浅谈三维CAD技术及在机械设计中的应用

作者：朱家宝

来源：《科学导报·学术》2020年第60期

【摘要】随着我国经济社会的飞速发展，科学技术的不断进步，机械工程的发展也取得了卓越的成绩。尤其是计算机技术在机械设计中的推广应用，极大程度上推动了机械工程的改革进程，为机械设计提供了非常大的便利。本文根据笔者多年的研究经验，针对计算机三维CAD技术在机植设计中的意义、应用以及仍存在的问题展开详细的论述。 【关键词】三维CAD技术;机械设计;应用;发展

三维CAD技术作为现代科学技术的重要表现形式，在化工、电子、纺织、机械、建筑等行业中具有极为广泛的应用，其中机械设计行业中的应用比例最大。对此，笔者以三维CAD技术为主要研究内容，对其在机械设计中的应用进行简要分析与着重探讨。 1三维CAD技术的概述

三维CAD技术是CAD技术的重要组成部分，是在二维CAD技术基础上发展而来的，有多个项目所组成，包括三维造型、仿真、三维转二维、机构运动分析、三维设计等等，在建模技术领域中具有极高的应用价值\"。三维CAD技术需要借助技术人员的综合素养才能够将其发挥出最大的功效，因此，设计者要具有丰富的想象力、较强的创新能力，立足于几何图形对形状性能要求的基础上设计出符合人民群众客观需要的图形，促使设计出来的图形能够朝着相对完美的方向发展。此外，在机械设计中应用三维CAD技术可以强化机械产品的仿真度，对工程绘图、产品设计中存在的质量问题进行及时有效的解决，从而提高产品设计的效率和应用的水平。因此，在现代化的社会背景下，设计者要加强对三维CAD技术的科学运用，以此来不断提高设计工作的效率和质量。

2三维CAD技术在机械设计中的应用优势 2.1使得产品更加直观形象

在机械设计中应用三维CAD技术可以使得产品更加直观形象。在机械设计中，设计者希望能够通过技术来呈现具有立体化特征的实物，但是因受技术条件的影响，设计者难以在平面上展示出立体的效果，通常是在正投影形成的二维方法基础上绘制出三维构想图。近年来，随着科学技术水平的提升，三维CAD技术应用则可以有效实现这一实际目标，对产品的装配、运行过程进行模拟运作，使得机械产品的设计更加符合用户的实际需求。 2.2增加设计的参数化、变量化含量

在机械设计中应用三维CAD技术可以增加产品设计的参数化、变量化含量。在传统CAD技术的应用过程中，设计图纸的修改是需要重新绘制的，并且需要通过固定尺寸的应用来对几何元素进行定义。然后，图纸的应用是需要多次修改方可生成，这种繁琐的CAD制图技术为机械设计工作带来了不少麻烦，造成了大量时间的浪费。三维CAD技术的应用则可以有效解决图纸设计中的这一问题，根据产品的实际需要调整装配中的某些参数，极大程度上提高了机械设计效率，减少了不必要的时间浪费。 2.3实现零部件的有限元分析及合理设计

在机械设计中应用三维CAD技术可以实现零部件的有限元分析及合理设计。在传统设计方法的应用过程中，因技术本身的问题难以保证设计计算数据的精准客观，极易增加机械产品应用的危险性。三维CAD技术的应用则可以对机械产品的零部件进行有限元分析，在有限元网络中输入产品零件的参数，可以更好地判断产品的形状、震动、受力变形等情况。如果所得出的数据不符合产品应用的实际要求，则需要重新设计，使其符合生产应用的实际要求。由此可见，三维CAD技术的应用可以提高机械设计的效率，减少机械设计的成本投入，进一步强化了产品的可靠性。

3三维CAD技术在机械设计中的应用 3.1在机械CAE中的应用

三维CAD技术在机械CAE中具有极高的应用价值。机械CAE主要是对产品的设计结构进行优化调整，通过对比分析的方式来重新整合数据，进而保证机械设计方案的合理。同时，还需要对设计方案的应用投入进行预测评估，如果发现其中存在问题则需要及时调整。三维CAD技术在机械CAE中的应用，主要是指在产品设计模型形成之后，运用机械CAE软件循序渐进、有步骤的开展定向分析，这对设计方案的顺利实施具有极为重要的现实意义。 3.2在方案建模中的应用

三维CAD技术在设计方案建模中具有极高的应用价值，可以保证设计方案的直观、立体。方案建模中应用三维CAD技术的方式主要分为三种，分别是框架式、立体式、表面式，如果设计方案中有一些极为简单的图形，三维CAD技术则会在设计建模中自动生成。对于结构复杂的机械方案建模，三维CAD技术会在布尔运算的基础上对图形进行重新排列组合，根据客户的实际要求科学筛选，最后设计出符合用户要求的满意图形，极大程度上提高了方案建模的效率，为后期设计方案的形成奠定了良好基础。 3.3在方案形成中的應用

三维CAD技术在设计方案形成中具有极高的应用价值。三维CAD技术具有编辑功能，可以在机械产品零部件设计完成之后将其排列组合，为设计方案的完成提供必要条件。也就是说，在表面上来看这些零部件之间没有什么必然联系，但是借助三维CAD技术的编辑功能则可以根据设计者客观需要来诚信排列。如果结构较为复杂则可以运用三维CAD技术的旋转、对称等方式优化配置，有效提高了设计方案的成功率。此外，在方案形成中CAD/CAM软件开发系统的应用也是必不可少的，运用平面设计、曲面造型等方式来对数据进行全面管理，使得设计方案更好地落实在实际工作中。 4三维CAD技术的未来发展趋势 4.1智能化

三维CAD技术会朝着智能化的方向发展。随着科学技术研究程度的不断深入，科学创新进程的加快，三维CAD技术会被设计者以编程的形式写入计算机中，有计算机对三维CAD技术进行操控。同时，建立以三维CAD技术为基础的数据管理信息中心，计算机根据各项参数的设置来辨识、判断数据的准确客观，极大程度上增强了三维CAD技术的智能化内涵。 4.2规范化

三维CAD技术会朝着规范化的方向发展。三维CAD技术在功能拓展的基础上，所设计出来的产品更加符合用户的实际需要，能够满足日常生活的客观需求，加强计算系统与生活实际之间的联系，从而构建保障三维CAD技术行业的规范机制。同时，在三维CAD技术的发展中要注重STEP体系的应用，通过两者的结合来解决参数化模型传输问题。 4.3虚拟网络化

三维CAD技术会朝着虚拟网络化的方向发展。三维CAD技术以现代科学技术、计算机网络工具为基础，随着社会进步发展，三维CAD技术也会向网络化的方向变革，在网络环境中的应用领域更是会不断拓展，通过建构机械模型促使设计者了解方案中存在的不足，从而建立相应的设计标准。 5结语

综上所述，在信息化的时代背景之下，三维CAD技术得到了进一步的深化发展，并且广泛应用在我国各行各业中，为我国国民经济的稳定发展打下了坚实稳固的基础，因此，在应用重要对三维CAD技术给予关注，通过科学技术的创新投入来不断发展该技术。 参考文献：

[1]冯仁专.三维CAD技术在化工机械设计中的应用[J].化工设计通讯，2017.43（2）：36.48.

[2]李星.CAD/CAM技术在粮食机械设计制造中的应用探讨[J].科技风，2016（1）：50. 作者简介：

朱家宝，男，辽宁省锦州市，本科，就读于辽东学院化工与机械学院B1706机械设计制造及自动化专业，学号：0612417027。研究方向：机械设计制造及其自动化。 （作者单位：辽东学院化工与机械学院）