黃磊?凌鵬

摘 要：CAD技術(shù)是機械設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用相對較早的計算機應(yīng)用技術(shù)，而此項技術(shù)在機械設(shè)計應(yīng)用中受到信息技術(shù)發(fā)展的影響，其應(yīng)用手段及功能也在不斷發(fā)生著變化。本文就三維CAD技術(shù)優(yōu)勢進行了詳細討論，并對其在機械設(shè)計中的具體應(yīng)用方法進行了闡述，并對三維CAD技術(shù)在新時期的發(fā)展趨勢進行了簡要分析。

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

三維參數(shù)CAD技術(shù)使機械制造領(lǐng)域的產(chǎn)品設(shè)計方法發(fā)生了巨大的改變，它不僅有效提高了機械設(shè)計水平與設(shè)計效率，同時也大大縮短了機械產(chǎn)品的研制周期和開發(fā)周期。因此，三維CAD技術(shù)是我國機械制造企業(yè)在發(fā)展中的必然趨勢，對促進我國科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展有著重要意義。

1.機械設(shè)計中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

（1）機械產(chǎn)品設(shè)計更加直觀。傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品設(shè)計方法很難在紙上將產(chǎn)品繪制出立體效果，而三維CAD技術(shù)運用到機械產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域后，可以將機械產(chǎn)品以一種立體的實體效果展示給客戶，并可以讓設(shè)計人員更直觀地對產(chǎn)品設(shè)計進行檢查，通過三維CAD技術(shù)實現(xiàn)對機械產(chǎn)品的模擬裝配及運轉(zhuǎn)，讓機械產(chǎn)品在設(shè)計階段可以更加接近實際運用。

（2）實現(xiàn)機械產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計。傳統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計技術(shù)如果要進行畫圖修改需要重新繪制，但機械產(chǎn)品從設(shè)計階段到生成完整作用階段需要經(jīng)過多次修改，這便導(dǎo)致機械產(chǎn)品設(shè)計的周期與開發(fā)周期延長。而三維CAD技術(shù)自身就帶有參數(shù)化設(shè)計與變量化設(shè)計板塊，可以根據(jù)設(shè)計人員的實際需求對產(chǎn)品整體進行自動修改，如果產(chǎn)品中的某個零件尺寸在設(shè)計中發(fā)生了改變，則三維CAD軟件會對機械產(chǎn)品的其他零件尺寸做出合理的調(diào)整。

（3）實現(xiàn)零部件的優(yōu)化設(shè)計。機械產(chǎn)品零部件在設(shè)計過程中可以采用三維CAD技術(shù)對其進行有限元分析，將經(jīng)過參數(shù)化的零部件輸入到有限元網(wǎng)絡(luò)中進行受力變形、振動、形狀優(yōu)化等分析處理，如果在有限元分析過程中發(fā)現(xiàn)零部件的參數(shù)與產(chǎn)品的實際要求不符，則三維CAD軟件會對機械產(chǎn)品零部件進行計算與重新設(shè)計，這對提高機械產(chǎn)品在使用中的可靠性有著重要意義。

2.三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的實際應(yīng)用

（1）模具CAD的集成制造。我國機械制造領(lǐng)域的生產(chǎn)技術(shù)正在向現(xiàn)代科技化不斷轉(zhuǎn)變，而CAM、CAD、CAE設(shè)計制圖已成為機械產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢。模具CAD/CAM激光快速成型技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，而三維CAD軟件在發(fā)展中也融合了曲面造型、有限元分析、仿真模擬等功能，將三維繪圖、數(shù)控加工等功能模塊逐漸融入到三維CAD軟件系統(tǒng)中，并在工程數(shù)據(jù)庫的支持下可以有效提高機械產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)的利用效率。

（2） 機械產(chǎn)品零部件的實體建模。模擬、仿真、生成三維立體實體模型是三維CAD技術(shù)的一大創(chuàng)新，通過這一技術(shù)，可以根據(jù)設(shè)計人員對產(chǎn)品零部件的設(shè)計進行實體建模，在獲取零部件在某一機械產(chǎn)品運動的特定位置后，可以獲取該零部件在機械產(chǎn)品運行中的相關(guān)參數(shù)資料，并根據(jù)不同零部件在機械產(chǎn)品設(shè)計中的坐標(biāo)進行裝備，而三維CAD軟件系統(tǒng)中的三位編輯功能可以模擬這一全過程，幫助設(shè)計人員了解機械產(chǎn)品零部件設(shè)計中的不足之處，并通過零部件在機械產(chǎn)品模擬運行中的表現(xiàn)對其進行優(yōu)化設(shè)計與完善。三維CAD軟件在實際應(yīng)用中可以對較為簡單的零部件進行自動分析，將零部件設(shè)計分為若干個基本體并對其進行三維實體建模，并通過計算機對零部件進行布爾運算，這樣就可以幫助機械產(chǎn)品設(shè)計人員更便捷地對零部件進行分析。

（3）CAE軟件在機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用。現(xiàn)階段CAE系統(tǒng)在發(fā)展中已融合數(shù)據(jù)分析、運動學(xué)仿真、優(yōu)化設(shè)計、使用壽命估算、設(shè)計強度評價等多項功能，當(dāng)機械產(chǎn)品設(shè)計運用三維CAD技術(shù)進行處理后，可以使用CAE系統(tǒng)對機械產(chǎn)品設(shè)計進行其他方面參數(shù)上的分析與優(yōu)化。

3.結(jié)語

三維CAD技術(shù)在實際應(yīng)用中可以將產(chǎn)品設(shè)計利用直觀的角度展現(xiàn)出來，并可以滿足機械產(chǎn)品設(shè)計中對參數(shù)化設(shè)計與變量化設(shè)計的要求，同時也可以對機械產(chǎn)品零部件進行有限元分析，并在設(shè)計人員的操作下對機械產(chǎn)品進行整體優(yōu)化設(shè)計，這不僅有效縮短了機械產(chǎn)品設(shè)計中的設(shè)計周期與開發(fā)周期，同時也對提高機械產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量有著重要意義。

參考文獻：

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[2]李秋娟，張 兵.論CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用及機械制造技術(shù)的新發(fā)展[J].化學(xué)工程與裝備，2010（03）.

（作者單位：黃 磊 浙江農(nóng)林大學(xué)；凌 鵬 浙江海洋學(xué)院）