三维CAD技术在机械设计中的应用探究

张飞飞

摘 要：计算机辅助机械设计的高效率、高质量要求为三维CAD技术开拓了发展道路，由于二维CAD技术逐渐无法满足计算机机械设计的全部需要，三维CAD技术便应需而生，二维CAD技术逐渐淡出了计算机辅助设计，三维CAD技术借势得到发展。三维CAD技术凭借其高效性、精确化的特点迅速得到机械设计者的青睐，三维CAD技术也逐渐被应用于复杂问题的处理，二维向三维的转换也为计算机辅助机械设计谋得更为广阔的发展空间。从零件设计和装配、生产效率和产品质量三个方面阐述了三维 CAD 技术在机械设计中的应用优势，并分析了三维 CAD 技术在机械设计中的影响，展望了三维 CAD 技术在机械设计中的发展趋势。

关键词：三维 CAD 技术;机械设计;应用探究

中图分类号：TP39172        文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.12.003

科技的发展带给计算机技术更大的进步，对于机械设计而言，计算机可谓是设计中的主力，之前计算机主要依靠二维CAD技术进行机械设计，但是随着机械设计要求越来越高，需要设计出来的部件更为精确和高效。三维CAD技术是在二维CAD技术基础上的进步，计算机辅助机械设计也不仅仅停留在平面空间，在机械设计的过程中会存在机械结构设计不全面、不到位的问题。对于简单的机械结构来说，二维CAD技术也许足够满足设计要求，但是机械结构的复杂性提升要求计算机辅助技术必须做出改变和提升。计算机辅助技术为机械设计服务，机械设计的实际需求则是需要在计算机辅助软件进行关注与优化，三维CAD技术的发展趋势不容忽视，所以深刻把握三维CAD技术才能保证其在机械设计中的灵活运用。

1 三维 CAD 技术在机械设计中的应用优势

1.1 在零件设计和装配上

机械设计的最终成果是通过各部分结构拼接、组装起来的，三维CAD技术在对每一部分、每一个零件进行设计之后，还要负责零件的装配、修改。三维CAD技术为每一个零件都提供了立体三维模型，相比二维更为直观、更为立体、更为全面。在零件装配的过程中，通过三维CAD技术的展示可以清晰看到装配过程中零件每个部分的位置情况，一旦出现装配误差便可以采用相应的三维设计方法对整体或局部进行调整。三维CAD技术能及时的发现设计装配中的误差与错误，通过在计算机上的三维实体模型的设计、装配、实验和反复修改，避免了成品加工试制过程中的损耗。

1.2 在生产效率上

三维CAD技术设计出来的是立体的实体模型。立体的实体模型直接呈现在设计者眼前，可以直接与预期效果做对比，也可以更加直观的判断与自己的设计理念中的模型是否相匹配。机械结构的设计有复杂和简单的区别，但都是立体呈现的，立体的机械设计有很多个面，假如用二维平面设计便会增加更多时间，而三维CAD设计直接将机械零件放在立体空间内，减少了单个面设计之后再拼合的时间，所有的设计、装配、修改都是在立体空间内直接进行的。例如，高度数据出现错误，并不需要对每一个面都进行修改，而将实体模型的高度进行拉伸求差即可。

1.3 在产品质量上

三维CAD技术在二维CAD基础上发展并逐渐成为计算机辅助技术的主要力量，而在三维CAD技术的设计下，机械产品质量得到了明显提高。企业产品质量是消费者关注的热点，也是为企业赢得良好声誉的关键点，三维CAD技术的参与使机械设计水平得到了大幅提高，三维CAD技术在立体空间内对建模产品进行实际设计、装配，在产品设计、装配的过程中出现问题及时解决，直到机械设计建模达到技术标准和质量要求才进行产品生产。这样生产出来的产品残次品明显减少，可以说在机械设计过程中从设计到生产每一个步骤都是经技术审核通过的，层层的质检才能生产出高质量的产品。

