三维CAD技术在机械设计中的应用研究

0 引言

机械产品使用效果和机械设计的好坏有着直接联系，若想让机械设备使用效率得到保证，则需要确保合理设计机械。传统机械设计技术无法优化和分析产品参数，也无法体现出设计效果，会影响工作人员考察产品性能。使用三维CAD技术可以解决这些不足，同时为机械设计研究提供方向，在机械设计中合理使用三维CAD技术，对机械行业有着重要的作用。

1 阐述三维CAD概念和特征

1.1 三维CAD概念

在CAD技术改进和创新中，生成了更多的优秀技术。三维CAD技术是在二维CAD技术基础上进行创新和变革。三维CAD技术包含内容众多，包括三维设计、建模、技术操作分析等。它起着非常重要的作用在模式建设的应用中，能够推动相关产业的发展。为了将这项技术的实际作用充分发挥出来，应聘请专业技术人员。技术人员只有综合素质和技术能力符合标准才能够熟练使用三维CAD技术，并且也需要技术人员有着丰富的想象力和思维，通过此项技术不断创新图片，按照人们需求做出符合标准的图形，满足人们需求。在机械设施环节运用三维CAD技术，能够完美的展现出机械设备的图形，让企业可以全方位看到机械设备的特征。若是产品在设计时有问题出现，也可及时解决问题，从而加速了设计方案的使用效率。设计工作者要在工作上掌握三维CAD技术，便于更好的设计图形，从而提高工作效率。

1.2 三维CAD技术特征

第一，缩减机械设计时间。三维CAD技术的应用缩减了机械设计时间，大大提高了设计和生产效率。在设计新机械时，三维CAD技术需要二次设计和制造部分零件即可，其余零件则是根据以往的记录资料进行，以提高机械设计的效率。并且三维CAD系统本身具有高度可变的设计能力，可以快速地重建为另一个新的机械产品；第二，改进机械产品的加工过程。三维模型通过着色与渲染功能来获得和设计方案有关的效果图，从而帮助设计者和决策者更直接了解外观，推动着审批周期、设计决策以及产品开发等功能的发展，并且可以使用计算机扩展设计者的知识，改善其记忆力，即观察力、记忆力和表达力；第三，增强数据储存能力。三维CAD设计图像和图形文件可以直接被存储在计算机的硬盘和软盘中，便于数据的调用和保存。为了把机械产品开发数据保存好，设计人员可把设计文件刻录到CD中，或者使用扫描仪和数字化仪将设计图的内容输入到计算机，以避免由于数据的破坏性存取、潮湿或蛀虫而造成不必要的经济损失；第四，达到集成的目的。三维CAD技术虽然没有CAM功能，但可通过输出DXF的标准文件实施共享，也就是其他专业的CAM共享。三维CAD技术的优势超越了传统平面设计绘图，一方面推动机械设计发展，一方面为工程设计带来了好处。

2 机械设计中应用三维CAD技术

2.1 应用在建模中

在三维CAD技术中，直观与立体是比较显著的特征，同时也是由于此特征被机械设计建模广泛使用。三维CAD技术建模方式包括表面方式、框架模式以及立体模式，某些简单图形在CAD软件中均有自带图形，若是机械结构复杂，则三维CAD技术便会通过布尔运算排列自身运算，同时按照客户需求实施系统运算从而获得预期图案，为机械设计方案提供有利参考。比如以央视大楼为例，在计算机设备上运用三维CAD技术，则经过预算获得简单模型后，为完成今后有关设计方案提供参考。

2.2 应用在方案形成中

我国科学技术快速发展，制造业也得到了创新和改革，其发展的目标便是计算机数字化。当完成机械设计方案后，加工重组零部件，合理排列组合形成健全的机械方案，此时需要使用到三维CAD技术中的编辑功能，它是将独立的部件按照设计师的设计概念二次排列组合，从而展示三维机械，把复杂的部件通过现代化三维技术中的编辑模式获取新型的部件，便于快速的实现三维方案，确保设计方案能够有效地完成。在形成方案时，需要重点的开发系统软件的应用。使用曲面造型和平面设计等方式开展统一的管理，确保设计方案能够顺利的实施。

2.3 应用在机械CAE软件中

机械CAE软件的功能是优化设计结构、对比方案数据。在CAE软件中使用三维技术需要模型结构表面良好，通过CAE软件展示设计等步骤，确保各项方案设计可以顺利开展。从当前可看出，CAE系统的功能包括分析工程数据、预估寿命等内容，只有使用CAD技术才可以解决造型问题。

3 机械设计应用三维CAD存在的问题和发展趋势

3.1 机械设计应用三维CAD的问题

三维CAD技术推动着机械设计行业的发展，有着辅助优势，但在推广三维CAD技术中也有问题出现，主要表现在：第一，工作人员未熟练掌握有关技术。三维CAD技术属于复杂多样的体系，有着较强的技术性，若是想成功使用此项技术，则需要先掌握三维CAD技术的基础功能。但工作人员对于有关三维CAD技术知识掌握缺乏，致使无法在机械设计中把三维CAD技术的作用发挥出来，使用效果差：第二，无法发挥出辅助功能。三维CAD技术功能强，技术成熟，但制图工作人员仅是按照传统的制图理念和思维工作，在使用三维CAD制图时，只发挥出制图功能，但未有效利用三维技术，无法发挥出新技术，此种情况需要工作人员反思。

3.2 三维CAD技术发展趋势

第一，规范化。主要是指在设计三维软件时，应和实际情况结合在一起，不可只看重功能，需要与现实结合在一起，只有如此才能保证CAD技术的规范性和标准性。在实际使用中也要关注STEP体系，有效结合STEP和CAD体系，从而解决参数化模型中存在的问题；第二，智能化。三维CAD技术虽然也获得一些成就，但是我国经济发展快，此技术会变得更加智能化。工作人员使用三维CAD技术时，使用计算机操纵，将实践过程的有关经验记录下来，从而构建完整的数据库，提供计算机的辨认力，从而达到智能化设计的目标；第三，虚拟网络化。三维CAD技术的稳定发展，主要是通过计算机等有关网络工具的发展。随着经济的快速发展，三维CAD技术会逐渐转为网络化状态，对于虚拟空间而言，三维CAD技术有着重要的作用，是由于使用三维CAD技术通过虚拟空间建造机械模型，让人们能够直观立体的掌握设计的缺点，同时为其提供正确的参数，从而为今后机械设计工作提供参考。由此可看出，今后三维CAD技术有着重要的作用在虚拟空间中；第四，集成性。三维CAD技术可集成了外围设备和计算机软硬件设备，并且也和管理信息系统、制造资源管理系统等集成在一起。随着经济的快速发展，信息技术的进步，人们关注的重点将会放在构建CAD系统上，尤其是在全球一体化经济背景下，需要实现异地设计制造，同时确保有关设计方案能够实现。

4 结束语

综上所述，在现实生活中三维CAD技术已被广泛使用，尤其是在机械制造业中。三维CAD技术由于立体性、直观性以及安全性等特点而被广泛使用在机械设计行业中，一方面主要体现在机械设计的方案中，一方面体现在农业机械的设计中。虽然在机械软件中存在不足，但随着经济的发展，科学技术的进步，三维CAD技术在机械设计中将会发挥出更重要的意义。

（数字化企业网 作者：朱万鹤 ）

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