三維CAD技術(shù)對機械設(shè)計的影響探析

張兆東

【摘 要】機械設(shè)計是機械工程最主要的構(gòu)成部分，是機械生產(chǎn)的基礎(chǔ)，良好的機械設(shè)計將直接決定機械的性能，因而各工程設(shè)計師必須予以高度的重視。而隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，三維CAD技術(shù)的出現(xiàn)使得機械設(shè)計更加簡單和精確，推動了機械設(shè)計行業(yè)的發(fā)展。本文將簡述三維CAD技術(shù)的特征，分析CAD技術(shù)在機械設(shè)計工作中的應(yīng)用以及應(yīng)用中存在的問題，希望能夠推動CAD軟件行業(yè)以及機械設(shè)計行業(yè)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】三維CAD技術(shù)；機械設(shè)計；特征；應(yīng)用

進入二十一世紀，人類的科學開始迅速的發(fā)展，經(jīng)濟全球化、信息網(wǎng)絡(luò)化、社會知識化的深刻發(fā)展都大大改變了人們的生產(chǎn)生活方式。科學技術(shù)的日新月異給人們帶來的是知識不斷的發(fā)展和社會的深入進步，人們只有不斷更新自己的思維方式，緊隨著時代的步伐，才能夠適應(yīng)社會的變化。對于機械設(shè)計行業(yè)同樣如此，三維CAD技術(shù)的出現(xiàn)，為機械設(shè)計的發(fā)展提供了新的思路。

1.機械設(shè)計和三維CAD技術(shù)概述

所謂的機械設(shè)計，是按照使用功能的要求，分析機械的工作原理、運動方式、力傳遞方式以及能量傳遞方式，在此基礎(chǔ)上設(shè)計每一個零件的材質(zhì)、形狀、尺寸，并將它們轉(zhuǎn)化成具體的能夠作為制造依據(jù)的描述。

三維CAD技術(shù)，是計算機技術(shù)和電子技術(shù)為基礎(chǔ)的建模技術(shù)，是由二維CAD技術(shù)發(fā)展而來的。目前這種技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，尤其是機械制造業(yè)。使用三維CAD技術(shù)進行機械設(shè)計，能夠有效減少對于人力、物力、財力的消耗，在減少生產(chǎn)成本的同時提高產(chǎn)品的質(zhì)量，既滿足了客戶的需求又為本企業(yè)打響了口碑。

2.三維CAD技術(shù)的特征

2.1縮短機械設(shè)計周期

三維CAD技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效提高機械設(shè)計的效率，顯著縮短機械設(shè)計的周期，為使用者創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。在開發(fā)設(shè)計新的機械的過程中，三維CAD技術(shù)可以記錄一定的信息，允許操作者在原有信息的基礎(chǔ)上進行改動。換句話說，只要新的機械的工作原理與現(xiàn)有的機械差不多，就可以直接借用現(xiàn)有的設(shè)計，在此基礎(chǔ)上進行一定的更改，這樣就直接提升了機械設(shè)計的效率。

2.2提高機械產(chǎn)品進程

三維CAD技術(shù)賦予了三維模型的渲染與著色功能，也就是說在模型建造完成之后，可以直接對其著色，預先了解機械的外觀，這對于設(shè)計決策、審批周期與產(chǎn)品開發(fā)進程來說可以起到一定的推動作用，提高機械產(chǎn)品的進程。

2.3實現(xiàn)一體化目標

傳統(tǒng)的二維設(shè)計工具只能夠設(shè)計平面的圖形，對于機械內(nèi)部的結(jié)構(gòu)則難以表達，就算設(shè)計出來了也非常的復雜。而利用三維CAD技術(shù)，能夠從三維的角度直接設(shè)計機械結(jié)構(gòu)，不僅更加直觀，而且對于操作人員的要求也比較低。當然三維CAD技術(shù)還可以直接輸出DXF等多種標準文件實現(xiàn)共享，給工程設(shè)計帶來了諸多益處。

3.三維CAD技術(shù)的機械設(shè)計的影響

3.1充分發(fā)揮機械設(shè)計的創(chuàng)造性

在傳統(tǒng)的設(shè)計中，開發(fā)新的機械，其實就是對原有機械的仿造或者是改變，僅僅是改變了原有機器的尺寸，對局部進行了一些更改。因而很多機械都趨于同質(zhì)化，難以讓使用者覺得耳目一新。依靠三維CAD技術(shù)，可以充分結(jié)合現(xiàn)代科技新理論，構(gòu)建不同的結(jié)構(gòu)，制造不同的機械。三維CAD技術(shù)減少了相關(guān)工作人員設(shè)計的難度，有利于充分發(fā)揮機械設(shè)計的創(chuàng)造性，設(shè)計出有特色的、有技術(shù)含量的產(chǎn)品。

