摘要：在经济全球化的深入，科学信息技术得到了显著发展，我国三维CAD技术也得到显著发展，并被广泛应用在各个领域。其中，机械设计作为三维CAD技术应用范围最为广泛的区域，通过在设计中应用三维CAD技术，可有效促进设计朝着科学化、合理化的方向发展。本文主要围绕机械设计中对于三维CAD技术的应用进行了探讨分析，以期能够为相关工作人员后续研究提供一些参考意见。
关键词：机械设计；三维CAD技术；应用分析
前言
作为CAD技术的核心所在，三维CAD技术也被称为建模技术，主要由二维技术发展而来，其主要内容包括三维造型、机构运动分析、三维设计、三维转二维以及仿真等。三维CAD技术不仅能将设计人员的想象力及创造力充分发挥出来，符合人们的设计思维，而且还可满足几何图形对形状及性能的要求，使各方面的指标趋于完美状态[1]。此外，将此项技术应用机械设计过程中，可使产品的仿真设计处于最佳的状态，将工程绘图以及产品设计等方面存在的质量问题进行有效解决。由此可知，在当前的社会背景下，机械设计人员为实现工作效率及质量的提高，就应当充分掌握三维CAD技术。
1.三维CAD技术的特点
三维CAD技术指的是计算机辅助设计技术，利用计算机及图形设备帮助设计人员完成设计工作。三维CAD技术的实现需要建立在计算机图形设备以及计算机应用软件基础上[1]。三维CAD技术诞生于二十世纪六十年代，但当时由于硬件设备过于昂贵，所以该技术并没有得到大面积应用，仅用于汽车工业与航空领域。二十世纪七十年代，小型计算机费用大幅度下降，三维CAD技术开始融入美国工业领域。八十年代后，计算机普及度开始不断上升，开始出现专业的CAD软件及系统开发公司，CAD技术得到空前发展。九十年后，CAD技术基本得到普及，应用范围越来越广泛。基于三维CAD技术下的设计环境，能够实现曲面设计、真实感模拟、二维绘图、体素拼合、三维实体造型、刀具路径模拟等多种功能，其强大的造型功能为机械设计提供了理想环境，能够设计出复杂的曲面、曲线零件。在设计中设计者在虚拟三维空间中进行设计，在这个三维空间中按照想要表现的对象的形状、尺寸来建立三维模型，调整相关参数，进行具体的设计生产想要表现的三维画面。这种三维画面能够给人强烈的视觉冲击，模拟效果逼真、直观、准确，广泛应用于广告、医学、工业、军事、影视等领域[2]。三维CAD技术的诞生与应用给设计领域带来了革命性变化，完全颠覆了传统的设计模式，三维CAD技术将成为核心辅助设计技术。
2.将三维CAD技术应用在机械设计中的优势
2.1设计出更加直观、形象的产品
在开展机械设计过程中，最为原始的设想便是立体的实体。然而，由于受到设计手段等因素的影响，设计人员很难在平面的图纸上画出立体的效果，要绘制出三维构想，通常需要用到正投影形成的二维方法。近年来，随着CAD技术的进步，在借助相关软件的条件下，绘制出构想的三维作品已成为可能。在机械设计过程中通过应用三维CAD技术，可使设计者展开更为直观的检查，并且还可模拟产品的装配以及运转等，进而设计出更加直观、形象，且符合实际使用需求的产品。
2.2促进变量化与参数化设计的顺利进行
三维设计的主旨便是促进变量化与参数化设计的顺利进行。在使用以往的CAD技术时，让若要修改画图，就需要重新绘制，并且只用固定的尺寸来定义几何元素。然而，在设计作品时，为实现完整作用的生成，通常是需要展开多次的修改，这就给实际设计工作带来了不小的麻烦，也造成了大量时间的浪费。对二维CAD技术展开分析，尽管其具备一定参数化作用，但在实现装配环境的参数化设计方面，依然存在不小的难度，而应用三维CAD技术开展设计工作时，不但可自动修改由于某些尺寸变化而使得零件设计产生的变化，而且还可装配某些参数化设计，即便其中某一零件的尺寸发生变化，也会以其他零件尺寸为依据，进行相应的调整[3]。这样一来，便充分减轻了设计人员的工作时间以及修改的工作量等，在促进设计速度提高的基础上，有效防止信息过于繁杂的出现。
