陳飛　陳斌嘉　朱燾

摘 要：近年來，三維CAD技術(shù)發(fā)展得較為迅速，其在機械設(shè)計領(lǐng)域可以發(fā)揮出極大的作用，本文在這一背景下，首先闡述了

三維CAD技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，然后分析了應(yīng)用該技術(shù)的優(yōu)勢，最后以機械設(shè)計為例，從機械零件整體建模、零件裝配過程、檢驗零件設(shè)計問題、在機械CAE中的應(yīng)用這幾個方面分析了機械設(shè)計中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用問題，希望能為相關(guān)人員帶來一定的啟示，提升三維CAD技術(shù)的應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：三維CAD技術(shù);機械設(shè)計;機械零件;機械CAE

引言：隨著我國科技水平的逐步提高，機械設(shè)計領(lǐng)域都會廣泛應(yīng)用到計算機技術(shù)，而其中三維CAD技術(shù)就是常用的一種計算機技術(shù)，人類對該技術(shù)的應(yīng)用為機械設(shè)計帶來了先進的技術(shù)支持，推動了機械設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展，下面筆者就根據(jù)自身經(jīng)驗談一談在機械設(shè)計中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用問題。

1.三維CAD技術(shù)

CAD屬于計算機輔助設(shè)計應(yīng)用的一種，三維CAD技術(shù)是在其基礎(chǔ)上的一種先進建模技術(shù)，這種三維CAD技術(shù)是在二維設(shè)計基礎(chǔ)上衍生而來的。在應(yīng)用這種技術(shù)時，設(shè)計人員可以充分發(fā)揮想象力，在計算機中輸入實際的物體屬性值，從而將自己頭腦中的形象轉(zhuǎn)化成三維立體的幾何圖形。三維CAD技術(shù)也可以將達成零件的最佳狀態(tài)，利用這種技術(shù)可以滿足設(shè)計的需求與性能，隨時更改圖形形狀，使設(shè)計變得更為完美。目前這種技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用在機械制造領(lǐng)域，可以提高機械設(shè)計的水平。近年來，三維CAD技術(shù)越來越成熟，其已經(jīng)可以從線框建模發(fā)展為先進的特征建模，進一步提高產(chǎn)品設(shè)計更新的速度，這也為機械設(shè)計人員應(yīng)用三維CAD技術(shù)提出了更高的要求，所以相關(guān)設(shè)計人員一定要提高應(yīng)用水平，合理利用該技術(shù)進行機械設(shè)計。

2.三維CAD技術(shù)應(yīng)用的的優(yōu)勢

2.1零件設(shè)計方便

在機械設(shè)計領(lǐng)域，應(yīng)用三維CAD技術(shù)具有十分強大的優(yōu)勢，如果按照傳統(tǒng)的設(shè)計方法進行機械設(shè)計，設(shè)計人員需要經(jīng)歷一系列復(fù)雜的流程，首先需要在圖紙中畫出自己頭腦中的設(shè)想，但是圖紙始終也無法呈現(xiàn)形象的3d效果。而三維CD技術(shù)的應(yīng)用就可以有效的解決這一的問題，設(shè)計人員可以將自己頭腦的構(gòu)想與設(shè)備規(guī)模參數(shù)輸入進行CAD軟件中，這樣就可以形象地反映出設(shè)計的樣貌。在進行零件裝配時，零件間的適配程度也可以通過三維技術(shù)反映出來，這樣就利于提升準(zhǔn)備零件設(shè)計的科學(xué)準(zhǔn)確性[1]。在具體設(shè)計完成之后，設(shè)計人員還可以利用該技術(shù)進行檢測，從而發(fā)現(xiàn)零件間的問題，及時修改。可見這種技術(shù)的應(yīng)用不但使零件設(shè)計更加簡單直觀，也可以提高零件設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)性。

2.2設(shè)計周期短

按照傳統(tǒng)方式進行機械設(shè)計需要耗費一定的時間，而具有關(guān)調(diào)查顯示，有效應(yīng)用該技術(shù)可以縮短大約三分之一的設(shè)計周期。因為在進行相鄰位置設(shè)計時，也可以結(jié)合零件的性能與形狀，為新的設(shè)計提供思路。另外，設(shè)計人員可以將設(shè)計的零件樣本保存起來，在后續(xù)的設(shè)計過程中重復(fù)使用，尤其是機械中存在與以往設(shè)計一樣的標(biāo)準(zhǔn)零件時，設(shè)計人員只需要簡單提取數(shù)據(jù)庫中的樣本進行復(fù)制，就可以快速設(shè)計出相關(guān)零件，之后再針對設(shè)計其他零件，就可以完成一臺全新的機械，這樣可以極大節(jié)省設(shè)計時間，縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計人員的工作效率。

2.3利于保障數(shù)據(jù)安全

用傳統(tǒng)方式進行機械設(shè)計需要大量的圖紙，在整理、查找相關(guān)數(shù)據(jù)也容易造成文件容易丟失，而應(yīng)用三維CAD技術(shù)可以通過計算機平臺開展設(shè)計環(huán)節(jié)，在設(shè)計期間，設(shè)計的樣式與數(shù)據(jù)可以存儲在計算機中，能夠為數(shù)據(jù)的安全提供保障，降低數(shù)據(jù)與參數(shù)丟失的機率。設(shè)計人員還可以采用加密技術(shù)，對設(shè)計數(shù)據(jù)提供屏障，防止數(shù)據(jù)被他人篡改和竊取，這樣可以大大提升機械設(shè)計數(shù)據(jù)的安全性。另外，應(yīng)用該技術(shù)還可以提高數(shù)據(jù)資料查找的效率，使查找更為方便，可見利用三維CAD技術(shù)記性機械設(shè)計具有很大優(yōu)勢。

