三维CAD技术在机械设计中的应用及实践前景研究

马金红

摘 要：在完成机械设计任务的时候，我们最早是应用了三维CAD技术来完成这项工作，但是，随着科学技术的发展，机械设计方面能够应用的技术也越来越多。经过长期的发展，三维CAD技术开始在机械设计中大放异彩，很多关键的地方需要依靠三维CAD技术来攻破。本文主要是从三维CAD技术的概念出发，分析在今后机械设计发展的过程中，三维CAD技术有哪些是其他技术无法取代的优势，并分析三维CAD技术今后会向哪个方向发展。

关键词：三维CAD技术；机械设计；建模技术；参数化

0.前言

设计者在利用三维CAD技术在应用过程中，能够通过仿真性设计与虚拟性设计，将设计效果达到最佳，有效解决产品在绘制过程中所存在的问题，提高产品设计质量。在现阶段设计人员设计过程中，三维CAD技术是基础性技术之一。

1.机械技术在三维CAD技术的运用优势

1.1设计作品更加直观形象

在完成机械设计任务的时候，第一步就是按照实际需求，构建一套完整的机械模型。在开始应用三维CAD技术之前，先应用正投影的方式把模型的二维图像绘制出来，之后再将二维图像塑造成立体的三维模型。由于科学技术的发展，三维CAD技术也越来越成熟，因此各类三维辅助性的设计软件也出现在大众的视野中，这些设计辅助软件的出現使得设计作品可以更加直观地展现在用户面前。

机械设计工作者应用三维CAD技术可以更加便利地检验设计作品是否符合相关设计需求，如果作品在设计的过程中存在问题，人们也能在第一时间发现，并且利用专业途径对该漏洞进行改进，使设计出来的作品质量更高，且性能更佳。

1.2实现参数化和变量化设计

进行三维设计工作的时候，设计工作人员必须要紧紧围绕着思维观念开展工作，同时要将参数设计以及变量化设计作为设计工作的重点。从传统的设计模式中，如果需要对设计好的图纸进行修改，往往需要将整张设计图纸作废重画。这样不仅要重新测量各零件的数据，加大了工作量，同时也增加了出错的几率，对于设计工作而言有很大的影响。为了有效缩短设计所用的时间，同时也可以对图纸进行多次修改，保证设计作品的质量，我们可以采用三维CAD技术完成机械设计工作。

2.在机械设计中三维CAD技术的应用

2.1模具的集成制造

由于科学技术的不断进步、发展，制造行业技术也得到了明显的提升，正是因为整个社会都在进步，设计人员的设计工作也必须要跟上时代的脚步。以传统机床的制造作为切入点，将传统机床朝数控机床的方向发展，使数字化和计算机成为制造业中心，只有满足数字化、智能化要求的机械设备才是符合新时代发展的机械。

目前，能够真正代表制造业已经朝着现代化方向发展的标志主要表现在两个方面，首先是数字化模具的使用，其次是激光快速成型技术的应用。多样化模型的应用能够保障软件在开发的过程能够更加符合实际情况的要求，模具的使用大多数情况下都是以数据库作用基础，并在此基础之上完成数据应用以及数据管理的工作。

迄今为止模具CAD/CAM的激光快速成型技术已经在社会上得到了大众的认可，目前该技术在诸多领域中得到广泛应用。但是三维CAD技术因为难以与仿真模型融合，所以在发展的过程中遇到了一些问题，因此我们可以将三维绘图以及数控加工等几项功能融合起来集中到一个软件中。通过工程数据的应用，机械产品的设计必然能够得到进一步的改进，机械生产的效率也能得到明显提升。

2.2装配图的实体生成和零件的实体建模

生成实体装配图。完成了零件建模工作之后，将有关的零件放在机械对应的位置之上，然后尝试运行机械，并对机械运行过程中出现的各类数据记录下来并进行分析。同时根据不同零件的型号进行多次重复的操作，保证零件能够在实际的运行环境中发挥作用，并且机械运行的各项指标得到了优化。

零件的实体三维建模。从目前来看CAD是最常用的而一种建模手段，其建模的方式分为三种：1、表面建模；2、实体建模；3、线框模型。应用三维CAD技术形成一个三维立体模型是该技术应用领域的又一创新，该创新帮助机械设计人员能够在实践中验证模型是否满足设计要求。通过三维CAD软件中的编辑功能，设计人员可以对机械进行全真模拟。同时，该软件的应用还可以帮助设计人员找到机械设计过程中隐藏的问题，并且借助零件模拟运行的方式找到解决问题的方案。三维CAD软件的应用使得机械设计工作变得更加简单，设计的过程更加直观。通过三维CAD软件，机械中各部分零件被做成模型，并在计算机强大的计算能力帮助下，给设计人员提出一些行之有效的零件设计改进意见。

2.3对机械生产中的噪声实现合理的控制

与其他类型的行业相比较，建设性的行业往往伴随着一些噪音的问题出现，这些问题会对普通居民的生活带来严重的困扰。根据这些问题有关研究数据显示，机械和液压泵工作的时候会发出大量噪声，但是通过优化机械构造可以帮助机械减少工作中发出的噪音，使机械在生产的过程中更加安静。

在进行生产的过程中，如果产生的噪声影响过大，那么会对周边的人们带来极为不利的影响。如果长期生活在噪声如此大的环境当中，人们的健康会受到极大的威胁，所以减少噪声带来的影响是机械设计工作者非常重要的一项任务。只有生产噪音减小了，机械设备的生产才能扩大规模，产品的生产速度才能得到提升，制造业的发展才能有更广阔的空间。

2.4 CAD软件在机械产品设计环节中的应用

从目前的情况来看，中国的CAD系统在发展的过程中结合了很多数据分析的结果，同时对各项设计也进行了优化。所以，现在制造出来的机械类产品是三维CAD技术应用之后，各类信息依然需要进行二次处理。只有这样才能确保系统能够得到全面提升，我国在机械领域的发展才能得到充分体现。目前的工作情况看来，如果工作人员要设计出质量更优的机械产品，那么一定要充分应用三维CAD技术，并尽可能提升三维CAD软件的操作技术。对于企业的发展而言，如果产品的质量得到保障，那么工作人员在操作机械的时候安全性也有了保证。从客户的角度来看，机械类产品安全性才是最重要的考虑因素，因此在安全性设计方面，一定要多次验证。

3.结语

三维CAD技术在不断发展过程中，已经经历了较长时间，现阶段已经基本较为完善，在产品设计上面也能够更加直观。三维CAD技术能够进行参数化与变量化的设计，在对于零件设计过程中也能够对其进行分析与优化设计。

【参考文献】

[1]秦聪.三维CAD技术在机械制图教学中的应用[J].内江科技，2015，36（4）：56+66.

[2]徐小军，唐根顺，易声耀，等.三维CAD软件在机械类课程中的辅助教学实践初探[C].图学教育研究，北京：国防科学技术大学，2014，19（5）：459-461.

[3]崔松华.CAD/CAM技术在机械设计制造中的应用研究[J].考试周刊，2014，68（35）：99-100.

[4]陈骏志，李园，洪策.分析三维CAD技术在机械设计中的应用[J].科技视界，2013（18）：56-56.

[5]李善华.论CAD在机械设计中的应用及机械制造技术的新发展[J].丝路视野，2017（9）：152-152.