機械設計中三維CAD技術(shù)的應用

孟莎莎

摘要：三維CAD技術(shù)，即基于計算機輔助設計的一種更深層次新興技術(shù)，在制造技術(shù)中極具先進性這一大特點，該技術(shù)的不斷發(fā)展為現(xiàn)代機械設計行業(yè)發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持。在現(xiàn)代機械設計中，三維CAD技術(shù)得到了廣泛的應用，展現(xiàn)出極大的優(yōu)勢及不可替代的作用。

關(guān)鍵詞：機械設計；三維 CAD 技術(shù)；優(yōu)勢

下面介紹一些與三維CAD技術(shù)相關(guān)的概念。

一、三維CAD技術(shù)

三維CAD技術(shù)，主要是由核心的軟件系統(tǒng)與物質(zhì)基礎的硬件系統(tǒng)兩個重要部分構(gòu)成，在制造技術(shù)中極具先進性。與此同時，三維CAD技術(shù)具有直觀性、安全性的特點。從當前的發(fā)展情況來看，三維CAD技術(shù)發(fā)展勢態(tài)非常良好，較高水準的硬件條件可確保設計過程中的零差錯，而在軟件方面也能夠滿足及適應現(xiàn)階段的發(fā)展需求。

二、現(xiàn)代機械設計中三維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)代機械設計行業(yè)中應用得十分廣泛，表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢。

（一）方便直觀的進行機械零件設計

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計者進行機械零件的設計，可確保設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，以幫助設計者精準檢驗零件裝配是否達標。再有，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，所以當設計者需要修改零件時，只需在相對應的指令上操作即可，方便而快捷。

（二）設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，能夠滿足設計者多方面的設計需求。在三維CAD系統(tǒng)設計中，設計者可根據(jù)相鄰零件的形狀與位置，來設計新的機械零件，且大部分的零件可以保留樣本。因而，當設計者進行新機械設計開發(fā)時，可直接使用之前的基礎零件樣本，然后重新設計與制作一些關(guān)鍵的零部件，提高機械零件設計的效率。同時，三維CAD系統(tǒng)擁有高度變型的設計功能，利用快速重構(gòu)原理與方式來進行新機械的設計，從而能夠在極短時間內(nèi)設計出一個全新的機械產(chǎn)品。

此外，三維CAD技術(shù)采用先進的設計方法，并結(jié)合信息技術(shù)、CIMS對產(chǎn)品進行設計和生產(chǎn)制造，這不僅實現(xiàn)了機械設計周期的縮短，而且還保證了設計產(chǎn)品的質(zhì)量。

（三）數(shù)據(jù)安全性的保障

三維CAD技術(shù)為機械設計者提供了一個計算機作業(yè)的平臺，機械設計的全過程都在計算機上操作，設計的所有圖樣、數(shù)據(jù)、資料全部保存在計算機系統(tǒng)當中，從而避免了傳統(tǒng)圖紙作業(yè)過程中，相關(guān)資料的丟失及設計過程中資料使用時的不方便。同時，設計者還可以加密保存與維護，在計算機系統(tǒng)中的機械設計資料，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)代機械設計中的數(shù)據(jù)安全性，以減少不必要的損失。

三、CAD技術(shù)的特點與作用

CAD是綜合了計算機科學與工程設計方法發(fā)展而成的一門新興學科。它與計算機輔助設計的發(fā)展，計算機軟件、硬件技術(shù)的發(fā)展和完善，以及工程設計方法的革新緊密相關(guān)。

采用三維CAD技術(shù)，縮短了機械設計周期近1/3，大幅度地提高了設計和生產(chǎn)效率。在用三維CAD系統(tǒng)進行新機械的開發(fā)設計時，只需對其中部分零部件進行重新設計和制造，而大部分零部件的設計都將繼承以往的信息，使機械設計的效率提高了3一5倍。同時，三維CAD系統(tǒng)具有高度變型設計能力，能夠通過快速重構(gòu)，得到一種全新的機械產(chǎn)品。

CAD技術(shù)作用如下：

第一，更好地渲染了效果

利用三維模型的著色和渲染功能，可以得到設計方案的三維效果圖，這使得設計人員和決策人員在產(chǎn)品投產(chǎn)和工程項目投標之前就能全面準確地了解其外觀，有助于設計的決策，縮短審批的周期，加快產(chǎn)品開發(fā)的進程。同時通過計算機擴展設計者的知識范圍，增強設計者的記憶能力，主要是對人的觀察力、表達力和記憶力的模擬。

第二，實現(xiàn)了設計、制造的一體化

盡管（CAD不具備（其他的功能，但它可以通過輸出1）XF等標準文件，為其他專業(yè)的其他軟件所共享。三維設計已遠遠超出平面設計的繪圖功能，為工程設計帶來了巨大變革，把設計推上了前所未有的高度。

第三，資料保管方便

CAD軟件制作的圖形、圖象文件可以直接存儲在軟盤、硬盤上，資料的保管、調(diào)用極為方便。你可以將設計文件刻錄成光盤，數(shù)據(jù)至少可以保存50年。還可以將以前的圖紙通過掃描儀、數(shù)字化儀輸入電腦，避免資料因受潮、蟲蛀及破壞性查閱造成的不必要損失。

CAD技術(shù)在機械設計中的運用

（一）零件與裝配圖的實體生成

零件的實體建模。（CAD的三維建模方法有三種，即線框模型、表面模型和實體模型）。在許多具有實體建模功能的（CAD軟件中，都有一些基本體系）.的三維實體造型模塊中，系統(tǒng)提供了六種基本體系，即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環(huán)狀體和楔形體等等。對簡單的零件，可通過對其進行結(jié)構(gòu)分析，將其分解成若干基本體，對基本體進行三維實體造型，之后對其進行交、并、差等布爾運算，便可得出零件的三維實體模型。

實體裝配圖的生成。在零件實體構(gòu)造完成后，利用機器運動分析過程中的資料，在運動的某一位置，按各零件所在的坐標進行“裝配”，這一過程可用（姚D軟件的三維編輯功能實現(xiàn)。

（二）零部件設計檢查

使用三維CAD系統(tǒng)，可以在裝配環(huán)境中設計新零件，也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設計新零件，既方便又快捷。還可以保證新零件與相鄰零件的精確配合，避免了單獨設計零件導致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的全過程通過動畫連續(xù)的演示出來，使人一目了然。

四、總結(jié)

機械工程作為較早應用計算機技術(shù)的領域之一。到如今，計算機三維CAD技術(shù)己經(jīng)逐漸步入成熟階段，設計人員可以利用CAD技術(shù)設計圖紙，進行元件內(nèi)外空間三維效果的預覽，以及三維演示動畫及虛擬現(xiàn)實技術(shù)、仿真技術(shù)等更為復雜的設計服務。

參考文獻：

[1]沈麗.試論機械設計中三維CAD技術(shù)的應用[J].科技展望，2016，25（12）：156.

[2]龍冬，徐強，王彪等.機械設計中三維CAD技術(shù)的應用[J].中外企家，2014（24）：87-87.

[3]徐悅.三維CAD技術(shù)對機械設計的影響分析[J].價值工程，2014（19）：51-51，52.