探讨机械设计中三维CAD技术的应用

陈飞　陈斌嘉　朱焘

摘 要：近年来，三维CAD技术发展得较为迅速，其在机械设计领域可以发挥出极大的作用，本文在这一背景下，首先阐述了

三维CAD技术的相关内容，然后分析了应用该技术的优势，最后以机械设计为例，从机械零件整体建模、零件装配过程、检验零件设计问题、在机械CAE中的应用这几个方面分析了机械设计中三维CAD技术的应用问题，希望能为相关人员带来一定的启示，提升三维CAD技术的应用水平。

关键词：三维CAD技术;机械设计;机械零件;机械CAE

引言：随着我国科技水平的逐步提高，机械设计领域都会广泛应用到计算机技术，而其中三维CAD技术就是常用的一种计算机技术，人类对该技术的应用为机械设计带来了先进的技术支持，推动了机械设计领域的发展，下面笔者就根据自身经验谈一谈在机械设计中三维CAD技术的应用问题。

1.三维CAD技术

CAD属于计算机辅助设计应用的一种，三维CAD技术是在其基础上的一种先进建模技术，这种三维CAD技术是在二维设计基础上衍生而来的。在应用这种技术时，设计人员可以充分发挥想象力，在计算机中输入实际的物体属性值，从而将自己头脑中的形象转化成三维立体的几何图形。三维CAD技术也可以将达成零件的最佳状态，利用这种技术可以满足设计的需求与性能，随时更改图形形状，使设计变得更为完美。目前这种技术已被广泛地应用在机械制造领域，可以提高机械设计的水平。近年来，三维CAD技术越来越成熟，其已经可以从线框建模发展为先进的特征建模，进一步提高产品设计更新的速度，这也为机械设计人员应用三维CAD技术提出了更高的要求，所以相关设计人员一定要提高应用水平，合理利用该技术进行机械设计。

2.三维CAD技术应用的的优势

2.1零件设计方便

在机械设计领域，应用三维CAD技术具有十分强大的优势，如果按照传统的设计方法进行机械设计，设计人员需要经历一系列复杂的流程，首先需要在图纸中画出自己头脑中的设想，但是图纸始终也无法呈现形象的3d效果。而三维CD技术的应用就可以有效的解决这一的问题，设计人员可以将自己头脑的构想与设备规模参数输入进行CAD软件中，这样就可以形象地反映出设计的样貌。在进行零件装配时，零件间的适配程度也可以通过三维技术反映出来，这样就利于提升准备零件设计的科学准确性[1]。在具体设计完成之后，设计人员还可以利用该技术进行检测，从而发现零件间的问题，及时修改。可见这种技术的应用不但使零件设计更加简单直观，也可以提高零件设计的标准性。

2.2设计周期短

按照传统方式进行机械设计需要耗费一定的时间，而具有关调查显示，有效应用该技术可以缩短大约三分之一的设计周期。因为在进行相邻位置设计时，也可以结合零件的性能与形状，为新的设计提供思路。另外，设计人员可以将设计的零件样本保存起来，在后续的设计过程中重复使用，尤其是机械中存在与以往设计一样的标准零件时，设计人员只需要简单提取数据库中的样本进行复制，就可以快速设计出相关零件，之后再针对设计其他零件，就可以完成一台全新的机械，这样可以极大节省设计时间，缩短设计周期，提高设计人员的工作效率。

2.3利于保障数据安全

用传统方式进行机械设计需要大量的图纸，在整理、查找相关数据也容易造成文件容易丢失，而应用三维CAD技术可以通过计算机平台开展设计环节，在设计期间，设计的样式与数据可以存储在计算机中，能够为数据的安全提供保障，降低数据与参数丢失的机率。设计人员还可以采用加密技术，对设计数据提供屏障，防止数据被他人篡改和窃取，这样可以大大提升机械设计数据的安全性。另外，应用该技术还可以提高数据资料查找的效率，使查找更为方便，可见利用三维CAD技术记性机械设计具有很大优势。

3.機械设计中三维CAD技术的应用

3.1机械零件整体建模中的应用

现阶段，随着三维CAD技术的发展，其在机械设计领域中得到越来越广泛的应用，首先其可以在机械零件整体建模中发挥作用，设计人员通过CAD系统可以进行线状、表面和立体这三种形式的进行建模，而三维CAD软件中也会带有圆形、楔形圆柱体等图形，并且系统中具有的布尔运算功能可以将这些图形进行简单搭配，设计人员只需要运用系统软件就可以将自己的设计想法呈现出来，在计算机上通过模型排列组合构建出一定的结构，在一系列操作后即可形象生动的展现立体的零件设计效果。

3.2零件装配过程中的应用

在生成立体模型之后，设计人员还可以应用三维CAD技术生成实体装配图，具体可以采用软件中的三维编辑功能来达成这一效果，可以根据实际设计方案对独立的机械零件进行排列组合，分析复杂零件的坐标和运动位置，得到新的零件。另外，应用三维CAD技术还可以模拟零件装配的过程，通过对造型和数据分析等功能生成实体装配图，这样就可以进一步检测设计方案的可行性，确保设计的零件可以顺利装配，为下一环节奠定基础。

3.3检验零件设计问题

通常情况下，设计人员在进行机械设计时，为了使设计更加完美合理，避免零件出现问题，需要进行反复修改。而三维CAD技术具有检查功能，应用起来可以对机械零件进行检查，设计人员只需要借资源查找器，就可以快速分析出有问题的零件，然后对问题进行针对性的调整[2]。同时，还可以通过动态演示的过程进行数据分析，在动态过程中分析存在偏差的零部件。这两种检测途径都可以快速准确地找出错误的零件，这样的自动化形式，既可以节省设计人员的时间与精力，也可以提高机械构建的成功率，具有传统设计无法达到的效果。另外，三维CAD技术可以凭借在线调试和自动检测功能，减少资源的浪费，设计人员无需等到机械生茶以后才能知晓设计的误差情况，可以应用该技术自动化查找错误，进行局部调整。而在计算机软件上操作，也可以避免设计人员反复修改草稿纸，这样可以提高资源利用率，实现社会效益。

3.4在机械CAE中的应用

三维CAD技术可以与CAM技术相结合，尤其在机械CAE中应用三维CAD技术有更丰富的效果，其可以优化调整机械产品的设计过程，将多项数据信息提取出来，并进行分析比较，为设计新方案提供基础。同时，在机械CAE种应用三维CAD技术还可以评估机械方案的合理性，通过实时评估，比较数据信息，可以对机械模型进行调整修改，为后续的生产提供保障。还可以对机械产品使用强度与质量进行综合分析，促进机械结构设计的进一步改善和提高。总之，在机械CAE中应用三维CAD技术能够发挥体系中的各功能，全面提升机械设计的合理性和精确性，达成设计、制造、装配的一体化统一，在未来这是应用机械设计领域应用的重点发展方向之一。

结束语：综上所述，随着时代的发展，三维CAD技术越来越成熟，而其在机械设计领域中应用的也更加广泛，所以我国机械设计的相关人员都应该提高应用水平，充分掌握三维CAD技术，利用这种技术进行机械整体建模与设计，提高设计水平，从而设计出完美的，高质量的机械产品，带动我国机械行业的全面发展。

参考文献：

[1]徐承意.关于CAD技术在机械工艺设计中的应用研究[J].山东工业技术，2018（24）：129.

[2]苏芸，刘明德，王江.浅谈机械产品设计中Inventor三维建模技术的应用[J].南方农机，2018，49（11）：43-44.