以及排列组合的方法将所需要的参数值求出来，让设计人员更加顺利的展开工作。在央视大楼进行设计过程中，就利用了CAD技术，利用其他辅助软件的帮助，CAD软件构建出来的大楼图案有了简单的雏形，为之后设计方案奠定良好的基础。

（二）检验零部件的设计问题

检验零部件的设计问题方面三维CAD技术具有巨大的作用。使用三维CAD技术来检验零部件，一般情况下有两种：第一种就是使用资源查找器来准确的进行查找，找到存在问题的零件，及时调整；第二种就是利用装配过程的动态演示方法，对数据存在偏差的零部件进行分析。不管是使用任何一种的检验方法都可以非常准确的找到出现问题的机械零部件所在的位置，让自动查找成为可能，节省设计者的精力。这样高度自动化、智能化的查找方法对提高构建机械的成功率起到不可取代的作用。这也同样是传统设计所无可比拟的。另外三维CAD技术综合CAM技术所建立起来的设计、制造、装配为一体的生产线，给未来机械制造带来非常重要的价值。

（三）形成设计方案

随着我国经济的不断进步发展，每一个行业表现出繁荣发展的态势，特别是生产制造行业，科学技术已经变成生产发展的主要力量，传统的人工设计已经不能够顺应行业发展的形势，机械设计从机床朝着数控机床的方向变化。目前，随着网络时代的来临，机械生产制造业也开始朝着高精尖的趋势发展。现如今，三维CAD技术已经开始在形成设计方案当中广泛应用，更好的确保设计方案的科学合理性。

三、三维CAD技术在机械设计中的发展趋势

（一）智能化

三维CAD技术在参数设计以及特征造型方面的发展比较快，展示出这个技术的智能化。用户应用软件时，引入参数值以及特征非常方便，让设计工作可以良好的展开，并且工程数据可以在三维CAD软件当中真实的还原。现如今，CAD软件存在的特征模型问题就是只能针对零件的几何造型进行处理，针对其他的分析，比如CAPP、加工问题都还是难以解决的问题。

（二）规范化

机械设计当中三维CAD技术朝着规范化的发展具体表现在数据交换格式的标准化、数据模型的规范化以及CAD资源规范化。数据模型能够利用STEP标准的体系。

（三）虚拟网络化

由于计算机网络技术的不断进步发展，三维CAD技术获得了良好的优化，而且已经逐步从单机使用状态转化为网络化的使用状态。虚拟网络化的三维CAD技术的产生，给机械设计带来了非常大的方便。在虚拟的网络化情况下，用户全方位掌握机械设计当中的问题，使用互联网大数据来借鉴同类机械零部件的设计，从而良好的展开机械设计工作。

总而言之，机械设计当中应用三维CAD技术真正缩短了产品设计的周期，简化设计生产加工的流程，完善机械产品性能，给生产制造行业发展打下坚实的基础。

参考文献：

[1]屈福康.浅析三维CAD技术在机械设计中的应用[J].中国设备工程，2018 （04）：179-180.

[2]張宏伟，颜清友.三维CAD技术在机械设计中的应用[J].时代农机，2017，44 （10）：81.