机械设计中三维CAD技术的应用

孟莎莎

摘要：三维CAD技术，即基于计算机辅助设计的一种更深层次新兴技术，在制造技术中极具先进性这一大特点，该技术的不断发展为现代机械设计行业发展提供了有力的技术支持。在现代机械设计中，三维CAD技术得到了广泛的应用，展现出极大的优势及不可替代的作用。

关键词：机械设计；三维 CAD 技术；优势

下面介绍一些与三维CAD技术相关的概念。

一、三维CAD技术

三维CAD技术，主要是由核心的软件系统与物质基础的硬件系统两个重要部分构成，在制造技术中极具先进性。与此同时，三维CAD技术具有直观性、安全性的特点。从当前的发展情况来看，三维CAD技术发展势态非常良好，较高水准的硬件条件可确保设计过程中的零差错，而在软件方面也能够满足及适应现阶段的发展需求。

二、现代机械设计中三维CAD技术的优势

由于三维CAD技术具有直观性、安全性的特点，该技术在现代机械设计行业中应用得十分广泛，表现出较大的优势。

（一）方便直观的进行机械零件设计

在三维CAD技术的辅助下，该技术的直观性特点方便了设计者进行机械零件的设计，可确保设计过程基本上不会出现差错。首先在装配机械零件的过程中，利用资源查找器可清晰、直观的显示出各零件之间的装配关系，进而提高了零件装配的速度與精确度。同时，在机械产品装配完成后，还可利用三维CAD技术来进行检验和运动仿真，以帮助设计者精准检验零件装配是否达标。再有，在修改机械零件的过程中，由于在装配过程中资源查找器已经记录了零件装配的全过程，并在计算机上列出了零件制成的所有指令，所以当设计者需要修改零件时，只需在相对应的指令上操作即可，方便而快捷。

（二）设计周期缩短且保证质量

计算机三维CAD系统中具有较强且多样的功能性，能够满足设计者多方面的设计需求。在三维CAD系统设计中，设计者可根据相邻零件的形状与位置，来设计新的机械零件，且大部分的零件可以保留样本。因而，当设计者进行新机械设计开发时，可直接使用之前的基础零件样本，然后重新设计与制作一些关键的零部件，提高机械零件设计的效率。同时，三维CAD系统拥有高度变型的设计功能，利用快速重构原理与方式来进行新机械的设计，从而能够在极短时间内设计出一个全新的机械产品。

此外，三维CAD技术采用先进的设计方法，并结合信息技术、CIMS对产品进行设计和生产制造，这不仅实现了机械设计周期的缩短，而且还保证了设计产品的质量。

（三）数据安全性的保障

三维CAD技术为机械设计者提供了一个计算机作业的平台，机械设计的全过程都在计算机上操作，设计的所有图样、数据、资料全部保存在计算机系统当中，从而避免了传统图纸作业过程中，相关资料的丢失及设计过程中资料使用时的不方便。同时，设计者还可以加密保存与维护，在计算机系统中的机械设计资料，以防止病毒或外人的恶意侵害。在三维CAD技术的支持下，利于保障现代机械设计中的数据安全性，以减少不必要的损失。

三、CAD技术的特点与作用

CAD是综合了计算机科学与工程设计方法发展而成的一门新兴学科。它与计算机辅助设计的发展，计算机软件、硬件技术的发展和完善，以及工程设计方法的革新紧密相关。

采用三维CAD技术，缩短了机械设计周期近1/3，大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时，只需对其中部分零部件进行重新设计和制造，而大部分零部件的设计都将继承以往的信息，使机械设计的效率提高了3一5倍。同时，三维CAD系统具有高度变型设计能力，能够通过快速重构，得到一种全新的机械产品。

CAD技术作用如下：

第一，更好地渲染了效果

利用三维模型的着色和渲染功能，可以得到设计方案的三维效果图，这使得设计人员和决策人员在产品投产和工程项目投标之前就能全面准确地了解其外观，有助于设计的决策，缩短审批的周期，加快产品开发的进程。同时通过计算机扩展设计者的知识范围，增强设计者的记忆能力，主要是对人的观察力、表达力和记忆力的模拟。

第二，实现了设计、制造的一体化

尽管（CAD不具备（其他的功能，但它可以通过输出1）XF等标准文件，为其他专业的其他软件所共享。三维设计已远远超出平面设计的绘图功能，为工程设计带来了巨大变革，把设计推上了前所未有的高度。

第三，资料保管方便

CAD软件制作的图形、图象文件可以直接存储在软盘、硬盘上，资料的保管、调用极为方便。你可以将设计文件刻录成光盘，数据至少可以保存50年。还可以将以前的图纸通过扫描仪、数字化仪输入电脑，避免资料因受潮、虫蛀及破坏性查阅造成的不必要损失。

CAD技术在机械设计中的运用

（一）零件与装配图的实体生成

零件的实体建模。（CAD的三维建模方法有三种，即线框模型、表面模型和实体模型）。在许多具有实体建模功能的（CAD软件中，都有一些基本体系）.的三維实体造型模块中，系统提供了六种基本体系，即立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体等等。对简单的零件，可通过对其进行结构分析，将其分解成若干基本体，对基本体进行三维实体造型，之后对其进行交、并、差等布尔运算，便可得出零件的三维实体模型。

实体装配图的生成。在零件实体构造完成后，利用机器运动分析过程中的资料，在运动的某一位置，按各零件所在的坐标进行“装配”，这一过程可用（姚D软件的三维编辑功能实现。

（二）零部件设计检查

使用三维CAD系统，可以在装配环境中设计新零件，也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件，既方便又快捷。还可以保证新零件与相邻零件的精确配合，避免了单独设计零件导致装配的失败。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的全过程通过动画连续的演示出来，使人一目了然。

四、总结

机械工程作为较早应用计算机技术的领域之一。到如今，计算机三维CAD技术己经逐渐步入成熟阶段，设计人员可以利用CAD技术设计图纸，进行元件内外空间三维效果的预览，以及三维演示动画及虚拟现实技术、仿真技术等更为复杂的设计服务。

参考文献：

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