现代机械设计中三维CAD 技术

摘要：三维CAD 技术在计算机技术的大力支持下，取得了迅猛发展，并被广泛应用到各个行业领域当中，尤以机械设计行业最为显著，三维CAD 技术在现代机械设计应用中表现出极大的优势，且发挥着不可替代的作用。

关键词：现代；机械设计；三维CAD 技术；优势；应用分析

1 三维CAD 技术

三维CAD 技术，是基于计算机辅助设计的一种更深层次新兴技术，由核心的软件系统与物质基础的硬件系统两个重要部分构成，在制造技术中极具先进性。同时，三维CAD 技术具有直观性、安全性的特点。从目前的发展情况来看，三维CAD 技术发展势态非常好，较高水准的硬件条件可确保设计过程中的零差错，而在软件方面也能够满足及适应现阶段的发展需求。

2 CAD在机械设计中应用的优势

2.1 缩短设计周期

CAD技术在机械设计中应用的最大优势，便是其能够将机械设计中复杂的几何造型问题进行有效的解决。在机械设计中涉及到很多复杂的图形，通过计算机技术能够将这些简单的图形进行组合和加工，从而形成符合机械设计需要的复杂图形。同时，在机械设计中应用CAD能够自动生成截交线，有效地缩短设计周期，能够为机械设计提供更充足的时间。同时，利用CAD技术能够对机械设计产品的性能进行测试，并且根据系统数据库中的信息对产品设计的数据进行修正，从而促进机械产品设计质量的提升。

2.2 提高机械产品的科技含量

市场经济的快速发展使得机械设计领域的竞争日益加剧，而通过CAD技术的有效应用能够促进机械设计产品的科技含量，使其更具技术优势，促进其市场竞争力的增强。在机械设计过程中运用CAD技术，能够有效地促进机械设计产品品质的大幅提升，同时也可以利用CIMS等计算机技术，促进机械设计技术的不断优化，有效地提高机械产品的设计质量。

3 CAD在机械设计中的应用现状

3.1 三维CAD技术应用前景广阔

CAD技术的应用是现代机械制造领域中的一个重要的进步，其利用计算机技术为基本的开发平台，为CAD技术的应用提供空间。从当前机械制造领域的计算机技术应用情况来看，基于二维设计的CAD技术仍然占据着较大的份额，而且软件的应用也大多集中在简单的绘图而不是三维结构的设计。随着科学技术的快速发展，三维CAD技术在机械设计中的优势愈加明显

3.2 促进产品实体的生成

应用CAD技术能够实现三维建模，主要包括线框模型、表面模型和实体模型三种方式。在当前很多具有建模作用的CAD软件中，都包含了具有建模作用的技术体系，对于机械产品中简单的零件，也可以实现结构的分析，通过结构分析对机械产品设计进行三维实体造型的模拟，再根据模型进行测试和计算，便可以得到符合设计要求的实体产品的生成。在实际的应用过程中，首先要对零件的几何结构和轮廓要素进行分析，并且将其作为三维建模的依据，通过基本体的全面旋转，最终将各个零件的实体造型按照所需要的位置进行装配。

3.3 CAD技术在机械设计中的不足

在CAD技术的应用过程中，与设计人员的综合能力有着密切的关系，因此很多情况下，只能通过技术软件实现简单的效果图。有些制造企业在CAD的采购和应用方面缺乏系统的方案，容易导致一些资源的闲置，使得企业的效益受到影响。

3.4 机械零件实体建模过程中的应用

鉴于三维CAD 技术具有直观性、立体性的优点，计算机三维CAD 系统为机械零件的实体建模提供了三种模型，即线框模型、表面模型、立体模型。在三维CAD 技术软件中，一般会自带一些简单的图形，如圆形、楔形体、圆柱体、立方体等，设计者可以利用系统功能中的布尔运算，将自带的图形进行一系列的排列组合及运算，以构造出一些复杂多样性的结构，最终在结合设计者的心中想法来设计出心中的图案。在经过一系列操作之后，设计者根据机械设计方案来进行机械零件的实体建模，进而得出机械产品零件的三维实体模型。

3.5 生成实体装配图过程中的应用

在完成机械零件的试图建模之后，就要生成实体装配图。在这个过程当中，设计者可通过三维CAD 技术软件的三维编辑功能来完成，根据设计方案将各个独立性的机械部件进行排列组合，尤其是那些复杂零部件在分析其所在坐标及运动位置后，进行合理排列组合，以获得新的部件。而后，利用三维CAD 系统中的数据分析、曲面造型、立体构筑等功能进行机械零部件的装配，最终完成实体装配图的生成，从而确保机械设计方案的顺利形成，便于设计方案的进一步实施。

3.6 模具集成制造过程中的应用

机械设计的最后一道程序便是模具的集成制造，根据设计方案来制造与生产出实际的机械产品。当然，在机械产品的模具集成制造过程中同样离不开三维CAD 技术的辅助与支持，机械设计工作人员结合利用模具CAD 技术与模具激光快速成型技术来进行模具集成制造。设计工作人员通过三维CAD 系统中的多个功能模块来构建工程数据库，充分结合三维CAD 技术与机械CAE 软件，以保证机械实体造型的合理性、可行性，最终促进模具集成制造的顺利进行。

4 CAD在机械设计中应用的趋势

4.1 集成化

为了促进CAD在机械设计中的有效应用，必须要促进CAD技术的集成化发展，并且将机械产品的设计过程和生成过程进行有效的结合和管理，有利于促进产品设计质量的提升。在实际的应用过程中，需要将CAD与CAM进行有机的结合，将CAD在机械设计中的应用成果进行充分的体现，从而实现机械设计的自动化。通过CAD的集成化技术发展，能够构建一个完整的、快速的机械产品设计和开发系统，同时在并行工程运行环境下实现机械产品设计的测试与调整，从而促进机械产品的规模化生产，促进机械制造企业竞争力的增强。

4.2 智能化

当前，在CAD技术的应用过程中，仍然需要结合人员的操作才能完成，对于设计师的操作有着一定的依赖性。同时，由于人为因素的存在，使得机械设计过程中容易产生各种误差，对机械设计的科学性产生不同程度的影响。因此，未来CAD技术的应用，必须要向着智能化的方向发展，并且积极地引进人工智能系统和专家指导系统，为CAD技术的发展创造更坚实的技术支撑。通过人工智能系统的应用，能够根据机械产品设计的需求，对相关的数据进行判断和推理，并且做出相应的决策，从而为机械产品设计提供更完善的数据基础。在专家系统中收录了大量的专家经验，通过专家技术的应用能够促进机械产品设计水平的大幅提升。

5 结语

综上所述，随着科学技术的快速发展，CAD技术将向着更加集成化和智能化的方向发展，在机械设计领域中发挥重要的作用。CAD技术在机械设计领域中的应用，能够有效地提高机械设计产品的质量，并且实现机械产品的规模化设计，提高机械产品设计的技术含量，促进其市场竞争力的提升。总之，CAD在机械设计领域中的应用，能够促进机械产品设计水平的全面提升，而且有着十分广阔的发展前景，在促进我国机械设计持续发展方面发挥着重要的作用。