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2.3实现零部件的有限元分析以及合理设计
在采用传统设计方法时，难以确保设计计算时的数据高度接近实际工作过程中的数据，进而增加危险性，导致零部件可靠性的降低，尤其是部分受力复杂的关键性零件数据。而通过应用三维CAD技术来对零部件展开有限元分析，可在有限元网络中输入参数化以后的零部件，从而合理分析其形状、振动以及受力变形等情况。若分析得到的结果不符合实际的要求，那么就需要展开重新计算与设计，直至与实际的要求相符。由此可知，通过应用三维CAD技术，可有效减少材料的浪费，全面促进设计效率以及产品可靠性的提高。
3.三维CAD技术在机械设计中的具体应用
3.1模具的集成制造
在科技不断进步与发展的形势下，制造行业的生产技术也发生显著改革，并逐渐朝着数字化的方向发展。在制图方面，已经由人工设计转变为CAE/CAM/CAD的形式，机床也由普通类型转变为数控类型。其中，代表目前机械制造行业现代化发展的技术主要有激光快速成型以及模具CAM/CAD，而CAM/CAD软件开发系统主要是由曲面造型、模拟仿真、有限元分析、图形编辑、三维绘图以及数控加工等多个功能模块共同构建成，并且这些模块以工程该数据库为基础，对数据展开了统一的管理及运用[4]。
3.2零件实体建模以及装配图的生成
（1）零件实体建模：经分析，CAD的建模方式主要包括表面模型、线框模型以及实体模型这三种方式。在大多数的CAD软件中，均存在一些较为基本的体系，例如，在AutoCAD三维建模中，软件系统便提供了立方体、圆柱体、圆锥体、球体等六种基本体系。借助系统结构，设计人员可分析较为简单的零件，同时还可将其分为多个基本体，随后再对这些基本体展开实体造型，并开展差、交等方面的布尔运算，最终得出产品零件的三维实体模型。
（2）装配图的生成：在结束零件实体建模工作后，在机器运动特定的位置使用其运动相关资料，随后以各零件坐标为依据，开展装配工作，并对三维CAD软件中的三维编辑功能展开合理利用，最终实现装配图的实体生成。
泛，但因这些换热器自身存在缺陷，比方说有的管壁厚，有的金属消耗量比较大，有的容易泄露等。因此，国内相关领域人士对这方面提出了全新的想法，比如使用旋流片，通过这种方式对矩形缩放管管束换热器起到较为全面的支撑作用。并在这样的基础条件上，对支撑矩形缩放管管束换热器的形式进行进一步改进，通过这样的方式可以实现两个非常重要的作用，一方面能够起到支撑传热管的作用，另一方面可以实现强化传热的作用[5]。
4.结束语
通过对国内传统化工换热器四大主要品种的以及应用情况的了解，可以更深入的了解到我国高效换热器研究的进展情况与应用详情。就我国现阶段化工换热器而言，无论是研究领域还是实践应用方面都获得了很大的进展，甚至于某些个别产品在国际舞台上都是先进的。但是化工企业未来还有很长一段快速发展的时间，社会各行各业对换热器产品提出的需求量也会不断增多，对新产品的各方面性能要求也会逐渐提升。因此想要保持化工换热器行业的快速稳定发展，必须加强对这方面的深入研究与应用。
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]罗丹.机械设计中三维CAD技术的应用[J].科技展望,2016,26(24):181.
[3]田炜.三维CAD技术在机械设计中的应用[J].工业技术创新,2016,03(03):577-580.
[4]马波.三维CAD技术在机械设计中的应用[J].电子测试,2016,(06):138+132.
[5]王维.三维CAD技术在机械设计中的应用探讨[J].化工设计通讯,2016,42(01):119+128.
论文作者:关庆文
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/12
标签：技术论文; 机械设计论文; 零件论文; 换热器论文; 实体论文; 建模论文; 设计人员论文; 《电力设备》2018年第5期论文;