青岛市技师学院 山东青岛 266229
摘要：有关机械设计，从上世纪中叶起便已经出现了突破性的进展，人们从那时开始便已经开始了利用CAD技术进行有关的机械设计。这项技术经过二十年的发展与进步，已经渐渐的趋向成熟。随着我们国家经济技术水平的不断提高，工业化进程不断加深，制造业在我国国民生产总值中所占的比重也已经越来越大，对各类机械器件的精确度要求也越来越高，CAD技术在我国也就获得了越来越充分的重视，在机械的设计以及制造领域都有着十分显著的应用，这一新型技术不仅可以将各类器械的设计制造期限有效的缩短，而且还很好的促进行业自身的进步与发展。
关键词：三维；CAD技术；机械设计；应用
引言
机械设计这一行业在世界上已经存在了几百年了，随着世界的不断变化和科学技术的不断发展，机械设计行业也处于不断变化的过程中，并紧随时代发展的潮流。三维CAD技术的出现打破了传统机械设计的理念，推动了机械设计行业的发展。因此，进行有关三维CAD技术对机械设计影响的研究具有实际应用价值。
1三维CAD技术在机械设计中的应用优势
1.1在零件设计和装配上
通过三维CAD技术，有利于零件的设计和装配，使得机械各个部分的设计和装配的整个过程都非常的智能高效。比如，能够简单快捷的在电脑上进行新零件的设计，克服了传统二维CAD技术的局限，使得机械设计实现了在原装的机械中设计或者是通过相邻的机械零部件设计，克服了单独设计零件导致装配失败的问题。能够通过动漫演示零件造型的过程，了解相邻部件与新的零件结合的情况，零件装配不正确还能够直接显示，能够直观的了解到内外部零件的装配结构。线框模型、表面模型和实体模型是实际工作中CAD的三维建模方法，对于一些比较简单的零部件，对其进行改造，可以通过CAD技术进行结构分析，通过交并差等布尔运算，最终确定其实体模型；对于一些比较复杂的零部件，对其进行改造，必须先确定截面的轮廓，实践中大多采用二维几何元素构造确定，然后可以考虑通过在三维实体造型中进行拉伸或旋转等方法，最终确定三维实体造型。在零件装配完成后可以在电脑上生产实体装配图，进行模拟机械运动，提前了解到机械是否达标，及需要进行整改的情况，避免成品出来以后又要返工。
1.2在生产效率上
通过运用三维CAD技术，可以有效减少机械设计上使用的时间，使得机械设计和生产效率得到明显提高。整个机械设计的时间缩短了三分之一，可以在保持原有的设计信息的基础上，有效的对部分零件信息进行整改，使机械设计的效率提高了3~5倍；其高度变型设计的能力，可以在短时间内进行重构，得出一个新的机械产品。
1.3在产品质量上
目前很多企业已经拥有非常完善的数控加工技术，如果在实践中再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工，则能够有效的提高了机械产品的技术含量和整体质量。所以，设计人员如果能够熟练掌握先进的三维CAD计算机设计技术（如优化、有限元受力分析、产品的虚拟设计、运动方针和优化设计等），并将其运用到机械产品生产设计中，保证了机械产品的科技含量，使得机械产品设计有了新发展。
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2CAD技术在机械产品设计中的应用
2.1实体生成
CAD制图在机械产品设计中的应用主要体现在实体生成等方面，论文就其应用进行了具体的介绍与分析，其中实体生成领域，主要体现在了实体的建模方面。在机械产品的实体建模方面，通常可以用到的模型便是较为常见的球形、立方体等六种结构。对于零部件的三维实体模型的构建，在利用CAD技术时，只需要以及零件内部的各种结构，将其划分为不同的结构体，然后对相应的各个基本模型进行简单的三维实体构造，随后利用立体学以及各类布尔运算等将其进行拼接，以此形成相应的零部件，在机械零件的设计与生产中，不是某种单一的模型结构构造而成的，而是多种常见模型组合而成的。
2.2模具CAD的集成制造