3.2實現(xiàn)制造過程中全面信息化

利用三維CAD技術(shù)，可以實現(xiàn)機械產(chǎn)品的虛擬組裝以及模擬運行，這樣就避免了在制造出樣機后才發(fā)現(xiàn)存在的問題，導致人力和財力的浪費，不僅提高了機械設(shè)計的效率，還提高了機器的質(zhì)量。而隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，機械設(shè)計已經(jīng)不僅僅再局限于一個地區(qū)，如果有難以解決的問題，機械設(shè)計人員還可以通過網(wǎng)絡(luò)直接向別人尋求幫助。

4.三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的運用

4.1構(gòu)建機械的模型

三維CAD技術(shù)可以構(gòu)建機器的線框模型、表面模型以及實體模型。通過對不同模型的組合應(yīng)用，設(shè)計者可以根據(jù)設(shè)計方案來組合各種獨立的部件，能夠?qū)碗s的機械簡單化，從而根據(jù)客戶的需求制定出合理科學的三維方案，為接下來的制造過程提供強有力的參考依據(jù)。

4.2零部件的檢查

通過三維CAD技術(shù)，可以很容易地模擬零部件在機械運行時的工作狀況，由此來檢測能量的傳遞效率，在此基礎(chǔ)上設(shè)計新的零件。而通過模擬技術(shù)，還能夠讓相鄰零部件之間實現(xiàn)良好的結(jié)合，避免盲目開發(fā)導致的不實用和材料浪費。

4.3實體裝配圖的生成

在機械模型設(shè)定完成之后，三維CAD技術(shù)可以對系統(tǒng)運行中的資料進行分析，得出機械中各個零部件合理的裝配過程，分析最高效的裝配過程，為實際生產(chǎn)提供依據(jù)。

5.三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中存在的不足

5.1沒有真正實現(xiàn)輔助設(shè)計

很多企業(yè)對于三維CAD技術(shù)的應(yīng)用僅僅停留在初級階段，也就是建立一個三維模型，獲得機械的最終組裝的效果。而事實上三維CAD技術(shù)可以做的事情還有很多，通過對于機械運行的模擬、機械各個零件組裝的模擬，可以更好地調(diào)整組裝過程，提高生產(chǎn)效率，這對于實際的生產(chǎn)是很有意義的。企業(yè)對三維CAD技術(shù)的認識僅僅停留在輔助繪圖紙之上，沒有充分發(fā)揮三維CAD技術(shù)的各種功能，自然也就難以憑借三維CAD技術(shù)實現(xiàn)自身的跨越式發(fā)展。

5.2沒有專業(yè)的設(shè)計人員

三維CAD技術(shù)是一項復雜的技術(shù)，如果想要靈活地運用三維CAD技術(shù)進行機械設(shè)計，對于相關(guān)設(shè)計人員的專業(yè)素質(zhì)要求較高。而事實上很多企業(yè)的設(shè)計人員都沒有全面了解和掌握三維CAD技術(shù)，再者企業(yè)也不注重對于相關(guān)技術(shù)的技能培訓，因而再利用三維CAD技術(shù)進行機械設(shè)計時，都僅僅停留在基本的運用，也就談不上提高機械設(shè)計的效率，為企業(yè)創(chuàng)造更多的效益。

6.小結(jié)

科技的發(fā)展帶來了三維CAD技術(shù)的出現(xiàn)，而三維CAD技術(shù)的出現(xiàn)給機械設(shè)計行業(yè)帶來革命性的變革。三維CAD技術(shù)能夠充分發(fā)揮機械設(shè)計的創(chuàng)造性，實現(xiàn)制造過程中全面信息化，為企業(yè)構(gòu)建機械模型，檢查各零部件是否合適，找到最高效率的實體裝配圖。但是在三維CAD技術(shù)的推廣應(yīng)用過程中，很多企業(yè)都沒有充分發(fā)揮三維CAD技術(shù)的輔助設(shè)計功能，專業(yè)的設(shè)計人員也較為匱乏，這就導致企業(yè)無法提高機械設(shè)計效率，創(chuàng)造出有特色的產(chǎn)品，自然也就無法在激烈的市場競爭中為自己贏得更多的市場份額。機械設(shè)計行業(yè)應(yīng)該充分重視對于三維CAD技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，唯有如此，才能夠增強整個行業(yè)的實力，推動行業(yè)不斷向前發(fā)展。 [科]

【參考文獻】

[1]張立榮.三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2011，30（2）：16-18.

[2]徐悅.三維CAD技術(shù)對機械設(shè)計的影響分析[J].價值工程，2014，（19）：51-51，52.

[3]李銀玉.三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中運用[J].科技資訊，2012，（25）：10-10.

[4]臧凱.三維CAD技術(shù)對機械設(shè)計的影響分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，（31）：100-100.