三維CAD技術在機械設計中的應用探討

王 維

（廣東省地質(zhì)裝備中心，廣東廣州 510510）

三維CAD技術在機械設計中的應用探討

王 維

（廣東省地質(zhì)裝備中心，廣東廣州 510510）

想要保障機械設備性能的發(fā)揮，必須要做好機械設計，確保設計的科學性和合理性。傳統(tǒng)機械設計模式效率低，工作量大，易出現(xiàn)錯誤，且設計效果不直觀。三維CAD技術的誕生給機械設計提供了新路徑、新環(huán)境，基于三維CAD技術環(huán)境下的機械設計不僅設計效果直觀，且設計過程操作簡單，勞動強度被大大降低，設計成本節(jié)約百分之三十以上。三維CAD技術融入機械設計領域已成為必然趨勢。將針對三維CAD技術在機械設計中的應用展開研究。

機械設計；三維CAD技術；應用實踐

機械設計具有較強的專業(yè)性和復雜性，涉及內(nèi)容和領域非常廣泛，加之近幾年科學水平的不斷進步，機械設計中需要考慮的因素越來越多，設計難度大大提升，傳統(tǒng)機械設計模式與思路顯然已不在能滿足實際設計需求，傳統(tǒng)設計的局限性越來越明顯。三維CAD技術是計算機輔助設計的重要技術手段，為機械設計提供了一套完整的三維設計環(huán)境，有效提高了機械設計質(zhì)量和效率，減少了設計誤差，縮短了設計周期。在機械設計中利用三維建模來完成設計，設計效果更直觀、更好理解，因此機械設計中應積極應用和推廣三維CAD技術。

1 三維CAD技術的特點

三維CAD技術指的是計算機輔助設計技術，利用計算機及圖形設備幫助設計人員完成設計工作。三維CAD技術的實現(xiàn)需要建立在計算機圖形設備以及計算機應用軟件基礎上[1]。三維CAD技術誕生于二十世紀六十年代，但當時由于硬件設備過于昂貴，所以該技術并沒有得到大面積應用，僅用于汽車工業(yè)與航空領域。二十世紀七十年代，小型計算機費用大幅度下降，三維CAD技術開始融入美國工業(yè)領域。八十年代后，計算機普及度開始不斷上升，開始出現(xiàn)專業(yè)的CAD軟件及系統(tǒng)開發(fā)公司，CAD技術得到空前發(fā)展[2]。九十年后，CAD技術基本得到普及，應用范圍越來越廣泛?；谌SCAD技術下的設計環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)曲面設計、真實感模擬、二維繪圖、體素拼合、三維實體造型、刀具路徑模擬等多種功能，其強大的造型功能為機械設計提供了理想環(huán)境，能夠設計出復雜的曲面、曲線零件。在設計中設計者在虛擬三維空間中進行設計，在這個三維空間中按照想要表現(xiàn)的對象的形狀、尺寸來建立三維模型，調(diào)整相關參數(shù)，進行具體的設計生產(chǎn)想要表現(xiàn)的三維畫面。這種三維畫面能夠給人強烈的視覺沖擊，模擬效果逼真、直觀、準確，廣泛應用于廣告、醫(yī)學、工業(yè)、軍事、影視等領域。三維CAD技術的誕生與應用給設計領域帶來了革命性變化，完全顛覆了傳統(tǒng)的設計模式，三維CAD技術將成為核心輔助設計技術。

2 三維CAD技術在機械設計中的應用

通過前文分析不難看出三維CAD技術的應用優(yōu)勢，機械設計中應積極融入三維CAD技術，利用三維CAD技術提高設計質(zhì)量和效率，使機械設計走向數(shù)字化、信息化、高效化。三維CAD技術在機械設計中的應用，可先對機械結構三維模擬構建，然后在三維模型基礎上進行設計。在具體設計中要選擇合適的輔助軟件，不同類型的CAD軟件，性能、功能、使用范圍都有較大的區(qū)別。一些軟件對圖形系統(tǒng)硬件設備性能要求較高，性價比較差，一些軟件的性能則并不足以應用于機械設計領域，不能滿足設計要求[3]。目前主流的機械設計軟件有：CATIA、UG、PROW、SOLIDWORKS、AUTODESK INVENTOR等等。軟件選擇不僅要滿足前期處理要求，更要滿足后置處理功能要求，同時還要考慮到軟件的操作性、實用性、適用性、方便性，盡可能選擇一些界面簡潔優(yōu)化，實用性較強，操作簡單的軟件。一些界面復雜的軟件，需進行專業(yè)培訓，且會對設計者造成干擾。界面友好的CAD軟件，通常不需要進行培訓就可獨立操作，能夠有效降低設計難度，這對于設計師來說是一種無形的幫助，能夠為設計師提供更加便利的設計條件。此外，還要考慮到軟件的集成度，具體模塊應包括：曲面造型模塊、有限元分析模塊、圖形編輯模塊、動態(tài)顯示模塊、仿真模擬模塊等等。集成度較高的CAD軟件，不僅應用性強，且數(shù)據(jù)便于管理和應用，能夠大大節(jié)省系統(tǒng)資源，降低系統(tǒng)運行時間，壓縮設計成本，且對于保障數(shù)據(jù)完整性有著很大幫助，這對于后續(xù)工作開展有著重要意義，能夠大大提高整個設計的效率。設計中要先對設計要求和方案進行分析，獲取模型信息，調(diào)整模型參數(shù)，建立三維模型路基，設置修改參數(shù)，生成主軸，確定主軸轉(zhuǎn)速及給進速度，輸入輸出相關數(shù)據(jù)代碼，驗證設計合理性與科學性，進行細化設計和整體修改，細化設計后，再次進行數(shù)據(jù)校對，進行最終的深化設計。三維CAD技術在機械設計中的應用，切實有效的彌補了傳統(tǒng)機械設計模式中的不足，提高了設計質(zhì)量和效率。

3 結束語

新時代背景下，人們對機械設備的使用度越來越高，同時也對機械設備的性能要求提出了更高要求，機械設計難度隨之提高，傳統(tǒng)設計模式的局限性越來越突出。而基于三維CAD技術的設計模式，為機械設計提供了一種三維虛擬設計環(huán)境，利用三維模型進行設計，大大提高了設計效率，壓縮了設計成本。

[1] 賀杰高.三維機械CAD系統(tǒng)的二次開發(fā)技術及在風機設計中的應用[D].蘭州理工大學，2013.

[2] 任燕平.機械產(chǎn)品開發(fā)三維CAD系統(tǒng)建模及關鍵技術應用研究[D].昆明理工大學，2011.

[3] 吳文根.基于SolidWorks的產(chǎn)品設計專用系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].武漢理工大學，2012.

To Investigate the Three-dimensional CAD Technology in Mechanical Design

Wang Wei

If you want to play to protect mechanical equipment performance，good mechanical design must ensure that the design of scientifi c rationality.Low effi ciency of traditional mechanical design patterns，heavy workload，prone to error and design effect is not intuitive.The birth of 3D CAD technology to provide a new path for mechanical design，new environment，not only mechanical design based on the effect of three-dimensional CAD design technology environment intuitive design and simple operation，labor intensity is greatly reduced design cost savings thirty percent the above.3D CAD technology into the fi eld of mechanical design has become an inevitable trend.This article will expand research for 3D CAD Technology in Mechanical Design.

mechanical design；three-dimensional CAD technology；Application Practice

X799.3

A

1003-6490（2016）01-0119-02

2016-01-24

王維（1987—），男，廣東廣州人，助理工程師，主要從事機械設計研發(fā)工作。