机械设计中三维CAD技术的应用与发展

机械设计中三维CAD技术的应用与发展

姜胜帅王久朋房文韬王贺王仁龙由明扬

东北轻合金有限责任公司黑龙江省哈尔滨150060

摘要：三维CAD技术在当前社会发展中的应用能够将设计工作向着更为直观的方向发展，同时还能实现对产品的有效分析。三维参数CAD技术的使用让机械制造领域的产品设计方式也出现了巨大的转变，不仅可以实现对设计水平的提升，同时对缩短产品研发周期也将起到十分显著的帮助和影响。因此，在今后的实际工作中，更要加强对机械设计的研究和探索，确保其在机械设计工作中得到更充分的应用，进一步推动我国建设行业整体发展。在全新的时代发展下，需要相应设计新的方式和理念对世界进行感知，为今后的发展奠定良好基础。

关键词：CAD；机械设计；应用现状；发展趋势

1三维CAD技术概述

1.1内涵

所谓的三维CAD技术，就是现代模型建构的技术。三维CAD技术是由二维CAD技术发展而来，继承了二维CAD技术的优势，在上个世纪六十年代，三维CAD技术正式发展起来[1]。在最初阶段，技术人员应用三维CAD技术建构了线框模型和曲面模型，随着时代的不断发展，三维CAD技术得到创新，可以建构行为模型、产品集成模型等。

1.2将其应用在机械设计中的必要性

具体来说，三维CAD技术拥有以下四个技术优势：首先，三维CAD技术可以促进新产品的开发。在三维CAD技术的作用下，机械模型建构将更加便捷，立体感也将更加突出。三维CAD技术采用了动画的形式，可以对零件造型进行还原，降低零件设计的难度，三维CAD技术加速了产品创新的进程，开拓了产品开发的空间。以农业为例，农业机械在农业生产中的应用非常广泛，农业机械可以取代人工种植方式，提高农业生产的效率和质量，节约人力资源成本。在对挖掘机进行造型设计时，可以应用三维CAD技术建构挖掘机的立体模型，调整参数实现挖掘机性能的优化；其次，三维CAD技术可以提高机械设计水平。农业机械会对农业生产产生重要影响，要对零件安装、零件装配工作进行动态监测，降低机械设计的失误率。三维CAD技术能够完整展示农业机械图形，优化调整零件的形状位置等，高效完成机械设计；再次，三维CAD技术可以优化机械设计方法。三维CAD技术保证了机械设计的科学性，技术人员可以应用CADAM、CADDS软件等，对农业机械的运动流程进行模拟仿真，并对农业机械进行受力分析和质量检测，确保农业机械质量符合既定要求；最后，三维CAD技术可以缩减机械设计的周期。在未应用三维CAD技术之前，需要采用人工设计方式，对农业机械结构进行调整。无论是零部件尺寸设计、还是零部件结构设计等都会对农业机械的实用功能产生重要影响。在应用三维CAD技术之后，技术人员可以按照产品要求自主匹配零件，确定零件的尺寸大小等，使设计周期大大缩短。

2机械设计中对三维CAD技术的实际应用

2.1模具CAD的集成制造

当前我国在机械领域的实际发展中相关的生产技术正不断向着科技化方向实现发展，而CAM、CAD和CAE等设计制图也已经逐渐成为了设计领域今后的必然发展趋势。模具CAD/CAM的激光快速成型技术也在当前的社会发展中得到了十分广泛的应用，而三维CAD技术在实际发展中更是融合仿真模拟和曲面造型等功能，将三维绘图和数控加工等功能也逐渐融合到软件系统中。在工程数据的帮助下，必然能对机械产品设计数据的利用效率起到有效的提升作用[2]。

2.2机械产品零部件的实体建模

在仿真、模拟和生成三维立体模型都是对三维CAD技术的又一个重要创新，通过对这一技术的应用，也可以按照设计人员的设计目标实现实体建模工作。当对零部件在机械产品位置得到固定后，也要进一步掌握这一零件在产品中的主要参数指标，从而按照零部件在机械产品运行环节中的数据资料，按照不同的零件装备坐标对其进行装备。而三维CAD软件系统中的几个编辑功能可以对这一过程实现更有效的模拟，帮助设计人员对机械产品中的不足和问题进行改进，同时还可以借助零部件在运行模拟中的表现进行设计和完善。三维CAD软件在实际应用环节中可以将一些相对简单的零件进行分析，从而将这些零件设计成若干个模型，并借助计算机对零件的布尔运算，帮助和指导工作人员对零部件进行更有效的研究和分析。