3.機械設(shè)計中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用

3.1機械零件整體建模中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，隨著三維CAD技術(shù)的發(fā)展，其在機械設(shè)計領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用，首先其可以在機械零件整體建模中發(fā)揮作用，設(shè)計人員通過CAD系統(tǒng)可以進行線狀、表面和立體這三種形式的進行建模，而三維CAD軟件中也會帶有圓形、楔形圓柱體等圖形，并且系統(tǒng)中具有的布爾運算功能可以將這些圖形進行簡單搭配，設(shè)計人員只需要運用系統(tǒng)軟件就可以將自己的設(shè)計想法呈現(xiàn)出來，在計算機上通過模型排列組合構(gòu)建出一定的結(jié)構(gòu)，在一系列操作后即可形象生動的展現(xiàn)立體的零件設(shè)計效果。

3.2零件裝配過程中的應(yīng)用

在生成立體模型之后，設(shè)計人員還可以應(yīng)用三維CAD技術(shù)生成實體裝配圖，具體可以采用軟件中的三維編輯功能來達成這一效果，可以根據(jù)實際設(shè)計方案對獨立的機械零件進行排列組合，分析復(fù)雜零件的坐標(biāo)和運動位置，得到新的零件。另外，應(yīng)用三維CAD技術(shù)還可以模擬零件裝配的過程，通過對造型和數(shù)據(jù)分析等功能生成實體裝配圖，這樣就可以進一步檢測設(shè)計方案的可行性，確保設(shè)計的零件可以順利裝配，為下一環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)。

3.3檢驗零件設(shè)計問題

通常情況下，設(shè)計人員在進行機械設(shè)計時，為了使設(shè)計更加完美合理，避免零件出現(xiàn)問題，需要進行反復(fù)修改。而三維CAD技術(shù)具有檢查功能，應(yīng)用起來可以對機械零件進行檢查，設(shè)計人員只需要借資源查找器，就可以快速分析出有問題的零件，然后對問題進行針對性的調(diào)整[2]。同時，還可以通過動態(tài)演示的過程進行數(shù)據(jù)分析，在動態(tài)過程中分析存在偏差的零部件。這兩種檢測途徑都可以快速準(zhǔn)確地找出錯誤的零件，這樣的自動化形式，既可以節(jié)省設(shè)計人員的時間與精力，也可以提高機械構(gòu)建的成功率，具有傳統(tǒng)設(shè)計無法達到的效果。另外，三維CAD技術(shù)可以憑借在線調(diào)試和自動檢測功能，減少資源的浪費，設(shè)計人員無需等到機械生茶以后才能知曉設(shè)計的誤差情況，可以應(yīng)用該技術(shù)自動化查找錯誤，進行局部調(diào)整。而在計算機軟件上操作，也可以避免設(shè)計人員反復(fù)修改草稿紙，這樣可以提高資源利用率，實現(xiàn)社會效益。

3.4在機械CAE中的應(yīng)用

三維CAD技術(shù)可以與CAM技術(shù)相結(jié)合，尤其在機械CAE中應(yīng)用三維CAD技術(shù)有更豐富的效果，其可以優(yōu)化調(diào)整機械產(chǎn)品的設(shè)計過程，將多項數(shù)據(jù)信息提取出來，并進行分析比較，為設(shè)計新方案提供基礎(chǔ)。同時，在機械CAE種應(yīng)用三維CAD技術(shù)還可以評估機械方案的合理性，通過實時評估，比較數(shù)據(jù)信息，可以對機械模型進行調(diào)整修改，為后續(xù)的生產(chǎn)提供保障。還可以對機械產(chǎn)品使用強度與質(zhì)量進行綜合分析，促進機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的進一步改善和提高?？傊?，在機械CAE中應(yīng)用三維CAD技術(shù)能夠發(fā)揮體系中的各功能，全面提升機械設(shè)計的合理性和精確性，達成設(shè)計、制造、裝配的一體化統(tǒng)一，在未來這是應(yīng)用機械設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用的重點發(fā)展方向之一。

結(jié)束語：綜上所述，隨著時代的發(fā)展，三維CAD技術(shù)越來越成熟，而其在機械設(shè)計領(lǐng)域中應(yīng)用的也更加廣泛，所以我國機械設(shè)計的相關(guān)人員都應(yīng)該提高應(yīng)用水平，充分掌握三維CAD技術(shù)，利用這種技術(shù)進行機械整體建模與設(shè)計，提高設(shè)計水平，從而設(shè)計出完美的，高質(zhì)量的機械產(chǎn)品，帶動我國機械行業(yè)的全面發(fā)展。

參考文獻：

[1]徐承意.關(guān)于CAD技術(shù)在機械工藝設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（24）：129.

[2]蘇蕓，劉明德，王江.淺談機械產(chǎn)品設(shè)計中Inventor三維建模技術(shù)的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機，2018，49（11）：43-44.