三维CAD技术对机械设计的影响探析

【摘 要】机械设计是机械工程最主要的构成部分，是机械生产的基础，良好的机械设计将直接决定机械的性能，因而各工程设计师必须予以高度的重视。而随着计算机技术的发展，三维CAD技术的出现使得机械设计更加简单和精确，推动了机械设计行业的发展。本文将简述三维CAD技术的特征，分析CAD技术在机械设计工作中的应用以及应用中存在的问题，希望能够推动CAD软件行业以及机械设计行业的发展。

【关键词】三维CAD技术；机械设计；特征；应用

进入二十一世纪，人类的科学开始迅速的发展，经济全球化、信息网络化、社会知识化的深刻发展都大大改变了人们的生产生活方式。科学技术的日新月异给人们带来的是知识不断的发展和社会的深入进步，人们只有不断更新自己的思维方式，紧随着时代的步伐，才能够适应社会的变化。对于机械设计行业同样如此，三维CAD技术的出现，为机械设计的发展提供了新的思路。

1.机械设计和三维CAD技术概述

所谓的机械设计，是按照使用功能的要求，分析机械的工作原理、运动方式、力传递方式以及能量传递方式，在此基础上设计每一个零件的材质、形状、尺寸，并将它们转化成具体的能够作为制造依据的描述。

三维CAD技术，是计算机技术和电子技术为基础的建模技术，是由二维CAD技术发展而来的。目前这种技术已经广泛应用于各个行业，尤其是机械制造业。使用三维CAD技术进行机械设计，能够有效减少对于人力、物力、财力的消耗，在减少生产成本的同时提高产品的质量，既满足了客户的需求又为本企业打响了口碑。

2.三维CAD技术的特征

2.1缩短机械设计周期

三维CAD技术的应用，能够有效提高机械设计的效率，显著缩短机械设计的周期，为使用者创造更大的经济效益。在开发设计新的机械的过程中，三维CAD技术可以记录一定的信息，允许操作者在原有信息的基础上进行改动。换句话说，只要新的机械的工作原理与现有的机械差不多，就可以直接借用现有的设计，在此基础上进行一定的更改，这样就直接提升了机械设计的效率。

2.2提高机械产品进程

三维CAD技术赋予了三维模型的渲染与着色功能，也就是说在模型建造完成之后，可以直接对其着色，预先了解机械的外观，这对于设计决策、审批周期与产品开发进程来说可以起到一定的推动作用，提高机械产品的进程。

2.3实现一体化目标

传统的二维设计工具只能够设计平面的图形，对于机械内部的结构则难以表达，就算设计出来了也非常的复杂。而利用三维CAD技术，能够从三维的角度直接设计机械结构，不仅更加直观，而且对于操作人员的要求也比较低。当然三维CAD技术还可以直接输出DXF等多种标准文件实现共享，给工程设计带来了诸多益处。

3.三维CAD技术的机械设计的影响

3.1充分发挥机械设计的创造性

在传统的设计中，开发新的机械，其实就是对原有机械的仿造或者是改变，仅仅是改变了原有机器的尺寸，对局部进行了一些更改。因而很多机械都趋于同质化，难以让使用者觉得耳目一新。依靠三维CAD技术，可以充分结合现代科技新理论，构建不同的结构，制造不同的机械。三维CAD技术减少了相关工作人员设计的难度，有利于充分发挥机械设计的创造性，设计出有特色的、有技术含量的产品。

3.2实现制造过程中全面信息化

利用三维CAD技术，可以实现机械产品的虚拟组装以及模拟运行，这样就避免了在制造出样机后才发现存在的问题，导致人力和财力的浪费，不仅提高了机械设计的效率，还提高了机器的质量。而随着互联网的发展，机械设计已经不仅仅再局限于一个地区，如果有难以解决的问题，机械设计人员还可以通过网络直接向别人寻求帮助。

4.三维CAD技术在机械设计中的运用

4.1构建机械的模型

三维CAD技术可以构建机器的线框模型、表面模型以及实体模型。通过对不同模型的组合应用，设计者可以根据设计方案来组合各种独立的部件，能够将复杂的机械简单化，从而根据客户的需求制定出合理科学的三维方案，为接下来的制造过程提供强有力的参考依据。

4.2零部件的检查

通过三维CAD技术，可以很容易地模拟零部件在机械运行时的工作状况，由此来检测能量的传递效率，在此基础上设计新的零件。而通过模拟技术，还能够让相邻零部件之间实现良好的结合，避免盲目开发导致的不实用和材料浪费。

4.3实体装配图的生成

在机械模型设定完成之后，三维CAD技术可以对系统运行中的资料进行分析，得出机械中各个零部件合理的装配过程，分析最高效的装配过程，为实际生产提供依据。

5.三维CAD技术在机械设计中存在的不足

5.1没有真正实现辅助设计

很多企业对于三维CAD技术的应用仅仅停留在初级阶段，也就是建立一个三维模型，获得机械的最终组装的效果。而事实上三维CAD技术可以做的事情还有很多，通过对于机械运行的模拟、机械各个零件组装的模拟，可以更好地调整组装过程，提高生产效率，这对于实际的生产是很有意义的。企业对三维CAD技术的认识仅仅停留在辅助绘图纸之上，没有充分发挥三维CAD技术的各种功能，自然也就难以凭借三维CAD技术实现自身的跨越式发展。

5.2没有专业的设计人员

三维CAD技术是一项复杂的技术，如果想要灵活地运用三维CAD技术进行机械设计，对于相关设计人员的专业素质要求较高。而事实上很多企业的设计人员都没有全面了解和掌握三维CAD技术，再者企业也不注重对于相关技术的技能培训，因而再利用三维CAD技术进行机械设计时，都仅仅停留在基本的运用，也就谈不上提高机械设计的效率，为企业创造更多的效益。

6.小结

科技的发展带来了三维CAD技术的出现，而三维CAD技术的出现给机械设计行业带来革命性的变革。三维CAD技术能够充分发挥机械设计的创造性，实现制造过程中全面信息化，为企业构建机械模型，检查各零部件是否合适，找到最高效率的实体装配图。但是在三维CAD技术的推广应用过程中，很多企业都没有充分发挥三维CAD技术的辅助设计功能，专业的设计人员也较为匮乏，这就导致企业无法提高机械设计效率，创造出有特色的产品，自然也就无法在激烈的市场竞争中为自己赢得更多的市场份额。机械设计行业应该充分重视对于三维CAD技术的开发应用，唯有如此，才能够增强整个行业的实力，推动行业不断向前发展。