2 三维 CAD 技术在机械设计中的影响

三维CAD技术在机械设计中的快速应用给予更多人创新的灵感，但是三维CAD技术并没有达到技术顶端水平，其创新型的发展仍需要后期继续开动脑筋、将技术的创新进行到底。三维CAD技术是应时代的需求产生的，必然在发展的过程中也要跟上时代的步伐。时代在发展，目前三维CAD技术在机械设计领域基本满足设计的要求，但不代表一直要用不变的技术去设计所有的东西，三维CAD技术为后来的技术创新提供了借鉴方案，也为后来的创新指明了方向。三维CAD技术还有加强设计人员联系的作用，三维CAD技术的应用并非一人之力可以完成的，而是依靠团队的力量，在团队共同设计的过程中为每个设计人员提供了交流学习平台。除此之外，三维CAD技术将设计与生产密切联系起来，在设计中生产在生产中设计的工作形式，使企业降低了生产成本并提高了生产效率，使更多企业愿意将机械设计软件应用纳入企业中来，从而壮大了机械设计产业，促进机械设计行业的发展。

3 三维 CAD 技术在机械设计中的发展趋势

3.1 规范化设计

三维CAD技术始终跟随时代的步伐，顺应时代的趋势而发展，未来三维CAD技术中应加入几何数据建模、工程数据建模等建模方式实现智能化建模。现在的三维CAD技术存在的最大问题就是设计还缺乏规范，在数据转换格式中存在一些误差，在设计之初存在误差问题便会给后期的修改工作加大任务量。未来三维CAD技术的发展将会更加精确，在设计之初就要定出一份精确的规范设计参考图，参考图里设计的数据都需要规范和精确，随着三维CAD技术设计的应用，其设计水平也将会得到进一步的提高。

3.2 智能化设计

目前的机械设计人工的参与还是比较多的，随着科技的发展，人工智能必将在未来与三维CAD技术结合起来，打造机械智能化设计，在对机械结构进行测量的时候便可以由人工智能传输测量数据，并将数据分配到数据模型中去，这样一来，便解放了人工劳动力。智能化的设计方案是将人工智能的智能化成果運用到三维CAD技术中来，企业之间的竞争是技术的竞争，作为机械设计的主力自然也不能掉队，跟随智能化的步伐不但能够将设计水平提高，还能保证设计的先进性。除此之外，智能化的设计更符合人们的需求，也更适合应用于人类社会。

3.3 集成化生产和设计

辅助技术是三维CAD技术在工作过程中的有力辅助，三维CAD技术缺少其他技术的配合和辅助依然无法完成高效的设计工作。因此，在三维CAD技术的发展过程中必然少不了与其他技术的联系与结合，其他的技术能够弥补三维CAD技术的短板，为机械设计工作提供进一步的技术保障。集成化生产和设计能够为机械设计绘制一个完整的设计框架，有助于设计的顺利进行。

在科技、经济快速发展的大背景下，唯有抓住时代发展趋势才能跟紧时代发展的进度，三维CAD技术在机械设计方面确有着不小的优势与发展空间，但是，并不代表三维CAD技术的优势在时代发展过程中能够一直保持，科技的进步在为三维CAD技术提供发展契机的同时也为其提出更高的挑战，要想迎接挑战，就要通过不断优化关键技术创造更大的优势。三维CAD技术在计算机辅助机械设计中发挥巨大的作用，但同时也存在着某些不足之处，因此，需要明确三维CAD技术的发展趋势，克服自身弱点，加强与数字经济时代的联系，从而为三维CAD技术的发展开拓更为广阔的空间。

参考文献：

[1] 赵娟.三维CAD技术在机械设计中的应用分析[J].内燃机与配件，2019（10）：233-234.

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[3] 徐尧.关于机械设计中三维CAD技术的应用分析[J].技术与市场，2019，26（1）：171.