三维CAD技术在机械设计中的应用

叶 红

（武汉软件工程职业学院，武汉 430205）

三维CAD技术在机械设计中的应用

叶 红

（武汉软件工程职业学院，武汉 430205）

设计人员可以在三维图中演示动画以及虚拟现实技术，设计对象从最初的单一功能产品变成越来越复杂的系统，技术更也先进，功能则更全面。因此，研究三维CAD技术在机械设计中的应用具有十分重要的意义。

三维 CAD技术 机械设计

引言

现代化的机械设计更加注重先进的设计理念和以人为本的理念，而以往的二维CAD由于平面化不具有立体感，没法转化成可见的模型，已经渐渐被市场淘汰。取而代之的是更加立体、模拟虚拟现实技术的三维CAD技术，这是机械设计的一种进步。

1 三维CAD技术在机械设计中的运用

CAD技术有许多种三维模型的表达方法，其中常见的有以下几种：用参数来表达的技法，用参数进行衡量，边界限定以及立体几何技法。这几种模型可以快速形成集合立体模型以及储存大量的数据，还能够进行数据之间的运算，具有广泛的实用性。

因为三维CAD系统软件具有可视性，因此在整体结构展示出来后，设计师可以根据美观或者使用的功能进行零部件的设计。各个零部件之间可以进行装配和比较，进行虚拟的展示和模拟更换，省却了大量的先制作出来而不匹配时，要重新制作的原始方法的时间和金钱。此外，零件配置也十分合适，且零件的制造过程一目了然，大大降低了残频率和失败的可能。在进行装配的时候，可以进行模拟装配。装配的一切流程都是可视化的，可以及时发现各个配件之间的不合适以及设计上的缺陷，以进行及时修改，避免以往机械设计中先设计好元件但不匹配而废弃的浪费情况。

这种模拟设计大大缩短了机械设计周期。以往的设计中，需要进行模型制作，然后进行调试，花费大量的时间。但是，现在的虚拟可是技术可以得到详细的数据，在制作模型和配件的时候，能够准确制作出来，极大缩短了机械制作的时间，提高了工作效率。同时，如果发现产品设计缺陷，可以及时进行调整，甚至可以临时进行创造性制作，完全创造一种新的产品。此外，进行内部调试，保证了产品的设计质量。

CAD的三维建模方法，尤其是对于一些比较复杂的零部件，可以通过在三维模拟造型中进行装配设计，避免了成品出来后的不匹配等问题。

2 三维CAD技术对机械设计的改变

三维CAD技术在机械设计中影响打造信息化的制造过程，能促进技术人员进一步改进和开发模型。对于可视化的模型设计过程，设计人员经过比对，模型打造，对已有的产品进行改造，这种改造可能是颠覆性的。在进行设计过程中，三维可视对于技术的开发具有推进作用。实现制造过程全面信息化，可以实现虚拟组装和动态仿真，保证在产品生产出来前能够有效解决产品设计瑕疵的问题，推动实现虚拟制造，最终促进机械设计行业的全面发展。此外，创新性的发挥。创新是当代发展的主题，机械设计也必须不断追求创新。

3 三维CAD技术在机械设计中应用的优缺点

优点在于，三维CAD制图因能把平面的东西转化成立体的，可以让人们清楚看到每一个部件的位置，比以前使用二维平面时节省了工时。在以前的生产里面，人们需要把很多的时间花费在查看图纸，照着图纸的数据进行测量等工作上。这不但容易出错，而且没有立体感，不能完美达到想要的设计水平。现在，随着三维的诞生，产品设计更加强调团队合作。单凭一个或几个设计员来完成设计工作的情况已经不存在，更多的是需要设计员团结合作和沟通交流。同时，三维的系统软件要比二维的速度快，成本更低，设计周期更短，如可以在装配环境中，根据箱体的形状及其他的配合要求，快速准确地设计出所需要的箱盖来。这些优点给机械设计领域带来的是翻天覆地的变化，节约了时间、成本和能源，避免了很多残次品。

