三维CAD技术在机械设计中的应用

摘 要

目前，计算机技术已经广泛应用于多个领域，机械设计领域也不例外。在机械设计中，由计算机技术作为基础的三维CAD技术为机械设计开拓了一片新天地，并为机械设计带来了很大的便利。在此，本文将围绕三维CAD技术在机械设计中的应用进行简单的探讨。

【关键词】三维CAD技术 机械设计 应用

1 三维CAD技术及其特点

1.1 什么是三维CAD技术

三维CAD技术即我们所知的建模技术，该技术以三维模型为基础发展而来，是CAD技术的核心部分。与传统的二维技术相比，三维技术更具有全面性，一般只要掌握了三维结构，理解二维结构便不在话下了。三维CAD技术包括了三维与二维的转换、三维设计、结构分析以及仿真与图样的档案管理等。运用三维CAD技术，不仅可以使物品的几何结构达到机械设计的要求，还能结合机械设备的性能进行改进，使设备的更方面指标都达到最佳状态，提高机械产品的质量。目前，三维CAD技术被广泛应用于机械设计领域，是设计人员必须掌握的一项基本技能。

1.2 三维CAD技术的特点

首先，三维CAD技术使设计的作品能够以更加直观的形式表现出来。在进行作品设计时，由于二维方法的局限性，设计人员仅仅应用图纸不能将作品直观的展现出来，而三维CAD技术的应用，使得作品直观形象的展示成为了现实，并通过对立体图的研究，使不足之处清晰地展示出来，有利于设计人员发现问题、解决问题。其次，使用三维CAD技术，可以实现参数化和变量化设计。运用三维CAD技术，可以通过电脑直接修改原件的参数以及变量，实现原件的调整，避免了传统CAD技术反复修改的过程，在很大程度上提高了设计人员的工作效率。再次，三维CAD技术可以对零部件进行有限元分析和优化设计。通过有限元网络对零部件的参数进行分析计算，检验零部件性能是否达标，如果零部件不合格，便改变参数进行多次计算，直到符合要求为止，这便实现了零部件的优化。最后，三维CAD技术能够保障数据的安全。与传统设计相比，三维CAD技术将数据保存在计算机中，不易丢失。总的来说，三维CAD技术的最终目标是提高机械产品的质量。

2 三维CAD技术在机械设计中的应用

2.1 建模的应用

三维CAD技术具有使产品形象直观立体地表现出来的特点，因此它在建模时被广泛的应用。一般来说，三维CAD技术的建模方式主要有三种，即框架方式、表面方式和立体方式，此外，在建模过程中常用的图形，三维CAD软件都会自带。进行建模时，将零件分为多个基本体，通过基本的布尔运算，得出三维模型，如果零件结构过于复杂，可以结合二维设计方法将其分为多个基本体之后，再进行运算。

2.2 机械CAE软件的应用

机械CAE软件主要是对设计方案中零件的各参数进行分析、评估，对于不合理的地方进行进一步优化，最终保证方案的合理可行性。三维CAD技术在机械CAE软件中的应用主要表现为：在完成建模之后，通过CAE软件进行分析、评估，保证建模质量。

2.3 零件设计中的应用

三维CAD技术在零件设计中的应用，主要体现在两个方面。一是对于单个的零件进行设计，主要通过利用CAD技术进行建模来实现。二是在原装的机械中，进行新的零件的设计。通过对相邻的零件进行分析来设计新的零件，保证各零件之间的切合度，该过程还可以通过动画形式变现出来，便于工作人员对新旧零件工作状态的了解与掌握。

2.4 生成实体装配图

当产品的各部位基础零件都完成之后，需要对这些基础零件进行组合，才可以得到最终的实物图。具体过程是利用三维CAD技术的编辑功能，并结合旋转等方式，使这些没有关联的基础零件以合理的方式组成新的部件，最终生成实体装配图。

2.5 农业机械设计的应用

三维CAD技术也被广泛应用于农业机械设计领域。例如，在进行联合收割机的设计时，设计师以轴流钉尺脱粒分离装置作为设计的出发点，利用Motion works系统并结合三维CAD技术，实现各分系统之间的联系以及数据的共享。

3 三维CAD技术在机械设计中的应用现状及其发展趋势

3.1 应用现状

目前，三维CAD技术在机械设计中的应用还存在不足，主要表现在两个方面。一方面，三维CAD技术并没有真正实现辅助设计的功能，很多企业着重运用CAD技术进行图样的绘制，而不是图样的设计，使三维CAD技术的核心功能得不到实现。另一方面，能够熟练运用三维CAD技术的设计人员少之又少。三维CAD技术是一项很复杂的技术，涉及到的知识都具有一定的难度，使得很多学习者都望而却步。此外，相关企业不重视CAD技术的培训，使很多技术人员对CAD技术掌握严重不足，阻碍了CAD技术在机械设计中的应用。

3.2 发展趋势

随着三维CAD技术在机械设计中的广泛应用，促使CAD技术朝着集成化、规范化和智能化的方向发展。集成化是指三维CAD技术不是一项孤立的技术，一方面它离不开计算机、网络以及基础设备的支持，两一方面它还是CAM、MIS、MRP等相关系统的集合。规范化指与其相关的数据、模型以及资源都逐渐变得规范。智能化则主要表现在参数的设计及优化方面。

4 结语

三维CAD技术在机械设计领域的应用，在很大程度上提高了机械产品的性能以及质量，对机械制造业具有重大影响。同时，在国际竞争日益激烈的今天，三维CAD技术的发展更受到各国的关注，发展三维CAD技术，是我国从中国制造转为中国创造的关键。本文通过对三维CAD技术及其特点、三维CAD技术在机械设计中的应用以及其发展的现状其趋势进行介绍，以供相关人员参考。

参考文献

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[2]卞行健.分析三维CAD技术在机械设计中的应用[J].电源技术应用，2013（05）：228.

[3]徐忠.我国CAD技术在工程设计中的应用和发展[J].西昌学院学报，2011（03）：79-81.

作者单位

山东莱钢建设有限公司 山东省青岛市 266000