淺談三維CAD技術在機械設計中的應用

摘 要：由于社會主義市場經濟發展速度不斷加快，電子計算機技術也隨之發展起來。在這個信息時代的社會下，電子計算機技術開始逐漸進入到人們的生活、工作、學習中來，電子計算機技術的廣泛使用不僅有效降低了人們的體力消耗量，同時也緩解了人們的腦力消耗。文章對三維CAD技術在機械設計中的應用進行了探討。

關鍵詞：三維CAD技術；機械設計；計算機技術；機械CAD軟件；車輛機械設計

進入新世紀以來，人們生活水平得到了有效的提升，計算機技術開始進入到人們的生活中來，同時也促進了三維CAD技術的今后發展。三維CAD技術不僅可以應用到機械設計領域，同時也涉及到建筑行業和醫療等多方面，但是在機械設計行業中發揮著重要的作用。因此下面將進一步闡述三維CAD技術在機械設計中的應用以及發展的方向。

一、三維CAD技術的概念

CAD技術中最重要的組成部分就是三維CAD技術。三維CAD技術主要是以三維模型作為模板，經歷多年的研發才逐漸演變成現在的三維CAD技術。在進行三維CAD技術研發的過程中，只要將三維結構進合理地設計，那么在設計二維模型時，就提供了便利。三維CAD技術也叫做建模技術，三維CAD技術的功能包含在五個方面：第一，對三維造型進行合理的設計；第二，三維仿真功能；第三，具備圖樣檔案統一收集和管理的功能；第四，可以將三維模型轉換為二維模型的功能；第五，對機構運動進行充分分析的功能。為了保證三維CAD技術應用在各個領域中，使其功能得到充分的發揮，就需要滿足兩方面的需求：第一，幾何圖形的性能需求；第二，幾何圖形的烈性需求。三維CAD技術不僅可以滿足設計師的想象力得到充分的發揮，同時也能激發設計師的創作靈感。三維CAD技術在機械設計中的應用，不僅可以使產品的虛擬設計和仿真設計呈現最理想的狀態，同時也能有效地保證產品的設計的整體效果以及工程制圖的整體效果。通過上文所述，使得我們充分地了解到三維CAD技術在機械設計中扮演著重要的角色。

二、三維CAD技術對機械設計的影響

（一）打造信息化的制造過程

隨著信息化時代的到來，機械設計師可以借助信息處理技術來使機械設計具有數字化功能，同時借助三維CAD技術使得機械設計具有動態防震功能和虛擬組裝功能。換句話說，在產品進行設計和生產之前，就根據不同的問題找出相應的解決對策，這樣不但有效地提升了機械設計的整體水平和效果，同時也大大降低了設計上的時間成本。現在的機械設計具備制圖功能，同時還具備四種現代化的功能：第一，虛擬制造功能；第二，智能化設計功能；第三，三維建模功能；第四，CAD/CAE/CAM集成功能。由于具備這四種功能，使得現在的機械設計呈現了設計與生產一體化發展趨勢。

（二） 營造創新性的設計氛圍

與傳統的機械設計理念進行比較，在機械設計中應用三維CAD技術，運用新的技術理念和新型的設計體系，進而實現機械設計上的創新，創新后的機械設計不僅可以實現利用多種機構進行構架對比，同時也能借助新型的設計來激發設計師的創作靈感，進而保證設計師可以設計出與時俱進的優秀產品。

三、三維CAD技術在機械設計中的應用

（一）設計方案建模過程中的應用

三維CAD技術的主要優勢就是可以更直觀、更立體地將設計理念進行表達，因此三維CAD技術被廣泛地應用到機械設計中。三維CAD技術在進行建模時，主要的建模方法有三種：第一種為框架建模法；第二種為表面建模法；第三種為立體建模法。根據不同的設計方案選擇不同的建模方法。如果制作的是一些簡單圖形時，例如正方形、長方形、梯形等，可以利用三維CAD技術進行制作。如果繪制的是一些復雜的圖形時，三維CAD技術可以利用布爾運算，將系統中具備的圖形進行重新排列，遵循設計要求，并通過精細的計算，最終繪制出人們想要的圖形，進而確保能夠順利完成建模。

（二）機械CAE軟件的應用

機械CAE軟件最重要的性能不僅是對產品的結構設計進行優化，同時也對設計圖稿中的相關參數進行分析和比較，進而保證該方案具備一定的科學性和合理性。機械CAE軟件同時也能對設計方案的合理性進行判斷，進而保證設計方案的可實施性。在機械CAE軟件中融入三維CAD技術，只能在建模之后才能充分發揮它的作用，再借助機械CAE軟件對設計中的各個參數進行分析，進而保證設計方案成功執行。

