机械设计中三维CAD技术的应用探讨

邢艳秋
吉林 工 业职 业技 术 学 院 １ ５ ２ ０ １ ３
摘 要 改革 开放 以后 我 国的科技 水平 突 飞猛进 ， 电 子 计算机 技 术普遍 应 用于人 们 的学 习工作 当 中，减 轻 了人 们 的体 力劳 动和 脑 力劳 动 ，其 中计算 机 的三 维Ｃ Ａ Ｄ 技 术逐 渐应 用 于机械 设 计 当中，使机 械设 计 更加 的方便 快捷 。本 文
益
运用Ｃ ＡＤ 技 术 可 使方 案 的 设 计 在 电脑 上 完成 ，既避免 了 以前人 工画 图的 辛苦 ，减 轻 了设 计人 员 的体 力劳动 ，又 切实 的缩短 了 时 间 ，大 大 提 高 了 工 作 的效 率 。人 们 借 助 Ｃ ＡＤ 技 术 ，通 过 其 中 的布 尔运 算 等 功能 ， 自动 的形 成 方案 设 计 中 的 图案 ，并 自行 组 合 ，大 大 节 约 了设 计 师的 时 间 ，缩 短 了设 计 的周 期 ， 为 以后 的 工作 节 约 出宝 贵 的 时 间 。据 一 项 调查 显示 ，运 用 Ｃ ＡＤ 技 术的 机 械 设计 公 司 ，其 设计 所用 的时 间比没有 运用 Ｃ ＡＤ 技 术 的 公 司 少 一半 ， 同样 的 其 工作 效 率 高 出３ — ５ 倍 ，这足 以看 出 Ｃ Ａ Ｄ 技 术 的独特 优点。 １ ． ３保障 数据 安全 三维Ｃ ＡＤ技术 ，改 变 了过 去 在 图纸 上 进 行 作业 的方 式 ，将设 计所需 的一 系 列材料 等保 存在 网上 ，避 免 了图纸 的易丢 失和 不方 便 的 劣势 ，保 证 了资料 的安全 ，同时将 保存 在 计算 机 上的 数据 进行加 密 ，防止 病毒 或者 是 外人 的 恶意 侵害 ，在 最大 程度 上保 证数据 的安全 。例￣ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ 软 件 能够把 方 案设 计