伴随着现代化科技的不断进步，机械制造领域对速度的要求已经越来越高，各类新兴的机械技术层出不穷，由原来的单一普通设计机床逐渐的发展到多元化数控机床，从工人的手工制图发展到了CAD软件制图，这一系列的发展与演变已经形成了机械产品制造领域的发展新方向。现阶段的机械产品新的发展方向已经由原来的单一模型设计发展到了统一模具设计，通过统一的模具设计，将各类机械产品中相同的部件有统一的模具进行设计生产，这在很大程度上提高了机械产品设计的效率，降低了设计成本。
2.3CAD技术多维绘图的应用
由于机械产品自身的特点，使得在其产品设计过程中需要有大量的数据验算与处理，这一工作在传统的机械设计领域只能通过二维图形进行处理，在这种处理中一方面准确性难以保证，另外一方面也将耗费大量的时间与经历，不符合工业现代化的基本要求。在利用CAD绘图技术进行机械设计时，能够将其多为绘图有效的应用的本领域，很大程度上降低了机械产品的各类数据计算与处理难度，提高数据处理的准确性，在CAD多维绘图中，使用最多的便是以交瓦式制图，它能够很好的实现各类基本图库的转化，具有很好的操作简便性与准确性。
2.4CAE机械软件的应用
CAD软件在现代机械设计过程中和CAE等软件具有异曲同工的效果，而且在设计过程之中还可以联合CAE机械系统等进行设计。另外，CAD软件还可以优化现代机械零件、分析零件寿命、强度等，并且解决机械零件在设计过程中的问题，例如结构是否合理、材料强度是否能够满足要求等。
3三维CAD技术在机械设计中的发展趋势
3.1规范化设计上
CAD三维技术使得设计的对象和设计的过程模式化、规范化发展，为现代机械技术提供了一个新的发展平台。在未来的发展中，数据模型应采用STEP标准体系（与几何数据、工程数据模型的思想将成新一代CAD系统的开发指南），将会出现数据模型的规范化（标准化）、数据交换格式的标准化、CAD资源的规范化等。从机械设计界的实际情况看，当前学界的一个重难点问题（即参数化特征模型的传输）如能够在实践中有所突破，那么在STEP标准基础上，必定能够使得CAD技术在机械设计中更加规范化。
3.2智能化设计上
随着三维CAD技术应用的不断深入，逐渐会提出智能化的需求，现代设计的核心是创新设计，智能设计在运用知识和信息化的基础上，能够有效的把创新技法和人工智能技术相结合，使得软件突破了传统局限，除了能够提供一些绘制的工具由人们去使用以外，还能够将占线面数据存储在一起，通过三维CAD技术能，更大限度地将工程数据概念集成到数据模型中，虚拟现实技术。
3.3集成化生产和设计上
由于Internet的发展，CAD技术在机械设计中不是孤立存在的，通过与机械设计的各项技术相结合，有利于实现真正的全数字化设计，有效的设计和创造相结合。另外，随着CAD技术在机械设计中的不断推广运用，如何构造在Internet体系上的CAD/CAM集成化系统将会是人们追踪的热点，结合当下已有一些标准和互联网中的构架，如：解决异构系统平台的XML和XML-3D等，有利于建立集成化和协同化的环境。
4结束语
综上所述，我国机械设计领域随着我国科学技术水平的不断发展已经有了很大的进步，已经摆脱了传统设计方法的限制，逐渐走向现代化的机械设计时代。将三维CAD技术应用于机械设计中，不仅可以大幅度提高机械设计的效率，同时也能提高机械设计的水平和质量，这对于机械设计行业的长远发展具有重要意义。
参考文献
[1]高雄.CAD技术在机械设计中的应用［J］.机电信息，2014.
[2]刘泽华.改进的CAD技术在机械工艺设计中的应用［J］.制造业自动化，2014.
[3]秦瑶.三维CAD在过程装备产品中的应用研究[J].科技情报开发与经济，2014（24）.
论文作者:王国飞
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第12期
论文发表时间:2017/10/13
标签：机械设计论文; 技术论文; 机械论文; 零件论文; 实体论文; 模型论文; 产品论文; 《建筑学研究前沿》2017年第12期论文;