但是，使用三维CAD也存在很多缺点。第一，技术问题。因为三维CAD技术发展较快，很多技术也都是刚刚普及，从业人员来不及学习，因此对于三维CAD还比较陌生，特别是习惯了二维的技术人员，刚开始时会有很多不适应。因此，需要进行技术人员的培训工作，需要大量的时间和精力去学习，无形中增加了成本。第二，三维CAD技术在制作过程中并是完全适合进行生产。因为三维CAD投射出的只是一个大体模型，关于具体的数据并不完善。如果完全照着做，是不可行的，且三维CAD对于受力点、承受能力等完全没有标示，而在实际的模型制作中不存在这些问题。所以，三维CAD在实际应用中不如以前的模型制作更加保稳。第三，三维CAD技术目前使用的范围局限在一些小型机械设计里，不适于大型的机械设计。因为大型机械设计的环节多，需要进行详细的数据推断，而三维CAD模型还无法达到这么精细的计算，也不能刨开进行详细观察。所以，实践中还存在很多问题。第四，设计复杂零部件时，对电脑配置要求太高，运行缓慢，容易造成死机，对很多已经储存的文件造成毁灭。第五，在数据共享方面，无法实现数据共享。不过，三维CAD的产生和发展，依然给机械设计领域带来了一种新的操作模式。

4 三维CAD技术在机械设计中的发展趋势

三维CAD技术由于刚刚进入机械设计领域，人们对其的认识十分浅薄，所以应用也不广泛。在很多设计里，依然采用传统的二维方式进行操作。但是，随着人们对三维CAD认识的提高，越来越多的环节开始使用三维CAD技术进行操作。集成化生产和设计上，由于Internet的发展，CAD技术在机械设计中不是孤立存在的。它通过与机械设计的各项技术相结合，有利于实现真正的全数字化设计。另外，有利于建立集成化和协同化的环境。它为现代机械技术的发展提供了一个崭新平台。按照时下的发展趋势，数据模型、几何数据、工程数据模型将为CAD系统的开发指明方向，同时数据模型会向规范化、标准化等方向发展。在现代机械设计领域，遇到的一个重点难题就是如何把参数化特征模型的传输，在实践中加以运用、突破。如果能够有所突破，那么在STEP标准体系的基础上，能把创新技术和人工智能技术更加有机地结合在一起，让软件达到一个质的飞跃，让机械设计技术在未来的机械设计中运用得更加顺畅而科学。那时，比较简单的模拟操作或者简单的机械设计都可以通过三维CAD软件进行批量操作，而随着三维CAD的不断改进，对于一些复杂的工艺制作，也将会带来很多新的制作方式。

5 结束语

现代计算机在技术和性能上越发成熟，再加之网络的普及和信息的智能化处理技术的提高，三维CAD技术本身也正逐步成熟。因此，正确把握CAD技术的发展趋势，对我国机械工程中的设计工作具有深远的意义。

[1]史越.三维CAD技术在机械设计中的应用探究[J].电子测试，2013，（23）：26-27.

[2]陈骏志，李园，洪策.分析三维CAD技术在机械设计中的应用[J].科技视界，2013，（18）：56，63.

[3]杜寒冰.三维CAD技术在机械设计中的应用[J].技术与市场，2009，（3）：18-19.

[4]倪卉兰.三维CAD技术在机械设计中的应用[J].科技致富向导，2011，（20）：162.

Application of Three Dimensional CAD Technology in Mechanical Design

YE Hong
(Wuhan software engineering, Career Academy, Wuhan 430205)

Designers can demonstrate the animation and virtual reality technology in 3D animation, design objects from the initial single function products into more complex systems, technology is more advanced, the function is more comprehensive. Therefore, it is very important to study the application of 3D CAD technology in mechanical design.

three dimensional, CAD technology, mechanical design