科 技创 新与应 用 ｌ ２ ０ １ ３ 年 第８ 期
信 息 技 术
பைடு நூலகம்
三维 Ｃ Ａ Ｄ技术在机械设 计中应用探讨
刘 小 雄
（ 杭州厚达 自动化 系统有限公司， 浙江 杭 州 ３ １ ０ ０ ２ ３ ）
摘 要： 随 着三 维 Ｃ Ａ Ｄ 技 术 的发 展 ， 三 维 图形 已由过 去 的辅 助作 用 ， 迅速 扩 大 到现 在 贯 穿 于设 计 和 生产 的 全过 程 。 针 对 当前 三 维 Ｃ Ａ Ｄ 技 术 在机 械 设 计领 域发 展 的 实 际情 况 ， 现对三维 Ｃ Ａ Ｄ 设 计技 术 作 了系统 、 全面、 深入 的 分析 。 根据 三维 Ｃ Ａ Ｄ设 计 的技 术 特 点， 探 讨 了现代 机械 设 计 人 员 必备 的技 术要 求。 关键 词 ： 三维 Ｃ Ａ Ｄ： 机 械 设计 ； 信 息 化设 计 三 维造型设计 技术是利 用计算 机模拟一 个二 三 维 空间 ， 设计 人员 直 设 计发生 了深刻 的变化 。具体表 现一下几点 ： 接在 这个三维空 间里设计物体 的模型 ， 描述 自己的设计意 图。 三维 Ｃ Ａ Ｄ ２ ． １三维机械设计 充分发挥机 械设计创新 洼 造 型技术设计 理念 的兴起 ， 对传 统 的机 械设计模 式带来 了极 大的 冲击 。 传统机械 设计偏重 经验 ， 设计 过程 中多依 靠经 验设计 ， 且 主要 以机 与平 面二 维 Ｃ Ａ Ｄ技术 是利 用投 影 图描述 物体 相 比 ， 过去 轴测 图 、 透视 械改型设计 为 主 ， 忽视 了创新 『 生 的机 械设计 ， 使得 机械设计 产 品无法 实 图等三维 图形一般 是作为机 械设计 的辅助 图样 ，而 三维机械设 计 三维 现质 的飞跃 。而三维 Ｃ Ａ Ｄ 技术使 设计在 方案设计 阶段 ， 即可 充分利 用 图形却贯 穿于整个设 计 以及制造过 程 中。几 何形体 的三维 空间描述 比 设 计专 家系统及 现代科技 新理论 ， 建 立多元 系统进行设 计造 型对 比 ， 实 传 统的二 维空 间描 述表现 的更真 实 、 更准确 、 更 全面 。由于 三维设计 具 施产 品创新 ， 同时 由于三维设 计立体 表现 的特 点 ， 能更加 逼真 的反映 设 有传统的平面二维设计所无法比拟的优越性，目 前三维造型设计技术 计人员新颖 的设计构 思 ， 进而得 到更高科技 含量的设计 产品。 ２ ． ２实现机 械制造过程全 面信息化 在 机械设 计中己成为 主流。 １三维 Ｃ Ａ Ｄ设 计的特 与优势 三维 Ｃ Ａ Ｄ设计 系 统中先进 的信 息处理 技 术不仅 使设 计全 程计算 ｌ ＿ １三维 Ｃ Ａ Ｄ设计 的｝ 寺 ｜ 机化 ， 而且在设计产品加工制造之前 ， 即可利用三维设计技术实现虚拟 ｊ 维设 计 中对 于 任 何一 个 位 置 的特 定 的 点 和空 间 的 图形 对 象 ， 组装及 动态仿 真 ，在设计 产品加 工前就可 以发现设 计是否缺 陷并进 行 Ｃ Ａ Ｄ都具有 —个相对应 的三维坐标 系统 ，该 坐标系具有 可移动 的用户 针对 『 生 改进 ， 进 而极大地提 高 了设 计效率 和设 计质量 。另外 ， 随着 网络 坐标系统 ， 以便于局部 区域的操作 。同时可在计算 机模拟空 间的任何位 通信 的快速普 及 ， 信息传输 技术 已进入高速交 流 时代 ， 使 异地 设计 成为 置设置视 点 ， 从 任意视点 和方 向观察 昕 没汁对象 。能将三维模 型转换成 现实 ， 甚 至设 计方案 的实 时异地｛ ＝ 寸 论、 异地现 场修改都 已成 为现实 。 标准 的多个视 图， 生成带 有标注尺寸 的产品 图。 然 后通过 内置渲染器所 ３三维 Ｃ Ａ Ｄ设 计展望 配有 的各种 光源及表 面材质 ， 可根据 三维模型制作 真实感着色 图 。 三维 Ｃ Ａ Ｄ 技术彻底更 新传统二维 设计手段及设 计方法 ， 这 就要求 ｌ ＿ ２ 维Ｃ Ａ Ｄ设 计的优势 从事 机械设 计工作 的设 计人员 提出更 高的要求 ，不仅要具 备扎 实的设 人们 头脑 中所构思 的设计对 象就是 维形态 ， 因此 ， 直接用 三维 实 计 理论知识 、 丰富 的设 计经验 等基本机械 设计素 质 ， 还应具 备熟 练的计 体形式 来描述 十 对象是最 直观 的描述方式 。采用 三维 Ｃ Ａ Ｄ 技术 ， 使 算机 相关知识及科 学的设计思 想 。总之 ， 三维 Ｃ Ａ Ｄ 设计 技术在 目前机 机械设 计周期缩 短了近 ｌ ／ ３ ， 提高了设计 和生产效率 。 在用三维 Ｃ Ａ Ｄ 系 械设 计中已发挥 了重要 的作用 ， 使 机械设 计提高 到全新 的阶段 。它 的迅 统进 行新机 械的开发 设计 时 ，只需对 其 中部分 零部件进 行重新 设计 和 速发 展必将 能满足 现代化机械 设计越 高的需求 ，为机械 设计提 供强有 制造 ， 可以在装配环境中设计新零件 ； 利用相邻零件的位置及形状来设 力 的支持 。 参考文献 计新 零件 ， 可 保证新零 件与相邻 零件 的精确 配合 ， 避免 了单独设 计零件 出现错误而导致装配的失败。同时还可以进行运动仿真， 能清楚地看到 ［ １ ］ 郭 聚 东， 宋怀庆． 制造技术 对 Ｃ Ａ Ｄ技 术的影 响叨 ． 煤矿机 械 ， ２ ０ ０ ４ ， ２ ５ （ ５ １ ： １ －５ ２ ． 机 器运动 的全过程 ， 检 验行程 是否达 到要求 ， 对 于在静态 下不发 生干 涉 ５ 而 在运动 中出现碰撞 的也可 检验 出来 ， 从而 及时对 设计进 行更改 。由此 ［ ２ ］ 王其 芳三 维 Ｃ Ａ Ｄ技 术对机械设计 的影响 煤 矿机 械 ， ２ ０ ０ ７ ， ２ ８ ｆ ４ ） ： ９ ４ ＿ 可见， 三维 Ｃ Ａ Ｄ 系统 具有高度 变型设 计能力 ， 能 够通过 陕速 、 精确重 构 ９ ６ ． 及 仿真 ， 得到一种全 新的机械产 品。 【 ３ ’ 徐忠． 我国 Ｃ Ａ Ｄ技术在 工程设 计的应 用和发展切． 西 昌学院学报 ， ２ ０ ０ ６ ２三维 Ｃ Ａ Ｄ 技术对机 械设计 的影 响 （ ３ ） ： ７ ９ － ８ ０ ． 三维 Ｃ Ａ Ｄ 技术 在机械设计 中的特｜ 及优 势 ， 从 根本上 改变 了机 械 设 计方 法 ， 现代 设计 概念 的引 进 ， 克 服 了传 统二 维设 计 的弊端 ， 使机 械

