三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用

張宏偉，顏清友

（洛陽名特智能設(shè)備股份有限公司，河南 孟津 471100）

三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用

張宏偉，顏清友

（洛陽名特智能設(shè)備股份有限公司，河南 孟津 471100）

文章以CAD技術(shù)的概述為研究切入點，剖析三維CAD技術(shù)對機(jī)械設(shè)計所產(chǎn)生的影響，重點探討三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用，并預(yù)測其未來發(fā)展方向，旨在進(jìn)一步提高三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用價值，實現(xiàn)機(jī)械設(shè)計行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

三維CAD技術(shù)；機(jī)械設(shè)計；應(yīng)用

在機(jī)械制造行業(yè)中，若想從根本上保證機(jī)械設(shè)備具有極高的性能，則需要從機(jī)械設(shè)計環(huán)節(jié)入手，不斷增強(qiáng)設(shè)計方案的合理性、科學(xué)性含量。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計模式具有效率低、工作量大、效果不直觀的局限性，難以滿足當(dāng)前機(jī)械設(shè)計的實際需要。三維CAD技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用為機(jī)械設(shè)計注入了新活力，并且為其提供了全新的設(shè)計思路，有利于營造優(yōu)質(zhì)良好的三維設(shè)計環(huán)境，對機(jī)械設(shè)計效率的提升、設(shè)計誤差的縮減具有極為重要的現(xiàn)實意義。對此，筆者以三維CAD技術(shù)為主要研究內(nèi)容，對其在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用予以簡要分析與著重探討。

1 CAD技術(shù)的概述

CAD技術(shù)具有直觀性的鮮明特征，是當(dāng)前設(shè)計技術(shù)體系中的重要類型。從整體上來說，CAD技術(shù)以計算機(jī)為主要設(shè)計媒介，借助其強(qiáng)大的圖形處理功能來對產(chǎn)品給予分析、設(shè)計，進(jìn)而實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計效果最大化的目的。CAD技術(shù)是對傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的創(chuàng)新變革，將其應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計行業(yè)中，對傳統(tǒng)工作模式造成了極大沖擊，實現(xiàn)了概念結(jié)構(gòu)設(shè)計到計算機(jī)模擬設(shè)計的轉(zhuǎn)變。

應(yīng)用CAD技術(shù)設(shè)計機(jī)械產(chǎn)品，可以有效減少產(chǎn)品的設(shè)計時間，為相關(guān)人員呈現(xiàn)更為直觀具體的機(jī)械產(chǎn)品模型，并且借助計算機(jī)的處理功能來對產(chǎn)品進(jìn)行渲染，促使機(jī)械設(shè)計朝著設(shè)計制造一體化的方向發(fā)展。同時，與傳統(tǒng)設(shè)計模式相比，CAD技術(shù)可以將所生成的設(shè)計模型存入電腦中，為設(shè)計人員資料的保存、查找提供了便捷途徑，極大程度上節(jié)約了機(jī)械設(shè)計產(chǎn)品的開發(fā)成本。

2 三維CAD技術(shù)對機(jī)械設(shè)計產(chǎn)生的影響

從機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計方式層面來看，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計模式因技術(shù)因素的影響，只能通過手繪圖紙的方式來進(jìn)行設(shè)計，并且在圖紙的基礎(chǔ)上開展一系列的設(shè)計修改活動，使得機(jī)械設(shè)計方式缺乏創(chuàng)新。而三維CAD技術(shù)則是以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，借助計算機(jī)來構(gòu)建機(jī)械設(shè)計模型，使得相關(guān)人員可以通過直觀的方式來看到機(jī)械設(shè)計產(chǎn)品的模型，極大程度上增強(qiáng)了機(jī)械設(shè)計的直觀性含量。此外，三維CAD技術(shù)的應(yīng)用促使機(jī)械設(shè)計朝著智能化的方式發(fā)展，所有設(shè)計方案都可以通過計算機(jī)媒介完成，更加符合當(dāng)前信息化時代的要求。