2.3对机械生产中的噪声实现合理的控制

和其他行业相比，建设行业生产中的噪音问题一直是一项困扰着人们生产与生活的重要问题，出现噪声的主要原因是建设生产工作中的压缩机和相关的建设加工设备、通风机的互相作用产生较大的声音。根据相关的研究和资料分析发现，在进行机械设计生产工作的环节中研究发现，机械和液压泵在正常工作下可以发出九十分贝或更高的噪声，在一些机械生产环节中，锚杆机甚至会发出一百分贝以上的噪音[3]。在进行生产工作的环节中，如果噪音过高会造成对人体的不利影响，那么对噪声源进行控制和降低也是一项十分必要的工作。在对工程进行应用的环节中，应该遵循空气动力学的思路对噪声进行控制，通过这种方式更有效地减少和消除机械产品生产环节中出现的噪声污染源。在改进的环节中，设计人员可以借助振动性较低的机械设备，以便更好地实现动平衡，有效控制和降低噪声。

2.4CAD软件在机械产品设计环节中的应用

当前我国CAD系统在实际发展中也逐渐融合了数据分析和优化设计等工作，因此在机械产品实现对三维CAD技术的应用后，也要进行相应的信息处理，只有这样才能更好地实现对系统的优化，对我国机械领域的发展产生更为显著的作用。在当前的工作中，要想设计出更为优质的机械产品，要注重对CAD系统的有效应用，进一步提升CAE软件的有效性。对企业发展而言，最为关键的问题是注重对安全的保障，也就是要求广大工作人员在进行机械设计工程设计中确保机械操作环节中的安全性。设计人员只有在工作中满足机械刚度的基本特征，才能确保机械自身安全系数的稳定性不受到影响。

3三维CAD技术在今后机械设计领域的发展趋势

1）随着当前我国科学技术水平的提升，三维CAD技术设计和开发力度也有了全面提升，标志着这一技术实现了更成熟的发展和进步，今后这一技术必然向着更为智能和虚拟网络化的方向进行发展。在这一环节中，规范化发展主要表现为三维CAD技术标准和操作环节中的规范化程度逐渐提升。智能化发展则是因为当前我国技术设计水平不断发展，要想在工作中切实实现的智能化发展，就要加强对计算机技术的有效应用，从而借助数据库的有效建立，对计算机的辨认和判断能力进行更有效地提升。这样才能在实现智能化目标的同时更好地发挥三维CAD技术的提升，并将这一技术优势更好的进行发挥和完善。

2）在今后的实际发展中，当借助三维CAD技术实现了设计要求和目标的同时，不再是单纯地进行功能要求的实现，更多的都是为了更具针对性地实现对个性化设计目标的达成，最终确保设计效果能充分满足工作需求[7]。此外，当前对于STEP体系也有着越来越多的关注和重视，所以在工作中也要实现对二者的有效结合，通过二者的协作发展更好地满足工作要求，有效解决当前参数化模型在实际工作中出现的传输问题。

结束语

进入新世纪以来，我国的社会主义市场经济持续繁荣，现代科技日新月异，CAD技术被应用在机械制造领域。三维CAD技术是对二维CAD技术的创新，具有突出的应用价值，已经成为机械设计中的关键技术。

参考文献：

[1]刘韫锋，马浩然，孙林鑫.机械设计中三维CAD技术的应用[J].南方农机，2017，48（01）：107-108.

[2]冯仁专.三维CAD技术在化工机械设计中的应用[J].化工设计通讯，2017，43（02）：36+48.

[3]汤立宏，杨英，杨平波.CAD技术在机械设计与制造中的应用[J].现代制造技术与装备，2017（05）：130-131.

[4]马广勇，王丛丛.三维CAD技术在机械设计中的应用方法[J].内燃机与配件，2017（18）：40-41.