前 面 。
１３缩短 了机械设计周期 ． 采用三维 ＣＡＤ技术 ，缩短 了机械设 计周期近 １ ３ ／ ，大幅度地提高 了设计和生 产效率 。在 用三维 ＣＡＤ系统进行新机械 的开发设计时 ，只需对其 中部分零部件进
二 维 Ｃ Ｄ（ ｏ ｕｅ ｄ ｄ Ｄｅｉｎ Ａ Ｃ ｍｐ ｔｒＡｉｅ ｓ ） ｇ 是 我 国 机 械 行 业 目前 应 用 最 普 遍 的 技 术 ， 然而 ，传统 的二维 ＣＡＤ 只是 起到了电子
时 采 用 Ｃ Ｃ ＭＳ组 织 生 产 ，使 机 械 产 ＡＤ Ｉ 品设计有了新发展 。三维 Ｃ ＡＤ 技术采用 先 进 的 设 计 方 法 ，如 优 化 、 有 限 元 受 力 分 析、产品的虚拟设 计、运动 仿真 和优化设 计 等 ， 保 证 了 产 品 的设 计 质量 。 同 时 ，大
型 企 业 数 控 加 工 手 段 较 完 善 ，再 采 用
Ｃ ＡＤ／Ｃ Ｐ ＡＭ 进 行 机 械 零 件 加 工 ， ＡＰ ／Ｃ 致性 很好 ，保证 了产品 的质量 。
一
真正的 计算机辅 助设计 。
面。他们只是 做到用计算机 出图，只停 留 在这个阶 段 ，就失去 了作 用 ，因为 ＣＡＤ 是辅 助 设 计 ，不是 辅助 绘 图 。
３三 维 Ｃ ＡＤ技术在 目前 机械设 计 中 存 在 的问题
Ｃ ＡＤ技术在机械设计 中的优势是非常 明显的 ，它给企业带来 了效率和效益 。但 在 有些 企业 却效果 不好 ，主 要表 现在 ： ３ １未能真正 实现辅助设计 ． 很多使用者并未 实现真正的设计 ，目 前很多单位用三维 Ｃ ＡＤ软件可以做出三维 模型 ，但仅仅是为了三维效 果图 ，并 未真 正实现运用三维 Ｃ ＡＤ软件进行整体空间设 计和 受 力分析 ，还停 留在 平面 图设 计方

机械设计中的CAD技术与应用机械设计是现代制造业中不可或缺的一环。

随着科技的不断发展，计算机辅助设计（CAD）成为机械设计领域中的重要工具。

CAD技术的出现和应用，极大地提高了机械设计的效率和精度，本文将探讨机械设计中CAD技术的相关特点和应用。

一、CAD技术的基本概念CAD技术，即计算机辅助设计，是指利用计算机来进行设计和绘图的一种技术。

它通过计算机操作和数据处理，实现了传统手工绘图所不能达到的高效率和高精度。

CAD技术的应用领域非常广泛，其中在机械设计领域的应用尤为重要。

二、CAD技术在机械设计中的应用1. 三维建模CAD技术可以通过三维建模软件，将机械设计的物理模型转化为计算机模型。

通过三维模型，设计师可以直观地了解机械产品的外观和结构，从而更好地进行优化和改进。

同时，三维模型可以帮助工程师快速生成工程图纸，减少手工绘图的时间和误差。

2. 绘图和尺寸标注CAD软件拥有强大的绘图功能，可以根据设计师的需求绘制各种类型的图纸，如装配图、零件图等。

在绘图的过程中，CAD软件还能够自动进行尺寸标注，提高了标注的准确性和效率。

3. 部件和装配的模拟与分析CAD软件不仅能够进行设计和绘图，还可以对机械部件和装配进行模拟和分析。

通过虚拟仿真，设计师可以对设计方案进行验证，发现潜在的问题并进行改进。

同时，模拟和分析还可以帮助设计师评估机械产品的性能和寿命，提高产品的可靠性和安全性。

4. 快速原型制作CAD技术与快速原型制作技术相结合，可以实现快速模型的制作。

设计师可以通过CAD软件生成机械模型的数字文件，然后利用快速原型制作设备，将数字文件转化为实体模型。

这样，设计师可以更快速地进行样机制作和测试，缩短产品开发周期。

5. 与其他软件的集成CAD软件可以与其他机械设计相关的软件进行集成，如计算机辅助工程分析（CAE）软件、计算机辅助制造（CAM）软件等。

通过软件的集成，可以实现从设计到分析，再到制造的全过程集成，提高机械设计的效率和一致性。