三維CAD技術在機械設計中的應用分析

陳慶丹

摘要：隨著科技的發展，計算機的功能也越加深入生產生活，簡化便捷了人們的生產活動。在機械設計領域，CAD即計算機輔助設計的應用推動了機械設計新的發展。而三維CAD技術是計算機輔助設計更深層次的技術，不斷為現代機械設計提供強有力的技術支持。本文從三維CAD技術的概況，機械設計中三維CAD技術應用的優勢和三維CAD技術在機械設計中的具體應用進行了分析。

關鍵詞：三維CAD技術；現代機械設計；優點；應用

1 關于三維CAD技術

作為機械設計中的核心設計，三維技術也是CAD的核心技術，也叫建模技術。主要是將具體的物體和屬性轉化為計算機可輸入的具體的、精準的立體幾何形體的方法。三維設計主要由二維設計發展而來，它幫助設計師將腦海中的對未來事物的想象具體化，通過三維CAD技術用圖像表現出來，能夠充分的發揮出設計師的想像力和創造力。而且能夠讓設計師的設計能夠滿足幾何圖形形狀要求和性能要求，讓設計達到相應的標準要求，趨于完美。同時三維CAD技術也能促進機械設計的實現，能夠讓零部件處于最佳狀態，從而實現機械的制造。可以說，三維CAD技術的應用讓機械設計實現質的飛躍。

隨著CAD技術的成熟，三維CAD技術得到越來越大的發展。從之前的線框建模發展到現在的特征建模，三維技術的發展讓機械設計的更新和系列產品的設計更加快速。因此，掌握并熟練運用三維CAD技術是機械設計師所必需有的技術條件。

2 三維CAD技術的應用所具備的優勢

2.1 零件設計更加方便直觀

傳統的機械設計主要是設計師在畫紙上畫出自己的設想。但是很多時候設計師難以將腦海中的立體圖形呈現在紙上。而三維CAD技術的直觀性則很好的解決了這樣的問題。三維技術的應用讓繪制出三維構想成為可能。在設計裝配零件時，三維CAD技術能夠清晰地反映各部分零件之間的適配程度，大大提高裝配零件的精確度。在設計完成后還能夠進行檢驗和仿真運動，檢查各零件之間是否有問題。如果出現問題，設計師能夠及時進行數據修改，使零件達到標準。

2.2 設計周期縮短

隨著三維CAD技術的普及應用，可以發現機械設計的周期縮短了大約三分之一。設計者可以在根據相鄰位置的零件的形狀和性能，設計出新的機械零件，大部分的零件設計樣本能夠保留。因此如果需要設計新的機械，只需要將關鍵的機械零件設計出來，其他零件可以調動數據庫中存儲的樣本，通過三維CAD技術的高度變型設計功能，設計出一個全新的機械，大大節省了設計師的設計時間。

2.3 數據安全性的保障

三維CAD技術為設計師提供了一個平臺，設計師的設計行為全部在計算機上進行，設計過程中的數據樣式等都會保存在計算機的存儲器中，避免了傳統設計中圖紙丟失導致關鍵數據丟失、泄露的問題，同時查找資料更為方便。設計師還可以通過加密的措施，防止自己的設計數據被他人惡意剽竊。三維CAD技術為數據安全提供了一定的保障。

3 三維CAD技術在機械設計中的應用分析

3.1 機械零件整體建模中的應用

CAD系統為機械建模提供了線框模型、表面模型、立體模型三種模型。在三維CAD軟件中一般會自帶有圓柱體、楔形體、立方體、圓形等一些簡單圖形。設計師可以運用系統功能中的布爾運算，通過對這些固有的圖形進行組合搭配，加上自己的設計想法，構造出復雜的結構。通過一系列組合操作，完成機械零件的設計。

3.2 在零件裝配過程中的應用

在實現機械零件實體建模后，就需要生成實體裝配圖。在這個過程當中，設計者可以通過三維CAD技術軟件的三維編輯功能來完成，根據設計方案將各個獨立性的機械部件進行排列組合，尤其是那些復雜零部件在分析其所在坐標及運動位置后，進行合理排列組合，以獲得新的部件。而后，利用三維CAD系統中的數據分析，曲面造型、立體構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，從而確保機械設計方案的順利實施，便于設計方案的進一步行進。

3.3 檢驗零部件的設計問題

三維CAD技術在檢驗零部件設計問題方面也具有很大的作用。利用三維CAD技術對零部件進行檢驗，在通常情況下有兩種。第一種是通過利用“資源查找器”進行準確地查找，找出有問題的零件，加以調整。另一種是通過裝配過程的動態演示，分析數據有偏差的零部件。不論是哪種檢驗途徑都能夠精準找出出錯誤的機械零件所分布的位置，實現自動查找，省去設計師不少精力。這種高度智能化、自動化的查找方式對于提升整個機械構建的成功率發揮著無可替代的作用。而這是傳統設計所不具備的優勢。除此之外，三維CAD技術結合CAM技術構建起來的設計、制造、裝配一體化的生產線對于未來只能機械制造都具有極其重要的意義。

3.4 減少資源浪費

三維CAD技術的自動檢驗功能和在線調試功能，大大提高機械設計實現的成功率，通過自動查找錯誤，省去了大量的人力。通過對局部錯誤零件的調整，來提高機械設計的質量，而不用設計師改動整張設計稿，也不會出現等待機械生產出來才發現零件有誤差的問題，大大提高了資源的利用效率，產生較好的社會效益。

4 結語

隨著社會的進步，機械越來越智能化，對機械設計的要求也越來越高，一次，三維CAD技術在機械設計領域的應用是大勢所趨。但是，由于CAD系統本身還未成熟，教學教師對三維CAD技術的應用也不夠熟練，因此，掌握三維CAD技術的難度系數很大，設計師應該系統學習掌握新技術，提升自我以適應新時代的發展要求，提高機械設計能力，為國家的現代化建設貢獻出一份力量。

參考文獻：

[1]史越.三維CAD技術在機械設計中的應用探究[J].電子測試，2013（12s）：2627.

[2]田煒.三維CAD技術在機械設計中的應用[J].工業技術創新，2016，3（3）：577580.