三維CAD技術在機械設計中的應用探究

　　摘 要：計算機輔助機械設計的高效率、高質量要求為三維CAD技術開拓了發展道路，由于二維CAD技術逐漸無法滿足計算機機械設計的全部需要，三維CAD技術便應需而生，二維CAD技術逐漸淡出了計算機輔助設計，三維CAD技術借勢得到發展。三維CAD技術憑借其高效性、精確化的特點迅速得到機械設計者的青睞，三維CAD技術也逐漸被應用于復雜問題的處理，二維向三維的轉換也為計算機輔助機械設計謀得更為廣闊的發展空間。從零件設計和裝配、生產效率和產品質量三個方面闡述了三維 CAD 技術在機械設計中的應用優勢，并分析了三維 CAD 技術在機械設計中的影響，展望了三維 CAD 技術在機械設計中的發展趨勢。

　　關鍵詞：三維 CAD 技術;機械設計;應用探究

　　《今日工程機械》(半月刊)創刊于2002年，由北京卓眾出版有限公司主辦。從創刊之日起，它以探析工程機械行業財富模式為己任，就立志成為中國工程機械行業最好的經管類雜志。

　　科技的發展帶給計算機技術更大的進步，對于機械設計而言，計算機可謂是設計中的主力，之前計算機主要依靠二維CAD技術進行機械設計，但是隨著機械設計要求越來越高，需要設計出來的部件更為精確和高效。三維CAD技術是在二維CAD技術基礎上的進步，計算機輔助機械設計也不僅僅停留在平面空間，在機械設計的過程中會存在機械結構設計不全面、不到位的問題。對于簡單的機械結構來說，二維CAD技術也許足夠滿足設計要求，但是機械結構的復雜性提升要求計算機輔助技術必須做出改變和提升。計算機輔助技術為機械設計服務，機械設計的實際需求則是需要在計算機輔助軟件進行關注與優化，三維CAD技術的發展趨勢不容忽視，所以深刻把握三維CAD技術才能保證其在機械設計中的靈活運用。

　　1 三維 CAD 技術在機械設計中的應用優勢

　　1.1 在零件設計和裝配上

　　機械設計的最終成果是通過各部分結構拼接、組裝起來的，三維CAD技術在對每一部分、每一個零件進行設計之后，還要負責零件的裝配、修改。三維CAD技術為每一個零件都提供了立體三維模型，相比二維更為直觀、更為立體、更為全面。在零件裝配的過程中，通過三維CAD技術的展示可以清晰看到裝配過程中零件每個部分的位置情況，一旦出現裝配誤差便可以采用相應的三維設計方法對整體或局部進行調整。三維CAD技術能及時的發現設計裝配中的誤差與錯誤，通過在計算機上的三維實體模型的設計、裝配、實驗和反復修改，避免了成品加工試制過程中的損耗。

　　1.2 在生產效率上

　　三維CAD技術設計出來的是立體的實體模型。立體的實體模型直接呈現在設計者眼前，可以直接與預期效果做對比，也可以更加直觀的判斷與自己的設計理念中的模型是否相匹配。機械結構的設計有復雜和簡單的區別，但都是立體呈現的，立體的機械設計有很多個面，假如用二維平面設計便會增加更多時間，而三維CAD設計直接將機械零件放在立體空間內，減少了單個面設計之后再拼合的時間，所有的設計、裝配、修改都是在立體空間內直接進行的。例如，高度數據出現錯誤，并不需要對每一個面都進行修改，而將實體模型的高度進行拉伸求差即可。

　　1.3 在產品質量上

　　三維CAD技術在二維CAD基礎上發展并逐漸成為計算機輔助技術的主要力量，而在三維CAD技術的設計下，機械產品質量得到了明顯提高。企業產品質量是消費者關注的熱點，也是為企業贏得良好聲譽的關鍵點，三維CAD技術的參與使機械設計水平得到了大幅提高，三維CAD技術在立體空間內對建模產品進行實際設計、裝配，在產品設計、裝配的過程中出現問題及時解決，直到機械設計建模達到技術標準和質量要求才進行產品生產。這樣生產出來的產品殘次品明顯減少，可以說在機械設計過程中從設計到生產每一個步驟都是經技術審核通過的，層層的質檢才能生產出高質量的產品。

