三維CAD技術在機械設計中的應用

林曉慧

(煙臺首鋼磁性材料股份有限公司，山東 煙臺 265500)

1 引言

CAD技術是供熱供燃氣通風及CAD技術工程的別稱，主要包含三大部分，即供暖、通風和空氣調節。CAD技術作為構成當代機械工程的關鍵部分，在現代生活住宅中的各項功能里也得到了相當廣泛的應用。三維CAD技術運用到機械制造當中，極大地促進了產品設計形式的變革。不但能夠有效提高產品的設計水準、縮減研制新產品所需的周期，而且還能夠在很大程度上促進我國科學技術的進步與工業領域的發展。三維CAD技術以其極大的優勢，逐漸成為了國內機械制造性企業發展的主流方向之一。通過研討實際情況不難看出，現階段國內許多機械制造性企業對三維CAD技術的認知并不完全。針對此類問題，深入研討了機械設計當中三維CAD技術的應用情況，希望能夠借此在促進三維CAD技術的發展方面提出更有實際參考價值的觀點。

2 三維CAD技術概述

三維技術又稱建模技術，其不但是CAD技術的核心環節，更是機械制造的中心環節。三維技術是一種把實質性物體與屬性轉變為計算機能夠識別的、詳細精確的三維幾何模型的方法，是由二維設計逐漸演變而形成的。三維CAD技術能夠通過靈活運用圖像技術來實現對預想事物的具象化，進而將設計者的想象力與創造性充分地表現出來。此外，三維CAD技術還能在最大程度上切合設計者對各類幾何圖形形狀及功能的需要，提高產品設計的標準性與精準度。除此之外，三維CAD技術還能實現將機械設計轉變為現實的可能，實現各個部件間的最佳配置，進而發揮組合間的最優狀態，最終完成機械設計的制造過程。由此看來，三維CAD技術能夠當之無愧的被稱為是機械設計方面的飛躍式進展。伴隨CAD技術的日漸完善，其發展的空間與可能也越來越大。由原有的線框建模形式到現階段的特征建模形式，三維CAD技術實現了機械設計產品更新換代速度的有效提升。所以說，能夠充分把握并熟練運用三維CAD技術，是當代機械設計者必須要具備的一項技術能力。

3 三維CAD技術的應用所具備的優勢

3.1 零件設計更加方便直觀

在原有的機械設計形式當中，需要由設計者通過手繪畫出對產品設計的構想。但受各方因素的影響，也會出現設計者無法將原有三維立體構思以繪畫方式進行呈現的情況。而三維CAD技術能夠順利地解決這些問題，實現設計者構思與產品模型制作間的完美對接。在裝配部件的設計環節中，三維CAD技術可以清楚明了地顯示各個部分間的匹配狀態，極大地提升了各個裝配部件的精準程度。完成產品設計后，通過三維CAD技術還可以進行檢驗和模擬，從而發現部件間存在的問題，迅速對其作出調整和更改，進一步提升部件的規范程度。

3.2 設計周期縮短

伴隨三維CAD技術運用范圍的逐步擴展，機械設計的周期有效縮短了約30%。三維CAD技術能夠幫助設計者依據臨近部件的形狀及功能，重新設計出適合機械產品的新部件。在這種情況下，三維CAD技術能夠有效保存大部分部件的設計樣本。當設計者需要重新設計機械產品時，僅需構建出最核心的部位，而剩余部位的部件就可以直接從數據庫中調取樣本，并利用三維CAD技術的高度變形功能，構造出新的機械產品，極大地節約了設計者的寶貴時間，有效提高了機械產品設計的效率。

3.3 數據安全性的保障

三維CAD技術能夠為眾多設計者構建有效的溝通平臺。設計者在線上完成機械產品的設計，同步儲存設計過程當中的各項數據，有效解決了手繪設計圖樣容易遺漏關鍵數據、造成信息外泄和圖紙遺失的問題，也方便了對各樣式資料的查詢。此外，設計者可以充分利用加密手段，嚴防產品設計的剽竊行為，大大提升信息數據的安全度。

