現(xiàn)代機械設(shè)計中三維CAD技術(shù)優(yōu)勢與應(yīng)用

黃淑芳

（江西新余國科科技有限公司，江西 新余 338000）

三維CAD技術(shù)在計算機技術(shù)的大力支持下，獲得了迅猛發(fā)展，并被廣泛應(yīng)用到各個行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，尤以機械設(shè)計行業(yè)最為顯著，三維CAD技術(shù)在現(xiàn)代機械設(shè)計應(yīng)用中表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢，且發(fā)揮著不可替代的作用。

1 三維CAD技術(shù)

三維CAD技術(shù)，是基于計算機輔助設(shè)計的一種更深層次新興技術(shù)，由核心的軟件系統(tǒng)與物質(zhì)基礎(chǔ)的硬件系統(tǒng)兩個重要部分構(gòu)成，在制造技術(shù)中極具先進性。同時，三維CAD技術(shù)具有直觀性、安全性的特點。從目前的發(fā)展情況來看，三維CAD技術(shù)發(fā)展勢態(tài)非常好，較高水準(zhǔn)的硬件條件可確保設(shè)計過程中的零差錯，而在軟件方面也能夠滿足及適應(yīng)現(xiàn)階段的發(fā)展需求。

2 現(xiàn)代機械設(shè)計中三維CAD技術(shù)的優(yōu)勢

由于三維CAD技術(shù)具有直觀性、安全性的特點，該技術(shù)在現(xiàn)代機械設(shè)計行業(yè)中應(yīng)用得十分廣泛，表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢。

2.1 方便直觀的進行機械零件設(shè)計

在三維CAD技術(shù)的輔助下，該技術(shù)的直觀性特點方便了設(shè)計者進行機械零件的設(shè)計，可確保設(shè)計過程基本上不會出現(xiàn)差錯。首先在裝配機械零件的過程中，利用資源查找器可清晰、直觀的顯示出各零件之間的裝配關(guān)系，進而提高了零件裝配的速度與精確度。同時，在機械產(chǎn)品裝配完成后，還可利用三維CAD技術(shù)來進行檢驗和運動仿真，以幫助設(shè)計者精準(zhǔn)檢驗零件裝配是否達(dá)標(biāo)。其次，在修改機械零件的過程中，由于在裝配過程中資源查找器已經(jīng)記錄了零件裝配的全過程，并在計算機上列出了零件制成的所有指令，所以當(dāng)設(shè)計者需要修改零件時，只需在相對應(yīng)的指令上操作即可，方便而快捷。

2.2 設(shè)計周期縮短且保證質(zhì)量

計算機三維CAD系統(tǒng)中具有較強且多樣的功能性，能夠滿足設(shè)計者多方面的設(shè)計需求。在三維CAD系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計者可根據(jù)相鄰零件的形狀與位置，來設(shè)計新的機械零件，且大部分的零件可以保留樣本。因而，當(dāng)設(shè)計者進行新機械設(shè)計開發(fā)時，可直接使用之前的基礎(chǔ)零件樣本，然后重新設(shè)計與制作一些關(guān)鍵的零部件，提高機械零件設(shè)計的效率。同時，三維CAD系統(tǒng)擁有高度變型的設(shè)計功能，利用快速重構(gòu)原理與方式來進行新機械的設(shè)計，從而能夠在極短時間內(nèi)設(shè)計出一個全新的機械產(chǎn)品。此外，三維CAD技術(shù)采用先進的設(shè)計方法，并結(jié)合信息技術(shù)、CIMS對產(chǎn)品進行設(shè)計和生產(chǎn)制造，這不僅實現(xiàn)了機械設(shè)計周期的縮短，而且還保證了設(shè)計產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.3 數(shù)據(jù)安全性的保障

三維CAD技術(shù)為機械設(shè)計者提供了一個計算機作業(yè)的平臺，機械設(shè)計的全過程都在計算機上操作，設(shè)計的所有圖樣、數(shù)據(jù)、資料全部保存在計算機系統(tǒng)當(dāng)中，從而避免了傳統(tǒng)圖紙作業(yè)過程中，相關(guān)資料的丟失及設(shè)計過程中資料使用時的不方便。同時，設(shè)計者還可以加密保存與維護，在計算機系統(tǒng)中的機械設(shè)計資料，以防止病毒或外人的惡意侵害。在三維CAD技術(shù)的支持下，利于保障現(xiàn)代機械設(shè)計中的數(shù)據(jù)安全性，以減少不必要的損失。

3 現(xiàn)代機械設(shè)計中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用分析

現(xiàn)代機械設(shè)計中，三維CAD技術(shù)的應(yīng)用貫穿于整個設(shè)計過程，從機械零件實體建模、生成實體裝配圖、模具的集成制造三個過程，來分析技術(shù)的應(yīng)用。

3.1 機械零件實體建模過程中的應(yīng)用

鑒于三維CAD技術(shù)具有直觀性、立體性的優(yōu)點，計算機三維CAD系統(tǒng)為機械零件的實體建模提供了三種模型，即線框模型、表面模型、立體模型。在三維CAD技術(shù)軟件中，一般會自帶一些簡單的圖形，如圓形、楔形體、圓柱體、立方體等，設(shè)計者可以利用系統(tǒng)功能中的布爾運算，將自帶的圖形進行一系列的排列組合及運算，以構(gòu)造出一些復(fù)雜多樣性的結(jié)構(gòu)，最終在結(jié)合設(shè)計者的心中想法來設(shè)計出心中的圖案。在經(jīng)過一系列操作之后，設(shè)計者根據(jù)機械設(shè)計方案來進行機械零件的實體建模，進而得出機械產(chǎn)品零件的三維實體模型。

3.2 生成實體裝配圖過程中的應(yīng)用

在完成機械零件的試圖建模之后，就要生成實體裝配圖。在這個過程當(dāng)中，設(shè)計者可通過三維CAD技術(shù)軟件的三維編輯功能來完成，根據(jù)設(shè)計方案將各個獨立性的機械部件進行排列組合，尤其是那些復(fù)雜零部件在分析其所在坐標(biāo)及運動位置后，進行合理排列組合，以獲得新的部件。而后，利用三維CAD系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分析、曲面造型、立體構(gòu)筑等功能進行機械零部件的裝配，最終完成實體裝配圖的生成，從而確保機械設(shè)計方案的順利形成，便于設(shè)計方案的進一步實施。

3.3 模具集成制造過程中的應(yīng)用

機械設(shè)計的最后一道程序便是模具的集成制造，根據(jù)設(shè)計方案來制造與生產(chǎn)出實際的機械產(chǎn)品。當(dāng)然，在機械產(chǎn)品的模具集成制造過程中同樣離不開三維CAD技術(shù)的輔助與支持，機械設(shè)計工作人員結(jié)合利用模具CAD技術(shù)與模具激光快速成型技術(shù)來進行模具集成制造。設(shè)計工作人員通過三維CAD系統(tǒng)中的多個功能模塊來構(gòu)建工程數(shù)據(jù)庫，充分結(jié)合三維CAD技術(shù)與機械CAE軟件，以保證機械實體造型的合理性、可行性，最終促進模具集成制造的順利進行。

［1］賈春玉.CAD技術(shù)在機械制造業(yè)的推廣應(yīng)用［J］.信息技術(shù)，2001，（02）:5-6.

［2］楊海榮.現(xiàn)代機械設(shè)計的創(chuàng)新方法研究［J］.機電信息，2011，（18）:161-162.