机械设计中三维CAD技术的运用探讨

孙明　闫海东

摘要：随着科学技术和计算机技术的高速发展，各行各业都将计算机技术引进到实际应用中去，提高了工作效率。在机械设计中也引进了计算机技术，其中应用较为普遍的是二维CAD技术，但是传统的二维CAD存在着局限性，只能用于平面图纸的快速生成，很难及时、有效的解决设计中形成的难点和突发问题。在这种情形下，计算机逐步发展出现了三维CAD技术。并应用到机械设计中为其取得良好的经济效益。本文主要分析三维CAD技术的发展现状，研究机械设计中三维CAD技术的具体应用，以及对三维CAD技术的展望。

关键词：三维CAD技术；机械设计；应用

0前言

随着我国经济的发展和计算机技术水平的提升，推动了三维CAD技术应用的发展和普及。而传统的二维CAD技术将被三维CAD技术取代，成为新型的计算机技术，广泛的应用到各行各业的图纸设计中，尤其是对机械设计更为重要，作为机械工作的基础环节，机械设计的好坏直接影响着整个机械生产过程，而机械设计中运用三维CAD技术不但能够降低生产成本，还能够提高机械产品的质量，同时促进机械设计技术的快速高效发展。

1三维CAD技术发展现状

三维CAD技术主要包括装配设计、实体建模等系统功能。以其对图样的档案管理和快速完成三维造型与设计的特点，在三维建模的基础上，逐步发展成为CAD技术的核心技术。打破了传统CAD技术只能在纸上作业的局限，融入计算机技术，解决了图纸在保存和利用上出现的问题，提高了图纸资料的安全性，满足了不同行业对设计的不同要求，将设计人员的想法通过三维特征等准确的表达出来。

2机械设计中三维CAD技术的具体运用

2.1形成阶段

在机械设计方案的形成中应用三维CAD技术，利用其编辑功能实现对零部件的排列组合。在机械设计方案中，对于所需的零部件要加以重组和加工，使其排列和组合达到合理，这样才能确定最终的机械设计方案。三维CAD技术可以将较为复杂的零部件进行拆分和旋转等，经过排列组合得到合适的零部件结构，使机械设计工作能够顺利开展。另外三维CAD技术中CAD/CAM软件可以利用曲面造型、数据分析和平面设计等方式，统一管理和应用这些数据，注重对该软件的开发与利用，将有利于促进机械设计方案的按时保质完成效率。

2.2建模阶段

机械设计的建模过程中三维CAD技术的应用最为普遍，三维CAD技术因其自身的直观性特点，能够呈现出更为直观的设计方案，有助于相关的设计人员根据直观的建模发现其不足，并找到设计方案中潜在的弊端。三维CAD技术中主要的建模有三种方式。首先是表面模型的三维实体建模。它主要适用于比较简单的物理模型的建模，如圆柱体、圆形、球形等，将这些简单物体的内在零件分解成无数个个体，逐一的进行分析，然后在进行实体建模工作。其次是实体模型的三维实体建模，主要应对较为复杂的零件结构，通过一定的计算方式，根据设计人员的意图对图形等进行排列组合，找到合理的实体模型促进设计方案的完成。最后是线框模型三位实体建模。根据机器运行中的相关信息资料，分析其具体的运动位置，然后依据零件所处的相应的坐标数据进行建模，生成最终的实体模型。另外三维CAD技术还具有检查的功能。设计人员可以利用三维CAD技术中的资源查找器找出出现问题的零件，及时发现其弊端并加以改造和更新。有效的避免了机械因零件出现故障而导致的损害。

2.3CAE软件应用阶段

在接卸应用中要将三维CAD技术应用到CAE软件中，使其共同协作，促进机械设计方案的完成。机械设计中的CAE软件是机械工程设计中的一种计算机的辅助工程软件。它自身具有很多的功能，如孙段设计和分析的循环周期、查找产品事故的原因和优化产品设计等。机械设计中的CAE软件最大的作用就是优化机械结构设计，合理分析和对比机械设计方案中产生的数据信息，做出最佳的机械设计方案。将三维CAD技术应用到CAE软件中，主要是在三维CAD技术对零件进行基本的数据确定并建立相应的模型之后，通过CAE软件对其进行具体的分析，计算出最符合规定的零件的规格。通过这种结合降低对零件的损耗，延长机械的使用寿命。

3 对三维CAD技术的展望

3.1规范化发展

三维CAD技术的规范化发展，将会越来越符合未来的发展趋势，在追求强大的基础上，加强与实际的联系。对于三维CAD技术的规范化发展主要注重在数据交换格式、数据模型和计算机辅助资源三个方面的规范化。另外还要重视对STEP体系的应用，将其融入到三维CAD技术中，达到良好的结合，及时的解决在设计中参数化模型出现的传输问题。

3.2集成化发展

三维CAD技术在未来的发展中集成化性质将更加显著，三维CAD技术集成了网络数据库、计算机硬件等多个领域的应用技术，不单单是一种独立存在的技术，它是和多项计算机技术共同协作的，另外它还集成了制造资源管理、计算机辅助制造和管理信息系统。随着科学及水平的提高，三维CAD技术的集成化程度也将加深，人们也将更关注其在计算机中CAD/CAM的集成，为机械设计带来便利。

3.3智能化发展

随着设备智能化的发展，三维CAD技术在未来的发展中也将越来越智能化。三维CAD技术是设计人员借助计算机载体，把实际生产生活中的技术和经验通过参数编入程序，然后建立一个计算机内部的数据库，增强计算机的判断力和辨认能力的一项技术。三维CAD技术将随着科学技术的发展，不局限于提供画图和建模的功能，还会提供参数设计和特征造型的功能，三维CAD技术在未来的发展中将实现工程数据集聚到数据模型中的功能，在机械设计应用中使设计人员能够最大限度的发挥技能，实现其设计的理想标准，同时提高设计人员的工作效率。

4结论

随着科学技术水平的不断提高，机械设计中也将不断的引进三维CAD技术，并将其普及到各个领域。三维CAD技术也将最大限度的发挥其自身优势提高机械设计和机械产品的质量，以自身的直观性实现机械设计的真实性，推动自身发展的同时促进机械设计行业的发展。

参考文献：

[1]胡亮亮.机械设计中CAD三维软件的应用[J].电子测试,2013(23):24-25.endprint