三维CAD技术在机械设计中的应用分析

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摘要：随着科技的发展，计算机的功能也越加深入生产生活，简化便捷了人们的生产活动。在机械设计领域，CAD即计算机辅助设计的应用推动了机械设计新的发展。而三维CAD技术是计算机辅助设计更深层次的技术，不断为现代机械设计提供强有力的技术支持。本文从三维CAD技术的概况，机械设计中三维CAD技术应用的优势和三维CAD技术在机械设计中的具体应用进行了分析。
关键词：三维CAD技术；现代机械设计；优点；应用
1 关于三维CAD技术
作为机械设计中的核心设计，三维技术也是CAD的核心技术，也叫建模技术。主要是将具体的物体和属性转化为计算机可输入的具体的、精准的立体几何形体的方法。三维设计主要由二维设计发展而来，它帮助设计师将脑海中的对未来事物的想象具体化，通过三维CAD技术用图像表现出来，能够充分的发挥出设计师的想像力和创造力。而且能够让设计师的设计能够满足几何图形形状要求和性能要求，让设计达到相应的标准要求，趋于完美。同时三维CAD技术也能促进机械设计的实现，能够让零部件处于最佳状态，从而实现机械的制造。可以说，三维CAD技术的应用让机械设计实现质的飞跃。
随着CAD技术的成熟，三维CAD技术得到越来越大的发展。从之前的线框建模发展到现在的特征建模，三维技术的发展让机械设计的更新和系列产品的设计更加快速。因此，掌握并熟练运用三维CAD技术是机械设计师所必需有的技术条件。
2 三维CAD技术的应用所具备的优势
2.1 零件设计更加方便直观
传统的机械设计主要是设计师在画纸上画出自己的设想。但是很多时候设计师难以将脑海中的立体图形呈现在纸上。而三维CAD技术的直观性则很好的解决了这样的问题。三维技术的应用让绘制出三维构想成为可能。在设计装配零件时，三维CAD技术能够清晰地反映各部分零件之间的适配程度，大大提高装配零件的精确度。在设计完成后还能够进行检验和仿真运动，检查各零件之间是否有问题。如果出现问题，设计师能够及时进行数据修改，使零件达到标准。
2.2 设计周期缩短
随着三维CAD技术的普及应用，可以发现机械设计的周期缩短了大约三分之一。设计者可以在根据相邻位置的零件的形状和性能，设计出新的机械零件，大部分的零件设计样本能够保留。因此如果需要设计新的机械，只需要将关键的机械零件设计出来，其他零件可以调动数据库中存储的样本，通过三维CAD技术的高度变型设计功能，设计出一个全新的机械，大大节省了设计师的设计时间。
2.3 数据安全性的保障
三维CAD技术为设计师提供了一个平台，设计师的设计行为全部在计算机上进行，设计过程中的数据样式等都会保存在计算机的存储器中，避免了传统设计中图纸丢失导致关键数据丢失、泄露的问题，同时查找资料更为方便。设计师还可以通过加密的措施，防止自己的设计数据被他人恶意剽窃。三维CAD技术为数据安全提供了一定的保障。
3 三维CAD技术在机械设计中的应用分析
3.1 机械零件整体建模中的应用
CAD系统为机械建模提供了线框模型、表面模型、立体模型三种模型。在三维CAD软件中一般会自带有圆柱体、楔形体、立方体、圆形等一些简单图形。设计师可以运用系统功能中的布尔运算，通过对这些固有的图形进行组合搭配，加上自己的设计想法，构造出复杂的结构。通过一系列组合操作，完成机械零件的设计。
3.2 在零件装配过程中的应用
在实现机械零件实体建模后，就需要生成实体装配图。在这个过程当中，设计者可以通过三维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实施，便于设计方案的进一步行进。
3.3 检验零部件的设计问题
三维CAD技术在检验零部件设计问题方面也具有很大的作用。利用三维CAD技术对零部件进行检验，在通常情况下有两种。第一种是通过利用“资源查找器”进行准确地查找，找出有问题的零件，加以调整。另一种是通过装配过程的动态演示，分析数据有偏差的零部件。不论是哪种检验途径都能够精准找出出错误的机械零件所分布的位置，实现自动查找，省去设计师不少精力。这种高度智能化、自动化的查找方式对于提升整个机械构建的成功率发挥着无可替代的作用。而这是传统设计所不具备的优势。除此之外，三维CAD技术结合CAM技术构建起来的设计、制造、装配一体化的生产线对于未来只能机械制造都具有极其重要的意义。
3.4 减少资源浪费
三维CAD技术的自动检验功能和在线调试功能，大大提高机械设计实现的成功率，通过自动查找错误，省去了大量的人力。通过对局部錯误零件的调整，来提高机械设计的质量，而不用设计师改动整张设计稿，也不会出现等待机械生产出来才发现零件有误差的问题，大大提高了资源的利用效率，产生较好的社会效益。
4 结语
随着社会的进步，机械越来越智能化，对机械设计的要求也越来越高，一次，三维CAD技术在机械设计领域的应用是大势所趋。但是，由于CAD系统本身还未成熟，教学教师对三维CAD技术的应用也不够熟练，因此，掌握三维CAD技术的难度系数很大，设计师应该系统学习掌握新技术，提升自我以适应新时代的发展要求，提高机械设计能力，为国家的现代化建设贡献出一份力量。
参考文献：
[1]史越.三维CAD技术在机械设计中的应用探究[J].电子测试，2013（12s）：2627.
[2]田炜.三维CAD技术在机械设计中的应用[J].工业技术创新，2016，3（3）：577580.