機械設計中三維CAD技術的應用研究

摘要：在社會科技不斷發展的背景下，各種新技術不斷涌現出來，三維CAD技術在機械設計當中的應用變得越來越廣泛。該技術可以在機械設計的過程當中不斷收集與整理信息，在設計遇到問題的時候還可以根據之前的信息來對問題進行分析，最終解決問題，為工業生產提供了更加安全與穩定的環境。與此同時，三維CAD技術的應用過程比較簡單，工作人員只需要經過簡單的培訓就可以自行編程。基于此，本文對機械設計中三維CAD技術的應用價值與應用方法進行了分析與研究，希望能夠為機械設計工作者提供參考與借鑒。

關鍵詞：機械設計;三維CAD技術;應用價值;應用方法

1.三維CAD技術的基本概述

近年來，隨著機械產業的高速發展，人們對機械產品的功能與美觀性都提出了更高的要求。為了滿足人們的要求，促進機械產品性能的提升，機械行業開始實現技術創新，同時將這些技術運用到機械設計當中來。在這個過程當中，為了實現模式化的設計，三維CAD軟件開始得到廣泛應用，三維CAD技術也受到了人們的關注。三維CAD技術的實質就是一種建模技術，它是基于計算機而產生的一種輔助設計方法^[1]。在發展的過程當中，三維CAD技術的硬件與軟件都在不斷完善，能夠滿足機械設計的要求。與二維CAD技術相比，該技術除了具備三維造型的基本功能之外，還增加了CAE和CAM等拓展性功能。當前，三維CAD技術已經進入到了穩定發展的階段，展現出了集成化、智能化與開放化的特征。

2. 機械設計中三維CAD技術的應用價值

2.1使機械設計的作品更加直觀與形象

在開展機械設計工作的過程當中，立體化模型的構建是重要的環節。在過去，人們通常是通過正投影的方法來完成這一環節的，運用二維方法來完成繪制，并在這之后實現三維模型的轉換。在三維CAD技術應用之后，人們可以基于計算機軟件系統來直接進行三維輔助性設計。通過這種方式，可以使設計出的產品變得更為直觀化與形象化。設計人員在基于該技術來進行產品的仿真性與虛擬性設計的同時，也可以對產品進行直觀化與形象化的檢驗，在這個過程當中找到作品當中存在的問題，進而運用專業化的軟件對作品進行調節與完善，最終實現產品質量與效果的提升。

2.2能夠滿足機械參數化與變量化設計需求

在機械設計當中進行三維設計的時候，參數化與變量化設計是基本思想。在傳統機械設計的過程當中，如果需要對圖紙進行修改的話，往往需要對整個圖紙的內容進行重新繪制，這是由于其中的幾何元素都是運用標準型尺寸來進行設計的。而為了提高設計的質量與效果，很多機械產品在設計的時候都需要多次修改與完善，這會導致設計時間被延長，產生的經濟成本也比較高。在三維CAD技術應用的情況下，機械設計已經具備了基本的參數化設計性能，基于參數化與變量化的功能模塊，可以對產品的尺寸信息進行自動化的修改，同時也可以根據設計結構來改變裝配環境，這不僅可以有效減少設計人員的工作量，縮短設計修改的時間，同時也可以提高設計質量與設計效率^[2]。

3. 機械設計中三維CAD技術的應用方法

3.1機械建模

三維CAD技術在應用的過程當中展現出了直觀的空間感和較強的仿真效果，這也是該技術在機械設計當中被廣泛應用的一個重要原因。而要發揮三維CAD技術的優勢，就要進行機械建模，這主要包括線框建模、曲面建模以及實體建模這三個部分。在建模的過程當中，設計人員可以利用標準的圖形作為模型，常見的圖形有圓柱形、球形以及立方體等。在這個基礎上對機械產品的零件進行分解與整合。如果出現了比較復雜的結構，在機械建模的過程當中可以運用還布爾運算模式來計算相關的參數，在這個基礎上對產品結構當中的圖形進行分析，并對其進行重新排列與組合，使其達到最佳的設計效果，這樣才能最大化地提高產品的性能。最后，還需要利用三維CAD技術對設計資料進行整理與分析，制作相應的產品裝配圖，以此來確保產品的質量能夠符合設計的要求。

3.2設計檢驗

三維CAD技術在使用的過程當中需要采取三維動畫技術。在完成機械設計的設計之后，工作人員需要通過動畫來對整體的設計效果進行演示，以此來對產品能否正常運作進行檢驗，確保產品符合設計的要求。由此可見，三維CAD技術可以將各個機械零部件的使用情況清晰地演示出來，并通過資源檢索器來對產品零部件的適配度進行檢驗。如果在機械設計過程當中出現零部件位置不合適或者設計產品與實際需要不適配的問題，設計人員需要及時進行修改，并使用軟件進行調試與優化。通過設計出不同結構的產品零件模型來實現對產品的多次適配，以此找到最高的適配度。實踐證明，通過這種方法可以有效降低因單個零部件出錯而導致整體產品設計失敗的概率。除此之外，在這個過程當中三維CAD技術還可以對機械設計的質量進行檢驗，在縮短農產品設計周期的同時減少不必要的經濟損失。

3.3形成裝配圖

在完成機械產品的實體構造之后并完成檢驗之后，還可以運用三維CAD技術來對產品的運作資料進行分析與研究，能夠將零部件的運動指標進行完備記錄。在這個過程當中運用的是三維CAD軟件的裝配功能，它可以通過三維編輯的方式來形成產品裝配圖示，以此來完成實體裝配圖^[3]。通過這種方式，可以使機械設計稿與產品成品之間保持高度一致，進而促進設計效率的提升。

4.結束語

綜上所述，在機械設計領域當中運用三維CAD技術可以提高設計的標準化與智能化水平，使機械產品的設計與生產制作等流程保持一致。該技術應用的過程當中，要先進行機械建模，然后對設計進行檢驗，最后還要形成裝配圖。為了將三維CAD技術的功能更好地發揮出來，設計人員還需要加強技術改進和基礎創新，同時完善對技術的控制與管理。

參考文獻

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[3]陳和平，王曉輝，劉俊杰. 基于SolidWorks的激光切割機三維造型設計方法研究[J]. 企業技術開發，2017，31（14）：16-17+68.

作者簡介：章宏石（1997.08.27），男 ，籍貫：漢 ，學歷：本科，單位：寧波工程學院杭州灣汽車學院 ，專業：機械設計制造及其自動化.