三维CAD技术在机械设计中的应用探讨

王 维

（广东省地质装备中心，广东广州 510510）

三维CAD技术在机械设计中的应用探讨

王 维

（广东省地质装备中心，广东广州 510510）

想要保障机械设备性能的发挥，必须要做好机械设计，确保设计的科学性和合理性。传统机械设计模式效率低，工作量大，易出现错误，且设计效果不直观。三维CAD技术的诞生给机械设计提供了新路径、新环境，基于三维CAD技术环境下的机械设计不仅设计效果直观，且设计过程操作简单，劳动强度被大大降低，设计成本节约百分之三十以上。三维CAD技术融入机械设计领域已成为必然趋势。将针对三维CAD技术在机械设计中的应用展开研究。

机械设计；三维CAD技术；应用实践

机械设计具有较强的专业性和复杂性，涉及内容和领域非常广泛，加之近几年科学水平的不断进步，机械设计中需要考虑的因素越来越多，设计难度大大提升，传统机械设计模式与思路显然已不在能满足实际设计需求，传统设计的局限性越来越明显。三维CAD技术是计算机辅助设计的重要技术手段，为机械设计提供了一套完整的三维设计环境，有效提高了机械设计质量和效率，减少了设计误差，缩短了设计周期。在机械设计中利用三维建模来完成设计，设计效果更直观、更好理解，因此机械设计中应积极应用和推广三维CAD技术。

1 三维CAD技术的特点

三维CAD技术指的是计算机辅助设计技术，利用计算机及图形设备帮助设计人员完成设计工作。三维CAD技术的实现需要建立在计算机图形设备以及计算机应用软件基础上[1]。三维CAD技术诞生于二十世纪六十年代，但当时由于硬件设备过于昂贵，所以该技术并没有得到大面积应用，仅用于汽车工业与航空领域。二十世纪七十年代，小型计算机费用大幅度下降，三维CAD技术开始融入美国工业领域。八十年代后，计算机普及度开始不断上升，开始出现专业的CAD软件及系统开发公司，CAD技术得到空前发展[2]。九十年后，CAD技术基本得到普及，应用范围越来越广泛。基于三维CAD技术下的设计环境，能够实现曲面设计、真实感模拟、二维绘图、体素拼合、三维实体造型、刀具路径模拟等多种功能，其强大的造型功能为机械设计提供了理想环境，能够设计出复杂的曲面、曲线零件。在设计中设计者在虚拟三维空间中进行设计，在这个三维空间中按照想要表现的对象的形状、尺寸来建立三维模型，调整相关参数，进行具体的设计生产想要表现的三维画面。这种三维画面能够给人强烈的视觉冲击，模拟效果逼真、直观、准确，广泛应用于广告、医学、工业、军事、影视等领域。三维CAD技术的诞生与应用给设计领域带来了革命性变化，完全颠覆了传统的设计模式，三维CAD技术将成为核心辅助设计技术。

2 三维CAD技术在机械设计中的应用

通过前文分析不难看出三维CAD技术的应用优势，机械设计中应积极融入三维CAD技术，利用三维CAD技术提高设计质量和效率，使机械设计走向数字化、信息化、高效化。三维CAD技术在机械设计中的应用，可先对机械结构三维模拟构建，然后在三维模型基础上进行设计。在具体设计中要选择合适的辅助软件，不同类型的CAD软件，性能、功能、使用范围都有较大的区别。一些软件对图形系统硬件设备性能要求较高，性价比较差，一些软件的性能则并不足以应用于机械设计领域，不能满足设计要求[3]。目前主流的机械设计软件有：CATIA、UG、PROW、SOLIDWORKS、AUTODESK INVENTOR等等。软件选择不仅要满足前期处理要求，更要满足后置处理功能要求，同时还要考虑到软件的操作性、实用性、适用性、方便性，尽可能选择一些界面简洁优化，实用性较强，操作简单的软件。一些界面复杂的软件，需进行专业培训，且会对设计者造成干扰。界面友好的CAD软件，通常不需要进行培训就可独立操作，能够有效降低设计难度，这对于设计师来说是一种无形的帮助，能够为设计师提供更加便利的设计条件。此外，还要考虑到软件的集成度，具体模块应包括：曲面造型模块、有限元分析模块、图形编辑模块、动态显示模块、仿真模拟模块等等。集成度较高的CAD软件，不仅应用性强，且数据便于管理和应用，能够大大节省系统资源，降低系统运行时间，压缩设计成本，且对于保障数据完整性有着很大帮助，这对于后续工作开展有着重要意义，能够大大提高整个设计的效率。设计中要先对设计要求和方案进行分析，获取模型信息，调整模型参数，建立三维模型路基，设置修改参数，生成主轴，确定主轴转速及给进速度，输入输出相关数据代码，验证设计合理性与科学性，进行细化设计和整体修改，细化设计后，再次进行数据校对，进行最终的深化设计。三维CAD技术在机械设计中的应用，切实有效的弥补了传统机械设计模式中的不足，提高了设计质量和效率。

3 结束语

新时代背景下，人们对机械设备的使用度越来越高，同时也对机械设备的性能要求提出了更高要求，机械设计难度随之提高，传统设计模式的局限性越来越突出。而基于三维CAD技术的设计模式，为机械设计提供了一种三维虚拟设计环境，利用三维模型进行设计，大大提高了设计效率，压缩了设计成本。

[1] 贺杰高.三维机械CAD系统的二次开发技术及在风机设计中的应用[D].兰州理工大学，2013.

[2] 任燕平.机械产品开发三维CAD系统建模及关键技术应用研究[D].昆明理工大学，2011.

[3] 吴文根.基于SolidWorks的产品设计专用系统的研究与开发[D].武汉理工大学，2012.

To Investigate the Three-dimensional CAD Technology in Mechanical Design

Wang Wei

If you want to play to protect mechanical equipment performance，good mechanical design must ensure that the design of scientifi c rationality.Low effi ciency of traditional mechanical design patterns，heavy workload，prone to error and design effect is not intuitive.The birth of 3D CAD technology to provide a new path for mechanical design，new environment，not only mechanical design based on the effect of three-dimensional CAD design technology environment intuitive design and simple operation，labor intensity is greatly reduced design cost savings thirty percent the above.3D CAD technology into the fi eld of mechanical design has become an inevitable trend.This article will expand research for 3D CAD Technology in Mechanical Design.

mechanical design；three-dimensional CAD technology；Application Practice

X799.3

A

1003-6490（2016）01-0119-02

2016-01-24

王维（1987—），男，广东广州人，助理工程师，主要从事机械设计研发工作。