三维CAD技术在机械设计中的实践运用探讨

邱霜玲 四川工程职业技术学院教务处

目前能够发现，在机械设计过程中三维CAD技术的出现和运用，较传统CAD技术具有更大的优势。就目前我国的发展方向而言，我国在工业化发展的速度较快，工业化程度不断加深，带动了制造业的快速发展。这就意味着行业对机械设备的需求增大，对各机械设备的精确度也有着更高的要求，因此，机械行业对三维CAD技术的重视程度也越来越高。

1.CAD技术的概述

CAD技术是计算机信息技术快速发展的产物。由硬件和软件的合理结合产生，在机械设计中发挥着至关重要的作用。通过对软件系统的合理应用，附加上计算机强大的信息计算能力和图形处理能力，使得CAD技术完全改变了传统意义上机械设计的方式方法。设计人员通过对CAD技术的掌握与运用，能够使机械产品的设计达到预期的标准，从而在一定程度上提高了机械设计的工作效率。

2.三维CAD技术在产品设计中的优势

传统的机械产品设计手段很难直观地反映产品的立体效果，而CAD三维技术则突破了这一局限性。在机械行业设计中，通过灵活使用三维CAD技术可以直观地展示出产品的三维效果，使设计工作者更具针对性地对产品实施检查工作，能够更好地完善和改进产品性能，做到有效提高机械设计水平，满足现代机械设计的要求，为机械设计的更好发展提供技术上的支持。

2.1 零件设计效率高、装配便捷

在零件设计和装配中使用三维CAD技术，可以根据相邻零部件的位置和形状，更直观方便地设计新的零部件，使机器在各部分的设计和装配过程中变得更加智能和高效。三维CAD技术只需要在计算机上就可以完成对新零件的设计，这克服了传统CAD技术的局限，有助于更好地解决各个设计零件出现的装配故障问题。通过在计算机上以动画的形式来演示零件建模的过程，能够让人们直观地了解机械内部和外部零件的装配结构。

2.2 减少机械设计的制造时间

通过使用三维CAD技术，可以缩短机械设计时间，大大提高机械生产工作效率。三维CAD技术可以在保持原始设计信息的基础上对信息进行有效整合，提高机械设计的效率。三维CAD技术具有快速变形的特点，这一重要特征的运用能够对产品实现快速重建，通过对原有产品的基础上添加新的设计理念，能够产生新的机械产品。

2.3 提高科技含量

为保证产品质量，很多企业都拥有比较完善的数控加工技术，如果企业再引进并使用三维 CAD技术，并将该技术应用到对各零件进行加工的过程中去，就可以有效地提高机械产品的技术含量和整体质量，对企业而言可谓是锦上添花。因此，当设计人员能够对三维 CAD计算机设计技术做到熟练掌握并灵活运用，会使机械产品的设计取得新的进展，从而确保机械设计的质量，增加机械运行的技术含量。

3. 三维CAD技术在机械设计中的应用

三维CAD技术使机械设计的目标和设计过程趋向标准化方向发展，为现代机械技术提供了新的发展导向和发展平台。在未来的发展中，随着三维CAD技术应用在行业中的不断渗透，机械设计对智能的需求也将会越来越高。智能设计基于知识和信息技术的使用，可以有效地将创新技术与人工智能技术相结合。另外，基于三维CAD技术的合理运用，可使产品虚拟仿真设计能够达到最好状态。随着CAD技术在机械设计中的不断推广，有利于在机械制造行业建立集成的协作环境。

3.1 零件建模

3D CAD的建模可以通过三种方法完成：表示模型，线框模型和实体模型。完整的CAD技术包括六个基本体，即球体，圆锥体，楔形，立方体，圆柱体和环形状。因此，在机械设计中使用三维CAD技术时，可以更直观地分析各个机械部件的结构。在每个基本体上执行三维实体建模，然后对这些基本体执行布尔运算，可以获得机械部件的三维实体模型。运用三维CAD技术所具备的建模功能，机械设计工作者能够按照产品的需求，创造出与现实尺寸完全一致的模型。因此，在三维CAD的技术支持下，机械零件的设计更加真实，设计人员设计的机械零件可以更好地应用于机械生产。这样有助于在设计过程中避免错误的发生，保证机械设计的成功率，缩短设计人员的工作周期，提高了机械设计工作的效率。

3.2 对模具进行集成制造

经济的发展和科学技术的不断进步促进了机械制造业的发展，其生产技术也得到了迅速的提高。从传统的单一机床到现代数控机床，从手工绘图到三维绘图，行业的信息化和数字化也正在不断深入到机械制造中来。模具CAD技术和激光成形技术已广泛应用于机械制造业，同时表面造型，图形编辑，三维绘图、仿真模拟、数控加工等多个功能模块模构建了一个比较完善的三维 CAD系统。通过灵活使用三维CAD技术所具备的强大的编辑功能，可以根据设计者的意图对各个机械组件进行排列和组合，从而确保三维CAD方案的成功实施。

3.3 在多维几何绘图中的应用

在机械产品设计中，有关数据的分析处理和图形设计的工作内容较多，工作量大，因此在绘制多维几何图形时，有必要选择合适的、功能性较强的绘图软件。目前，大多数CAD绘图软件可以绘制不同的图形并对图形执行各种编辑。如果要使用CAD软件的绘图功能，则需要在绘图软件的通用软件包中实现。机械制造业中的许多计算机辅助软件都在不断发展和完善自身，带动了行业的设计发展进程，提高行业总体水平，机械设计师也逐渐认识到计算机辅助软件在机械设计中的重要性。

4. 结语

在信息技术高速发展的新时代，对三维CAD技术在机械设计领域中进行充分的发挥，能够带来积极效应，提高工作效率，从而推动机械制造的快速和长期发展。同时，三维CAD技术让机械设计工作者能够脱离旧的设计模式，投身于全新的设计模式中，设计者的思维在不断变化，思维方式也在随着转变。未来，CAD技术的运用必将趋向于集成化、规范化、网络化以及智能化方向发展，与三维CAD技术相关的软件之间的通用性也会越来越强。伴随科学技术的不断发展，相信三维CAD技术能够更好地服务于机械设计的方方面面，在未来的机械设计领域中也会起到更为显著的作用。