　　2 三維 CAD 技術在機械設計中的影響

　　三維CAD技術在機械設計中的快速應用給予更多人創新的靈感，但是三維CAD技術并沒有達到技術頂端水平，其創新型的發展仍需要后期繼續開動腦筋、將技術的創新進行到底。三維CAD技術是應時代的需求產生的，必然在發展的過程中也要跟上時代的步伐。時代在發展，目前三維CAD技術在機械設計領域基本滿足設計的要求，但不代表一直要用不變的技術去設計所有的東西，三維CAD技術為后來的技術創新提供了借鑒方案，也為后來的創新指明了方向。三維CAD技術還有加強設計人員聯系的作用，三維CAD技術的應用并非一人之力可以完成的，而是依靠團隊的力量，在團隊共同設計的過程中為每個設計人員提供了交流學習平臺。除此之外，三維CAD技術將設計與生產密切聯系起來，在設計中生產在生產中設計的工作形式，使企業降低了生產成本并提高了生產效率，使更多企業愿意將機械設計軟件應用納入企業中來，從而壯大了機械設計產業，促進機械設計行業的發展。

　　3 三維 CAD 技術在機械設計中的發展趨勢

　　3.1 規范化設計

　　三維CAD技術始終跟隨時代的步伐，順應時代的趨勢而發展，未來三維CAD技術中應加入幾何數據建模、工程數據建模等建模方式實現智能化建模。現在的三維CAD技術存在的最大問題就是設計還缺乏規范，在數據轉換格式中存在一些誤差，在設計之初存在誤差問題便會給后期的修改工作加大任務量。未來三維CAD技術的發展將會更加精確，在設計之初就要定出一份精確的規范設計參考圖，參考圖里設計的數據都需要規范和精確，隨著三維CAD技術設計的應用，其設計水平也將會得到進一步的提高。

　　3.2 智能化設計

　　目前的機械設計人工的參與還是比較多的，隨著科技的發展，人工智能必將在未來與三維CAD技術結合起來，打造機械智能化設計，在對機械結構進行測量的時候便可以由人工智能傳輸測量數據，并將數據分配到數據模型中去，這樣一來，便解放了人工勞動力。智能化的設計方案是將人工智能的智能化成果運用到三維CAD技術中來，企業之間的競爭是技術的競爭，作為機械設計的主力自然也不能掉隊，跟隨智能化的步伐不但能夠將設計水平提高，還能保證設計的先進性。除此之外，智能化的設計更符合人們的需求，也更適合應用于人類社會。

　　3.3 集成化生產和設計

　　輔助技術是三維CAD技術在工作過程中的有力輔助，三維CAD技術缺少其他技術的配合和輔助依然無法完成高效的設計工作。因此，在三維CAD技術的發展過程中必然少不了與其他技術的聯系與結合，其他的技術能夠彌補三維CAD技術的短板，為機械設計工作提供進一步的技術保障。集成化生產和設計能夠為機械設計繪制一個完整的設計框架，有助于設計的順利進行。

　　在科技、經濟快速發展的大背景下，唯有抓住時代發展趨勢才能跟緊時代發展的進度，三維CAD技術在機械設計方面確有著不小的優勢與發展空間，但是，并不代表三維CAD技術的優勢在時代發展過程中能夠一直保持，科技的進步在為三維CAD技術提供發展契機的同時也為其提出更高的挑戰，要想迎接挑戰，就要通過不斷優化關鍵技術創造更大的優勢。三維CAD技術在計算機輔助機械設計中發揮巨大的作用，但同時也存在著某些不足之處，因此，需要明確三維CAD技術的發展趨勢，克服自身弱點，加強與數字經濟時代的聯系，從而為三維CAD技術的發展開拓更為廣闊的空間。

　　參考文獻：

　　[1] 趙娟.三維CAD技術在機械設計中的應用分析[J].內燃機與配件，2019(10)：233-234.

　　[2] 林曉慧.三維CAD技術在機械設計中的應用[J].綠色科技，2019(4)：189-190.

　　[3] 徐堯.關于機械設計中三維CAD技術的應用分析[J].技術與市場，2019，26(1)：171.