3 三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用

（1）建模過程中的應(yīng)用。三維CAD技術(shù)憑借直觀、立體的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計活動中，特別是在建模過程中具有極高的應(yīng)用價值。三維CAD技術(shù)在建模中的應(yīng)用可以劃分為三種方式，分別是立體、表面、框架，對于圓形、方形、橢圓等簡單圖形在CAD軟件中都屬于自帶范疇內(nèi)。對于設(shè)計難度較大、形狀結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的圖形，可以利用三維CAD技術(shù)加以組合，并且根據(jù)設(shè)計師、客戶的實際需要生成相應(yīng)的機(jī)械產(chǎn)品。

（2）方案形成中的應(yīng)用。在機(jī)械設(shè)計過程中，需要對產(chǎn)品的各個零部件加以組合生成最終的設(shè)計方案，這就需要應(yīng)用CAD軟件的編輯功能。設(shè)計師根據(jù)自身的設(shè)計理念生成相應(yīng)的機(jī)械設(shè)計方案，通過零部件的優(yōu)化組合來為其他人員呈現(xiàn)三維機(jī)械的立體模型，其中，CAD/CAM軟件開發(fā)系統(tǒng)可以對平面數(shù)據(jù)、立體結(jié)構(gòu)等項目開展統(tǒng)一管理，保證機(jī)械設(shè)計方案順利進(jìn)行，并且充分落實在實際的設(shè)計活動中。

（3）CAE軟件的應(yīng)用。CAE軟件以三維CAD技術(shù)為基礎(chǔ)，可以對機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計方案中的數(shù)據(jù)加以分析、對比，根據(jù)產(chǎn)品的實際應(yīng)用情況來優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，最終形成科學(xué)性和合理性并存的機(jī)械設(shè)計方案。由此可見，CAE軟件主要應(yīng)用在機(jī)械模型建立之后，對其設(shè)計方案的合理性給予評估分析，以便保證設(shè)計方案的合理科學(xué)，為機(jī)械設(shè)計活動的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。此外，CAE軟件具有數(shù)據(jù)分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、壽命評估、強(qiáng)度設(shè)計評價等方面的功能，借助三維CAD技術(shù)明確機(jī)械產(chǎn)品造型框架愛的基礎(chǔ)上，可以運(yùn)用CAE軟件來解決機(jī)械產(chǎn)品的材料、剛度、動態(tài)特性等方面的問題。

4 三維CAD技術(shù)的未來發(fā)展方向

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的驅(qū)動之下，三維CAD技術(shù)必將會擁有更為廣闊的發(fā)展空間，對機(jī)械設(shè)計水平的提升、設(shè)計效率的提高具有積極的推動與促進(jìn)作用，筆者認(rèn)為三維CAD技術(shù)的未來將會朝著以下方向發(fā)展：①智能化發(fā)展方向。三維CAD技術(shù)的應(yīng)用主要是通過計算機(jī)操作得以實現(xiàn)，設(shè)計者可以將自己的設(shè)計理念、設(shè)計思路、設(shè)計經(jīng)驗等融入到電腦編程中，建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，加快CAD技術(shù)的智能化建設(shè)進(jìn)程；②網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展方向。三維CAD技術(shù)在虛擬網(wǎng)絡(luò)空間中的應(yīng)用范疇將會進(jìn)一步擴(kuò)大，建立的虛擬模型能夠引導(dǎo)相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)設(shè)計產(chǎn)品中存在的問題，以便更好地改進(jìn)完善設(shè)計作品。

[1]韋光林.三維CAD技術(shù)在水利水電工程設(shè)計中的應(yīng)用[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2015，（9）：102-104.

張宏偉（1986-），男，河南洛陽人，中級工程師，主要研究方向：機(jī)械設(shè)計。