（三） 車輛機械設計中的應用

三維CAD技術可以融入到車輛機械設計中來，例如在對農用收割機進行設計時，可以從收割機的軸流釘齒脫粒分離設備作為整個設計的始點，借助Motion works系統對其進行設計，并利用數控加工模塊Cam works對收割機的軸流釘齒脫粒分離設備實現三維系統的處理，借助三維CAD技術對收割機的軸流釘齒脫粒分離設備進行合理的分配，通過對分配的各個環節進行合理的設計，從而將總設計方案成功地完成。

（四）檢驗機械零部件設計的應用

在進行機械產品中各個零部件的組裝過程進行檢查時，可以借助三維CAD技術中的數據播放功能對機械產品中各個零部件的組裝過程進行播放，進而實現檢驗機械零部件設計的目的。與此同時，在進行機械產品中各個零部件的組裝過程進行檢查時，也可以借助三維CAD技術中的數據查找功能，使得對機械中不符合機械要求的個別零部件進行調整，以提升整個機械中零部件之間的默契度和配合度，進而減少由于零部件存在的問題而導致整個機械不能正常運作。在對機械零部件設計進行檢驗的過程中，應用三維CAD技術，不僅可以有效地確保整個機械產品的質量問題，同時也有效地減少了機械零部件設計進行檢驗的時間成本。

（五）在機械設計方案形成中的應用

當機械中的各個零部件設計完畢之后，需要將制作完成的零部件進行重新組裝，并借助科學的手段進行排列組合，進而構建成一個優質的機械設計方案。因為三維CAD技術中含有數據采編的能力，因此在進行機械設計的過程中，設計師需要將原始的設計方案重新排列組合，進而實現一個單獨的部件。若個別的零部件過于繁瑣，那么在進行機械設計的過程中，設計師需要借助維CAD技術中具備的旋轉功能來獲得需要的新型部件，進而設計出一個比較科學合理的設計方案。這個設計方案不僅可以提高整個工程的工作效率，同時也能保證整個工程的工作質量。在對機械進行設計時，還不能忽略CAD/CAM軟件開發系統的應用功能，CAD/CAM軟件開發系統主要借助四種方式來對機械設計方案進行管理：第一，平面設計；第二，數據分析；第三，曲面造型；第四，立體構筑。借助這四種方式不僅可以有效地保證機械設計方案的成功完成，同時也能保證機械設計方案順利執行。

四、三維CAD技術在機械設計中的優勢

（一） 提高機械產品的質量和技術含量

在機械設計中應用三維CAD技術，不僅可以提高機械產品的質量，同時也可以有效地提升機械產品的技術含量。其中包含四個方面：第一，產品性能的優化；第二，可以實現產品的虛擬設計；第三，可以對產品的有限元受力進行充分分析；第四，具備運動方針。在現代化的機械設計中除加入信息技術以外，再加入一些三維CAD技術，這樣可以有效地促進機械產品的今后發展。

（二） 促進零件的裝配更加方便與直觀

隨著三維CAD技術的發展前景越來越好，設計師在對機械部件進行設計的時候，也應用了三維CAD技術，不僅可以完成設計時期的模擬裝配工作，同時也可以完成設計時期的模擬運轉工作，進而使得設計方案更符合實際需要。

（三）減少機械設計時間，提高機械設計效率

在機械設計中應用三維CAD技術的主要原因不只是三維CAD技術可以完成參數化設計，同時也可以完成變量化設計。不只是傳統的CAD技術不能完成參數化設計以外，就連二維CAD技術也不能完成參數化設計。但是三維CAD技術不僅含有參數化設計模板，同時還含有變量化設計模板，因此機械中的各個零件可以根據實際的尺寸要求進行調整，進而達到理想的狀態。除以之外，當機械中的各個零件的大小出現變動時，機械中的其他構造也會發生改變。機械設計中應用三維CAD技術不僅可以減少機械設計時間，同時也提高機械設計效率。

五、結語

由于三維CAD技術具備三種特性：第一種為直觀性；第二種為安全性；第三種為立體性。因此三維CAD技術被各個領域廣泛應用，尤其被廣泛地應用在機械的制造產業中。它不僅可以在設計方案建模過程中進行應用，同時也能在機械CAE軟件和車輛機械設計中進行應用。雖然三維CAD技術仍然存在著各種各樣的問題，但是我相信，隨著科技發展越來越好，三維CAD技術也會越來越完善，它可以給我國的機械制造業未來的發展奠定良好的基礎。

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