机械设计中三维CAD技术的实践应用

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摘 要：CAD技术是机械设计领域应用相对较早的计算机应用技术，而此项技术在机械设计应用中受到信息技术发展的影响，其应用手段及功能也在不断发生着变化。本文就三维CAD技术优势进行了详细讨论，并对其在机械设计中的具体应用方法进行了阐述，并对三维CAD技术在新时期的发展趋势进行了简要分析。
关键词：机械设计；三维CAD技术；应用
三维参数CAD技术使机械制造领域的产品设计方法发生了巨大的改变，它不仅有效提高了机械设计水平与设计效率，同时也大大缩短了机械产品的研制周期和开发周期。因此，三维CAD技术是我国机械制造企业在发展中的必然趋势，对促进我国科学技术现代化和工业现代化发展有着重要意义。
1.机械设计中三维CAD技术的应用优势
（1）机械产品设计更加直观。传统的机械产品设计方法很难在纸上将产品绘制出立体效果，而三维CAD技术运用到机械产品设计领域后，可以将机械产品以一种立体的实体效果展示给客户，并可以让设计人员更直观地对产品设计进行检查，通过三维CAD技术实现对机械产品的模拟装配及运转，让机械产品在设计阶段可以更加接近实际运用。
（2）实现机械产品参数化设计。传统的计算机辅助设计技术如果要进行画图修改需要重新绘制，但机械产品从设计阶段到生成完整作用阶段需要经过多次修改，这便导致机械产品设计的周期与开发周期延长。而三维CAD技术自身就带有参数化设计与变量化设计板块，可以根据设计人员的实际需求对产品整体进行自动修改，如果产品中的某个零件尺寸在设计中发生了改变，则三维CAD软件会对机械产品的其他零件尺寸做出合理的调整。
（3）实现零部件的优化设计。机械产品零部件在设计过程中可以采用三维CAD技术对其进行有限元分析，将经过参数化的零部件输入到有限元网络中进行受力变形、振动、形状优化等分析处理，如果在有限元分析过程中发现零部件的参数与产品的实际要求不符，则三维CAD软件会对机械产品零部件进行计算与重新设计，这对提高机械产品在使用中的可靠性有着重要意义。
2.三维CAD技术在机械设计中的实际应用
（1）模具CAD的集成制造。我国机械制造领域的生产技术正在向现代科技化不断转变，而CAM、CAD、CAE设计制图已成为机械产品设计领域发展的必然趋势。模具CAD/CAM激光快速成型技术已经得到了广泛应用，而三维CAD软件在发展中也融合了曲面造型、有限元分析、仿真模拟等功能，将三维绘图、数控加工等功能模块逐渐融入到三维CAD软件系统中，并在工程数据库的支持下可以有效提高机械产品设计数据的利用效率。
（2） 机械产品零部件的实体建模。模拟、仿真、生成三维立体实体模型是三维CAD技术的一大创新，通过这一技术，可以根据设计人员对产品零部件的设计进行实体建模，在获取零部件在某一机械产品运动的特定位置后，可以获取该零部件在机械产品运行中的相关参数资料，并根据不同零部件在机械产品设计中的坐标进行装备，而三维CAD软件系统中的三位编辑功能可以模拟这一全过程，帮助设计人员了解机械产品零部件设计中的不足之处，并通过零部件在机械产品模拟运行中的表现对其进行优化设计与完善。三维CAD软件在实际应用中可以对较为简单的零部件进行自动分析，将零部件设计分为若干个基本体并对其进行三维实体建模，并通过计算机对零部件进行布尔运算，这样就可以帮助机械产品设计人员更便捷地对零部件进行分析。
（3）CAE软件在机械产品设计中的应用。现阶段CAE系统在发展中已融合数据分析、运动学仿真、优化设计、使用寿命估算、设计强度评价等多项功能，当机械产品设计运用三维CAD技术进行处理后，可以使用CAE系统对机械产品设计进行其他方面参数上的分析与优化。
3.结语
三维CAD技术在实际应用中可以将产品设计利用直观的角度展现出来，并可以满足机械产品设计中对参数化设计与变量化设计的要求，同时也可以对机械产品零部件进行有限元分析，并在设计人员的操作下对机械产品进行整体优化设计，这不仅有效缩短了机械产品设计中的设计周期与开发周期，同时也对提高机械产品设计质量有着重要意义。
参考文献：
[1]张 锋，庞应周.三维CAD技术在机械设计中的应用[J].科技致富向导，2010（10）.
[2]李秋娟，张 兵.论CAD在机械设计中的应用及机械制造技术的新发展[J].化学工程与装备，2010（03）.
（作者单位：黄 磊 浙江农林大学；凌 鹏 浙江海洋学院）