4 三維CAD技術在機械設計中的實際應用

4.1 模具CAD的集成制造

現階段國內機械領域的生產形式正在逐步貼近于科技化，在這一發展背景下，CAM、CAD與CAE等設計制圖形式逐步轉變為了機械設計領域發展的主流趨勢。在社會經濟發展的當前階段，模具CAD/CAM的激光快速成型技術已經取得了非常普遍的運用。通過對三維CAD技術的運用，有效實現了仿真模擬、曲面造型等一系列功能的結合，同時也順利把三維繪圖、數控加工等功能融入進了新的軟件體系當中。有了系統的工程數據及平臺資料的輔助，必將極大地提高各類機械產品設計數據的使用效率，最終實現機械產品在質量與性能方面的有效提升。

4.2 機械零件整體建模中的應用

在機械建模中，CAD系統能夠為其提供3種模型結構，即線框模型、表面模型及立體模型。三維CAD系統通常都會帶有基礎的圖形結構(如圓錐體、圓柱體、圓臺、楔形體、立方體等)，產品設計者能夠通過對系統應用中布爾運算的綜合運用，實現對多種固定圖形結構的合理搭配，適當加入部分設計者獨有的構想，就能形成新的、較為復雜的產品構造。利用CAD技術進行各種操作，能夠幫助設計者快速完成對機械產品部件的設計，提升工作的效率和質量。

4.3 對機械生產中的噪聲實現合理的控制

相較于其他行業來說，建筑行業在進行項目施工時無法避免的噪音問題對人們的生產和生活都產生了很大的影響。究其原因，關鍵在于施工設備在運轉過程中會產生相互作用，進而形成高分貝的噪音。分析相關數據可以得出：在正常情況下，機械和液壓泵會在生產工作環節產生90 dB以上的噪聲；而在某些特定環節當中，錨桿機甚至可能會產生上百分貝的噪聲。

當噪聲分貝過高時，必然會對人體產生負面影響。因此，在機械產品的制造過程當中，如何有效減少噪聲所帶來的負面影響就成為了備受矚目的環節。實際開展工程時，必須遵守空氣動力學原理，采取合理形式降低噪聲帶來的不利影響，從根源處解決噪聲污染的問題。從改進角度而言，設計者還可以通過低震動性設備為動平衡提供保障，有效控制和降低噪聲帶來的負面影響。

4.4 CAE軟件在機械產品設計環節中的應用

現階段，國內CAE系統在不斷完善和發展的過程當中也結合了數據分析、優化設計、信息檢索等功能。所以，將三維CAD技術運用到機械產品當中時也需要對其進行特定的信息化處理，從而有效實現系統整體上的優化提升，令其能夠更好地服務于我國的機械領域。現階段工作中，相關人員必須要引起對CAD系統運用情況的高度重視，致力于提高軟件的實用性，進而為設計出高質量的機械產品提供更好的服務。站在企業發展的角度來說，應當更加重視施工環節的安全問題，通過普及相關安全知識、配備相應的防護措施來提高實際操作過程當中的安全度。此外，設計者若要保證機械本身的安全性能及穩定程度不受其他因素的影響，必須要注意讓機械產品符合剛度規定的最基本要求。

4.5 在農業機械設計中的應用

三維CAD技術也能夠應用在農業機械設備的設計當中。例如，在設計聯合收割機時，其核心環節就是進行軸流釘齒脫粒分離。而通過Motionworkes系統進行進一步的加工處理，就能夠實現其與數據加工部分的有效聯結。借用ADC、API等技術，能夠在三維系統中區分出不同的部分，進而構建不同信息之間的聯系，推動平臺信息共享的實現。

5 結語

伴隨社會的進步與發展，機械智能化趨勢越來越顯著，三維CAD技術逐漸成為了機械設計領域未來發展的主流方向，進而也就對其提出了更高的要求。然而，CAD系統還存在著發展不完善、相關人員對其掌握不熟練等問題，在無形之中提升了CAD技術的應用難度。對此，設計者應當致力于提升對新技術的掌握程度，提高個人職業能力，將CAD技術應用于機械設計當中，加快我國現代化發展的步伐。