三维CAD技术在机械设计中的应用

三维CAD技术在机械设计中的应用

余佳喻

长江陆水枢纽工程局有限公司  湖北省咸宁市赤壁市  437300

摘要：三维CAD技术是最早采用的一种计算机应用技术，而且随着现代科技的发展和进步，它的使用和发展得到了很大的推动，越来越多地被运用到了机械设计的各个方面。本文从三维CAD技术的基本概念、特征、功能、优势等方面，探讨了该技术的一些具体应用，为今后的工程实践提供了借鉴。

关键词：机械设计；三维CAD技术；应用；

1.三维CAD技术的概念与特点分析

目前，国内外对三维CAD的研究已比较成熟，技术水平也比较高。三维CAD技术，又称造型技术，是建立在三维模型的基础上，经过长时间的发展和改进，才逐步形成的一套完整的三维CAD技术。一般而言，三维CAD包括模拟与图纸文件管理，三维造型与三维设计，三维与二维之间的转换，机械操作分析等，而一套较为完备的三维CAD技术系统，对于几何形状和性能都有很高的要求，也只有这样的要求和完备的技术系统，才能支撑三维CAD系统在实践中的各种需要，并保证在实践中实现三维CAD系统的结构设计的最优。将三维CAD技术运用到实际工作中，既可以充分发挥设计者的创造性和想像力，又可以将设计者的思维方式与整体设计环境有效地融合，通过虚拟设计与仿真设计的有机结合，推动设计效果的最佳实现，有效地解决了机械设计产品渲染过程中出现的各种问题，进而持续地提升机械设计产品渲染的品质和效果。

2.三维CAD技术在机械设计中的应用优势

2.1产品更加直观形象

三维CAD技术的运用，因其本身的优点，可使机械设计更直接地展现出产品的特征与外观，并可利用3DCAD技术对产品对象进行展示。在以前，在机械设计中，很难通过平面图形来显示产品的三维效果，通常都是通过投影的方法，将产品的三维图形在平面上显示出来。三维CAD技术的兴起与运用，为实现有关的设计作业提供了可能。不仅能够展示出产品的三维形象，而且还能够反映出机械产品的实际运作过程，机械制造商能够在掌握设备的实际运行情况后，及时地改善操作过程中存在的缺陷，同时也能够让使用者了解到机械设备在操作过程中的某些性能，从而加深对该产品的认识，这样的技术能够满足使用者的需求。

2.2增加设计的参数化含量

以往的CAD技术在实际应用时，若要对图形中的每一个位置进行修改，就需要技术人员按照实际情况来重新绘制，需要用到很多的辅助工具，并且还要将其它的为图形的尺寸固定好，经过反复绘制后才能形成新的图纸，该技术在应用的过程中耗费的时间较长，而且操作上也比较麻烦。但是，随着三维CAD技术的问世，它能够有效地改善这一问题。在实际应用的过程中，如果能够了解到图纸修改的实际数据，就可以直接对其进行调整、修改，而不需要再进行图纸的反复绘制，这样就节省了图纸设计时间，从而更快地完成了相关工作。

3.三维CAD技术在机械设计中的应用

3.1在机械设计方案建模中应用

在机械设计领域，三维CAD技术可以使设计结果以一种直观的、立体的方式展现，使设计者和产品可以从多个角度进行全面、多角度的观察和分析。一方面，在三维CAD技术建模中，立体、框架和表面都是非常常用的建模方式，主要通过立体和表面中框架的不同技术形式来完成设计方案建模工作，多用于自身自带正方形、圆形、圆柱形等基础图形。对于某些设计结构比较复杂的设计，需要按照设计方案进行整体计划，使用布尔操作将基本图进行安排和组合，以满足设计的需要。另一方面，三维CAD技术以其灵活多变的特性，成为了机械设计的一个关键工具，其在立体造型上，可以将各种部件进行拆分与组合，将立方体、圆柱体、环形体等多种造型系统进行运用与再计算，从而得到一个完整的造型，并将其完整地展现出来。在此过程中，设计者必须对机械产品的有限元进行深入的分析，将设计的部件进行拆分，将设计的部件进行比较，从而确定出设计与实际模型之间的区别，从而得到比较理想的部件应用和组合方案。比如，在进行三维钢结构的机械设计时，设计人员要以生产要求为基准，对各个试验设计参数进行统计和分析，并与建模数据进行综合，从而设计出一套科学、合理的设计方案。然后，将设计好的模块添加到建模框架中，通过对各种参考资料、机械设计知识和经验的熟练运用，建立机械设计数据，从而完成了三维钢结构机械设计建模。

