三維 CAD 技術在機械設計中的應用

張龍列 王彥婷 熊彥昭 楊成云 員吉

摘要：文章主要針對三維 CAD 技術在機械設計中的應用進行分析，結合當下三維 CAD 技術的發展現狀為根據，從三維 CAD 技術對機械設計的影響、三維CAD 技術對機械設計的優勢、三維 CAD 技術對機械設計的應用方面進行深入研究與探索，主要目的在于更好的推動機械設計的發展與進步。

關鍵詞：三維 CAD 技術；機械設計；優勢

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1672-9129（2017）09-092-02

Abstract： this paper mainly analyzes the application of 3D CAD technology in mechanical design， and based on the present development of 3D CAD technology， researchesandexplorestheinfluenceof3DCADtechnologyonmechanicaldesign，theadvantagesof3DCADtechnologyonmechanicaldesign，andtheappli- cation of 3D CAD technology to mechanical design， with the aim of promoting the development and progress of mechanical design.

Keywords： 3D CAD technology； Mechanical design； superiority

在化工機械制造與生產期間，想要更好的促進其運行質量的提升，需要以機械設計為基礎，對設計方案不斷進行優化與創新。以往機械設計模 式存在較強的局限性，不能較好滿足當前機械設計需求。對三維 CAD 技術進行使用，使得機械設計得到了全新的發展，并提供了完善的思路，可 較好促進三維設計環境的形成，提高機械設計效率與質量。

1 三維CAD 技術對機械設計的影響

從機械設計角度進行分析，以往機械設計模式在技術等因素影響下， 只能根據圖紙手繪方法對機械進行設計與規劃，同時以圖紙為基礎進行相應的設計修改，致使機械設計創新性較為缺失。三維 CAD 技術主要以當前科學技術為依托，利用計算機技術實現機械模型的創建，使設計人員可利用直觀的模式對機械設計模型進行觀測，充分的提高了機械設計的直觀性。另一方面，應用三維 CAD 技術還可在一定程度上推動機械設計向著智能化方向快速發展，使得各機械設計方案都利用計算機進行創建， 充分滿足當前信息時代對于機械設計的各種需求。

2 三維CAD 技術對機械設計的優勢

2.1 強化機械質量與技術含量。當前機械設計對三維 CAD 技術進行使用，通過較為前沿先進的設計模式對機械設計質量與水平進行提升，確保機械設計質量不斷提升。例如創新與優化機械虛擬設計、有限元受力解 析以及運動方案等。及機械產品自身通常也需要與信息技術進行充分的 融合，并對 CAD 以及 CIMS 等進行組織生產，這也使得機械設計具有了全

新的發展方向。

2.2 提高零件裝配簡潔性。在 CAD 軟件不斷發展期間，設計人員進行零件機械零件設計時可對三維實體以及對具有復雜運行規律的三維實體進行科學直觀的設計，在一定程度上真正實現設計期間模擬裝配以及運行模擬，使得機械設計與機械實際運行之間的差距相對較小。

2.3 提升機械設計效率。在進行機械三維設計期間，可較好的實現變量化與參數化設計。以往的 CAD 設計軟件與二維設計軟件不能真正的實現參數化設計，現對三維 CAD 技術進行使用，可在其變量化與參數化設計功能中使機械零件結合機械自身的規模自主進行改變，更好的實現適合的效果。與此同時，在零件大小與形狀出現改變時，其余機械結構也會出現相應的改變。這也使得通過三維 CAD 技術極大程度的降低了機械設計任務量，使得其設計時間不斷降低，促進機械設計效率的全面提升，減 少機械設計周期。

2.4 CAD 與 CAM 的集成。因為三維設計可促進CAD 與CAM 的有機融合，因此也就是在三維 CAD 技術中，機械在設計至生產這一環節中，設計人員可利用信息自動化與信息集成保證機械設計與生產加工具有較強的契合 度，并使得 CAM 直接對 CAD 數據進行收集與處理。以往設計方法則是工作人員結合CAD 設計形成的機械圖紙實施相應的數控加工處理與編輯，致使早CAM 與 CAD 中存在兩套相同的機械零件數據，并提高管理的復雜性。

3 三維CAD 技術在機械設計中的運用看出，如以 351 元 /MWH 的電價能爭取到平均負荷 210MW 的電量，降低電價到 341 元 /MWH 時必須爭取到平均負荷 225MW 以上的電量才能更有經濟效益；如以 351 元 /MWH 的電價能爭取到平均負荷 227MW 的電量，降低電價到

341 元 /MWH 來繼續爭取電量就沒有經濟效益。

3.1 建模的運用。三維 CAD 技術通過自身直觀與立體等都是在機械設計中有著較為廣泛的運用，尤其是在機械建模期間，也有著較高的使用價值。在機械設計中對三維 CAD 技術進行使用通常可分為三種結構，其分別為表面、框架以及立體結構，從方形、圓形等簡單圖形角度進行分析， 其都在三維 CAD 軟件自身的范疇中。設計難度角度的，結構較為復雜的圖形，設計人員可通過三維 CAD 技術進行組合，在根據設計人員以及用戶要求等創建完善的機械產品。

3.2 機械方案設計中的運用。設計人員在機械設計期間，應根據機械產品個零件進行組合并形成完善的機械設計方案，這通常需要對 CAD 軟件的編輯功能進行使用。設計人員利用自身的機械設計思路形成初期的機械設計方案，再利用各機械零件的科學組合為他人提供完善的機械三維立體模型，同時 CAD 與 CAM 軟件平臺可對機械平面數據與機械立體結構等進行合理統一管理，推動機械設計方案的良好落實，并在實際生產加工期間進行良好的運用。

3.3 CAE 軟件的運用。所謂 CAE 軟件主要是以三維 CAD 技術為基礎形成的，可較好對機械設計方案中的數據信息進行分析與比較，結合機械實際狀況對結構設計進行優化，并以此為基礎創建出較為完善與科學的

機械設計方案。這也充分的證明了 CAE 軟件通常在機械模型創建后進行使用，可較好對機械設計合理性進行分析與評估，確保設計方案具有較強的科學性與合理性，推動機械設計的穩定進行。另一方面，CAE軟件還具有結構優化、數據信息分析以及強度評估等功能，根據三維 CAD 技術在確定機械模型的同時，可通過 CAE 軟件的使用，對機械設計期間的材料、剛度等特征與不足進行及時的解決與彌補。

綜上所述，隨著化工行業的不斷發展與完善，使得機械設計受到人們

的廣泛關注，我國也從中國制造逐漸轉變為中國創造。但在創造期間需要 對機械進行完整的設計，其中三維設計極為重要。企業在對三維 CAD 技術進行使用期間，也會對三維 CAD 應用需求進行強化。在通過相應的方法將其在機械設計中進行使用，進一步促進機械設計的發展與完善。

參考文獻：

[1]張宏偉，顏清友.三維 CAD 技術在機械設計中的應用[J].時代農機， 2017（10）.

[2]馬廣勇，王叢叢.三維 CAD 技術在機械設計中的應用方法[J].內燃機與配件，2017（18）.