三維CAD技術在機械設計中的實踐運用探討

邱霜玲 四川工程職業(yè)技術學院教務處

目前能夠發(fā)現(xiàn)，在機械設計過程中三維CAD技術的出現(xiàn)和運用，較傳統(tǒng)CAD技術具有更大的優(yōu)勢。就目前我國的發(fā)展方向而言，我國在工業(yè)化發(fā)展的速度較快，工業(yè)化程度不斷加深，帶動了制造業(yè)的快速發(fā)展。這就意味著行業(yè)對機械設備的需求增大，對各機械設備的精確度也有著更高的要求，因此，機械行業(yè)對三維CAD技術的重視程度也越來越高。

1.CAD技術的概述

CAD技術是計算機信息技術快速發(fā)展的產(chǎn)物。由硬件和軟件的合理結合產(chǎn)生，在機械設計中發(fā)揮著至關重要的作用。通過對軟件系統(tǒng)的合理應用，附加上計算機強大的信息計算能力和圖形處理能力，使得CAD技術完全改變了傳統(tǒng)意義上機械設計的方式方法。設計人員通過對CAD技術的掌握與運用，能夠使機械產(chǎn)品的設計達到預期的標準，從而在一定程度上提高了機械設計的工作效率。

2.三維CAD技術在產(chǎn)品設計中的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品設計手段很難直觀地反映產(chǎn)品的立體效果，而CAD三維技術則突破了這一局限性。在機械行業(yè)設計中，通過靈活使用三維CAD技術可以直觀地展示出產(chǎn)品的三維效果，使設計工作者更具針對性地對產(chǎn)品實施檢查工作，能夠更好地完善和改進產(chǎn)品性能，做到有效提高機械設計水平，滿足現(xiàn)代機械設計的要求，為機械設計的更好發(fā)展提供技術上的支持。

2.1 零件設計效率高、裝配便捷

在零件設計和裝配中使用三維CAD技術，可以根據(jù)相鄰零部件的位置和形狀，更直觀方便地設計新的零部件，使機器在各部分的設計和裝配過程中變得更加智能和高效。三維CAD技術只需要在計算機上就可以完成對新零件的設計，這克服了傳統(tǒng)CAD技術的局限，有助于更好地解決各個設計零件出現(xiàn)的裝配故障問題。通過在計算機上以動畫的形式來演示零件建模的過程，能夠讓人們直觀地了解機械內(nèi)部和外部零件的裝配結構。

2.2 減少機械設計的制造時間

通過使用三維CAD技術，可以縮短機械設計時間，大大提高機械生產(chǎn)工作效率。三維CAD技術可以在保持原始設計信息的基礎上對信息進行有效整合，提高機械設計的效率。三維CAD技術具有快速變形的特點，這一重要特征的運用能夠?qū)Ξa(chǎn)品實現(xiàn)快速重建，通過對原有產(chǎn)品的基礎上添加新的設計理念，能夠產(chǎn)生新的機械產(chǎn)品。

2.3 提高科技含量

為保證產(chǎn)品質(zhì)量，很多企業(yè)都擁有比較完善的數(shù)控加工技術，如果企業(yè)再引進并使用三維 CAD技術，并將該技術應用到對各零件進行加工的過程中去，就可以有效地提高機械產(chǎn)品的技術含量和整體質(zhì)量，對企業(yè)而言可謂是錦上添花。因此，當設計人員能夠?qū)θS CAD計算機設計技術做到熟練掌握并靈活運用，會使機械產(chǎn)品的設計取得新的進展，從而確保機械設計的質(zhì)量，增加機械運行的技術含量。