3.2在机械设计方案形成中应用

在进行机械设计方案编制时，设计者可使用3DCAD技术进行编辑。从零件的角度来看，可以编辑机械设计方案中各零件的参数及组合形式，根据设计方案加工、排列，得到一套科学、完整、系统的设计方案。在设计的过程中，各个零件之间并没有什么联系，但是通过使用三维CAD技术，人们可以将任何两个零件有机地结合在一起，并按照不同的要求，对这些零件进行组合和排列。设计人员可以利用这一功能，对原来的设计方案进行重组和排列，特别是对于那些比较复杂的零件，通过对它们的组合方式进行重新调整，就可以得到新的零件机械设计方案，从而可以有效地提高机械设计和生产制造的品质。此外，还需要与三维ACD/CAM软件开发系统相结合，通过数据分析、平面设计、曲面造型以及立体建造等手段，有效地运用并管理机械设计中的参数，或是使用软件来进行零件设计检查，借助资源查询器来修改某个零件，从而建立新的机械产品模型，提高零件间的匹配度，降低由于零件匹配度不高而造成的组装失败，从而极大地提高了机械设计的有效性，保证了设计方案的成功实施。

3.3在机械CAE软件中应用

机械CAE软件是一种机械设计应用计算机辅助工程，包括结构设计优化、方案数据比对、设计方案分析和机械方案比对等多种功能。将其巧妙地运用到机械设计中，不但可以提高设计方案的科学性，而且可以使设计方案的规范化。在实际应用过程中，可以从模型构筑角度着手，利用三维CAD技术展开建模设计。之后，再利用CAE软件设计分析零部件具体尺寸和造型，对三维CAD技术应用中存在的问题展开改正，降低关键设备损耗，确保机械设计方案的实效性，从而有效地延长机械产品的使用寿命。

4.三维CAD技术发展趋势

第一个是正规化这句话的意思就是，在设计三维软件的时候，要根据实际情况来进行，而不是单纯的注重功能，而是要根据实际情况来进行，这样才能确保CAD技术的标准化和标准化。在应用过程中，还应重视STEP系统，将STEP系统与CAD系统有效地结合起来，以解决参数化模型中所出现的问题。三维CAD技术已经取得了一定的成果，随着国家的快速发展，它的智能程度将会越来越高。在应用三维CAD技术的时候，工作人员可以通过计算机操作，将在实践中获得的相关经验进行记录，这样就可以建立起一个完备的数据库，并提供计算机的识别能力，以实现智能设计的目的。三维CAD技术的稳步发展，在很大程度上依赖于计算机和其他相关的网络化工具。随着社会的进步，三维CAD技术将逐步向网络方向发展，在虚拟空间中，三维CAD技术起到了很大的作用，因为利用三维CAD技术，可以在虚拟空间中建立机器模型，可以让人更直观、更直观地看到机器的缺陷，并给出合适的参数，为以后的机器设计提供依据。可见，未来的3DCAD技术在虚拟空间中起着举足轻重的作用。三维CAD技术可以将外部设备、电脑软、硬件结合起来，同时还可以将管理信息系统、生产资源管理系统等与之结合起来。随着经济的迅速发展和信息技术的日新月异，CAD系统的建设将成为人们关注的焦点，特别是在经济全球化的大背景下，必须要在保证相关的设计方案得以实施的情况下，才能实现跨区域的设计生产。

结语

总之，对三维 CAD技术在机械设计中的应用进行了研究，将有助于促进其在机械设计中的应用，使其在机械设计中得到更好的运用。这样，就可以持续地对机械设计的质量和效果进行改进，以适应在新的社会经济与科学技术发展环境中对机械设计提出的更高要求，这对于促进机械设计的持续发展与进步，具有非常积极的影响和意义。

参考文献

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