3. 三維CAD技術在機械設計中的應用

三維CAD技術使機械設計的目標和設計過程趨向標準化方向發(fā)展，為現(xiàn)代機械技術提供了新的發(fā)展導向和發(fā)展平臺。在未來的發(fā)展中，隨著三維CAD技術應用在行業(yè)中的不斷滲透，機械設計對智能的需求也將會越來越高。智能設計基于知識和信息技術的使用，可以有效地將創(chuàng)新技術與人工智能技術相結合。另外，基于三維CAD技術的合理運用，可使產(chǎn)品虛擬仿真設計能夠達到最好狀態(tài)。隨著CAD技術在機械設計中的不斷推廣，有利于在機械制造行業(yè)建立集成的協(xié)作環(huán)境。

3.1 零件建模

3D CAD的建?？梢酝ㄟ^三種方法完成：表示模型，線框模型和實體模型。完整的CAD技術包括六個基本體，即球體，圓錐體，楔形，立方體，圓柱體和環(huán)形狀。因此，在機械設計中使用三維CAD技術時，可以更直觀地分析各個機械部件的結構。在每個基本體上執(zhí)行三維實體建模，然后對這些基本體執(zhí)行布爾運算，可以獲得機械部件的三維實體模型。運用三維CAD技術所具備的建模功能，機械設計工作者能夠按照產(chǎn)品的需求，創(chuàng)造出與現(xiàn)實尺寸完全一致的模型。因此，在三維CAD的技術支持下，機械零件的設計更加真實，設計人員設計的機械零件可以更好地應用于機械生產(chǎn)。這樣有助于在設計過程中避免錯誤的發(fā)生，保證機械設計的成功率，縮短設計人員的工作周期，提高了機械設計工作的效率。

3.2 對模具進行集成制造

經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術的不斷進步促進了機械制造業(yè)的發(fā)展，其生產(chǎn)技術也得到了迅速的提高。從傳統(tǒng)的單一機床到現(xiàn)代數(shù)控機床，從手工繪圖到三維繪圖，行業(yè)的信息化和數(shù)字化也正在不斷深入到機械制造中來。模具CAD技術和激光成形技術已廣泛應用于機械制造業(yè)，同時表面造型，圖形編輯，三維繪圖、仿真模擬、數(shù)控加工等多個功能模塊模構建了一個比較完善的三維 CAD系統(tǒng)。通過靈活使用三維CAD技術所具備的強大的編輯功能，可以根據(jù)設計者的意圖對各個機械組件進行排列和組合，從而確保三維CAD方案的成功實施。

3.3 在多維幾何繪圖中的應用

在機械產(chǎn)品設計中，有關數(shù)據(jù)的分析處理和圖形設計的工作內(nèi)容較多，工作量大，因此在繪制多維幾何圖形時，有必要選擇合適的、功能性較強的繪圖軟件。目前，大多數(shù)CAD繪圖軟件可以繪制不同的圖形并對圖形執(zhí)行各種編輯。如果要使用CAD軟件的繪圖功能，則需要在繪圖軟件的通用軟件包中實現(xiàn)。機械制造業(yè)中的許多計算機輔助軟件都在不斷發(fā)展和完善自身，帶動了行業(yè)的設計發(fā)展進程，提高行業(yè)總體水平，機械設計師也逐漸認識到計算機輔助軟件在機械設計中的重要性。

4. 結語

在信息技術高速發(fā)展的新時代，對三維CAD技術在機械設計領域中進行充分的發(fā)揮，能夠帶來積極效應，提高工作效率，從而推動機械制造的快速和長期發(fā)展。同時，三維CAD技術讓機械設計工作者能夠脫離舊的設計模式，投身于全新的設計模式中，設計者的思維在不斷變化，思維方式也在隨著轉變。未來，CAD技術的運用必將趨向于集成化、規(guī)范化、網(wǎng)絡化以及智能化方向發(fā)展，與三維CAD技術相關的軟件之間的通用性也會越來越強。伴隨科學技術的不斷發(fā)展，相信三維CAD技術能夠更好地服務于機械設計的方方面面，在未來的機械設計領域中也會起到更為顯著的作用。